第1節(jié)_降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

1、新葉伸向和煦的陽(yáng)光新葉伸向和煦的陽(yáng)光蚱蜢覬覦綠葉的芬芳蚱蜢覬覦綠葉的芬芳我一定要好好地飽餐一頓！我一定要好好地飽餐一頓！我就要抓住你了！我就要抓住你了！他們都在為生存而獲取他們都在為生存而獲?。?生物要生存必須要獲取能量，植物吸收光能，動(dòng)物（植食，肉食）攝取有機(jī)物中的能量第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 什么是能量？ 很抽象，看不見(jiàn)，摸不著，它要以物質(zhì)作為載體，能量變化伴隨著物質(zhì)變化。赫拉克里特：赫拉克里特：人不可能兩次踏進(jìn)同一條河流人不可能兩次踏進(jìn)同一條河流 細(xì)胞中每時(shí)每刻都在進(jìn)行著細(xì)胞中每時(shí)每刻都在進(jìn)行著的的化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)。 CO2+H2O 有機(jī)物有機(jī)物 +O2光能光能葉綠體葉綠體: :

2、氨基酸氨基酸 多肽多肽( (蛋白質(zhì)）蛋白質(zhì)）脫水縮合脫水縮合核糖體：核糖體：線粒體線粒體: :有機(jī)物有機(jī)物 +O2 CO2+H2O+能量能量酶酶酶酶酶酶細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境條件：細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境條件：條件溫和條件溫和: 常溫常壓，酸堿度適中，有適合的常溫常壓，酸堿度適中，有適合的生物催化劑生物催化劑酶酶（儲(chǔ)存能量）（儲(chǔ)存能量）（釋放能量）酶為生酶為生活添姿活添姿彩彩第第1 1節(jié)節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 問(wèn)問(wèn) 題題 探探 討：討：1.這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什么問(wèn)題？這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什么問(wèn)題？討論：討論： 斯帕蘭札尼在研斯帕蘭札尼在研究鷹的消化作用究鷹的消化作用2.是什么物質(zhì)

3、使肉塊消失了？是什么物質(zhì)使肉塊消失了？一些化學(xué)反應(yīng)的條件一些化學(xué)反應(yīng)的條件MnO2濃濃H2SO4CH3CH2OH + CH3COOH CH3COOCH2CH3 + H2O2KClO3 2KCl + 3O2一般化學(xué)反應(yīng)的條件一般化學(xué)反應(yīng)的條件 ：FeBr2BrHBr 在化學(xué)反應(yīng)里能改變其它物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)在化學(xué)反應(yīng)里能改變其它物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒(méi)有變化的物質(zhì)叫做都沒(méi)有變化的物質(zhì)叫做 。催化劑催化劑（1）高溫（）高溫（2）高壓）高壓（3）強(qiáng)酸（）強(qiáng)酸（4）強(qiáng)堿（）強(qiáng)堿（5）催化劑）催化劑催化劑只是改變反應(yīng)速率催化劑只是改變反應(yīng)

4、速率,并不改變化學(xué)平衡并不改變化學(xué)平衡細(xì)胞內(nèi)外的環(huán)境：細(xì)胞內(nèi)外的環(huán)境： 1.常溫常溫2.常壓常壓3.水溶液環(huán)境水溶液環(huán)境4.pH接近中性接近中性 細(xì)胞內(nèi)會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，這些細(xì)胞內(nèi)會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的環(huán)境條件是什么？化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的環(huán)境條件是什么？ 在這種環(huán)境狀態(tài)下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)該在這種環(huán)境狀態(tài)下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)該有適合的生物催化劑有適合的生物催化劑 酶酶很溫和很溫和一一 酶的作用和本質(zhì)酶的作用和本質(zhì) 細(xì)胞代謝：細(xì)胞代謝：細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)。許多化學(xué)反應(yīng)。1 1、酶在細(xì)胞代謝中的作用、酶在細(xì)胞代謝中的作用2H2O22H2O+

