第五章第一節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

1、 人們普遍認(rèn)為鳥(niǎo)類(lèi)的胃只能人們普遍認(rèn)為鳥(niǎo)類(lèi)的胃只能磨碎食物，不能分解食物中的有磨碎食物，不能分解食物中的有機(jī)物，也就是說(shuō)，鳥(niǎo)類(lèi)的胃只有機(jī)物，也就是說(shuō)，鳥(niǎo)類(lèi)的胃只有物理性消化，沒(méi)有化學(xué)性消化。物理性消化，沒(méi)有化學(xué)性消化。 將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去，一段時(shí)間后取出小籠子，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消吞下去，一段時(shí)間后取出小籠子，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。失了。1.1.這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什么問(wèn)題？么問(wèn)題？2.2.實(shí)驗(yàn)中為什么要把實(shí)驗(yàn)中為什么要把肉塊放入金屬籠內(nèi)？肉塊放入金屬籠內(nèi)？3.3.一段時(shí)間后金屬籠一段時(shí)間后金屬籠內(nèi)的肉塊為什么會(huì)消失

2、？?jī)?nèi)的肉塊為什么會(huì)消失？鳥(niǎo)類(lèi)的胃是否只有物理性消鳥(niǎo)類(lèi)的胃是否只有物理性消化，沒(méi)有化學(xué)性消化？化，沒(méi)有化學(xué)性消化？胃里面的化學(xué)物質(zhì)將胃里面的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了肉塊分解了4 4、怎樣才能證明你的推測(cè)？、怎樣才能證明你的推測(cè)？收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解了體外是否也能將肉塊分解了一、酶的發(fā)現(xiàn)一、酶的發(fā)現(xiàn)發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)發(fā)酵與整個(gè)細(xì)發(fā)酵與整個(gè)細(xì)胞的活動(dòng)有關(guān)胞的活動(dòng)有關(guān)發(fā)酵與細(xì)胞中發(fā)酵與細(xì)胞中某種物質(zhì)有關(guān)某種物質(zhì)有關(guān)酵母細(xì)胞中的某物質(zhì)能在細(xì)胞外起作用酵母細(xì)胞中的某物質(zhì)能在細(xì)胞外起作用酶是蛋白質(zhì)

3、酶是蛋白質(zhì)巴斯德之前巴斯德之前巴斯德巴斯德李比希李比希畢希納畢希納薩姆納薩姆納少數(shù)酶是少數(shù)酶是RNA切赫、奧特曼切赫、奧特曼PK二、酶的本質(zhì)二、酶的本質(zhì)大部分酶是蛋白質(zhì)，少部分酶是大部分酶是蛋白質(zhì)，少部分酶是RNA三、酶的定義三、酶的定義酶酶 是是活細(xì)胞活細(xì)胞產(chǎn)生的具有產(chǎn)生的具有催化作用催化作用的的有機(jī)物有機(jī)物, 其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。來(lái)源來(lái)源功能功能本質(zhì)本質(zhì)【相關(guān)知識(shí)相關(guān)知識(shí)】l動(dòng)物（或者人）體內(nèi)不同部位的消化酶（如唾動(dòng)物（或者人）體內(nèi)不同部位的消化酶（如唾液淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、腸肽酶等）的液淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、腸肽酶等）的消化對(duì)象和作業(yè)環(huán)境（恒溫、

4、不同消化對(duì)象和作業(yè)環(huán)境（恒溫、不同PHPH值）值）l目前已發(fā)現(xiàn)的酶有目前已發(fā)現(xiàn)的酶有40004000多種，它們分別催化不多種，它們分別催化不同的化學(xué)反應(yīng)。同的化學(xué)反應(yīng)。l加酶洗衣粉的制成與效用加酶洗衣粉的制成與效用( (溫水、適用于不同溫水、適用于不同的衣物）的衣物）l固氮微生物的生物固氮作用（固氮酶、固氮微生物的生物固氮作用（固氮酶、27 、中性中性PH值）值）l。酶如何在細(xì)胞中發(fā)揮作用酶如何在細(xì)胞中發(fā)揮作用?2、酶在、酶在細(xì)胞代謝細(xì)胞代謝中的作用中的作用細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的統(tǒng)稱(chēng)。的統(tǒng)稱(chēng)。細(xì)胞代謝：細(xì)胞代謝：對(duì)細(xì)胞來(lái)說(shuō)，能量的獲得和利用都必須

