第1節(jié)___降低化學反應活化能的酶(123)課.ppt

第5章細胞的能量供應和利用 本節(jié)聚集 1 細胞代謝為什么離不開酶 2 酶是什么 3 科學家是怎樣研究酶的本質的 第1節(jié)降低化學反應活化能的酶 問題探討 討論 1 1783年斯巴蘭札尼的實驗要解決什么問題 2 是什么物質使肉塊消失了 3 怎樣才能證明你的推測 一 酶的作用和本質 1 酶在細胞代謝中的作用 用簡單的實驗證明酶的催化效率 1 常溫2 加熱3 FeCl34 加肝液 在本實驗中應該注意哪些事項 1 實驗時肝臟必須要新鮮 2 要使用肝臟的研磨液 3 滴加氯化鐵和肝臟研磨液不能合用一支滴管 4 要注意觀察實驗的現(xiàn)象 5 不要讓過氧化氫接觸皮膚 控制變量與對照實驗1 自變量 實驗中人為改變的變量 2 因變量 隨自變量而變化的變量 3 無關變量 除自變量外 實驗過程中可能還會存在的一些可變因素 對實驗結果造成影響 4 對照實驗 除了一個因素以外 其余因素都保持不變的實驗叫做對照實驗 5 對照實驗一般要設置對照組與實驗組 比較過氧化氫酶在不同條件下的分解 無 少量 較大量 大量 火星變亮 復燃 對照組 實驗組 自變量 因變量 說明 1 加熱能促進過氧化氫的分解 提高反應速率 2 FeCl3中的Fe3 和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率 3 過氧化氫酶比Fe3 的催化效率高得多 細胞內每時每刻都在進行著成千上萬種化學反應 這些化學反應需要在常溫 常壓下高效率地進行 只有酶能夠滿足這樣的要求 所以說酶對于細胞內化學反應的順利進行至關重要 酶憑什么能擔此大任 提高化學反應速率的途徑 1 用加熱或光照給反應體系提供能量 2 使用催化劑 那么 為什么使用催化劑可以提高反應速率呢 活化能 在一個化學反應體系中 反應開始時 反應物分子的平均能量水平較低 為 初態(tài) 在反應的任何一瞬間反應物中都有一部分分子具有了比初態(tài)更高一些的能量 高出的這一部分能量稱為 活化能 在一定溫度下 1mol反應底物全部進入活化態(tài)所需要的自由能就是該反應底物的活化能 單位J mol 思考 1molH2O2由常態(tài)變?yōu)榛钴S的狀態(tài)時需要吸收75KJ的熱量 這75KJ就是每molH2O2的活化能 但加入過氧化氫酶時 H2O2只要吸收29KJ的熱量就可以轉變?yōu)榛钴S的狀態(tài) 少了的46KJ的熱量是不是由過氧化氫酶提供的呢 如果不是由過氧化氫提供的 那么如何解釋為何少了46KJ的熱量呢 酶和一般催化劑的作用就是降低化學反應所需的活化能 從而使活化分子數(shù)增多 反應速度加快 酶的催化機理是降低活化能 作用機理 例1下表所列舉的實驗 能夠說明 A 酶具有多樣性B 酶具有專一性C 酶的活性受溫度影響D 酶具有高效性 D 例2 下列生理過程和現(xiàn)象中 不需要酶直接參與的是 A 光能轉變?yōu)锳TP中的化學能B 塑料袋中的土豆變酸C 萎蔫的菠菜放入清水中變硬D 小麥吸收土壤中的NO3 C 2 酶的發(fā)現(xiàn) 1836年 德國科學家施旺提取胃液中消化蛋白質的物質 胃蛋白酶 1926年 美國科學家薩姆納從刀豆種子中提取出脲酶結晶 并證明它是一種蛋白質 20世紀30年代 科學家相繼提取出多種酶的蛋白質結晶 指出酶是一類具有生物催化作用的蛋白質 1783年 意大利科學家斯巴蘭札尼用 金屬籠肉塊 實驗推斷胃液中一定含有消化肉塊的物質 說明胃具有化學性消化的作用 20世紀80年代以來 美國科學家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有催化作用 討論 1 巴斯德他李比希的觀點 各有什么積極意義 各有什么局限 2 他們之間的爭論對于后人進一步研究酶的本質起到了什么作用 3 從畢希納的實驗可以得出什么結論 4 薩姆納歷時9年證明脲酶是蛋白質 并獲諾貝爾獎 你認為他成功的原因是什么 5 請給酶下一個完整的定義 1 巴斯德認為發(fā)酵與活細胞有關是合理的 但是認為發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質在起作用是不正確的 