第8講降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

第八講降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解一、酶在細(xì)胞代謝中的作用實(shí)驗(yàn)探究：實(shí)驗(yàn)探究：

細(xì)胞中每時(shí)每刻都在進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝1，實(shí)驗(yàn)分析步驟試管編號(hào)1234

一

H2O2濃度

二

結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒反應(yīng)條件2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3研磨液2滴2滴基本無(wú)氣泡有氣泡產(chǎn)生較多氣泡,燃燒產(chǎn)生大量氣泡，燃燒猛烈1號(hào)試管與2號(hào)試管對(duì)照，說(shuō)明1號(hào)試管與3號(hào)試管對(duì)照，說(shuō)明1號(hào)試管與4號(hào)試管對(duì)照，說(shuō)明3號(hào)試管與4號(hào)試管對(duì)照，說(shuō)明一、酶的作用12131434加熱可以加快過(guò)氧化氫分解FeCl3能催化H2O2分解過(guò)氧化氫酶能催化H2O2的分解過(guò)氧化氫酶的催化效率比FeCl3高加熱：Fe3+：酶：提高反應(yīng)物分子的能量,分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S狀態(tài)降低化學(xué)反應(yīng)的活化能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能2、各條件使反應(yīng)加快的實(shí)質(zhì):一、酶的作用3、原理分析條件沒(méi)有催化劑FeCl3催化過(guò)氧化氫酶催化活化能/kJ·mol-175442920℃測(cè)得的過(guò)氧化氫分解的活化能一、酶的作用活化能：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。二、酶的本質(zhì)資料巴斯德李比希畢希納薩姆納切赫奧特曼閱讀課本P81-82“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”他們?cè)诿傅恼J(rèn)識(shí)歷程中分別有什么發(fā)現(xiàn)？思考巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)巴斯德發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用畢希納酵母細(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，就像在活酵母細(xì)胞中一樣薩姆納脲酶是蛋白質(zhì)李比希切赫、奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能二、酶的本質(zhì)酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，（大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA）。酶的概念酶的來(lái)源酶的作用酶的化學(xué)本質(zhì)1、酶的本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA合成原料合成場(chǎng)所來(lái)源作用場(chǎng)所生理功能作用原理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(lái)說(shuō)，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2.酶與激素的比較酶激素來(lái)源活細(xì)胞產(chǎn)生化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA生物功能催化作用共性專門(mén)的內(nèi)分泌腺或特定部位細(xì)胞產(chǎn)生，細(xì)胞外發(fā)揮作用固醇類、多肽/蛋白質(zhì)類、氨基酸類等調(diào)節(jié)作用在生物體內(nèi)均屬微量高效物質(zhì)，即含量少、作用大、生物代謝不可缺少判斷：能產(chǎn)生酶的細(xì)胞就能產(chǎn)生激素（）能產(chǎn)生激素的細(xì)胞就能產(chǎn)生酶（）×√酶并不只在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用：酶由活細(xì)胞產(chǎn)生，可以在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用（胞內(nèi)酶），如細(xì)胞內(nèi)的呼吸氧化酶；也可以分泌到細(xì)胞外發(fā)揮作用，如各種消化酶（胞外酶）；在生物體外適宜的條件下也能發(fā)揮作用，如實(shí)驗(yàn)證明唾液淀粉酶水解淀粉的實(shí)驗(yàn)。三、酶的特性

通過(guò)過(guò)氧化氫酶催化過(guò)氧化氫分解的實(shí)驗(yàn)，我們知道酶具有催化作用。

酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率稱為酶活性

酶催化活性可以用單位時(shí)間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的生成量來(lái)表示。酶和無(wú)機(jī)催化劑相比，具有哪些特性？（一）．酶的高效性

同無(wú)機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，酶的催化效率大約是無(wú)機(jī)催化劑的107—1013倍。表示酶高效性的曲線

酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需的時(shí)間，不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。方案一：用兩種不同酶催化同一種物質(zhì)淀粉（非還原糖）麥芽糖（還原糖）淀粉（非還原糖）淀粉②再用斐林試劑鑒定，從而探究酶的專一性。①淀粉酶蔗糖酶（二）、酶的專一性一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)（1）酶的專一性的實(shí)驗(yàn)探究方案方案二：用同一種酶催化兩種不同物質(zhì)淀粉（非還原糖）麥芽糖（還原糖）蔗糖（非還原糖）蔗糖②用淀粉酶分別作用于淀粉和蔗糖后，再用斐林試劑鑒定，根據(jù)是否有磚紅色沉淀生成來(lái)判斷淀粉酶是否對(duì)二者都有催化作用，從而探索酶的專一性。①淀粉酶淀粉酶警示：在利用淀粉、蔗糖和淀粉酶探究酶專一性的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選用斐林試劑，而不宜選用碘液作指示劑，因碘液無(wú)法檢測(cè)蔗糖是否水解。知識(shí)拓展——具有專一性的物質(zhì)歸納(1)酶：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。如限制性核酸內(nèi)切酶能識(shí)別特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。(2)載體：某些物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜時(shí)需要載體協(xié)助，不同物質(zhì)所需載體不同，載體的專一性是細(xì)胞膜選擇透過(guò)性的基礎(chǔ)。（受體同上）(3)激素：激素特異性地作用于靶細(xì)胞、靶器官，其原因在于它的靶細(xì)胞膜或胞內(nèi)存在與該激素特異性結(jié)合的受體。(4)tRNA∶tRNA有61種，每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。(5)抗體/效應(yīng)T細(xì)胞：一種抗原只能與相應(yīng)的抗體或效應(yīng)T細(xì)胞發(fā)生特異性結(jié)合。（6）神經(jīng)遞質(zhì)：與突觸后膜上特異性受體結(jié)合，使突觸后膜興奮或抑制1．溫度對(duì)酶活性的影響(1)原理解讀②溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解，滴加碘液，根據(jù)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺來(lái)判斷酶的活性。探究影響酶活性的因素（三）、酶的作用條件較溫和組別第一組第二組第三組試管1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)6號(hào)實(shí)驗(yàn)步驟一量取2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液量取2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液量取2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液二冰水中水浴3分鐘37℃中水浴3分鐘沸水中水浴3分鐘三1與2試管混合搖勻，充分反應(yīng)3與4試管混合搖勻，充分反應(yīng)5與6試管混合搖勻，充分反應(yīng)四取出試管，滴4滴碘，觀察取出試管，滴4滴碘，觀察取出試管，滴4滴碘，觀察預(yù)期現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論藍(lán)色不變藍(lán)藍(lán)色溫度會(huì)影響酶的活性（2）、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（3）、注意事項(xiàng)：本實(shí)驗(yàn)不宜選用過(guò)氧化氫酶催化過(guò)氧化氫分解，因?yàn)檫^(guò)氧化氫酶催化的底物過(guò)氧化氫在加熱的條件下分解會(huì)加快。本實(shí)驗(yàn)中，只能用碘液檢測(cè)底物，不能利用斐林試劑檢驗(yàn)產(chǎn)物的生成，因?yàn)槔渺沉衷噭z測(cè)時(shí)需水浴加熱到50～65℃，導(dǎo)致低溫下的實(shí)驗(yàn)組由于溫度變化，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)中，需要把酶和底物先分別放在各自所需溫度下保溫一段時(shí)間，再將酶和底物混合。1號(hào)2號(hào)3號(hào)實(shí)驗(yàn)步驟一1號(hào)2號(hào)3號(hào)試管各加入2mL過(guò)氧化氫溶液二1’號(hào)Hcl1ml2’號(hào)蒸餾水1ml3’號(hào)NaOH1ml三1’2’3’號(hào)各加入過(guò)氧化氫酶2滴，振蕩2—3min，并與對(duì)應(yīng)的1，2，3號(hào)試管中溶液混合四將帶火星的衛(wèi)生香分別放入試管中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論無(wú)明顯變化PH會(huì)影響酶的活性復(fù)燃無(wú)明顯變化（2）、探究pH對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響（3）、注意事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)不宜選用淀粉酶催化淀粉水解，因?yàn)闆](méi)有合適的指示劑。（碘液與NaOH發(fā)生反應(yīng)，而斐林試劑與HCl反應(yīng)）在探究酶活性的最適pH時(shí)，需先將酶置于不同PH條件下，然后再加入反應(yīng)物。切記不能在加入酶后，先加入反應(yīng)物，再加入鹽酸或氫氧化鈉。（三）、酶的作用條件較溫和

實(shí)驗(yàn)表明，溫度和PH對(duì)酶的活性有影響，酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)物體內(nèi)的酶的最適溫度在35~40℃之間；植物體內(nèi)的酶的最適溫度在40~50℃之間。動(dòng)物體內(nèi)的酶的最適PH大多在6.5~8.0之間（胃蛋白酶的最適PH為1.5)；植物體內(nèi)的酶最適PH大多在4.5~6.5之間。小結(jié)在最適宜的溫度和PH條件下，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。低溫使酶活性受抑制，溫度恢復(fù)，酶活性可以恢復(fù)；酶制劑適于在低溫（0~4℃）下保存。高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。四、影響酶促