高三一轮复习生物必修一5.1降低化学反应活化能的酶课件

第5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

一酶的作用和本质第Ⅰ部正文问题探讨讨论：1.1783年斯帕兰札尼的实验要解决什么问题？2.是什么物质使肉块消失了？3.怎样才能证明你的推测？是否只有物理性消化，没有化学性消化胃内的化学物质收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否能将肉块分解一、细胞代谢

细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢是生命活动的基础CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶酶对照实验1实验过程中的变化因素称为变量。2人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量；3因自变量改变而变化的变量叫作因变量。4除自变量外，还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。5对照实验一般设置对照组和实验组

自变量因变量无关变量为保证自变量为单一变量而引起因变量发生相应的变化，故无关变量必须相同步骤试管编号

说明1234

一H2O2质量分数

剂量二

剂量结果气泡产生卫生香燃烧结论比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液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自变量因变量无关变量对照实验对照组空白对照实验组变量上图中1组、2组也可各加2滴清水，依然是空白对照。对比实验（P92）也叫相互对照实验，设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析来探究某种因素对实验对象的影响。步骤试管编号

说明123

一H2O2质量分数

剂量二

剂量结果气泡产生卫生香燃烧结论比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml3%3%3%90℃FeCl3肝脏研磨液2滴2滴少量较多大量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自变量因变量无关变量对照实验之对比实验实验组变量此图为对比实验，即相互对照实验，不单设对照组，是对照实验的一种

对照实验

1空白对照2对比实验（相互对照实验）3自身对照（对照组与实验组都在同一研究对象上，不另设对照组）：

例：摘除小鼠甲状腺，一段时间后再移入摘除的腺体或补充一定量的激素，观察前后变化情况。4条件对照：虽给对照组施以某种实验因素的处理，但只是作为对照因素，不是所

要研究的实验因素。例：”验证甲状腺激素促进幼小动物发育“---甲组蝌蚪饲喂甲状腺激素，甲组蝌蚪饲喂甲状腺激素抑制剂，空白对照不作任何处理。

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。表在20℃测得的过氧化氢分解的活化能条件活化能/kJ·mol-1没有催化剂催化

用Fe3+催化

用过氧化氢酶催化75

43

29与无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应活化能，催化效率更高质量分数为20％的新鲜肝脏研磨液1滴质量分数为3.5％的氯化铁溶液1滴所含酶的数量（个）aFe3+的数量（个）2.5×105a加热：提高分子的能量Fe3+：降低化学反应的活化能酶：更显著地降低化学反应的活化能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关于酶本质的探索延伸：巴氏消毒法（选修三）对一些不耐高温的液体，如牛奶在62~65℃消毒30分钟，或80~90℃处理30s~1min，可以杀死牛奶中的绝大多数微生物，并且不破坏牛奶的营养成分。延伸阅读法国的啤酒、葡萄酒业在欧洲是很有名的，但啤酒、葡萄酒常常会变酸，整桶的芳香可口啤酒，变成了酸得让人不敢闻的黏液，只得倒掉，这使酒商叫苦不已，有的甚至因此而破产。1856年，里尔一家酿酒厂厂主请求巴斯德帮助寻找原因，看看能否防止葡萄酒变酸。巴斯德答应研究这个问题，他在显微镜下观察，发现未变质的陈年葡萄酒，其液体中有一种圆球状的酵母细胞。，当葡萄酒和啤酒变酸后，酒液里有一根根细棍似的醋酸菌，就是这种“坏蛋”在营养丰富的葡萄酒里繁殖，使葡萄酒“变酸”。他把封闭的酒瓶放在铁丝篮子里，泡在水里加热到不同的温度，试图即杀死这醋酸菌，而又不把葡萄酒煮坏，经过反复多次的试验，他终于找到了一个简便有效的方法：只要把酒放在五六十摄氏度的环境里，保持半小时，就可杀死酒里的醋酸菌，这就是著名的“巴斯德杀菌法”（又称低温灭菌法），这个方法至今仍在使用，市场上出售的消毒牛奶就是用这种办法消毒的延伸：脲酶绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。利用以尿素为唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。但是在该选择培养基上生长的微生物，不都是用尿素为氮源的，也有是以空气中的氮气为氮源的微生物，为了鉴别，一般要用酚红作指示剂予以检验。

