51降低化学反应活化能的酶(2课时)

第五章细胞的能量供应和利用 第1节降低化学反应活化能的酶 活细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的总称 细胞代谢 新陈代谢 是细胞生命活动的基础 问题探讨 1783年 意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验 将肉块放入小巧的金属笼内 然后让鹰把小笼子吞下去 过一段时间后 他把小笼子取出来 发现笼内的肉块消失了 是什么使肉块消失了呢 斯帕兰札尼的实验 讨论 1 这个实验要解决什么问题 2 据现象推测是什么物质使肉块消失了 3 怎样才能证明你的推测 鸟类的胃是否只有物理性消化 没有化学性消化 是胃内的化学物质将肉块分解了 收集胃内的化学物质 看看这些物质在体外是否也能将肉块分解了 酶 酶的作用 酶的本质 酶的特性 酶在细胞代谢中的作用 实验 比较过氧化氢在不同条件下的分解 知识储备 动植物在代谢中产生的过氧化氢 对机体是有毒的 机体通过过氧化氢酶 催化过氧化氢迅速分解成水和氧气而解毒 铁离子也可催化这一反应 2H2O2催化剂H2O O2 一 酶的作用 一 酶在细胞代谢中的作用 2H2O2 2H2O O2 1 常温下反应2 加热3 Fe3 做催化剂4 过氧化氢酶 一 细胞代谢 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 2ml 2ml 2ml 2ml 3 3 3 3 常温 90 FeCl3 肝脏研磨液 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 反应条件 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 2ml 2ml 2ml 2ml 3 3 3 3 常温 90 FeCl3 肝脏研磨液 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 反应条件 无关变量 对照组 实验组 控制变量 变量 实验中可以变化的因素 自变量 人为改变的变量 因变量 因自变量改变而改变的量 无关变量 除自变量外 实验过程中可能还会存在一些可变因素 对实验结果造成影响 这些变量称为无关变量 对照实验 除了一个因素以外 其余因素都保持不变的实验叫做对照实验 对照实验一般设置对照组和实验组 实验要点 1 过氧化氢不要放太久 防止其自身分解 2 实验用的肝脏要新鲜 肝脏如果不新鲜 肝细胞内的过氧化氢酶就会在腐生细菌的作用下分解而失去催化作用 过氧化氢就不会被分解 3 肝脏要制成研磨液 以便使过氧化氢酶释放出来 并增大了过氧化氢酶与试管中过氧化氢分子的接触面积 从而加速过氧化氢的分解 4 保持滴管洁净 因为酶具有高效性 少量的酶带入FeCl3溶液中干扰实验结果的准确性 加热为什么会促进过氧化氢分解呢 因为加热使过氧化氢分子得到能量 从常态转变为容易分解的活跃状态 Fe离子和过氧化氢酶并未给过氧化氢能量 为什么过氧化氢也会分解 这是因为铁离子和过氧化氢酶降低了过氧化氢分解反应的活化能 什么是活化能 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能 如果把化学反应比作驾车翻越一座高山 加热加压相当于给汽车加大油门 用催化剂则相当于帮司机找到一条穿山隧道 图5 2酶降低化学反应活化能的图解 key 1 酶的催化原理 降低化学反应的活化能 2 同无机催化剂相比 酶降低活化能的作用更显著 因而催化效率更高 巴斯德之前 发酵是纯化学反应 与生命活动无关 巴斯德 发酵与活细胞有关 发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用 引起发酵的是细胞中的某些物质 但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用 毕希纳 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用 