第五章第一節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

第五章第一節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第1頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月斯帕蘭札尼對(duì)鷹的消化研究1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼設(shè)計(jì)了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)：將肉塊放入入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過(guò)一段時(shí)間他把小籠子取出來(lái)發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。問(wèn)題探討第2頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月討論一：這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什么問(wèn)題？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)？答：鳥類的胃是否只有物理性消化，沒(méi)有化學(xué)性消化。

答：是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。答：收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。

第3頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一般化學(xué)反應(yīng)的條件（1）高溫（2）高壓（3）強(qiáng)酸（4）強(qiáng)堿（5）催化劑第4頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞內(nèi)外的環(huán)境1.常溫2.常壓3.水溶液環(huán)境4.pH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)該有適合的生物催化劑——

酶（是很溫和的）第5頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月思考葉綠體的生理功能是什么？光合作用葉綠體：CO2+H2O（CH2O)+O2光能

酶第6頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月思考線粒體的生理功能是什么？線粒體:

C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶有氧呼吸作用第7頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月思考核糖體的生理功能是什么？合成蛋白質(zhì)核糖體：

氨基酸

多肽酶縮合脫水核糖體第8頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月葉綠體：CO2+H2O（CH2O)+O2光能

酶線粒體:

C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶核糖體：

氨基酸

多肽酶縮合脫水細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱細(xì)胞代謝第9頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2H2O22H2O+O2一、酶在細(xì)胞代謝中的作用第10頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、常溫下反應(yīng)2、加熱3、Fe3+做催化劑4、過(guò)氧化氫酶豬肝研磨液（過(guò)氧化氫酶）加入試管直接觀察酒精燈加熱滴加FeCl3溶液常溫/高溫/Fe3＋/過(guò)氧化氫酶實(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。實(shí)驗(yàn)原理：2H2O2

2H2O+O2實(shí)驗(yàn)：比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解第11頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月步驟試管編號(hào)

說(shuō)明1234

一二

結(jié)果結(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肝臟研磨液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)燃過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣反應(yīng)條件

H2O2

濃度劑量劑量氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒實(shí)驗(yàn)自變量因變量無(wú)關(guān)變量變量19//對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組第12頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變量：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以變化的因素。18//自變量：因變量：無(wú)關(guān)變量：引起實(shí)驗(yàn)變化的原因，如：加熱、加FeCl3溶液、豬肝研磨液等實(shí)驗(yàn)變化的結(jié)果，如：過(guò)氧化氫分解的速度。實(shí)驗(yàn)中的其它可變因素，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，如反應(yīng)物的性質(zhì)和濃度。第13頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月思考：1、與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)什么現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說(shuō)明什么？10//

加熱能促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。2、在細(xì)胞內(nèi)，能通過(guò)加熱來(lái)提高反應(yīng)速率嗎？

不能3、3號(hào)和4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說(shuō)明什么？22//

第14頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、3號(hào)試管與4號(hào)試管相比，哪支試管中的反應(yīng)速率快？這說(shuō)明什么？4號(hào)試管反應(yīng)速率較快。3443少量肝臟研磨液說(shuō)明過(guò)氧化氫酶的催化效率比Fe3+的高。第15頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月思考：為什么加熱時(shí)比常溫下產(chǎn)生的氣泡多？常態(tài)分子活化分子加熱

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。5、為什么說(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？因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)需要在常溫常壓下進(jìn)行。第16頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：加熱：Fe3+：酶：提高分子的能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能同無(wú)機(jī)催化相比，酶能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，因而催化效率更高。第17頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月加入催化劑相當(dāng)于給汽車找到了一條穿山隧道4//加熱加壓相當(dāng)于給汽車加大油門如果把化學(xué)反應(yīng)比作駕車翻越一座高山3//第18頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月催化劑可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。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——酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。第19頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第20頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

巴斯德

和

李比希

1822——1895（法國(guó)）微生物學(xué)家通過(guò)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)：發(fā)酵的過(guò)程中有酵母菌結(jié)論：沒(méi)有活細(xì)胞糖類不可能變成酒精1803——1873（德國(guó)）化學(xué)家通過(guò)對(duì)化學(xué)變化的研究認(rèn)為：糖類變成酒精就是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)結(jié)論:在這個(gè)變化過(guò)程中，只有細(xì)胞死之后放出了某些物質(zhì)起了作用資料分析關(guān)于酶本質(zhì)的探索11//第21頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月討論1、巴斯德和李比希的觀點(diǎn)各是什么？有什么積極意義？各有什么局限性？2、巴斯德和李比希出現(xiàn)爭(zhēng)論的原因是什么？這一爭(zhēng)論對(duì)后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？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)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)胞中的某些物質(zhì)是合理的，但是認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用是不正確的。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，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)酶的研究目標(biāo)集中在他們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)上，使科學(xué)研究更加有的放矢。第22頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月畢希納將在細(xì)胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為釀酶。酵母細(xì)胞研磨加水?dāng)嚢杓訅哼^(guò)濾不含活細(xì)胞的提取液加入葡萄糖過(guò)程：現(xiàn)象：冒出氣泡

