第5章 第1节 降低化学反应活化能的酶

1、第第5 5章章 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学习目标1、认识酶及其化学本质。2、理解酶的特性及影响酶促反应的因素。3、了解科学家是怎样研究酶的本质的？学会设计实验。重点：通过实验，理解酶的化学本质、特性、影响酶活重点：通过实验，理解酶的化学本质、特性、影响酶活 性的因素等知识。性的因素等知识。难点：酶的特性、影响酶活性因素的实验探究；难点：酶的特性、影响酶活性因素的实验探究； 学会设计实验。学会设计实验。 讨论一：这个实验要解决什么问题？讨论一：这个实验要解决什么问题？答：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化答：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化讨

2、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？ 答：是胃内的化学物质将肉块分解了答：是胃内的化学物质将肉块分解了讨论三：怎样才能证明你的推测？讨论三：怎样才能证明你的推测？答：收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是答：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。否也能将肉块分解。 （教材P78）思考思考叶绿体：叶绿体：COCO2 2+H+H2 2O O （CHCH2 2O) +OO) +O2 2光能光能 酶酶光合作用光合作用思考思考线粒体线粒体: : C C6 6H H1212O O6 6+ +6H6H2 2O O+ +O O2 2 6CO 6CO2 2+ +12

3、H12H2 2O O+ +能量能量氧气氧气酶酶有氧呼吸有氧呼吸思考思考核糖体：核糖体：氨基酸氨基酸 多肽多肽酶酶脱水缩合脱水缩合合成蛋白质合成蛋白质叶绿体：叶绿体：COCO2 2+H+H2 2O O （CHCH2 2O) +OO) +O2 2光能光能 酶酶线粒体线粒体: : 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细胞代谢细胞代谢: :细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。核糖体：核糖体： 氨基酸氨基酸 多肽多肽酶酶缩合脱水缩合脱

4、水 （是细胞生命活动的基础）（是细胞生命活动的基础）这些化学反应发生的环境条件是什么？这些化学反应发生的环境条件是什么？在正常的生理状态下在正常的生理状态下、有适合的生物催化剂有适合的生物催化剂酶（1 1）常温下反应）常温下反应（2 2）加热）加热（3 3）FeFe3+3+做催化剂做催化剂（4 4）过氧化氢酶）过氧化氢酶加入试管直接观察加入试管直接观察滴加滴加FeClFeCl3 3溶液溶液酒精灯加热酒精灯加热猪肝研磨液猪肝研磨液1 1、反应原理：、反应原理：2 2、反应物：、反应物：3 3、条件：、条件：4 4、结果的观察：、结果的观察：HH2 2OO2 2 气泡产生的速度与量气泡产生的速度与

5、量卫生香燃烧的情况卫生香燃烧的情况2 2 HH2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 222 浓度3%3%3%3%2ml2ml2ml2ml903.5%FeCl3（常态）（常态）HH2 2OO2 2 H H2 2O O2 2 （活跃状态）（活跃状态） 加热（能量）加热（能量）活化能活化能 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(1)(1)在细胞中，能通过加热来提高反应速率吗？在细胞中，能通过加热来提高反应速率吗？ 不能(2)3(2)3号和号和4 4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？什么？ 在一定在一定催化剂催化剂和较温和

6、的条件下，过氧化氢就可以被和较温和的条件下，过氧化氢就可以被分解。分解。(3)3(3)3号试管与号试管与4 4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？行至关重要？ 思考4 4号试管的反应速率比号试管的反应速率比3 3号试管快得多。说明号试管快得多。说明过氧化氢酶比过氧化氢酶比FeFe3+3+的催化效率高得多。的催化效率高得多。3443少量肝脏研磨液 比较过氧化氢酶和比较过氧化氢酶和FeFe3+3+的催化效率的催化效率事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂事实

