降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用1、人為什么要吃飯？？2、食物進(jìn)入人體內(nèi)發(fā)生了怎樣的變化？？3、這些變化過(guò)程在其它生物中有沒(méi)有呢？？斯帕蘭札尼實(shí)驗(yàn)？——純物理過(guò)程——化學(xué)物質(zhì)起作用消化實(shí)驗(yàn)用金屬小籠的目的是什么，能否改為密封金屬盒？？推測(cè)是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。討論一：金屬籠子有什么作用呢？討論二：是什么物質(zhì)使肉塊消失了？討論三：怎樣才能證明你的推測(cè)？排除了鳥(niǎo)胃中的物理性消化胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)收集胃內(nèi)物質(zhì)，在體外能否分解肉塊請(qǐng)思考：細(xì)胞作為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)，只有不斷輸入能量，才能維持生命活動(dòng)的有序性。能量的獲得和利用必須通過(guò)化學(xué)反應(yīng)。細(xì)胞代謝——細(xì)胞中每時(shí)每刻進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱(chēng)為細(xì)胞代謝。一些化學(xué)反應(yīng)的條件MnO2濃H2SO4CH3CH2OH+CH3COOH

CH3COOCH2CH3+H2O2KClO32KCl+3O2乙醇醋酸乙酸乙酯

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？

組成生物體的細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境是很溫和的：常溫、常壓、水溶液環(huán)境、pH接近中性。而細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都進(jìn)行著各種生化反應(yīng)，為什么這些生化反應(yīng)能迅速有序地完成的呢？酶（二）酶在細(xì)胞代謝中的作用2H2O22H2O+O2H2O2酶加熱2H2O2Fe3+常溫

2H2O2

→2H2O+O2常溫下反應(yīng)加熱Fe3+做催化劑過(guò)氧化氫酶豬肝研磨液加入試管直接觀察酒精燈水浴加熱滴加FeCl3溶液實(shí)驗(yàn)原理：過(guò)氧化氫在高溫或鐵離子或過(guò)氧化氫酶

的作用下都可分解成水和氧氣。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)比較過(guò)氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解酶的作用和意義。比較過(guò)氧化氫不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)思路：過(guò)氧化氫在不同條件下的分解常溫90℃H2O2酶FeCl3步驟試管編號(hào)說(shuō)明1234

一

H2O2濃度劑量二劑量結(jié)果氣泡產(chǎn)生帶火星木條結(jié)論比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3鮮肝研磨液2滴清水2滴清水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)條件自變量因變量無(wú)關(guān)變量變量對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組對(duì)照實(shí)驗(yàn)等量性原則單一變量原則等量性原則無(wú)關(guān)變量人為改變的變量隨自變量的變化而變化的變量加熱可以促進(jìn)H2O2分解，提高反應(yīng)速率，F(xiàn)e3+和過(guò)氧化氫酶都能加快H2O2分解，但H2O2酶的催化效率更高。討論:提示1.2號(hào)試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說(shuō)明加熱能促進(jìn)H2O2的分解，提高反應(yīng)速率。提示2.不能。提示3.說(shuō)明FeCl3中的Fe3+和新鮮肝臟中的H2O2酶都能加快H2O2分解的速率。提示4.4號(hào)試管的反應(yīng)速率比3號(hào)試管快得多。說(shuō)明H2O2酶比Fe3+的催化效率高得多。細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行成百上千的化學(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)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。實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)：1必須用新鮮肝臟做實(shí)驗(yàn)材料。2實(shí)驗(yàn)使用肝臟的研磨液,加大肝臟內(nèi)H2O2酶與試管中H2O2分子的接觸面積，從而加速H2O2的分解。3不能共用一個(gè)試管吸取肝臟研磨液和氯化鐵溶液。4H2O2有腐蝕性，使用時(shí)不要讓其接觸皮膚。5觀察產(chǎn)生氧氣多少的途徑：一、觀察產(chǎn)生氣泡的數(shù)目的多少。二、用無(wú)火焰的衛(wèi)生香來(lái)鑒定，氧氣多會(huì)使無(wú)火焰的衛(wèi)生香復(fù)燃。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)所需的能量稱(chēng)為活化能。酶為什么能催化生物化學(xué)反應(yīng)？H2O2(常態(tài))

