降低化学反应活化能的酶 （公开课）

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,细胞代谢 概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。,实验探究： 比较过氧化氢在不同条件下的分解。 实验原理 2H2O2 2H2O + O2 条件1：常温下分解。 条件2：加热分解。 条件3：加入FeCl3后分解。 条件4：加入肝脏研磨液（H2O2酶）后分解。,一、酶在细胞代谢中的作用,酶的作用及本质,实验操作、现象和结论,步骤及记录,2ml,2ml,2ml,2ml,2滴Fecl3,2滴肝脏研磨液,90水 浴加热, 比较过氧化氢在不同条件下的分解,1、与1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？为什么？,2

2、号试管放出的气泡多，这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。,比较号与号试管的现象,号试管,90OC水浴,号试管,比较H2O2在不同条件下的分解,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称为活化能。, 比较过氧化氢在不同条件下的分解,2、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？为什么？,Fe3+和过氧化氢酶促进过氧化氢分解，但它们并未供给过氧化氢能量，而是降低了过氧化氢分解反应的活化能。, 比较过氧化氢在不同条件下的分解,3、3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？说明什么？为什么？,同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著， 因而催化效率跟高

3、。,结论：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。,变量：实验过程中可以变化的因素。,自变量：,因变量：,无关变量：,人为改变的变量。,随着自变量的变化而变化的变量。,除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。,（1）比较过氧化氢在不同条件下的分解,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常温,90,FeCl3,肝脏研磨液,2滴清水,2滴清水,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,对照实验： 除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验

4、。,对照实验的设计原则： 1、单一变量原则。 2、等量原则。,2号、3号、4号试管,过氧化氢分解速度用产生气泡数目多少表示,加入试剂的量;实验室的温度;氯化铁和肝脏研磨液的新鲜程度等,1号试管,2,3,4号试管,2号:90度水浴加热 3号:加入3%的氯化铁 4号:加入20%肝脏研磨液,问题探讨 斯帕兰札尼实验,斯帕兰扎尼实验,结果：肉块消失了 问题：什么原因使肉块消失了？ 推论：胃内含有消化肉块的某种物质。 如何证明这种物质的存在？ 推敲：金属小笼的作用？ 结论：,胃具有化学性消化的功能。,谁在起作用呢？,资料分析,巴斯德之前,巴斯德,李比希,毕希纳,萨姆纳,只与死的酵母菌分解出的物质有关,活

5、细胞粉碎后所得的物质作用和活的酵母细胞作用一样,酶是蛋白质,发酵是纯化学反应，与生命无关,只与活的酵母菌有关,RNA也具有生物催化功能,活细胞产生的一类具催化作用的有机物。,来源场所,功能,化学本质,酶的本质：,（绝大多数是蛋白质，少数是RNA）,(2)反应前后酶的性质和数量均没有变化。,(1)酶能降低反应的活化能，提高反应速率，缩短到达平衡的时间，但并不改变反应的方向,酶的特性,SOD，全名叫超氧化物歧化酶，被广泛用于食品、饮料、牙膏和化妆品中，它能去除人体内的垃圾超氧化物，使人延缓衰老，保持青春活力；,加酶洗衣粉，洗衣粉添加进蛋白酶后大大增强了去污能力，能把衣物洗得洁净如新；,奥妙的lip

6、o配方，其实就是脂肪酶,“去渍3倍更快更轻松”,酶的特性,说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。,为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？, 比较过氧化氢在不同条件下的分解,酶的特性,一、酶具有高效性,酶的催化效率大约是无机催化剂107-1013倍,同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著， 因而催化效率更高。,思考1：酶的催化效率是如此的高效，那么酶是不是就是万能的了？就一种酶是不是就可以催化所有的化学反应了呢？,思考2：口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化?,说明酶还有专一性,二、酶具有专一 性,肉的主要成分为蛋白质，淀粉酶不能催化蛋白质的水解,淀粉酶能催化淀

7、粉分解，能否催化其他的化学反应 （例如：蔗糖）？ 现在给你淀粉酶溶液，应该如何设计这个实验？,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5min,2号试管中加入2mL 蔗糖溶液,加入斐林试剂,振荡,约60水浴2min,1号试管中加入2mL 淀粉溶液,无变化,砖红色沉淀,淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。,1、探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用,酶的专一性,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,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。）,酶活性：酶对化学反应的催化效率。,酶的特性,1、酶具有高效性,2、

8、酶具有专一性,小结与继续研究：,酶具有高效性和专一性；那么它的这两个特性 的发挥是不是在任何条件下都可以呢？,思考：感冒发烧的你为什么不想吃饭呢？,我们的假设：温度可以影响酶的活性,想想怎么用实验去探究温度是如何影响酶的活性的？怎么样才能使你的假设变为事实？,问题聚焦,1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？,三组，高温，低温和常温！,2、我要设计几组实验？选择几个温度？,选择淀粉酶， 因为H2O2受温度影响也会分解,3、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？,碘液，看是否变蓝,1号试管,2号试管,3号试管,加入淀粉酶2滴，振荡,试管各加入2mL淀粉溶液,蓝色,保持0冰水中反应约5min,