7、上，酶的催化效率一般是无机催化剂的的 倍。倍。107 1013每滴每滴3.5%FeCl3溶液的溶液的Fe3+分子数是分子数是每滴肝脏研磨液的每滴肝脏研磨液的25万倍万倍15 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。各条件使反应加快的本质：各条件使反应加快的本质：加热： Fe3+：酶：提高分子的能量降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能16酶催化作用的机理：酶催化作用的机理： 降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能一、酶在细胞代谢中的作用一、酶在细胞代谢中的作用反应所需活化能反应所需活化能酶降低的活化能酶降低的活化能1、(2010广州综合)下列图中，表示有酶下列图中

8、，表示有酶催化的反应曲线，表示没有酶催化的反应曲线催化的反应曲线，表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能，正确的图解是表示酶降低的活化能，正确的图解是 ()C2、下列叙述不正确的是（、下列叙述不正确的是（ ）A 酶的主要作用是降低反应所需的活化能酶的主要作用是降低反应所需的活化能B 酶以相同的能量能使更多的分子活化，从而加酶以相同的能量能使更多的分子活化，从而加速反应的进行速反应的进行C 酶加速反应的进行，使给反应物提供能量酶加速反应的进行，使给反应物提供能量D 酶同无机催化剂相比，降低活化能的能力显著酶同无机催化剂相比，降低活化能的能力显著C1、关于变量、关于变量（1 1）变量：是指

9、实验过程中）变量：是指实验过程中 的因素。的因素。可以变化可以变化 ：是指：是指 的变量，如氯化铁和的变量，如氯化铁和肝脏研磨液。肝脏研磨液。自变量自变量人为改变人为改变 ：是指随着自变量的变化而变化的：是指随着自变量的变化而变化的变量。如变量。如H2O2的分解速率或酶活性。的分解速率或酶活性。因变量因变量 ：是指除自变量外，其他对实验：是指除自变量外，其他对实验结果结果 的可能因素。如的可能因素。如H2 2O2 2浓浓度度, ,肝脏研磨液新鲜程度等。肝脏研磨液新鲜程度等。无关变量无关变量能造成影响能造成影响（2 2）（3 3）（4 4）二、实验设计的控制变量二、实验设计的控制变量（P79)对

10、照实验：对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不除了一个因素以外，其余因素都保持不 变的实验。变的实验。2、实验设计的基本原则、实验设计的基本原则（1）对照原则：（）对照原则：（金版金版P58）（2）单一变量原则：）单一变量原则：空白对照、自身对照、相互对照和条件对照。空白对照、自身对照、相互对照和条件对照。对照组和实验组对照组和实验组22 浓度比较过氧化氢在不同条件下的分解速率比较过氧化氢在不同条件下的分解速率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对照组对照组实验组实验组对照实验对照实验三、酶的本质（三、酶的本质（P80）讨论讨论1

11、 1、巴斯德和李比希的观点、巴斯德和李比希的观点各是什么？有什么积极意义？各是什么？有什么积极意义？各有什么局限性？各有什么局限性？2 2、巴斯德和李比希出现争论、巴斯德和李比希出现争论的原因是什么？这一争论对后人的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么进一步研究酶的本质起到了什么作用？作用？毕希纳实验毕希纳实验3 3、从毕希纳实验可以、从毕希纳实验可以得出什么结论？得出什么结论？4 4、萨姆纳研究哪种酶？、萨姆纳研究哪种酶？你认为他成功的主要原你认为他成功的主要原因是什么？因是什么？5 5、切赫和奥特曼有什、切赫和奥特曼有什么新发现？么新发现？6 6、酶的本质是什么？、酶的本

12、质是什么？三、酶的本质三、酶的本质巴斯德之前巴斯德之前发酵是纯化学反应，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发酵与活细胞有关发酵与活细胞有关，发，发酵是整个细胞而不是细酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用胞中某些物质起作用引起发酵的是细胞中的某些引起发酵的是细胞中的某些物质物质，但这些物质只有在酵，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发母细胞死亡并裂解后才能发挥作用挥作用毕希纳毕希纳酵母酵母细胞中的某些物质细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后能够在酵母细胞破碎后继续继续起催化作用起催化作用，就像在活酵母细胞中一样，就像在活酵母细胞中一样萨姆纳萨姆纳脲酶是脲酶是蛋白质

