151降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶的課件

1、細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境是很溫和的：常溫、常壓、水溶液環(huán)境、pH接近中性。細(xì)胞內(nèi)數(shù)量如此巨大的生物化學(xué)反應(yīng)如何在常溫、常壓、水溶液環(huán)境、pH接近中性的條件下，迅速高效的進(jìn)行呢？酶問題質(zhì)疑：？ 在生物體外，許多化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行需要一些條件，如高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、催化劑等。細(xì)胞內(nèi)是否具備這些條件呢？ 第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶細(xì)胞代謝細(xì)胞生命活動的基礎(chǔ)一、酶在細(xì)胞代謝中的作用酶在細(xì)胞代謝中的作用？概念：細(xì)胞中每時每刻進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的統(tǒng)稱。發(fā)生條件：絕大多數(shù)需要酶的催化 細(xì)胞代謝是生命活動的基礎(chǔ)，但代謝過程中也會產(chǎn)生對細(xì)胞有害的物質(zhì)，如過氧化氫。 體內(nèi)過氧化氫過多會導(dǎo)致皮膚

2、發(fā)黃，毛發(fā)（包括頭發(fā)）變白 ，會加速人體衰老，損害細(xì)胞。 細(xì)胞中的過氧化氫酶能將過氧化氫及時分解。過氧化氫酶在肝臟里含量較多。每滴氯化鐵溶液中的Fe3+數(shù)，大約是每滴研磨液中過氧化氫酶分子數(shù)的25萬倍。實驗：過氧化氫在不同條件下的分解速率背景資料：2H2O2 2H2O+O2實驗：過氧化氫在不同條件下的分解1.實驗原理水浴加熱或FeCl3溶液或過氧化氫酶2.實驗材料和用具新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液新鮮的肝臟中過氧化氫酶的數(shù)目多，且活性高過氧化氫不穩(wěn)定，易分解3.實驗過程和現(xiàn)象1.常溫2. 90水浴加熱3.FeCl3溶液

3、4.新鮮肝臟研磨液反應(yīng)條件2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90FeCl3溶液新鮮肝臟研磨液2滴2滴不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃反應(yīng)條件 H2O2 濃度劑量劑量氣泡產(chǎn)生帶火星的木條過氧化氫在不同條件下的分解速率實驗結(jié)果條件適宜的情況下，酶可以在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外，甚至在體外發(fā)揮作用控制變量變量：實驗過程中可以變化的因素。自變量：實驗中人為改變的變量。因變量：隨著自變量的變化而變化的變量。無關(guān)變量：除自變量外，實驗過程中可能還會存在一些可變因素，對實驗結(jié)果造成影響，這些變量稱為無關(guān)變量。無關(guān)變量是否無關(guān)緊要？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。2ml

4、2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90FeCl3溶液新鮮肝臟研磨液2滴2滴不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃反應(yīng)條件 H2O2 濃度劑量劑量氣泡產(chǎn)生帶火星的木條對照實驗對照組實驗組過氧化氫在不同條件下的分解速率實驗結(jié)果對照原則:設(shè)計對照實驗,一般既要設(shè)置對照組又要設(shè)置實驗組。 單一變量原則：在對照實驗中,除了要觀察的變量發(fā)生變化外,其他變量都應(yīng)保持相同且適宜。實驗設(shè)計原則: 為了驗證加酶洗衣粉是否比普通洗衣粉有更強(qiáng)的去污力，有一個生物實驗小組把同樣的臟布條放在不同的燒杯內(nèi)浸泡合理嗎？自變量？因變量？無關(guān)變量？對照組？實驗組？思考：加熱、Fe3+、H2O2酶使H2O2分解速率加快的原因分

5、別是什么？二、酶的作用原理加熱相當(dāng)于給汽車加大油門，而加入催化劑相當(dāng)于給汽車找到了一條穿山隧道，把所需的能量降低了！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)所需要的能量稱為活化能。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)所需要的能量稱為活化能。加熱、Fe3+、H2O2酶使H2O2分解加快的原因分別是：加熱Fe3+H2O2酶使過氧化氫分子得到能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能總結(jié)：酶的催化作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能反應(yīng)進(jìn)程能量無酶Fe3+ 酶反應(yīng)物生成物嘗試用曲線圖表示：加入Fe3+、酶以及不加任何催化劑條件下能量隨反應(yīng)進(jìn)程的變化1.如圖表示在不同條件下化學(xué)反應(yīng)所需活化能的

6、變化情況，則A、B、C所代表的條件依次為（ ）A.有無機(jī)催化劑催化，有酶催化，無催化劑催化B.有酶催化，無催化劑催化，有無機(jī)催化劑催化C.無催化劑催化，有無機(jī)催化劑催化，有酶催化D.有酶催化，有無機(jī)催化劑催化，無催化劑催化C酶催化作用與無機(jī)催化劑的共同特點(diǎn)：改變化學(xué)的速率，本身不被消耗只能催化熱力學(xué)允許進(jìn)行的反應(yīng)加快反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡點(diǎn)的時間，但不改變平衡點(diǎn)降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率二、酶的本質(zhì)巴斯德之前巴斯德李比希畢希納薩姆納切赫和奧特曼巴斯德之前巴斯德李比希畢希納薩姆納切赫和奧特曼發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān) 發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用

7、引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但是這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡后才能發(fā)揮作用 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，就象在活酵母細(xì)胞中一樣 酶是蛋白質(zhì)少數(shù)的RNA具有催化作用1、關(guān)于酶的特性，下列表述中正確的是A、酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化能力的有機(jī)物B、化學(xué)反應(yīng)前后，酶的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量改變C、一旦離開活細(xì)胞，酶就失去催化能力D、酶都有消化作用A酶的化學(xué)本質(zhì)、生理作用及作用機(jī)理絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA氨基酸核糖核苷酸 核糖體主要是細(xì)胞核(真核生物) 一般來說，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶細(xì)胞內(nèi)、外或生物體外均可生物催化作用降低化學(xué)反應(yīng)的活化能酶來源于：生理功能：化學(xué)本質(zhì)：活細(xì)胞催化作用

