公开课：降低化学反应活化能的酶

1、第第5 5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用 第第1 1节节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶 提出问题：提出问题： 1 1、酶是怎样被发现的？、酶是怎样被发现的？ 2 2、什么是细胞代谢？、什么是细胞代谢？ 3 3、酶在细胞代谢中有什么作用？、酶在细胞代谢中有什么作用？ 4 4、酶的化学本质是什么？、酶的化学本质是什么？ 贴近生活： 2.消化器官胃起到了 什么样的作用？是不 是只简单的磨碎食物？ 1.早晨吃过饭，肚子里的食物会 发生怎样的变化？ 讨论一：金属笼子有什么作用呢？讨论一：金属笼子有什么作用呢？ 讨论二：是什么物质使肉块消失了？讨论二：是什么物质使肉块消失了

2、？ 讨论三：怎样才能证明你的推测？讨论三：怎样才能证明你的推测？ 排除了鸟胃中的物理性消化排除了鸟胃中的物理性消化 胃内的化学物质胃内的化学物质 收集胃内物质，在体外能否分解肉块收集胃内物质，在体外能否分解肉块 CO CO2 2+H+H2 2O O （CHCH2 2O) +OO) +O2 2 光能光能 酶酶 C C6 6H H1212O O6 6+ +6H6H2 2O O+ +O O2 2 6CO 6CO2 2+ +12H12H2 2O O+ +能量能量 氧气氧气 酶酶 氨基酸氨基酸 多肽多肽 酶酶 缩合脱水缩合脱水 细胞中每时每刻都进行着许多细胞中每时每刻都进行着许多化学反应化学反应的统称。

3、的统称。 一、酶的作用和本质一、酶的作用和本质 叶绿体叶绿体 线粒体线粒体 核糖体核糖体 是细胞生命活动的基础是细胞生命活动的基础 小资料小资料 人体细胞内所发生的反应是非常快的，人体细胞内所发生的反应是非常快的， 据估计人体内的细胞每分钟发生的反应超据估计人体内的细胞每分钟发生的反应超 过几百万次；人体血液中的红细胞每秒钟过几百万次；人体血液中的红细胞每秒钟 要更新要更新200200万个。万个。 这么多的化学反应能够在这么多的化学反应能够在常温常压常温常压下下 顺利进行，正是因为细胞内存在着顺利进行，正是因为细胞内存在着生物催生物催 化剂化剂酶酶。 一、酶在细胞代谢中的作用一、酶在细胞代谢中

4、的作用 实验探究：实验探究： 实验目的：实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢， 了解酶的作用和意义。 实验原理：实验原理：过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作用 下都可分解成水和氧气。 2 H2 H2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 2 高温高温 /Fe3 /过氧化氢酶 过氧化氢酶 想一想想一想 1、为什么要选用新鲜的猪肝？ 2、为什么要将猪肝制成研磨液？ 3、滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共 用一个吸管？ 4、氧气的多少可以通过哪些途径观察？ 新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶 使肝细胞破裂从而释放出过氧化氢酶使肝细胞破裂从而释放出过氧化氢

5、酶 不能，影响实验的准确性不能，影响实验的准确性 气泡的数量、带火星木条复燃情况气泡的数量、带火星木条复燃情况 与1号试管相比，2号试管 出现什么不同的现象？这 一现象说明什么？ 90水 浴加热 加热可以促进过氧化氢分解加热可以促进过氧化氢分解 1、3号试管和4号试管未经加热也有大量的气泡产 生，这说明什么？ 2、3号和4号试管相比，哪支试管反应速率快？说 明什么？ FeFe3+ 3+ 和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解 和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解 4 4号，说明过氧化氢酶的催化效率更高号，说明过氧化氢酶的催化效率更高 22 浓度 2ml 2ml 2ml 2ml 3

6、%3%3%3% 90 FeCl3自变量自变量 因变量因变量 无关变量无关变量 变量变量 对照组对照组实验组实验组 对照实验对照实验 等量性原则等量性原则 单一变量原则单一变量原则 等量性原则等量性原则 无关变量无关变量 人为改变的变量人为改变的变量 随自变量的变化而变化的变量随自变量的变化而变化的变量 控制变量的科学方法：控制变量的科学方法： 自变量自变量 变量变量 因变量因变量 单一变量原则单一变量原则 无关变量无关变量 对照组对照组 对照实验对照实验 对照原则对照原则 实验组实验组 酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用 分子从分子从常态常态转变为容易发生化学转变为容易发生化学 反应的反