H2O2(活躍狀態(tài))能量加熱活化能

加熱為什么能加快化學(xué)反應(yīng)？與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶能顯著降低化學(xué)反應(yīng)活化能，催化效率更高表在20℃測(cè)得的過(guò)氧化氫分解的活化能條件活化能/kJ·mol-1沒(méi)有催化劑催化

用Fe3+催化

用過(guò)氧化氫酶催化75

43

29

酶在細(xì)胞代謝中的作用（1）降低化學(xué)反應(yīng)的活化能（作用原理）（2）只催化反應(yīng)，提高反應(yīng)速率，本身在反應(yīng)前后無(wú)變化總結(jié)糖

酒精+CO2？關(guān)于酶本質(zhì)的探索對(duì)這一問(wèn)題的爭(zhēng)論有哪些觀點(diǎn)？代表人物分別是誰(shuí)？他們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)是什么，出現(xiàn)爭(zhēng)論的原因是什么？是哪位科學(xué)家通過(guò)怎樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)束了這場(chǎng)爭(zhēng)論？得到了什么結(jié)論？是誰(shuí)最先鑒定出酶的化學(xué)本質(zhì)？為什么在他之前很難鑒定？糖

酒精+CO2？關(guān)于酶本質(zhì)的探索對(duì)這一問(wèn)題的爭(zhēng)論有哪些觀點(diǎn)？代表人物分別是誰(shuí)？巴斯德（微生物學(xué)家）是活酵母細(xì)胞的作用李比希（化學(xué)家）是某些物質(zhì)在細(xì)胞死亡裂解后的作用糖酒精+CO2？關(guān)于酶本質(zhì)的探索對(duì)這一問(wèn)題的爭(zhēng)論有哪些觀點(diǎn)？代表人物分別是誰(shuí)？巴斯德（微生物學(xué)家）是活酵母細(xì)胞的作用李比希（化學(xué)家）是某些物質(zhì)在細(xì)胞死亡裂解后的作用他們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)是什么，出現(xiàn)爭(zhēng)論的原因是什么？糖酒精+CO2？關(guān)于酶本質(zhì)的探索巴斯德（微生物學(xué)家）是活酵母細(xì)胞的作用李比希（化學(xué)家）是某些物質(zhì)在細(xì)胞死亡裂解后的作用他們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)是什么，出現(xiàn)爭(zhēng)論的原因是什么？是誰(shuí)通過(guò)怎樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)束了這場(chǎng)爭(zhēng)論？得到什么結(jié)論？畢希納（化學(xué)家）酵母細(xì)胞提取液與活酵母細(xì)胞作用相同是誰(shuí)最先鑒定出酶的化學(xué)本質(zhì)？為什么在他之前很難鑒定？薩姆納脲酶是蛋白質(zhì)切赫奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化作用

酶是

產(chǎn)生的具有

的

來(lái)源酶的本質(zhì)功能活細(xì)胞催化作用※

絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)；少數(shù)是RNA有機(jī)物※酶是一類(lèi)生物催化劑(具有專(zhuān)一性和高效性)歸納酶的本質(zhì)及生理功能化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)________少數(shù)是_____合成原料合成場(chǎng)所來(lái)源生理功能作用原理蛋白質(zhì)RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體核仁降低化學(xué)反應(yīng)的活化能生物催化作用活細(xì)胞用法：先將衣物浸于加有適量洗衣粉的水內(nèi)數(shù)小時(shí)，用溫水浸泡效果更佳,切勿用60℃以上的水。注意：切勿用于絲質(zhì)及羊毛衣料，用后須徹底清洗雙手?？伎寄悖。?.下列各圖中,①表示有酶催化的反應(yīng)曲線，②表示沒(méi)有酶催化的反應(yīng)曲線,E表示酶降低的活化能。正確的圖解是()C2下圖是人體某個(gè)化學(xué)反應(yīng)的示意圖。圖中的哪個(gè)英文字母代表酶？A3.能夠使唾液淀粉酶水解的是（）A.淀粉酶B.脂肪酶C.蛋白酶D.肽酶