5、O2？1 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3%的H2O2水浴FeCl3肝臟研磨液2mL2mL2mL2mL902滴2滴現(xiàn)象2H2O2 2H2O+O2？試管內(nèi)液面的上方點(diǎn)燃的衛(wèi)生香對(duì)照實(shí)驗(yàn)單一變量原則對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組步驟無(wú)關(guān)變量1 2 3 4變量自變量因變量增大酶與過(guò)氧化氫的面積加FeCl3和過(guò)氧化氫酶不能用同一只滴管等量原則 分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量稱(chēng)為活躍狀態(tài)所需要的能量稱(chēng)為加熱使過(guò)氧化氫分子得到能量，容易分解。但加Fe和過(guò)氧化氫酶時(shí)并沒(méi)有加

6、熱，但反應(yīng)比加熱更快，為什么？ 分子從常態(tài)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍分子從常態(tài)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。狀態(tài)所需要的能量。 催化劑可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，而且催化劑可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，而且與無(wú)機(jī)催化劑相比較，生物催化劑酶有突出的與無(wú)機(jī)催化劑相比較，生物催化劑酶有突出的優(yōu)越性?xún)?yōu)越性酶降低活化能的作用更顯著，因而酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。催化效率更高。 條件活化能/kJ?mol沒(méi)有催化劑催化75用膠態(tài)鉑催化54用過(guò)氧化氫酶催化29在在20度測(cè)得的過(guò)氧化氫分解的活化能度測(cè)得的過(guò)氧化氫分解的活化能作用：作用：催化作用催化作用 原理：原理：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能

7、降低化學(xué)反應(yīng)的活化能2 2、酶的本質(zhì)、酶的本質(zhì)資料分析資料分析18221895（法國(guó)）（法國(guó)）微生物學(xué)家微生物學(xué)家通過(guò)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)發(fā)通過(guò)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)發(fā)酵的過(guò)程中有酵母菌酵的過(guò)程中有酵母菌結(jié)論：沒(méi)有活細(xì)胞糖類(lèi)結(jié)論：沒(méi)有活細(xì)胞糖類(lèi)不可能變成酒精不可能變成酒精18031873（德國(guó)）（德國(guó)）化學(xué)家化學(xué)家通過(guò)對(duì)化學(xué)變化的研究認(rèn)通過(guò)對(duì)化學(xué)變化的研究認(rèn)為糖類(lèi)變成酒精就是一個(gè)為糖類(lèi)變成酒精就是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)結(jié)論結(jié)論: 在這個(gè)變化過(guò)程中，在這個(gè)變化過(guò)程中，只有細(xì)胞死之后放出了某只有細(xì)胞死之后放出了某些物質(zhì)起了作用些物質(zhì)起了作用結(jié)論：結(jié)論：人物人物巴斯德巴斯德李比希李比希合理性合理性 認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)認(rèn)

8、為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)胞有關(guān)引起發(fā)酵的是細(xì)胞引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)中的某些物質(zhì)局限性局限性 發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作某些物質(zhì)在起作用用這些物質(zhì)只有在酵這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用后才能發(fā)揮作用 畢希納的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)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)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣?；罱湍讣?xì)胞中一樣。酵母細(xì)胞研磨酵母細(xì)胞研磨加水?dāng)嚢杓铀當(dāng)嚢杓訅哼^(guò)濾加壓過(guò)濾不含酵母細(xì)胞的提取液不含酵母細(xì)胞的提取液加入葡萄糖加入葡萄糖過(guò)程過(guò)程：現(xiàn)