7、应的活跃状态活跃状态所需要的能量。所需要的能量。 各条件使反应加快的本质：各条件使反应加快的本质： 加热：加热： FeFe3+ 3+： ： 酶：酶： 提高分子的能量提高分子的能量 降低化学反应的降低化学反应的活化能活化能 同无机催化相比，酶能同无机催化相比，酶能更显著更显著地降低化学地降低化学 反应的活化能，因而反应的活化能，因而催化效率更高催化效率更高。 7575无催化剂催化无催化剂催化 2929过氧化氢酶过氧化氢酶 5454用胶态铂催化用胶态铂催化 活化能活化能 (kJ.mol(kJ.mol-1) -1) 条件条件 催化剂在化学反应中的作用催化剂在化学反应中的作用 酶作用的本质：降低酶作用

8、的本质：降低 化学反应的活化能化学反应的活化能 ？当皮肤上出现小伤口时，用双氧当皮肤上出现小伤口时，用双氧 水消毒时，能观察到什么现象？你能水消毒时，能观察到什么现象？你能 解释这一现象的原因吗？解释这一现象的原因吗？ 当皮肤上出现小伤口时，常用双氧当皮肤上出现小伤口时，常用双氧 水消毒，消毒时常能观察到有气泡产水消毒，消毒时常能观察到有气泡产 生。这是因为人体细胞中的过氧化氢生。这是因为人体细胞中的过氧化氢 酶能将过氧化氢分解成水和氧气。这酶能将过氧化氢分解成水和氧气。这 气泡就是氧气。气泡就是氧气。 细胞中的酶很多，它们都是蛋白质吗？细胞中的酶很多，它们都是蛋白质吗？ （二）酶的本质（二）

9、酶的本质 1 1、资料分析、资料分析 发酵是纯化学反应，与生命活动无关发酵是纯化学反应，与生命活动无关 巴斯德巴斯德 李比希李比希 毕希纳毕希纳 萨姆纳萨姆纳 争论争论 其他科学家其他科学家 切赫和奥特曼切赫和奥特曼 发酵与死细胞发酵与死细胞 中的物质有关中的物质有关 发酵与发酵与 活细胞活细胞 有关有关 死细胞中的物死细胞中的物 质和活细胞都质和活细胞都 能引起发酵能引起发酵脲酶是脲酶是 蛋白质蛋白质 胃蛋白酶等许多胃蛋白酶等许多 酶也是蛋白质酶也是蛋白质 少数酶是少数酶是 RNARNA 2.归纳酶的本质及生理功能 化学本质化学本质绝大多数是绝大多数是 _ 少数是少数是_ 合成原料合成原料

10、合成场所合成场所 来源来源 生理功能生理功能 作用原理作用原理 蛋白质蛋白质 RNA 氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸 核糖体核糖体核仁核仁 降低化学反应的降低化学反应的活化能活化能 生物生物催化作用催化作用 活细胞活细胞 酶的定义酶的定义 酶是酶是活细胞活细胞产生的一类具有产生的一类具有生物催化作用生物催化作用 的的有机物有机物。 绝大多数绝大多数酶是酶是蛋白质蛋白质，少数少数的酶是的酶是RNARNA. . 来源来源 作用作用 化学本质化学本质 什么是酶？什么是酶？ 酶的作用与本质酶的作用与本质 作用：作用： 由酶催化的化学反应，称由酶催化的化学反应，称 酶促反应酶促反应 酶对化学反应的催化

