5.1降低化学反应活化能的酶 课件 高一上学期生物人教版必修1

第5章细胞的能量供应和利用降低化学反应活化能的酶细胞的能量通货——ATPATP的主要来源——细胞呼吸能量之源——光与光合作用第1节降低化学反应活化能的酶本节聚集：1.细胞代谢为什么离不开酶？2.酶是什么？3.科学家是怎样研究酶的本质的？斯帕兰札尼实验？——纯物理过程——化学物质起作用消化实验用金属小笼的目的是什么，能否改为密封金属盒？？问题探讨讨论：1.1783年斯巴兰让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？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※酶是一类生物催化剂一、酶的作用和本质：

1.酶在细胞代谢中的作用：用简单的实验证明酶的催化效率：2H2O22

H2O+O21.常温2.加热3.FeCl3

4.加肝液说明：1、加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率；2、FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率；3、过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多；细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。酶凭什么能担此大任？提高化学反应速率的途径：

(1)用加热或光照给反应体系提供能量。

(2)使用催化剂。那么，为什么使用催化剂可以提高反应速率呢？思考：1molH2O2由常态变为活跃的状态时需要吸收75KJ的热量，这75KJ就是每molH2O2的活化能。但加入过氧化氢酶时，H2O2只要吸收29KJ的热量就可以转变为活跃的状态。少了的46KJ的热量是不是由过氧化氢酶提供的呢？如果不是由过氧化氢提供的，那么如何解释为何少了46KJ的热量呢？活化能：

在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物分子的平均能量水平较低，为“初态”。在反应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有了比初态更高一些的能量，高出的这一部分能量称为“活化能”在一定温度下，1mol反应底物全部进入活化态所需要的自由能就是该反应底物的活化能。单位J/mol

酶和一般催化剂的作用就是降低化学反应所需的活化能，从而使活化分子数增多，反应速度加快。酶的催化机理是降低活化能分子初态活化能活跃状态2.作用机理：相同点：改变化学反应速率，本身不被消耗。加快化学反应速率，缩短达到化学反应平衡的时间，但不改变平衡点。降低活化能，使速率加快。酶的催化作用和无机催化剂的比较糖酒精+CO2？关于酶本质的探索对这一问题的争论有哪些观点？代表人物分别是谁？他们争论的焦点是什么，出现争论的原因是什么？是哪位科学家通过怎样的实验结束了这场争论？得到了什么结论？是谁最先鉴定出酶的化学本质？为什么在他之前很难鉴定？1.巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的。2.巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。糖酒精+CO2？关于酶本质的探索对这一问题的争论有哪些观点？代表人物分别是谁？巴斯德（微生物学家）是活酵母细胞的作用李比希（化学家）是某些物质在细胞死亡裂解后的作用3.毕希纳的实验说明，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。糖酒精+CO2？关于酶本质的探索巴斯德（微生物学家）是活酵母细胞的作用李比希（化学家）是某些物质在细胞死亡裂解后的作用他们争论的焦点是什么，出现争论的原因是什么？是谁通过怎样的实验结束了这场争论？得到什么结论？毕希纳（化学家）酵母细胞提取液与活酵母细胞作用相同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是谁最先鉴定出酶的化学本质？为什么在他之前很难鉴定？萨姆纳脲酶是蛋白质切赫奥特曼少数RNA也具有生物催化作用1834年，提取胃蛋白酶施旺1930年Northrop分离得到的胃蛋白酶结晶二、酶的特性

高效性：催化效率很高，大大提高反应速率

专一性：任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物

反应需要温和的条件：适宜的温度、酸碱度

多样性：种类繁多

易变性：容易被高温、强酸、强碱等破坏少量肝脏研磨液为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。

比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率1.酶具有高效性

二、酶的特性酶具有高效性事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的倍。107

～1013上述实验说明了：

酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行能量供应的稳定。是细胞内的化学反应能在常温、常压、中性水溶液环境中进行的关键因素。酶具有高效性的意义：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用