李比希認為引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質是合理的 但是認為這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用是不正確的 2 巴斯德是微生物學家 特別強調生物體或細胞的作用 李比希是化學家 傾向于從化學的角度考慮問題 他們的爭論促使后人把對酶的研究的目標集中在他們爭論的焦點上 使科學研究更加有的放矢 3 畢希納的實驗說明 酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用 就像在活酵母細胞中一樣 4 薩姆納歷時9年用正確的科學方法 堅持不懈 百折不撓的科學精神 將酶提純出來 成功屬于不畏艱苦的人 3 酶的化學本質 酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物 大多數(shù)酶是蛋白質 少數(shù)酶是RNA 酶對化學反應的催化效率稱為酶活性 正由于酶的催化作用 細胞代謝才能在溫和條件下快速進行 酶在活細胞產(chǎn)生 但可分布在細胞內 如呼吸酶 或細胞外 如唾液淀粉酶 同一個體內各類細胞所含酶的種類 數(shù)量 是的結果 都不同 基因選擇性表達 相同點 改變化學反應速率 本身不被消耗 加快化學反應速率 縮短達到化學反應平衡的時間 但不改變平衡點 降低活化能 使速率加快 酶所催化的反應叫酶促反應 酶促反應中被酶作用的物質叫做底物經(jīng)反應產(chǎn)生的物質叫做產(chǎn)物 酶的特性 二 酶的特性 高效性 催化效率很高 大大提高反應速率專一性 任何一種酶只作用于一種或幾種相關的化合物多樣性 種類繁多易變性 容易被高溫 強酸 強堿等破壞反應條件較溫和 磚紅 無 探究 影響酶活性的條件 實驗材料 2 淀粉酶溶液 20 肝臟研磨液 3 可溶性淀粉溶液 體積分數(shù)為30 的過氧化氫溶液 5 HCl 5 NaOH 熱水 蒸餾水 冰塊 碘液 斐林試劑實驗用具 試管 量筒 小燒杯 大燒杯 滴管 試管夾 酒精燈 三角架 石棉網(wǎng) 溫度計 PH試紙 火柴 磚紅 無磚紅 無磚紅 pH值 在極端的酸性或堿性條件下會變性而完全失去活性 大多數(shù)酶的最適PH值為4 5 8 0范圍內 1 動物體內的酶最適宜pH大多在6 5 8之間 唾液pH為6 2 7 4 胃液的pH為0 9 1 5 小腸液的pH為7 6 2 植物體內的酶最適pH大多在4 5 6 5之間 探究溫度對淀粉酶活性的影響 1 自變量 溫度 已知淀粉酶的適用溫度范圍是50 75 2 因變量 3 無關變量 不同溫度條件下淀粉酶的活性 實驗操作順序 溶液的量 時間 溫度是否達到預設的溫度等 0 60 100 如何檢測 2 實驗用品 質量分數(shù)為3 的可溶性淀粉溶液 質量分數(shù)為2 的淀粉酶溶液 冰水 0 熱水 碘液 4 實驗原則 單一變量原則 等量原則 對照實驗原則 1 實驗分析 探究溫度對淀粉酶活性的影響 3 具體操作步驟 加入淀粉酶溶液 保溫5分鐘 加入淀粉溶液 1 2 3 1mL 1mL 1mL 0 60 100 2mL 2mL 2mL 1滴 1滴 1滴 滴入碘液 觀察顏色變化 1 2 3 0 60 100 將對應編號的溶液混合 將1 試管淀粉溶液倒入1號管 2 試管的倒入2號管 3 試管的倒入3號管 振蕩搖勻 0 60 100 保溫1分鐘 4 進行實驗 1滴 1滴 1滴 滴入碘液 觀察顏色變化 變藍 不變藍 變藍 0 60 100 保溫 5 分析實驗結果 得出結論 溫度會影響酶的活性 6 拓展 試管1的現(xiàn)象說明 0 下酶仍有活性 只是活性很低 隨著溫度升高 這時酶活性增強 1滴 1滴 1滴 滴入碘液 觀察顏色變化 變藍 不變藍 變藍 0 60 100 保溫 變溫處理2分鐘 60 60 觀察顏色變化 藍色消退 藍色不變 試管3的現(xiàn)象說明 100 下酶已經(jīng)失去活性 并且酶的這種失活是不可恢復的 溫度過高和過低對酶活性的影響其本質相同嗎 溫度 一般而言 溫度越高化學反應越快 但酶是蛋白質 若溫度過高會發(fā)生變性而失去活性 因而酶促反應一般是隨著溫度升高反應加快 