降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

1、本節(jié)聚集：本節(jié)聚集：1.1.細(xì)胞代謝為什么離不開(kāi)酶？細(xì)胞代謝為什么離不開(kāi)酶？2.2.酶是什么？酶是什么？3.3.科學(xué)家是怎樣研究酶的本質(zhì)的？科學(xué)家是怎樣研究酶的本質(zhì)的？一、酶的作用和本質(zhì)：一、酶的作用和本質(zhì)： 1.1.酶在細(xì)胞代謝中的作用：酶在細(xì)胞代謝中的作用：用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)證明酶的催化效率：2 H2O2 2 H2O + O21.常溫常溫 2.加熱加熱 3.FeCl3 4.加肝液加肝液說(shuō)明：說(shuō)明：1、加熱加熱能促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率；能促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率；2、FeCl3中的中的Fe3+和新鮮肝臟中的和新鮮肝臟中的過(guò)氧化氫酶過(guò)氧化氫酶都能都能加快過(guò)氧化氫分解的速率；加快過(guò)氧

2、化氫分解的速率；3、過(guò)氧化氫酶比過(guò)氧化氫酶比Fe3+的催化效率的催化效率高高得多；得多； 細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著成千上萬(wàn)種化學(xué)反應(yīng)，細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著成千上萬(wàn)種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效率地進(jìn)行，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效率地進(jìn)行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說(shuō)只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說(shuō)酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。酶憑什么能擔(dān)此大。酶憑什么能擔(dān)此大任？任？提高化學(xué)反應(yīng)速率的途徑：提高化學(xué)反應(yīng)速率的途徑：(1) 用加熱或光照給反應(yīng)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(yīng)速率呢

3、？*1mol H2O2由常態(tài)變?yōu)榛钴S的狀態(tài)時(shí)需要吸收75 KJ的熱量，這75 KJ就是每mol H2O2的活化能。*但加入過(guò)氧化氫酶時(shí)，H2O2只要吸收29 KJ的熱量就可以轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的狀態(tài)。少了的46 KJ的熱量是不是由過(guò)氧化氫酶提供的呢？*如果不是由過(guò)氧化氫提供的，那么如何解釋為何少了46 KJ的熱量呢？活化能：活化能： 在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)體系中，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，反應(yīng)物分子的平均能量水平較低，為“初態(tài)”。在反應(yīng)的任何一瞬間反應(yīng)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(chēng)為“活化能” 在一定溫度下，1mol反應(yīng)底物全部進(jìn)入活化態(tài)所需要的自由能就是該反應(yīng)底物的活化能。單位J/mo

4、l 酶和一般催化劑的作用就是降低化酶和一般催化劑的作用就是降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，從而使活化分子學(xué)反應(yīng)所需的活化能，從而使活化分子數(shù)增多，反應(yīng)速度加快。數(shù)增多，反應(yīng)速度加快。分子初態(tài)分子初態(tài)活化能活化能活躍狀態(tài)活躍狀態(tài)2.2.作用機(jī)理：作用機(jī)理：1.1.巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)是合理巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)是合理的，但是認(rèn)為發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)的，但是認(rèn)為發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用是不正確的；胞中的某些物質(zhì)在起作用是不正確的；李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)是合理的，但是認(rèn)為這些物質(zhì)只有物質(zhì)是合理的，但是認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)

5、胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用是不正確的。是不正確的。2. 2. 巴斯德是微生物學(xué)家，特別強(qiáng)調(diào)生巴斯德是微生物學(xué)家，特別強(qiáng)調(diào)生物體或細(xì)胞的作用；李比希是化學(xué)家，物體或細(xì)胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問(wèn)題。他們的傾向于從化學(xué)的角度考慮問(wèn)題。他們的爭(zhēng)論促使后人把對(duì)酶的研究的目標(biāo)集中爭(zhēng)論促使后人把對(duì)酶的研究的目標(biāo)集中在他們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)上，使科學(xué)研究更加在他們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)上，使科學(xué)研究更加有的放矢。有的放矢。3.3.畢希納的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，酵母細(xì)胞中畢希納的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母

6、細(xì)繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。胞中一樣。4.4.薩姆納歷時(shí)薩姆納歷時(shí)9 9年用正確的科學(xué)方法，年用正確的科學(xué)方法，堅(jiān)持不懈、百折不撓的科學(xué)精神，將堅(jiān)持不懈、百折不撓的科學(xué)精神，將酶提純出來(lái)。成功屬于不畏艱苦的人。酶提純出來(lái)。成功屬于不畏艱苦的人。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。正由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能正由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和條件下快速進(jìn)行。在溫和條件下快速進(jìn)行。相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：1.改變化學(xué)反應(yīng)速率，本身不被消耗。2.加快化學(xué)反應(yīng)速率，縮短達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡的時(shí)間，但不改變平衡點(diǎn)。3.降低活化能，使速率加快。 酶所催化的反應(yīng)叫酶促反應(yīng)酶促反應(yīng)。酶促反應(yīng)中被酶作用的物質(zhì)叫做底物底物，經(jīng)反應(yīng)生產(chǎn)的物質(zhì)叫做產(chǎn)物產(chǎn)物。 高效性：高效性：催化效率很高，大大提高反應(yīng)速率 專(zhuān)一性：專(zhuān)一性：任何一種酶只作用于一種或幾種相關(guān)的化合物 多樣性：多樣性：種類(lèi)繁多 易變性：易變性：容易被高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等破壞 反應(yīng)條件較溫和：反應(yīng)條件較溫和：,實(shí)驗(yàn)材料：實(shí)驗(yàn)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?jǐn)?shù)為30的過(guò)氧化氫溶液、5 HCl、5 NaOH、熱水、蒸餾水、冰塊、碘液、斐林試劑,實(shí)驗(yàn)用具：實(shí)驗(yàn)用具： 試管