8、有機(jī)物 （絕大數(shù)是蛋白質(zhì)，少量是RNA）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)。給個定義吧 在研究酶性質(zhì)的過程中,科學(xué)家通過整理大量的實驗數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)酶的催化效率大約是無機(jī)催化劑的107-1013倍。 由上述資料可看出酶具有什么特性？高效性三、酶的特性資料1 蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。脲酶只能催化尿素分解，對其他化學(xué)反應(yīng)不起作用。專一性，一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。資料2由上述資料可看出酶具有什么特性？酶的專一性2 2水浴加熱（分鐘）2ml2ml斐林試劑3737溫度1ml1ml稀釋的唾液2ml3%的蔗糖溶液2ml3%的淀粉溶液試管2試管1

9、 加入物質(zhì)（毫升）你能預(yù)測實驗的結(jié)果嗎？磚紅色沉淀溶液變藍(lán)色結(jié)論：淀粉酶具專一性表示酶的 的曲線專一性小結(jié)與繼續(xù)研究：酶具有高效性和專一性；那么它的這兩個特性的發(fā)揮是不是在任何條件下都可以呢？思考：感冒發(fā)燒的你為什么不想吃飯呢？我們的假設(shè)：溫度可以影響酶的活性酶活性：_。表示方法：酶對于化學(xué)反應(yīng)的催化效率單位時間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的生成量科學(xué)探究步驟提出問題作出假設(shè)設(shè)計實驗進(jìn)行實驗分析結(jié)果表達(dá)與交流（溫度會影響酶的活性嗎？）（溫度會影響酶的活性）（設(shè)計方案、預(yù)期結(jié)果）（按預(yù)定方案進(jìn)行實驗）（分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論：）（總結(jié)，寫實驗報告并適當(dāng)交流）影響酶活性的條件設(shè)計實驗問題聚焦1、選擇淀粉酶

10、還是H2O2酶作為實驗材料？三組，高溫，低溫和常溫2、應(yīng)該設(shè)計幾組實驗？選擇幾個溫度？淀粉酶， H2O2受溫度影響也會分解3、觀察指標(biāo)怎么確定，選擇什么樣的鑒定試劑？碘液，看是否變藍(lán)不變藍(lán)變藍(lán)變藍(lán)本次實驗?zāi)愕贸龅慕Y(jié)論是什么？高溫，低溫都降低了酶的活性如何找到酶活性最高時的溫度？需設(shè)置一系列溫度梯度進(jìn)行實驗在合適的條件下將肉塊和蛋白酶放到一起疑問：60時，為什么肉塊長時間不能被分解？為什么酶是如此的“嬌氣”？大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA,蛋白質(zhì)和RNA結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定在最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率都比較較高的溫度容易使酶的 遭到破壞而 。每種酶都有自己的低永久失活最適溫度空間結(jié)構(gòu)0最適溫度t/mmol.

11、 s-1酶活性受溫度影響示意圖0左右時，酶的活性很低，但酶的 穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性 ?；謴?fù)空間結(jié)構(gòu)酶制劑適宜在低溫（0 4）下保存。如何合理高效利用加酶洗衣粉？加酶？控制水溫在適宜的溫度，使酶發(fā)揮最大作用我們知道口腔溫度和體溫差不多，而當(dāng)我們口腔中的唾液淀粉酶進(jìn)入胃中以后，卻發(fā)現(xiàn)，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，你能給出合理的解釋嗎？唾液的pH為6.27.4,胃液的pH為0.91.5PH值也可影響酶的活性問題聚焦1、選擇淀粉酶還是H2O2酶作為實驗材料？三組，酸性，中性，堿性2、我要設(shè)計幾組實驗？選擇幾個pH？H2O2酶，pH對過氧化氫酶的影響較大3、觀察指標(biāo)怎么確定，選擇什么樣的鑒定

12、試劑？看氣泡，衛(wèi)生香4、本次實驗?zāi)愕贸龅慕Y(jié)論是什么？5、如何找到酶活性最高時的pH？復(fù)燃不復(fù)燃不復(fù)燃本次實驗?zāi)愕贸龅慕Y(jié)論是什么？如何找到酶活性最高時的PH？過氧化氫酶在最適合的pH下，酶的活性 最高空間結(jié)構(gòu)在過酸過堿的條件下，都會使酶的 遭到破壞而 。永久失活不同種類的酶，其最適pH也 。不同PH值酶活性受溫度、pH影響的曲線圖過酸、過堿、高溫都會使酶變性失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度升高可恢復(fù)活性。（2009高考遼寧、寧夏T2）如圖表示酶活性與溫度的關(guān)系。下列敘述正確的是()A.當(dāng)反應(yīng)溫度由t2調(diào)到最適溫度時，酶活性下降B.當(dāng)反應(yīng)溫度由t2調(diào)到最適溫度時，酶活性不會上升C.酶活性在t2時比t1高，故t2時更適合酶的保存D.酶活性在t1時比t2低，表明t1時酶的空間結(jié)構(gòu)破壞更嚴(yán)重B酶的專一性每一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107 1013 倍總結(jié)：酶的高效性酶的催化作用需要適宜的條件1）需要適宜pH值2）需要適宜的溫度酶的特性（同無機(jī)催化劑相比）：酶的概念：活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機(jī)物。影響酶促反