酶是

产生的具有的

来源酶的本质功能活细胞催化作用※

绝大多数是蛋白质有机物2、酶具有专一性

蛋白酶，淀粉酶，蔗糖酶，肽酶，麦芽糖酶……1、酶具有高效性酶的催化效率是无机催化剂的107－1013

倍每一种酶只能催化一种或一类化学反应比较：无机催化剂催化的化学反应范围比较广，例：酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。探究影响酶活性的条件提出问题作出假设设计实验方案进行实验分析结果表达交流材料用具：新配置的淀粉酶溶液；淀粉溶液；热水，冰块；NaOH，HCL，蒸馏水；碘液，斐林试剂温度对酶活性的影响步骤试管1试管2试管3试管4试管5试管6一步2ml淀粉溶液2ml淀粉溶液2ml淀粉溶液2ml淀粉溶液1ml淀粉酶溶液1ml淀粉酶溶液1ml淀粉酶溶液1ml淀粉酶溶液二步各保温5分钟冰浴水浴60℃沸水浴三步2管倒入1管4管倒入3管6管倒入5管四步各保温2分钟冰浴水浴60℃沸水浴后用自来水冲凉五步加2滴碘液观察加2滴碘液观察加2滴碘液观察延伸：由定性向定量转化上述实验取低、中、高三个温度点，只能称为定性实验。可把温度梯度缩小，以实现定量实验：例：从0℃~100℃，以10℃或20℃为梯度分别设置若干小组；以1或2分钟为间隔取反应液与碘液反应，记录淀粉消失的时间，以时间的倒数为判断酶活性的高低。温度对酶活性的影响---变式探讨：可行吗？步骤试管1试管2试管3试管4试管5试管6一步2mlH2O2溶液2mlH2O2溶液2mlH2O2溶液2mlH2O2溶液1mlH2O2酶溶液1mlH2O2酶溶液1mlH2O2酶溶液1mlH2O2酶溶液二步各保温5分钟冰浴水浴60℃沸水浴三步2管倒入1管4管倒入3管6管倒入5管四步各保温2分钟冰浴水浴60℃沸水浴后用自来水冲凉五步观察现象观察现象观察现象不可行温度对酶的活性有影响同时对H2O2的分解也有影响PH对酶活性的影响试管1试管2试管3一步2滴H2O2酶溶液2滴H2O2酶溶液2滴H2O2酶溶液二步1mLPH缓冲液1mL盐酸溶液1mLNaOH溶液三步1mLH2O2溶液1mLH2O2溶液1mLH2O2溶液四步观察延伸：上述试验同样为定性实验，思考如何把它变为定量实验。PH对酶活性的影响--变式探讨：可行吗？试管1试管2试管3一步2滴淀粉酶溶液2滴淀粉酶溶液2滴淀粉酶溶液二步1mLPH缓冲液1mL盐酸溶液1mLNaOH溶液三步1mL淀粉溶液1mL淀粉溶液1mL淀粉溶液四步每隔一定时间取适量液体加2滴碘液观察不可行，因为碘与碱液有反应，会影响检测结果（3I₂+6NaOH==5NaI+NaIO₃+3H₂O）3、酶的作用条件较温和在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强；达到最适温度时，酶的活性最高；超过最适温度时，随着温度的继续升高，酶的活性逐渐下降。酶活性受温度影响示意图温度过高会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活v/mmolT在一定范围内，随着pH的升高，酶的活性逐渐增强；达到最适pH时，酶的活性最高；超过最适pH时，随着pH的继续升高，酶的活性逐渐下降。过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活酶活性受pH影响示意图此反应称为酶促反应A代表某类酶，B代表反应底物，C和D代表反应产物。含义：酶A和底物B专一性结合，催化化学反应的发生，产生了产物C和D。这个模型揭示酶的专一性。酶促反应特点生物体内的各种化学反应，几乎都是由酶催化的。酶所催化的反应叫酶促反应。酶促反应中被酶作用的物质叫作底物。经反应生成的物质叫作产物。酶作为生物催化剂，与一般催化剂有相同之处，也有其自身的特点。相同点：(1)改变化学反应速率，本身不被消耗；(2)只能催化热力学允许进行的反应；(3)加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点；(4)降低活化能，使化学反应速率加快。，不同点(酶的特点)：(1)高效性，指催化效率很高，使得反应速率很快；(2）专一性，任何一种酶只作用于一种或一类相关的化合物，这就是酶对底物的专一性；(3)酶的作用条件较温和C例题：1有的载体蛋白同时充当酶的作用，催化ATP的水解。如把钙离子从细胞内向细胞外运输的载体蛋白（P88）；离子泵也是具有ATP水解酶活性的载体蛋白。（P89）2有氧呼吸酶存在的场所是线粒体内膜和线粒体基质中。3光合作用的酶存在于类囊体薄膜和叶绿体基质中。联想，类比：4作物长期处于高浓度CO2环境后光合效率会降低，可能是降低了固定CO2的酶的活性或减少了固定CO2的酶的数目。（P108）5在正常情况下，多巴胺发挥作用后会被突触前膜上的转运蛋白从突触间隙回收。吸食可卡因后，可卡因会使转运蛋白失去回收多巴胺的功能，于是多巴胺就留在突触间隙持续发挥作用，导致突触后膜上的多巴胺受体减少。当可卡因药效失去后，由于多巴胺受体已减少，机体正常的神经活动受到影响，服药者就必须服用可卡因来维持6由于毛囊中的黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，所以老年人的头发会变白。老年人的皮肤上会长出“老年斑”，这也是细胞内色素积累的结果。7基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。又如，人的白化症状是由编码酪氨酸酶的基因异常而引起的。酪氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能将酪氨酸转变为黑色素。如果一个人由于基因异常而缺少酪氨酸酶，那么这个人就不能合成黑色素，从而表现出白化症状。8在进行细胞培养时，首要对新鲜取材的动物组织进行处理，或用机械的方法，用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间，将组织分散9艾弗里和他的同事将加热致死的S型细菌碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制取细胞提取物。将细胞提取物加入有R型活细菌的培养基中结果出现了S型活细菌然后，他们对组胞提取物分别进行不同的处理后再进行转化实验，结果表明分别用蛋白酶、RNA酶或酯酶处理后，细