4.關(guān)于酶的特性，下列表述中錯(cuò)誤的一項(xiàng)是（）A.酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物B.化學(xué)反應(yīng)前后，酶的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量不變C.酶的催化效率很高，但易受溫度和酸堿度影響D.一旦離開(kāi)活細(xì)胞，酶就失去催化能力CD酶的作用與本質(zhì)作用：……由酶催化的化學(xué)反應(yīng)，稱(chēng)酶促反應(yīng)

酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率為酶的活性參與細(xì)胞代謝，催化化學(xué)反應(yīng)。三、酶的特性和無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率大約是其的107～1013倍高效性你在打球或賽跑時(shí)，需要大量的能量供應(yīng)，如果酶的催化效率很低，會(huì)發(fā)生什么情況呢？資料11、無(wú)機(jī)催化劑酸既能催化蛋白質(zhì)的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。2、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。3、口腔里有唾液淀粉酶，可塞進(jìn)牙縫里的肉絲兩天后還沒(méi)被消化。由上述資料大膽的提出問(wèn)題，作出你的假設(shè)。步驟試管1試管212ml可溶性淀粉2ml蔗糖溶液22ml新鮮淀粉酶溶液，振蕩，60℃水浴保溫5min32ml斐林試劑，邊加邊輕輕振蕩4水浴煮沸1min結(jié)果出現(xiàn)磚紅色沉淀無(wú)磚紅色沉淀酶的專(zhuān)一性是普遍存在的生物體內(nèi)有些酶能夠催化某些分子結(jié)構(gòu)相近的礦物質(zhì)，如二肽酶，可以催化任何兩種氨基酸組成的二肽水解。所以，準(zhǔn)確地說(shuō)，酶的專(zhuān)一性是指一種酶只能催化一種化合物或一類(lèi)化合物的化學(xué)反應(yīng)。酶的特性

專(zhuān)一性溫度對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容試管1試管2試管3試管1′試管2′試管3′1注入可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml2注入新鮮淀粉酶溶液1ml1ml1ml3放置溫度60℃100℃0℃60℃100℃0℃4保溫時(shí)間5分鐘5分鐘5分鐘5分鐘5分鐘5分鐘5混合試管1′試管2′試管3′6保溫時(shí)間5分鐘5分鐘5分鐘7滴碘液1滴1滴1滴8觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（是否變藍(lán)）不變藍(lán)變藍(lán)變藍(lán)1、能否使用H2O2酶催化H2O2分解來(lái)探究溫度對(duì)酶活性的影響？2、1和1’，2和2’，3和3’為什么要各自在相同的溫度下保溫5min后再混合？

3、能否用菲林試劑作鑒定試劑？為什么？酶的催化效率具有高效性，如不先做同溫處理，而是先混合后處理（調(diào)溫），可能出現(xiàn)因調(diào)溫過(guò)程中反應(yīng)的進(jìn)行影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。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)的最適溫度0最適溫度t/℃υ/mmol.s-1酶活性受溫度影響示意圖溫度對(duì)酶活性的影響每種酶都有自己的動(dòng)物：35---40攝氏度植物：40--50攝氏度細(xì)菌、真菌：差別較大最適溫度在最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率都比較

較高的溫度容易使酶的

遭到破壞，蛋白質(zhì)變性，而去

。低空間結(jié)構(gòu)活性1號(hào)試管過(guò)氧化氫溶液實(shí)驗(yàn)步驟一二三四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論2號(hào)試管3號(hào)試管加入過(guò)氧化氫酶2滴，振蕩2—3min試管各加入2mL過(guò)氧化氫溶液無(wú)明顯變化pH＝7pH=12pH＝2將帶火星的衛(wèi)生香分別放入試管中只有在適合的pH下酶的催化效率最好復(fù)燃無(wú)明顯變化探究pH對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響在最適合的pH下，酶的活性