9、加热至100，反应约5min,加热至60， 反应约5min,各加入两滴碘液,振荡,无明显现象,只有在一定温度下酶的催化效率最好,蓝色,2、探究温度对淀粉酶活性的影响,本实验设计合理吗,探究温度对淀粉酶活性的影响,试管各加入2mL淀粉溶液,取3支试管，分别加入等量淀粉酶溶液,取1号试管和一支加有酶溶液的试管，共同加热至60，保持约5min,取2号试管和一支加有酶溶液的试管，共同在0冰水保持约5min,取3号试管和一支加有酶溶液的试管，共同加热至100，保持约5min,给、号试管分别加入对应的淀粉酶溶液2滴，振荡保温5min,支试管各加入两滴碘液，震荡观察。,无明显变化,蓝色,蓝色,只有在适合的温

10、度下酶的催化效率最高,在最适宜温度下，酶的活性最高，温度偏高或偏低酶的活性都会明显降低。,较高的温度容易使酶的空间结构遭到破坏而失去活性。,交流与表达：,实验过程中先加酶再调控温度同样能说明温度对酶活性的影响，你赞同吗？改用斐林试剂检测有不妥之处吗？为什么？,不，因为酶的催化效率高，加酶后再做 变量（温度）的调控，底物已经被催化 分解一部分了。,不行，因为斐林试剂检测过程中要加热， 而本实验中的变量是温度。,我们知道口腔温度和体温差不多，而当我们口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后，却发现，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，你能给出合理的解释吗？,唾液的PH为6.27.4,胃液的PH为0.91.5,那

11、么PH值不同，对酶的活性有没有影响呢？,设计一个实验，来探究pH会影响酶的催化效率（活性）？,思考,3、探究pH对过氧化氢酶活性的影响,加入过氧化氢酶2滴,滴加2滴盐酸,滴加2滴蒸馏水,滴加2滴NaOH,试管各加入2mL H2O2溶液,23min后将点燃的卫生香分别放入试管中,无明显变化,复燃,无明显变化,只有在适合的pH下酶的催化效率最高,在最适宜PH下，酶的活性最高，PH偏高或偏低酶的活性都会明显降低。,在过酸过碱的条件下， 都会使酶的空间结构 遭到破坏而失去活性,思考： 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

12、；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。,影响酶活性的因素：如PH值,小结： 1、酶的特性：酶具有_性。酶具有_性。酶的作用条件_。 2、影响酶催化的变化因素：受到_、_等的影响。 3、影响因素的变化与酶的催化效率：在最适温度或最适pH之前，随温度或pH的逐步增加，酶的催化效率也_，在最适温度或最适pH之后，随温度或pH的不断增加，酶的催化效率_， 4、酶的失活：过_、过_或温度_，会使酶的_遭到破坏，使酶_。 5、酶的活性恢复：0左右时，酶的_很低，但酶的空间结构_，在适宜的温度下酶的活性可以_。,高效,专一,比较温和,温度,PH值,逐渐升高,不断降低,酸 碱,过高,空间结构,

13、失活,活性,没遭破坏,恢复,影响酶促反应的因素：温度、PH值、酶的浓度、底物浓度等。,(一般来说影响蛋白质活性的因素都能影响酶的活性。),低温：抑制 高温：失活,过酸：失活 过碱：失活,(1)温度、pH,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。,影响酶促反应的因素：温度、PH值、酶的浓度、底物浓度等。,(一般来说影响蛋白质活性的因素都能影响酶的活性。),(2)酶的浓度：反应速率随酶浓度的升高而加快。,酶的浓度(a),酶的浓度(2a),(3)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

14、再变化。,酶量一定,底物浓度(v),底物浓度(2v),(a),影响酶促反应的因素：温度、PH值、酶的浓度、底物浓度等。,(一般来说影响蛋白质活性的因素都能影响酶的活性。),1、胃蛋白酶的最适温度为37，在测定其活性时，将溶液从0 37 过程中，胃蛋白酶的活性将( )； 将溶液从100 37 过程中，胃蛋白酶的活性将( )。 A.不断上升B.没有变化C.先升后降D.不断下降,B,A,巩固练习,2.人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是 （ ） A.所吃食物不能消化 B.胃没有排空 C.体温超过合适温度，消化酶的活性下降 D.吃药使人没有了胃口 3.胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，主

15、要原因是（ ） A.pH不适合 B.胃中已经起了消化作用，不能再起作用了 C.被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用 D.小肠中没有蛋白质可被消化,C,A,习题巩固,4、下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。,A,B,C,反应速率,反应物浓度,（1）请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。,A点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。,B点：反应速率在此时达到最高。,C点：反应速率不再随着反应底物浓度的增加而升高，维持在相对稳定的水平。,习题巩固,4、下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。,A,B,C,反应速率,反应物浓度,（2）如果在A点时温度升高10，曲线会发生什么变化？为什么？请画出变化后的曲线