11、效率为酶对化学反应的催化效率为 酶的活酶的活 性性 参与参与细胞代谢细胞代谢，催化化学反应。，催化化学反应。 三、酶的特性三、酶的特性 和无机催化剂相比，酶的催化效率大约和无机催化剂相比，酶的催化效率大约 是其的是其的1071013倍倍 你在打球或赛跑时，需要大量的能量供 应，如果酶的催化效率很低，会发生什 么情况呢？ 资料1 1 1、无机催化剂、无机催化剂酸酸既能催化蛋白质的水解，也能既能催化蛋白质的水解，也能 催化脂肪、淀粉水解。催化脂肪、淀粉水解。 2 2、蛋白酶、蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂只能催化蛋白质水解，但不能催化脂 肪、淀粉等的水解。肪、淀粉等的水解。 3 3、口腔里

12、有口腔里有唾液淀粉酶唾液淀粉酶，可塞进牙缝里的肉丝，可塞进牙缝里的肉丝 两天后还没被消化。两天后还没被消化。 由上述资料大胆的提出问题，作出你的假设。由上述资料大胆的提出问题，作出你的假设。 步骤步骤试管试管1试管试管2 1 2ml2ml可溶性淀粉可溶性淀粉2ml蔗糖溶液蔗糖溶液 2 2ml2ml新鲜淀粉酶溶液，振荡，新鲜淀粉酶溶液，振荡，6060水浴保水浴保 温温5min5min 3 2ml2ml斐林试剂，边加边轻轻振荡斐林试剂，边加边轻轻振荡 4 水浴煮沸水浴煮沸1min1min 结果结果 出现出现砖红色沉淀砖红色沉淀无无砖红色沉淀砖红色沉淀 酶的专一性是普遍存在的酶的专一性是普遍存在的

13、生物体内有些酶能够催化某些分子结构生物体内有些酶能够催化某些分子结构 相近的矿物质，如二肽酶，可以催化任相近的矿物质，如二肽酶，可以催化任 何两种氨基酸组成的二肽水解。何两种氨基酸组成的二肽水解。 所以，准确地说，所以，准确地说，酶的专一性是指一酶的专一性是指一 种酶只能催化一种化合物或一类化种酶只能催化一种化合物或一类化 合物的化学反应。合物的化学反应。 酶的特性酶的特性 专一性专一性 例例1： 酪氨酸酶酪氨酸酶 代谢途径：酪氨酸代谢途径：酪氨酸 黑色素黑色素 例例2：多肽的水解：多肽的水解 多肽多肽氨基酸氨基酸 肠肽酶肠肽酶 东方骄子东方骄子P53P53酶专一性的图像分析酶专一性的图像分析

14、 温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响 实验操作内容实验操作内容试管试管1 1试管试管2 2试管试管3 3 试管试管 1 试管试管 2 试管试管 3 1注入可溶性淀粉溶液注入可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml 2注入新鲜淀粉酶溶液注入新鲜淀粉酶溶液1ml1ml1ml 3放置温度放置温度601000601000 4保温时间保温时间5分钟分钟5分钟分钟5分钟分钟5分钟分钟5分钟分钟5分钟分钟 5混合混合 试管试管 1 试管试管 2 试管试管 3 6保温时间保温时间5分钟分钟5分钟分钟5分钟分钟 7滴碘液滴碘液1滴滴1滴滴1滴滴 8 观察实验现象观察实验现象 （是否变蓝）（是否变蓝） 1、能否使用过氧

15、化氢酶催化H2O2分解来探 究温度对酶活性的影响？ 2、1和1，2和2，3和3为什么要各自在相 同的温度下保温5min后再混合？ 东方骄子东方骄子P54“P54“特别提醒特别提醒” 酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应 的的最适温度最适温度 0 最适温度最适温度 t/ /mmol. s-1 酶活性受温度影响示意图酶活性受温度影响示意图 一般地，动物体一般地，动物体 内的酶最适温度在内的酶最适温度在 35403540之间；植物之间；植物 体内的酶最适温度在体内的酶最适温度在 40504050之间；细菌之间；细菌 和真菌体内的酶最适和真菌体内的酶最适

16、 温度差别较大。温度差别较大。 温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响 试管编号试管编号 处理处理 C1C2C3C4C5 加入新鲜淀粉酶溶液加入新鲜淀粉酶溶液1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升 加入缓冲液调节加入缓冲液调节PH值值更酸更酸酸酸7碱碱更碱更碱 加入可溶性淀粉液加入可溶性淀粉液2毫升毫升2毫升毫升2毫升毫升2毫升毫升2毫升毫升 振荡试管后，在振荡试管后，在60恒温水浴中静置恒温水浴中静置1min 加入配好的斐林试剂加入配好的斐林试剂1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升 轻轻振荡试管，放到热水中用酒精灯加热煮沸轻轻振荡试管，放到热水中用酒精灯加热煮沸1mi