5、對(duì)細(xì)胞來(lái)說(shuō)，能量的獲得和利用都必須通過(guò)化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)。主要場(chǎng)所：主要場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)意義：意義：是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)2 H2 H2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 21 1、常溫下反應(yīng)、常溫下反應(yīng)2 2、加熱、加熱3 3、FeFe3+3+做催化劑做催化劑4 4、過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化氫酶豬肝研磨液豬肝研磨液加入試管直接觀察加入試管直接觀察90900 0C C水浴中加熱水浴中加熱滴加滴加FeClFeCl3 3溶液溶液二、酶在細(xì)胞代謝中的作用二、酶在細(xì)胞代謝中的作用2 H2 H2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 2加熱或催化劑加熱或催化劑Q

6、1:是加熱分解的快還是加催化劑分是加熱分解的快還是加催化劑分解的快？解的快？Q2:通過(guò)什么現(xiàn)象可以區(qū)分分解速度通過(guò)什么現(xiàn)象可以區(qū)分分解速度的快慢？的快慢？Q3:能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)？能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)？比較比較過(guò)氧化氫過(guò)氧化氫在在不同條件不同條件下的分解速率下的分解速率2ml2ml3%3%常溫常溫90不明顯不明顯少量少量不復(fù)燃不復(fù)燃不復(fù)燃不復(fù)燃反應(yīng)條件反應(yīng)條件 2 22 2 濃度濃度劑量劑量氣泡產(chǎn)生氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒衛(wèi)生香燃燒對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組自變量自變量因變量因變量無(wú)關(guān)變量無(wú)關(guān)變量過(guò)氧化氫在過(guò)氧化氫在90 下的分解速率下的分解速率較快較快比較比較過(guò)氧化氫過(guò)氧化氫在在不同條

7、件不同條件下的分解速率下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫常溫90FeCl3（常溫常溫）肝臟研肝臟研磨液磨液常溫常溫2 2滴清水滴清水 2 2滴清水滴清水2 2滴滴不明顯不明顯少量少量較多較多大量大量不復(fù)燃不復(fù)燃 不復(fù)燃不復(fù)燃變亮變亮復(fù)燃復(fù)燃過(guò)氧化氫在不同條件下的分解過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣速率不一樣反應(yīng)條件反應(yīng)條件自變量自變量因變量因變量無(wú)關(guān)變量無(wú)關(guān)變量變量變量 2 22 2 濃度濃度劑量劑量劑量劑量氣泡產(chǎn)生氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒衛(wèi)生香燃燒對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組無(wú)關(guān)變量無(wú)關(guān)變量促使過(guò)氧化氫分解的本質(zhì)：促使過(guò)氧化氫分解的本質(zhì)：加熱加熱 使過(guò)氧化氫分

8、子得到能量，使過(guò)氧化氫分子得到能量，從從常態(tài)常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾霓D(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)活躍狀態(tài)。分子從分子從常態(tài)常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)的活躍狀態(tài)活躍狀態(tài)所需要的所需要的能量能量?；罨埽夯罨埽篎e3+酶酶降低降低化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)的活化能活化能同無(wú)機(jī)催化劑相比，酶能同無(wú)機(jī)催化劑相比，酶能更顯著地降低更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)的活化能活化能，因而催化效率更高。因而催化效率更高。催化劑催化劑二、酶在細(xì)胞代謝中的作用二、酶在細(xì)胞代謝中的作用1、合成有用物質(zhì) 2、分解有害物質(zhì)C CCOOHCOOHH HN NR R1 1R R2 2OOH HHHC CNHNH2 2

9、C C OH OHHH+R R1 1C CNHNH2 2C C H HO OCOOHCOOHC CHHN NR R2 2HH酶的特性：酶的特性：酶具有高效性酶具有高效性 酶的催化效率一般是無(wú)機(jī)催化劑的酶的催化效率一般是無(wú)機(jī)催化劑的107 1013倍。倍?？偨Y(jié)酶總結(jié)酶1.1.產(chǎn)生部位和作用部位：產(chǎn)生部位和作用部位： 所有的所有的活細(xì)胞活細(xì)胞 細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、體外細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、體外2.2.作用：作用： 催化作用催化作用 降低活化能降低活化能3.3.本質(zhì)：有機(jī)物（絕大多數(shù)、少數(shù)）本質(zhì)：有機(jī)物（絕大多數(shù)、少數(shù)） 具備蛋白質(zhì)的性質(zhì)具備蛋白質(zhì)的性質(zhì)（合成受遺傳物質(zhì)的控制、與雙縮脲反應(yīng)為紫色、（合成受遺傳