9、象現(xiàn)象：冒出氣泡：冒出氣泡1836年法國(guó)科學(xué)家施旺提取胃液實(shí)驗(yàn)?zāi)攴▏?guó)科學(xué)家施旺提取胃液實(shí)驗(yàn)1926年美國(guó)科學(xué)家薩姆納從刀豆中提年美國(guó)科學(xué)家薩姆納從刀豆中提取脲酶實(shí)驗(yàn)，并證明脲酶是蛋白質(zhì)取脲酶實(shí)驗(yàn)，并證明脲酶是蛋白質(zhì)20世紀(jì)世紀(jì)80年代美國(guó)科學(xué)家切赫和奧特年代美國(guó)科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也有催化功能也有催化功能關(guān)于酶本質(zhì)的探究關(guān)于酶本質(zhì)的探究小結(jié)酶的化學(xué)成分酶的化學(xué)成分 酶的來(lái)源酶的來(lái)源 酶的功能酶的功能酶是一類(lèi)生物催化劑酶是一類(lèi)生物催化劑大部分酶是蛋白質(zhì)，也有少數(shù)是大部分酶是蛋白質(zhì)，也有少數(shù)是RNARNA。2 2、酶的本質(zhì)、酶的本質(zhì) （板書(shū)）（板書(shū)）少量肝臟少量肝臟研磨液研磨

10、液為什么為什么4 4號(hào)試管的反應(yīng)速率比號(hào)試管的反應(yīng)速率比3 3號(hào)試管快得多？號(hào)試管快得多？二二 酶的特性酶的特性說(shuō)明過(guò)氧化氫酶比說(shuō)明過(guò)氧化氫酶比FeFe3+3+的催化效率高得多。的催化效率高得多。 比較過(guò)氧化氫酶和比較過(guò)氧化氫酶和FeFe3+3+的催化效率的催化效率 事實(shí)上，酶的催化效率一般是無(wú)機(jī)催化劑事實(shí)上，酶的催化效率一般是無(wú)機(jī)催化劑的的 倍。倍。107 1013上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了：上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了： 酶的高效性保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)酶的高效性保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行能量供應(yīng)的穩(wěn)定。行能量供應(yīng)的穩(wěn)定。是細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)能在常是細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)能在常溫、常壓、中性水溶液環(huán)境中進(jìn)行的關(guān)鍵

11、因素。溫、常壓、中性水溶液環(huán)境中進(jìn)行的關(guān)鍵因素。 酶具有高效性的意義：酶具有高效性的意義：酶只縮短到達(dá)化學(xué)平衡的時(shí)間，但不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)生成物產(chǎn)量只與反應(yīng)物的量有關(guān)淀粉溶液淀粉溶液蔗糖溶液蔗糖溶液實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)步步驟驟一一二二三三實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，振蕩，試管下半部浸入滴，振蕩，試管下半部浸入6060左右的熱水中，反應(yīng)左右的熱水中，反應(yīng)5min5min2號(hào)試管中加入號(hào)試管中加入2mL蔗糖溶液蔗糖溶液加入斐林試劑加入斐林試劑 振蕩振蕩約約60水浴水浴2min1號(hào)試管中加入號(hào)試管中加入2mL淀粉溶液淀粉溶液白色白色無(wú)變化無(wú)變化棕色棕色磚紅色沉淀磚紅色沉淀v每一種酶

12、只能催化每一種酶只能催化 化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)。v細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行，與酶的細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行，與酶的 是是分不開(kāi)的。分不開(kāi)的。一種或一類(lèi)一種或一類(lèi) 4000專(zhuān)一性專(zhuān)一性v目前發(fā)現(xiàn)的酶有目前發(fā)現(xiàn)的酶有 多種多種, ,它們分別催化不同它們分別催化不同的化學(xué)反應(yīng)。的化學(xué)反應(yīng)。 （例如，二肽酶可以水解由任意兩種氨基酸組（例如，二肽酶可以水解由任意兩種氨基酸組成的二肽。）成的二肽。） 從上面進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)我們看出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)需要一從上面進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)我們看出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)需要一定的條件，比如淀粉酶定的條件，比如淀粉酶60左右最好。左右最好。能不能設(shè)計(jì)能不能設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，來(lái)證明溫度會(huì)影響酶的活性？一個(gè)實(shí)驗(yàn)，

13、來(lái)證明溫度會(huì)影響酶的活性？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號(hào)試管號(hào)試管3號(hào)試管號(hào)試管加入淀粉酶加入淀粉酶2滴，振蕩滴，振蕩試管各加入試管各加入2mL淀粉溶液淀粉溶液藍(lán)色藍(lán)色保持保持0冰水中冰水中反應(yīng)約反應(yīng)約5min加熱至加熱至100，反應(yīng)約反應(yīng)約5min加熱至加熱至60，反應(yīng)約反應(yīng)約5min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)象藍(lán)色藍(lán)色在最適溫度的兩側(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 遭到破壞而遭到破壞而失去失去 較低的溫度則較低的溫度則 了酶的活性了酶的活性每種酶