淀粉和蔗糖都是非还原性糖，淀粉在酶的催化作用下能水解为麦芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的催化作用下能水解为葡萄糖和果糖。麦芽糖、葡萄糖、果糖均属还原性糖。还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的沉淀。

现在给你淀粉酶溶液，要观察淀粉酶能催化哪种糖水解，应该如何设计这个实验？你有怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？2.酶具有专一性淀粉溶液蔗糖溶液实验步骤一二三实验现象结论加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，反应5min2号试管中加入2mL蔗糖溶液加入斐林试剂振荡约60℃水浴2min1号试管中加入2mL淀粉溶液白色无变化棕色砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用每一种酶只能催化

化学反应。细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的

是分不开的。一种或一类

8000专一性目前发现的酶有

多种,它们分别催化不同的化学反应。酶具有专一性（例如，二肽酶可以水解由任意两种氨基酸组成的二肽。）思考：上述实验可否用碘液检测实验结果，为什么？锁钥学说酶活性：酶对化学反应的催化效率。

从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件，比如淀粉酶60℃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？3.酶的作用条件比较温和淀粉溶液1号试管2号试管3号试管实验步骤一试管各加入2mL淀粉溶液二三四实验现象结论加入淀粉酶2滴，振荡蓝色保持0℃冰水中反应约5min加热至100℃，反应约5min加热至60℃，反应约5min各加两滴碘液（可否用斐林试剂，为什么？）振荡无明显现象只有在一定温度下酶的催化效率才最高蓝色探究温度对淀粉酶活性的影响在最适温度范围内，随温度升高，酶活性增强；最适温度下酶活性最强；超过最适温度后，随温度升高，酶活性降低。每种酶都有自己的最适温度过氧化氢溶液实验步骤一二三四实验现象结论2号试管3号试管加盐酸试管各加入2mL过氧化氢溶液无明显变化pH＝7pH=12pH＝2各加几滴过氧化氢酶溶液，3min后将点燃的卫生香放入试管中只有在适合的pH下酶的催化效率最好复燃无明显变化探究pH对过氧化氢酶活性的影响加蒸馏水加氢氧化钠1号试管过氧化氢酶在最适合的pH下，酶的活性最高

在最适PH时酶活性最高，高于或低于最适PH时，酶的空间结构遭到破坏，酶活性降低。

高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？

不同，过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。酶的作用条件温和酶的特性：具有高效性具有专一性作用条件较温和★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5.抑制剂、激活剂酶促反应速率酶的浓度酶促反应速率底物浓度酶量一定2、pH酶的分类1.氧化还原酶类：催化底物进行氧化还原反应的酶类。如：乳酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、细胞色素氧化酶、过氧化氢酶等2.转移酶类：催化底物之间进行某些基团的转移或交换的酶类。如：转氨酶、转甲基酶等。3.水解酶类：指催化底物发生水解反应的酶类。例如、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、核酸酶等。4.裂解酶类：指催化一个底物分解为两个化合物或两个化合物合成为一个化合物的酶类。脱氨酶5.异构酶类：指催化各种同分异构体之间相互转化的酶类。例如，磷酸丙糖异构酶等。6.合成酶类(连接酶类）：指催化两分子底物合成为一分子化合物，同时还必须偶联有ATP的磷酸键断裂的酶类。例如，DNA连接酶1、酶的特性（1）酶具有高效性（2）酶具有专一性（3）酶的作用条件较温和温度影响酶的活性PH值影响酶的活性2、对照性实验设计原则

（1）单因子变量原则（2）对照性原则（3）等量原则课堂小结例题：在生物化学反应中，当底物与酶的活性位点形成互补结构时，可催化底物发生变化，如图甲Ⅰ所示。酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点，非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合，从而抑制酶的活性，如图甲Ⅱ、Ⅲ所示。图乙示意发生竞争性抑制和非竞争性抑制时，底物浓度与起始反应速率的变化曲线图。请据图回答下列问题：（1）当底物与酶活性位点具有互补的结构时，酶才能与底物结合，这说明酶的催化作用具有

。（2）青霉素的化学结构与细菌合成细胞壁的底物相似，故能抑制细胞合成细胞壁相关的酶活性，其原因是