10、物質(zhì)的控制、與雙縮脲反應(yīng)為紫色、可水解為氨基酸）可水解為氨基酸）4.4.同無(wú)機(jī)催化劑一樣，同無(wú)機(jī)催化劑一樣， 只改變反應(yīng)速率只改變反應(yīng)速率，不能改變反應(yīng)方向和終產(chǎn)，不能改變反應(yīng)方向和終產(chǎn)物的濃度，在物的濃度，在化學(xué)反應(yīng)前后本身不發(fā)生改變化學(xué)反應(yīng)前后本身不發(fā)生改變。1.酶的基本組成單位是（酶的基本組成單位是（ ） A.氨基酸氨基酸 B.核苷酸核苷酸 C.核糖核苷酸核糖核苷酸 D.A或或C練習(xí)練習(xí)D2.下列關(guān)于酶的敘述，正確的是下列關(guān)于酶的敘述，正確的是()A酶提供化學(xué)反應(yīng)所必需的能量酶提供化學(xué)反應(yīng)所必需的能量B酶既可來(lái)自食物，也可來(lái)自體內(nèi)物質(zhì)的酶既可來(lái)自食物，也可來(lái)自體內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化C酶只能催

11、化細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)酶只能催化細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)D絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNAD3.3.下列對(duì)下列對(duì)“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，正確的是：（實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，正確的是：（ ）A A、在過(guò)氧化氫酶的作用下，過(guò)氧化氫分解最快，、在過(guò)氧化氫酶的作用下，過(guò)氧化氫分解最快，是因?yàn)槭且驗(yàn)?020的肝臟研磨液的濃度高于的肝臟研磨液的濃度高于3.53.5的的FeCl3FeCl3溶液溶液B B、3.53.5的的FeCl3FeCl3對(duì)過(guò)氧化氫分解速率慢是因?yàn)槠鋵?duì)過(guò)氧化氫分解速率慢是因?yàn)槠浞肿幽枬舛冗^(guò)高，影響了活性的正常發(fā)揮分子摩爾濃度過(guò)

12、高，影響了活性的正常發(fā)揮C C、肝臟研磨液中過(guò)氧化氫分解速率快，是因?yàn)槊?、肝臟研磨液中過(guò)氧化氫分解速率快，是因?yàn)槊傅拇呋时纫话銦o(wú)機(jī)催化劑催化效率高的催化效率比一般無(wú)機(jī)催化劑催化效率高D D、常溫下的空白對(duì)照試管沒(méi)有明顯的氣泡產(chǎn)生，、常溫下的空白對(duì)照試管沒(méi)有明顯的氣泡產(chǎn)生，原因是在無(wú)催化劑時(shí)，過(guò)氧化氫不會(huì)分解成水原因是在無(wú)催化劑時(shí)，過(guò)氧化氫不會(huì)分解成水和氧氣和氧氣4下列有關(guān)對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的敘述中，下列有關(guān)對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的敘述中，錯(cuò)誤的是錯(cuò)誤的是( )A要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組 B自變量要始終保持相同自變量要始終保持相同C無(wú)關(guān)變量要始終相同且適宜無(wú)關(guān)變量要始終相同且適宜 D要遵循單

13、因子變量原則要遵循單因子變量原則B 五、酶的特性五、酶的特性3443少量肝臟少量肝臟研磨液研磨液1、高效性、高效性過(guò)氧化氫酶比過(guò)氧化氫酶比FeFe3+3+的催化效率的催化效率( (活性活性) )高得多高得多酶的催化效率是無(wú)機(jī)催化劑的酶的催化效率是無(wú)機(jī)催化劑的10107 7 10 101313倍倍步驟步驟試管試管1試管試管212ml2ml可溶性淀粉可溶性淀粉2ml2ml蔗糖溶液蔗糖溶液22ml2ml新鮮淀粉酶溶液，振蕩，新鮮淀粉酶溶液，振蕩，6060水浴保溫水浴保溫5min5min32ml2ml斐林試劑，邊加邊輕輕振蕩?kù)沉衷噭吋舆呡p輕振蕩4水浴煮沸水浴煮沸1min1min結(jié)果結(jié)果出現(xiàn)出現(xiàn)磚紅

14、色沉淀磚紅色沉淀無(wú)無(wú)磚紅色沉淀磚紅色沉淀2、專(zhuān)一性、專(zhuān)一性五、酶的特性五、酶的特性 酶的專(zhuān)一性酶的專(zhuān)一性：指一種酶只能催化：指一種酶只能催化一種一種化合物化合物或一類(lèi)或一類(lèi)化合物的化學(xué)反應(yīng)?；衔锏幕瘜W(xué)反應(yīng)。3、酶的作用條件較溫和、酶的作用條件較溫和五、酶的特性五、酶的特性（1 1）溫度影響酶的活性）溫度影響酶的活性（2 2）PHPH值影響酶的活性值影響酶的活性嬌氣的酶：嬌氣的酶： 酶一般在酶一般在比較溫和的條件比較溫和的條件下催化下催化化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行?；瘜W(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。 酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境溫度稱(chēng)為該酶酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的環(huán)境溫度稱(chēng)為該酶促反應(yīng)的促反應(yīng)的最適溫度。最適溫度。0最適溫度最適溫