13、蛋白质李比希李比希切赫、奥特曼切赫、奥特曼少数少数RNARNA也具有生物催化功能也具有生物催化功能争论争论酶酶是是活细胞活细胞产生的具有产生的具有催化作用催化作用的有机物的有机物其中绝大多数酶是蛋白质，少数是其中绝大多数酶是蛋白质，少数是RNARNA。酶的本质酶的本质来源来源功能功能化学本质化学本质活细胞产生活细胞产生催化作用催化作用绝大多数是蛋白质，绝大多数是蛋白质，少数可为少数可为RNA作用部位作用部位可在细胞内起作用，也可可在细胞内起作用，也可在细胞外和体外起作用在细胞外和体外起作用四、酶的特性四、酶的特性3443少量肝脏少量肝脏研磨液研磨液 比较过氧化氢酶和比较过氧化氢酶和FeFe3+

14、3+的催化效率的催化效率事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的的 倍。倍。107 1013高效性分组分组1号试管号试管2号试管号试管实实验验步步骤骤一一二二三三实验实验现象现象结论结论加入淀粉酶加入淀粉酶1mL1mL，振荡，试管下半部浸入，振荡，试管下半部浸入6060左右的热水中，反应左右的热水中，反应5 5minmin加入加入2mL蔗糖溶液蔗糖溶液加入斐林试剂加入斐林试剂 振荡振荡约约60水浴水浴2min加入加入2mL淀粉溶液淀粉溶液蓝色蓝色无变化（蓝色）无变化（蓝色）棕色棕色砖红色沉淀砖红色沉淀分组分组1号试管号试管2号试管号试管实实验验步步骤骤一一二二

15、三三实验实验现象现象结论结论加入淀粉酶加入淀粉酶1mL1mL，振荡，试管下半部浸入，振荡，试管下半部浸入6060左右的热水中，反应左右的热水中，反应5 5minmin2号试管中加入号试管中加入2mL蔗糖溶液蔗糖溶液加入斐林试剂加入斐林试剂 振荡振荡约约60水浴水浴2min1号试管中加入号试管中加入2mL淀粉溶液淀粉溶液蓝色蓝色无变化（蓝色）无变化（蓝色）棕色棕色砖红色沉淀砖红色沉淀能否用碘液检测实验结能否用碘液检测实验结果？果？不能不能同种酶不同底物，同底物不同酶实验同种酶不同底物，同底物不同酶实验如何设计？如何设计？分组分组1号试管号试管2号试管号试管实实验验步步骤骤一一二二三三实验实验现象

16、现象结论结论蔗糖酶蔗糖酶1mL1mL，振荡，试，振荡，试管下半部浸入管下半部浸入6060左右左右的热水中，反应的热水中，反应5 5minmin加入斐林试剂加入斐林试剂 振荡振荡约约60水浴水浴2min加入加入2mL淀粉溶液淀粉溶液蓝色蓝色无变化（蓝色）无变化（蓝色）棕色棕色砖红色沉淀砖红色沉淀淀粉酶淀粉酶1mL1mL，振荡，振荡，试管下半部浸入试管下半部浸入6060左右热水中，反应左右热水中，反应5 5minmin能否用碘液检测实验结能否用碘液检测实验结果？果？能能v每一种酶只能催化每一种酶只能催化 化学反化学反应。应。v细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的的 是

17、分不开的。是分不开的。一种或一类一种或一类 4000专一性专一性v目前发现的酶有目前发现的酶有 多种多种, ,它们分别它们分别催化不同的化学反应催化不同的化学反应。四、酶的特性四、酶的特性专一性酶的专一性的解释由酶催化的化学反应称为由酶催化的化学反应称为酶促反应酶促反应酶促反应过程示意图（酶促反应过程示意图（a ）底物（反应物）活性部位酶产物 合成反应合成反应酶促反应过程示意图（b ）专一性的实质:酶的活性中心与底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系，只有当酶活性中心能与底物结合时，才可启动化学反应的发生。分解反应分解反应 底物产物 从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条从上面进行的实验我