17、n 结果（颜色）结果（颜色） 结论结论 pH对酶活性的影响对酶活性的影响 1、步骤2和步骤3能否对调，为什么？ 2、能否用碘液作鉴定试剂？为什么 东方骄子东方骄子P54P54、P55“P55“特别提醒特别提醒” 反应溶液反应溶液pH会对酶的活性有影响会对酶的活性有影响 /mmol. s-1 最适最适pH 0 pH 酶活性受酶活性受pH影响示意图影响示意图 一般地，动物体内一般地，动物体内 的酶最适的酶最适pHpH在在6.58.06.58.0 之间；植物体内的酶之间；植物体内的酶 最适温度在最适温度在4.56.54.56.5之之 间；细菌和真菌体内间；细菌和真菌体内 的酶最适温度差别较的酶最适温

18、度差别较 大。大。 pH对酶活性的影响对酶活性的影响 酶的名称酶的名称最适最适PHPH 过氧化氢酶（肝）过氧化氢酶（肝）6.86.8 唾液淀粉酶唾液淀粉酶 6.86.8 脂肪酶脂肪酶 8.38.3 胰蛋白酶胰蛋白酶8.09.08.09.0 胃蛋白酶胃蛋白酶 1.52.21.52.2 pH对酶活性的影响对酶活性的影响 酶的作用条件较温和酶的作用条件较温和 娇气的酶娇气的酶 酶一般在酶一般在比较温和的条件比较温和的条件下催化化学反下催化化学反 应的进行。应的进行。 过酸过碱和高温过酸过碱和高温-酶被杀死，酶被杀死， 低温低温-酶暂时失活酶暂时失活 结论：结论： 在最适宜的温度和最适宜的在最适宜的温

19、度和最适宜的pH下，酶下，酶 的活性最高。温度和的活性最高。温度和pH偏高或偏低，偏高或偏低， 酶的活性都会明显降低。过酸、过碱和酶的活性都会明显降低。过酸、过碱和 高温，都能使酶的分子结构遭到破坏而高温，都能使酶的分子结构遭到破坏而 失去活性，且不可逆。失去活性，且不可逆。 小结：酶的特性小结：酶的特性 酶的高效性酶的高效性 酶的专一性酶的专一性 w酶酶需要适宜的条件需要适宜的条件 每一种酶只能催化每一种酶只能催化一种化合物一种化合物 或一类化合物或一类化合物的化学反应的化学反应 酶的催化效率是无机催化剂的酶的催化效率是无机催化剂的 107 1013倍倍 1 1下列有关对照实验设置的叙述中，

20、错误的是（下列有关对照实验设置的叙述中，错误的是（ ）。）。 A A要设置对照组和实验组要设置对照组和实验组 B B要遵循单因子变量原则要遵循单因子变量原则 C C无关变量要始终相同且适宜无关变量要始终相同且适宜 D D自变量要始终保持相同自变量要始终保持相同 2 2同无机催化剂相比，酶具有更高的催化效率的原因同无机催化剂相比，酶具有更高的催化效率的原因 是（是（ ）。）。 A A能降低反应的活化能能降低反应的活化能 B B能供给反应物能量能供给反应物能量 C C改变了反应的途径改变了反应的途径 D D降低反应活化能的作用降低反应活化能的作用 更显著更显著 课堂巩固 3 3关于活化能，下列说法

21、不正确的是（关于活化能，下列说法不正确的是（ ）。）。 A A是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量 B B加热、加压通常能使反应物分子获得足够的活化加热、加压通常能使反应物分子获得足够的活化 能能 C C无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量更无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量更 多而加快反应速率多而加快反应速率 D D酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应 更容易进行更容易进行 4 4、 同一个体内的各类活细胞所含有的酶（同一个体内的各类活细胞所含有的酶（ ） A A、种类有差异，数量相同、种类