直至某一溫度活性達到最大 超過這一最適溫度 由于酶的變性 反應速度會迅速降低 大多數(shù)酶 在30 40 范圍內顯示最高活性 低溫不會使酶失去活性 低溫時酶活性降低 但若再給予適宜的溫度 酶活性又增強 高溫可導致酶失去活性 絕大多數(shù)酶在70 以上 其空間結構即被破壞 熱對酶活性的影響對食品很重要 如 綠茶是通過把新鮮茶葉熱蒸處理而得 經(jīng)過熱處理 使酚酶 脂氧化酶 抗壞血酸氧化酶等失活 以阻止兒茶酚的氧化來保持綠色 紅茶的情況正相反 是利用這些酶進行發(fā)酵來制備的 影響酶促反應的因素常有 溫度PH值酶的濃度底物濃度抑制劑激活劑 影響酶活性的因素 除溫度和PH對酶活性的影響外 酶濃度和反應底物的濃度也能影響酶促反應的速度 丙丁 酶的濃度 在有足夠底物而又不受其它因素的影響的情況下 則酶促反應速率與酶濃度成正比 底物濃度 當酶濃度 溫度和PH恒定時 在底物濃度很低的范圍內 反應速率與底物濃度成正比 當?shù)孜餄舛冗_到一定限度時 所有的酶與底物結合 反應速率達到最大 再增加底物演義 反應速率不再增加 如果酶的數(shù)量一定 下列哪個圖示最確切地反映了反應速率與底物濃度的數(shù)量關系 B 注意酶與激素 蛋白質 維生素 脂質的關系 問 能產(chǎn)生激素的細胞一定能產(chǎn)生酶嗎 能產(chǎn)生酶的細胞一定能產(chǎn)生激素嗎 用數(shù)學集合怎樣表示 2 人在發(fā)高燒時 常常不思飲食 其根本原因時A 消化道內食物尚未消化B 發(fā)燒使胃腸蠕動減弱C 體內的食物殘渣排出受阻D 高燒使酶的活性減弱 1 下列有關酶的敘述錯誤的是A 組成大多數(shù)酶的基本單位是氨基酸B 少數(shù)的酶是RNAC 每種酶都具有高效性 專一性D 酶都具有消化功能 4 20世紀30年代以來 科學家相繼提取出多種酶的蛋白質結晶 這一事實說明酶的本質是什么 答 這些事實說明酶具有生物催化作用的蛋白質 答 實驗的巧妙之處就是用金屬籠的作用排除了物理性消化 從實驗中可知 胃液具有化學性消化的作用 3 1783年 意大利科學家斯巴蘭讓尼設計的實驗 其巧妙之處在哪里 從這個實驗中你能得出什么結論 答 酶是活細胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機物 答 從發(fā)現(xiàn)酶到認識酶的本質 都離不開科學實驗 可見實驗對科學的重要性 科學實驗可導致科學的發(fā)展 生產(chǎn)實踐同樣可導致科學的發(fā)展 因此 我們不僅要重視實驗 也要重視生產(chǎn)實踐 5 20世紀80年代 科學家又發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用 這一發(fā)現(xiàn)使酶的概念又擴展成什么 6 酶從具有催化作用的蛋白質 發(fā)展到有催化作用的有機物 導致酶概念發(fā)展的因素是什么 7 下圖示酶促反應 甲 乙 丙 丁中屬于酶的是 A 甲B 乙C 丙D 丁 A 8 某種酶在水解過程中 首先能得到多肽 最后得到氨基酸 這說明該酶 A 是活細胞產(chǎn)生的B 是生物催化劑C 是蛋白質D 基本組成單位是多肽 C 9 當某種RNA存在時 生物體內的某種化學反應能正常進行 當這種RNA被有關的酶水解后 此種化學反應立刻停止 由此可以說明A RNA是核酸的一種B RNA也可起生物催化劑的作用C RNA主要存在于細胞質中D RNA是該種生物的遺傳物質 B 10 以20 過氧化氫溶液為反應底物的一組實驗結果如下表所示 通過分析實驗結果 能夠得出相應的結論 在下列有關結論的描述中 從表中得不到實驗依據(jù)的一項是 A 從催化反應效率看 酶有高效性B 從催化底物范圍看 酶有專一性C 從催化反應條件看 酶有溫和性D 從催化活性看 酶變性后就失活 B 11 將乳清蛋白 淀粉 胃蛋白酶 唾液淀粉酶和適量的水混合裝入一容器內 調整PH至2 0 保存在37攝氏度的溫水內 過一段時間后 容器內剩余的物質是 A淀粉 胃蛋白酶 多肽 水B唾液淀粉酶 麥芽酶 胃蛋白酶 多肽C唾液淀粉酶 胃蛋白酶 多肽 水D唾液淀粉酶 淀粉 胃蛋白酶 水12 將胃液的PH從10降到2的過程中 胃液中胃