畢希納的研究過(guò)程3、從畢希納實(shí)驗(yàn)可以得出什么結(jié)論？畢希納實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)證明，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，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。第23頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月薩姆納（1917）從刀豆種子中提取了脲酶結(jié)晶用多種方法證明脲酶是蛋白質(zhì)所有的酶都是蛋白質(zhì)嗎？第24頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、薩姆納歷時(shí)9年才證明脲酶是蛋白質(zhì)，并因此榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。你認(rèn)為他成功的主要原因是什么？薩姆納歷時(shí)9年用正確的科學(xué)方法，堅(jiān)持不懈、不折不撓的科學(xué)精神，將酶提純出來(lái)，成功屬于不畏艱苦的人，討論第25頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1982年至1983年美國(guó)科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA

也具有催化作用，這一研究成果的出現(xiàn)榮獲了1984年諾貝爾生理獎(jiǎng)。結(jié)論：絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，極少數(shù)酶是RNA。奧特曼第26頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月巴斯德之前發(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關(guān)于酶本質(zhì)的探索第27頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、酶的概念和本質(zhì)4//18//絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)的酶是RNA.酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機(jī)物。來(lái)源功能本質(zhì)第28頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3443少量肝臟研磨液

比較過(guò)氧化氫酶和Fe3+的催化效率1、酶具有高效性酶的催化效率是無(wú)機(jī)催化劑的107－1013

倍三、酶的特性第29頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、酶具有專一性每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)例如：二肽酶可以水解由任意兩種氨基酸組成的二肽。例如：蛋白酶，淀粉酶，蔗糖酶，肽酶，麥芽糖酶……由這些酶的名字你能想到什么嗎？設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證一下你的推測(cè)3//第30頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)步驟一1號(hào)試管2號(hào)試管二三四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論加入淀粉酶2mL，振蕩，試管下半部浸入60℃左右的熱水中，保溫5min2mL蔗糖溶液加斐林試劑振蕩水浴加熱1min2mL淀粉溶液藍(lán)色磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用10//無(wú)磚紅色沉淀第31頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、酶的作用條件較溫和11//

酶所催化的反應(yīng)叫酶促反應(yīng)。酶促反應(yīng)中被酶作用的物質(zhì)叫做底物，經(jīng)反應(yīng)生產(chǎn)的物質(zhì)叫做產(chǎn)物。第32頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第33頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月溫度對(duì)酶活性的影響1233％可溶性淀粉2ml2ml2ml

溫度

唾液淀粉酶

碘液

顏色

結(jié)論冰水中37℃水浴60℃水浴放置2min1ml1ml1ml1滴1滴1滴搖勻混合，放置反應(yīng)5min變藍(lán)變藍(lán)不變藍(lán)唾液淀粉酶在37℃中活性最強(qiáng)自變量因變量第34頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月pH對(duì)酶活性的影響123

肝臟研磨液1ml1ml1mlpH3％過(guò)氧化氫溶液

結(jié)果

結(jié)論蒸餾水1mLNaOH1mLHCL1mL2ml2ml2ml搖勻混合，放置在室溫下反應(yīng)5min有較多氣泡不明顯不明顯過(guò)氧化氫酶在中性條件中活性最強(qiáng)自變量因變量第35頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，酶的活性逐漸增強(qiáng)；達(dá)到最適溫度時(shí)，酶的活性最高；超過(guò)最適溫度時(shí)，隨著溫度的繼續(xù)升高，酶的活性逐漸下降。酶活性受溫度影響示意圖溫度過(guò)高會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活第36頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在一定范圍內(nèi)，隨著pH的升高，酶的活性逐漸增強(qiáng)；達(dá)到最適pH時(shí)，酶的活性最高；超過(guò)最適pH時(shí)，隨著pH的繼續(xù)升高，酶的活性逐漸下降。過(guò)酸、過(guò)堿會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活酶活性受pH影響示意圖第37頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本節(jié)聚焦一、酶在細(xì)胞代謝中的作用

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。作用：催化作用

本質(zhì)：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能活化能第38頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月巴斯德之前發(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關(guān)于酶本質(zhì)的探索第39頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、酶的概念和本質(zhì)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)的酶是RNA.酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作