就像在活酵母细胞中一样 萨姆纳 脲酶是蛋白质 李比希 切赫 奥特曼 少数RNA也具有生物催化功能 二 酶的本质 酶的定义 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 其中绝大多数酶是蛋白质 少数酶为RNA 来源 活细胞 酶 作用本质 降低活化能 化学本质 大多数为蛋白质 少数为RNA 1 下列有关酶的表述 全面而准确的是 A 酶不能脱离生物体起作用B 酶是蛋白质C 酶与无机催化剂没有本质区别D 酶是活细胞产生的有催化作用的有机物2 酶的基本组成单位是 A 氨基酸B 核糖核苷酸C 葡萄糖D A或B D D 3 在过氧化氢酶和Fe3 的催化效率实验中 把肝脏制成研磨液的目的是 A 有利于过氧化氢酶的释放B 保护过氧化氢酶C 提高过氧化氢酶的活性D 以上说法都不对 A 4 关于酶的作用中 下列表述中错误的一项是 A 化学反应前后 酶的化学性质和数量保持不变B 降低了化学反应的活化能C 一旦离开活细胞 酶就失去了催化能力D 酶的催化效率比无机催化剂高 C 三 酶的特性 高效性 专一性 条件温和 酶的高效性 结论 酶具有高效性 酶的催化效率大约是无机催化剂的107 1013倍 问题探讨 口腔里只有唾液淀粉酶 单独咀嚼米饭一段时间后感觉有甜味 而残留在牙缝中的菜叶一天后还没被消化 纤维素 果胶 结论 唾液淀粉酶只能催化淀粉水解 不能催化纤维素 果胶的水解 一般假设 酶与底物有一一对应的关系 酶的专一性 过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解 不能催化其他化学反应 脲酶除了催化尿素分解外 对其他化学反应也不起作用 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 1 能水解脂肪的酶是 A 淀粉酶B 蛋白酶C 脂肪酶D 麦芽糖酶2 能水解脂肪酶的酶是 A 淀粉酶B 蛋白酶C 脂肪酶D 麦芽糖酶 C B 练习 酶的作用条件较温和 为什么加酶洗衣粉不宜在高温环境中储存 探究2 温度对淀粉酶活性的影响 我们知道实验需要比较温和的条件 比如淀粉酶在60 左右最好 能不能设计一个实验 来证明温度会影响酶的催化效率 活性 酶的活性 酶对化学反应的催化效率 1号试管 2号试管 3号试管 加入淀粉酶2滴 振荡 试管各加入2mL淀粉溶液 蓝色 保持0 冰水中约5min 加热至100 约5min 加热至60 约5min 各加入两滴碘液 振荡 无明显现象 只有在一定温度下酶的催化效率最好 蓝色 探究温度对淀粉酶活性的影响 小结 每种酶都有自己的最适温度 最适温度 酶的催化效率最高时的温度 超过最适温度 酶的催化效率随温度的上升而减慢 低温和高温都会抑制酶的活性 高温使酶的空间结构遭到破坏而永久失去活性 但低温不会破坏酶的空间结构 只是抑制活性 我们知道 口腔温度和体温差不多 而当我们口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后 却发现 唾液不再具有催化淀粉分解的功能 这是为什么 探究3 唾液的PH为6 2 7 4 胃液的PH为0 9 1 5 pH对过氧化氢酶活性的影响 小结 在一定的温度下 酶在最适pH中活性最高 pH偏高或偏低 酶的活性都会明显降低 过酸 过碱和高温 都能使酶的空间结构遭到破坏而失去活性 且不可逆 将煮沸的唾液淀粉酶溶液放在37 恒温水浴中 酶的催化效率变 A 不断升高B 不断降低C 先降后升D 没有变化 D 总结 酶的特性 高效性 只要少许酶就能催化大量底物发生反应 专一性 一种酶只能催化一种或一类物质发生反应 条件温和 需要适宜的温度和pH 影响酶促反应速率的因素 1 温度 3 酶的浓度 反应速率随酶浓度的升高而加快 4 底物浓度 在一定浓度范围内 反应速率随浓度的升高而加快 但达到一定浓度 反应速率不再变化 酶量一定 2 pH 习题 1 下列有关酶的叙述错误的是A 组成大多数酶的基本单位是氨基酸B 少数的酶是RNAC 每种酶都具有高效性 专一性D 酶都具有消化功能