18、们看出进行实验需要一定的条件，比如淀粉酶件，比如淀粉酶60左右最好。左右最好。能不能设计一个实验，来证明温度会影响酶的活性？能不能设计一个实验，来证明温度会影响酶的活性？1号试管号试管淀粉溶液淀粉溶液实验实验步骤步骤一一二二三三四四实验现象实验现象结论结论2号试管号试管3号试管号试管加入淀粉酶加入淀粉酶1mL，振荡，反应约，振荡，反应约5min试管各加入试管各加入2mL淀粉溶液淀粉溶液蓝色蓝色保持保持0冰水中冰水中加热至加热至100，加热至加热至60，各加入两滴碘液各加入两滴碘液振荡振荡无明显现象无明显现象蓝色蓝色能否用斐林试剂检测实验结果？能否用斐林试剂检测实验结果？不能不能能否用过氧化氢酶

19、探究温度对酶活性的影响？能否用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响？不能不能每种酶都有自己的每种酶都有自己的低低最适温度最适温度在最适温度的两侧，在最适温度的两侧，反应速率都比较反应速率都比较较高的温度容易使较高的温度容易使酶的酶的 遭到破坏而失遭到破坏而失去去 。活性活性空间结构空间结构抑制酶抑制酶的活性的活性酶变性失活酶变性失活 在一定温度范围内，随着温度的升高，在一定温度范围内，随着温度的升高，酶活性升高，超过最适温度时则随温度升高，酶活性升高，超过最适温度时则随温度升高，酶活性逐渐下降。酶活性逐渐下降。1号试管号试管过氧化氢过氧化氢溶液溶液实验实验步骤步骤一一二二三三实验现象实验现象结论结

20、论2号试管号试管3号试管号试管加入加入 过氧化氢酶溶液过氧化氢酶溶液1mL试管各加入试管各加入2mL3%过氧化氢溶液过氧化氢溶液无明显变化无明显变化1mL蒸馏水蒸馏水1mL NaOH1mL HCl大量气泡大量气泡无明显变化无明显变化1号试管号试管淀粉溶液淀粉溶液实验实验步骤步骤一一三三四四实验现象实验现象结论结论2号试管号试管3号试管号试管加入淀粉酶溶液加入淀粉酶溶液1mL试管各加入试管各加入2mL淀粉溶液淀粉溶液蓝色蓝色1mL蒸馏水蒸馏水1mL NaOH1mL HCl砖红色砖红色蓝色蓝色加入斐林试剂加入斐林试剂 振荡振荡约约60水浴水浴2min能否用碘液去检测实验结果？能否用碘液去检测实验结

21、果？不能不能在最适合的在最适合的pH下，下，酶的活性酶的活性 最高最高空间结构空间结构在过酸过碱的条件在过酸过碱的条件下，都会使酶的下，都会使酶的 遭到破坏遭到破坏而失去而失去 。活性活性酶变性失活酶变性失活酶变性失活酶变性失活 在一定在一定pH范围内，随着范围内，随着pH的升高，酶活的升高，酶活性升高，超过最适性升高，超过最适pH时则随时则随pH升高，酶活升高，酶活性逐渐下降。性逐渐下降。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 6.8 6.8脂肪酶脂肪酶 8.3 8.3胰蛋白酶胰蛋白酶8.09.08.09.0胃蛋白酶胃蛋白酶 1.52.2 1.52.2 高温、低温、过酸和过碱对酶活性高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？的影响其本质相同吗？酶的特性：酶的特性：具有高效性具有高效性具有专一性具有专一性作用条件较温和作用条件较温和 要有适宜的温度要有适宜的温度 要有适宜的要有适宜的pH总结：比较过氧化氢酶和比较过氧化氢酶和FeFe3 3的催化效率的催化效率淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 温度对淀粉酶活性的影响温度对淀粉酶活性的影响pHpH对过氧化氢酶活性的影响对过氧化氢酶活性的影响 思考：因为温度对淀粉酶活性的影响较大，因为温度对淀粉