15、度t/mmol. s-1酶活性受溫度影響示意圖酶活性受溫度影響示意圖（1）溫度對(duì)酶活性的影響）溫度對(duì)酶活性的影響動(dòng)物：動(dòng)物：35-4035-40攝氏度攝氏度植物：植物：40-5040-50攝氏度攝氏度細(xì)菌、真菌：差別較大細(xì)菌、真菌：差別較大 在最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率都比較在最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率都比較 ；較高的溫度容易使酶的較高的溫度容易使酶的 遭到破壞，蛋白質(zhì)變性，遭到破壞，蛋白質(zhì)變性，而失去而失去 ；低溫不會(huì)使酶失去活性。；低溫不會(huì)使酶失去活性。低低活性活性空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)1 1號(hào)試管號(hào)試管淀粉溶液淀粉溶液實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟步驟一一二二三三四四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論2 2號(hào)試管號(hào)試管3 3

16、號(hào)試管號(hào)試管加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，振蕩滴，振蕩試管各加入試管各加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液藍(lán)色藍(lán)色保持保持00冰水中冰水中約約5min5min加熱至加熱至100100，約約5min5min加熱至加熱至6060，約約5min5min各加入兩滴碘液各加入兩滴碘液振蕩振蕩無(wú)明顯現(xiàn)象無(wú)明顯現(xiàn)象只有在一定溫度下酶的催化效率最好只有在一定溫度下酶的催化效率最好藍(lán)色藍(lán)色探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響（1）溫度對(duì)酶活性的影響）溫度對(duì)酶活性的影響/mmol. s-1最適最適pH0pH酶活性受酶活性受pH影響示意圖影響示意圖（2）pH對(duì)酶活性的影響對(duì)酶活性的影響 酶促反應(yīng)速率最快

17、時(shí)的酶促反應(yīng)速率最快時(shí)的pH稱(chēng)為該酶促反應(yīng)稱(chēng)為該酶促反應(yīng)的的最適最適pH。動(dòng)物體里的酶最適動(dòng)物體里的酶最適PHPH大多大多在在6.5-8.06.5-8.0之間之間（胃蛋白酶為胃蛋白酶為1.51.5，胰液中的酶為，胰液中的酶為8-98-9）植物體里的酶最適植物體里的酶最適PHPH大多大多在在4.5-6.54.5-6.5之間之間空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)在過(guò)酸過(guò)堿的條件下，都會(huì)使酶的在過(guò)酸過(guò)堿的條件下，都會(huì)使酶的 遭到破壞遭到破壞, ,蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)變性變性，酶失去，酶失去 。活性活性1 1號(hào)試管號(hào)試管過(guò)氧化氫過(guò)氧化氫溶液溶液實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟步驟一一二二三三四四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論2 2號(hào)試管號(hào)試管3 3號(hào)試

18、管號(hào)試管加入過(guò)氧化氫酶加入過(guò)氧化氫酶2 2滴，振蕩滴，振蕩23min23min試管各加入試管各加入2mL2mL過(guò)氧化氫溶液過(guò)氧化氫溶液無(wú)明顯變化無(wú)明顯變化pHpH7 7pH=12pH=12pHpH2 2將帶火星的衛(wèi)生香分別放入試管中將帶火星的衛(wèi)生香分別放入試管中只有在適合的只有在適合的pHpH下酶的催化效率最好下酶的催化效率最好復(fù)燃復(fù)燃無(wú)明顯變化無(wú)明顯變化探究探究pHpH對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響（2）pH對(duì)酶活性的影響對(duì)酶活性的影響影響酶促反應(yīng)速率的因素：影響酶促反應(yīng)速率的因素：1 1、溫度、溫度3 3、酶的濃度：、酶的濃度：反應(yīng)速率隨反應(yīng)速率隨 酶濃度的升高而加快。酶濃度的升高而加快。4 4、底物濃度：、底物濃度：在一定濃度在一定濃度 范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨濃范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨濃 度的升高而加快，但達(dá)度的升高而加快，但達(dá) 到一定濃度，反應(yīng)速率到一定濃度，反應(yīng)速率 不再變化不再變化酶促反應(yīng)速率酶促反應(yīng)速率酶的濃度酶的濃度酶促反應(yīng)速率酶促反應(yīng)速率底物濃度底物濃度酶量一定酶量一定2 2、pHpH小結(jié)：酶的特性小結(jié)：酶的特性 酶的高效性酶的高效性 酶的專(zhuān)一性酶的專(zhuān)一性每一種酶只能催化每一種酶只能催化一種一種化合物或一類(lèi)化合物化合物或一類(lèi)化合物的