最高動(dòng)物體里的酶最適PH大多在6.5---8.0之間，（但胃蛋白酶為1.5，胰液中的酶為8---9）植物體里的酶最適PH大多在4.5-----6.5之間過(guò)酸、過(guò)堿的，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,蛋白質(zhì)變性，使酶永久失活。pH對(duì)酶活性的影響υ/mmol.s-1最適pH0pH酶活性受pH影響示意圖酶的名稱(chēng)最適PH過(guò)氧化氫酶（肝）6.8唾液淀粉酶

6.8脂肪酶

8.3胰蛋白酶8.0-9.0胃蛋白酶

1.5-2.2pH對(duì)酶活性的影響★影響酶促反應(yīng)速率的因素：1、溫度3、酶的濃度：反應(yīng)速率隨酶濃度的升高而加快。(底物充足)4、底物濃度：在一定濃度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨濃度的升高而加快，但達(dá)到一定濃度，反應(yīng)速率不再變化酶促反應(yīng)速率酶的濃度酶促反應(yīng)速率底物濃度酶的數(shù)量一定2、pH酶的作用條件較溫和嬌氣的酶酶一般在比較溫和的條件下催化化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。

過(guò)酸過(guò)堿和高溫---使酶永久失活低溫------------------抑制了酶活性，溫度升高又會(huì)恢復(fù)活性結(jié)論：在最適宜的溫度和最適宜的pH下，酶的活性最高。溫度和pH偏高或偏低，酶的活性都會(huì)明顯降低。過(guò)酸、過(guò)堿和高溫，都能使酶的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活性，且不可逆。小結(jié)：酶的特性酶的高效性酶的專(zhuān)一性酶的作用條件較溫和每一種酶只能催化一種化合物或一類(lèi)化合物的化學(xué)反應(yīng)酶的催化效率是無(wú)機(jī)催化劑的107~1013倍1．下列有關(guān)對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的敘述中，錯(cuò)誤的是（

）。A．要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組

B．要遵循單因子變量原則C．無(wú)關(guān)變量要始終相同且適宜

D．自變量要始終保持相同2．同無(wú)機(jī)催化劑相比，酶具有更高的催化效率的原因是（

）。A．能降低反應(yīng)的活化能

B．能供給反應(yīng)物能量C．改變了反應(yīng)的途徑

D．降低反應(yīng)活化能的作用更顯著課堂鞏固3．關(guān)于活化能，下列說(shuō)法不正確的是（

）。A．是反應(yīng)物分子從常態(tài)變?yōu)榛钴S狀態(tài)所需要的能量B．加熱、加壓通常能使反應(yīng)物分子獲得足夠的活化能C．無(wú)機(jī)催化劑使反應(yīng)物分子獲得的活化能的總量更多而加快反應(yīng)速率D．酶能降低反應(yīng)物分子發(fā)生反應(yīng)的活化能而使反應(yīng)更容易進(jìn)行4、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

B、種類(lèi)有差異，數(shù)量不同

C、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5、在探究pH對(duì)酶活性的影響的實(shí)驗(yàn)中，溫度和pH分別屬于(

)A．自變量和因變量

B．無(wú)關(guān)變量和因變量C．無(wú)關(guān)變量和自變量

D．因變量和自變量6.人在發(fā)高燒時(shí)，常常食欲大減，最根本的原因是A.所吃食物不能消化（）B.胃沒(méi)有排空C.體溫超過(guò)合適溫度，消化酶的活性下降D.吃藥使人沒(méi)有了胃口

7.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（）A.pH不適合B.胃中已經(jīng)起了消化作用，不能再起作用了C.被小腸中的物質(zhì)包裹起來(lái)，所以起不到催化作用D.小腸中沒(méi)有蛋白質(zhì)可被消化CA8.加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶，請(qǐng)回答下面的問(wèn)題：（1）這種洗衣粉為什么能夠很好地除去衣物上的奶漬和血漬？（2）使用這種洗衣粉為什么要用溫水？（3）含有蛋白酶的洗衣粉不宜用來(lái)洗滌下列哪些衣料？（）A.化纖B.純毛C.純棉D(zhuǎn).真絲（4）為了更好地除去衣物上的油漬，在洗衣粉中還可以加入什么酶