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？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 （CH

2、CH2 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 多肽多肽酶酶脱水脱水缩合缩合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。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

3、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

4、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

5、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 2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%90FeCl3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

6、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

7、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：降低酶作用的本质：降低化学反应的活化能化学反应的活化能细胞中的酶很多，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）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

8、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RNARNA2.2.归纳酶的本质及生理功能归纳酶的本质及生理功能蛋白质蛋白质RNA氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸核糖体核糖体主要在细胞核主要在细胞核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

9、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。A A、使鹰不能消化肉块、使鹰不能消化肉块B B、使鹰的胃不能磨碎肉块、使鹰的胃不能磨碎肉块C C、使肉块更易被消化、使肉块更易被消化DD、使肉块更易被磨碎、使肉块更易被磨碎练习反馈练习反馈1 1、斯帕兰札尼将肉块放入小巧的金属笼内、斯帕兰札尼将肉块放入小巧的金属笼内的目的是：的目的是：2、下列有关酶的叙述错误的是：、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组成

10、大多数酶的基本单位是氨基酸B.少数的酶是少数的酶是RNAC.每种酶都具有高效性，专一性每种酶都具有高效性，专一性D.酶都具有消化功能酶都具有消化功能3.3.人在发高烧时，常常不思饮食，其根本原因是人在发高烧时，常常不思饮食，其根本原因是A.A.消化道内食物尚未消化消化道内食物尚未消化 B.B.发烧使胃肠蠕动减弱发烧使胃肠蠕动减弱C.C.体内的食物残渣排出受阻体内的食物残渣排出受阻 D.D.高烧使酶的活性减弱高烧使酶的活性减弱练习反馈练习反馈4、酶具有极强的催化功能，其原因是、酶具有极强的催化功能，其原因是 A.增加了反应物之间的接触面增加了反应物之间的接触面B.降低了底物分子的活化能降低了底物

11、分子的活化能C.提高了反应物分子的活化能提高了反应物分子的活化能D.降低了底物分子的自由能降低了底物分子的自由能5.下列有关对照实验设置的叙述中，错误下列有关对照实验设置的叙述中，错误的是（的是（ ）A要设置对照组和实验组要设置对照组和实验组 B要遵循单一变量原则要遵循单一变量原则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自变量要始终保持相同自变量要始终保持相同 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11 1、无机催

12、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。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 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

13、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温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响1、能否使用过氧化氢酶催化H2O2分解来探究

14、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

15、影响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pH0pH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度差别较大。大。pH对酶活性的影响对酶活性的影响pH对酶活性的

16、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下催化化学反应的进行。反应的进行。 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5 5、在探究、在探究pHpH对酶活性的影响的实验中，温度对酶活性的影响的实验中，温度和和pHpH分别属于分别属于( () )A A自变量和因变量自变量和因变量 B B无关变量和因变量无关变量和因变量C C无关变量和自变量无关变量和自变量 D D因变量和自变量因变量和自变量 生黄豆中含有胰蛋白酶生黄豆中含有胰蛋白酶抑制抑制物，食用后容易导致恶物，食用后容