14、都有自己的每種酶都有自己的低低活性活性最適溫度最適溫度空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)抑制抑制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號(hào)試管號(hào)試管3號(hào)試管號(hào)試管加入加入2ml水水試管各加入試管各加入1mL淀粉酶溶液淀粉酶溶液磚紅色沉淀磚紅色沉淀加入加入2ml淀粉溶液，并在淀粉溶液，并在60度下水浴度下水浴3支試管分別加入支試管分別加入2ml斐林試劑，邊加入斐林試劑，邊加入邊振蕩，沸水浴邊振蕩，沸水浴1min，觀察顏色變化，觀察顏色變化無(wú)明顯變化無(wú)明顯變化無(wú)明顯變化無(wú)明顯變化加入加入2mlHCl加入加入2mlNaOH過(guò)氧化氫酶過(guò)氧化氫酶在最適合的在最適合的

15、pH下，下，酶的活性酶的活性 最高最高空間結(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 遭到破壞而失去遭到破壞而失去 ?；钚曰钚?高溫、低溫、過(guò)酸和過(guò)堿對(duì)酶活性高溫、低溫、過(guò)酸和過(guò)堿對(duì)酶活性的影響其本質(zhì)相同嗎？的影響其本質(zhì)相同嗎？酶的特性：酶的特性：具有高效性具有高效性具有專(zhuān)一性具有專(zhuān)一性作用條件較溫和作用條件較溫和酶促反應(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1. 同一個(gè)體內(nèi)的各類(lèi)活細(xì)胞所含有的酶（同一個(gè)體內(nèi)的各類(lèi)活細(xì)胞所含有的酶（ ） A、種類(lèi)有差異，數(shù)量相同、種類(lèi)有差異，數(shù)量相同 B、種類(lèi)有差異，數(shù)量不同、種類(lèi)

16、有差異，數(shù)量不同 C、種類(lèi)無(wú)差異，數(shù)量相同、種類(lèi)無(wú)差異，數(shù)量相同 D、種類(lèi)無(wú)差異，數(shù)量不同、種類(lèi)無(wú)差異，數(shù)量不同B B2.細(xì)胞內(nèi)合成酶的主要的場(chǎng)所是（細(xì)胞內(nèi)合成酶的主要的場(chǎng)所是（ ） A.細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì) B. 線粒體線粒體 C.核糖體核糖體 D. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)C C課堂練習(xí)課堂練習(xí):3.人在發(fā)高燒時(shí)，常常食欲大減，最根本的原因是人在發(fā)高燒時(shí)，常常食欲大減，最根本的原因是 A.A.所吃食物不能消化所吃食物不能消化 （ ） B.B.胃沒(méi)有排空胃沒(méi)有排空C.C.體溫超過(guò)合適溫度，消化酶的活性下降體溫超過(guò)合適溫度，消化酶的活性下降D.D.吃藥使人沒(méi)有了胃口吃藥使人沒(méi)有了胃口 4.胃蛋白酶在進(jìn)入小腸后就幾乎沒(méi)有了催化作用，胃蛋白酶在進(jìn)入小腸后就幾乎沒(méi)有了催化作用，主要原因是（主要原因是（ ）A.pHA.pH不適合不適合B.B.胃中已經(jīng)起了消化作用，不能再起作用了胃中已經(jīng)起了消化作用，不能再起作用了C.C.被小腸中的物質(zhì)包裹起來(lái)，所以起不到催化作用被小腸中的物質(zhì)包裹起來(lái)，所以起不到催化作用D.D.小腸中沒(méi)有蛋白質(zhì)可被消化小腸中沒(méi)有蛋白質(zhì)可被消化CA5.能夠使唾液淀粉酶水解的是（能夠使唾液淀