5.1 降低化学反应活化能的酶可用.ppt

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ATP ATP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？,预习要求,1、能说出酶的作用及其原理 2、找出关于酶本质的探索中各位科学家得 到的结论 3、总结酶的本质 4、总结酶的特性 5、请找出实验中自变量、因变量、无关变量、,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？,一、细胞代谢cellular metabolism:细胞中每

2、时每刻都进行着许多化学变化的统称。,要求 1知道并理解酶在细胞代谢中的作用。 2进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组 3.酶的本质 4.酶的特性,二、酶在细胞代谢中的作用,2 H2O2 2 H2O + O2,1、常温下反应 2、加热 3、Fe3+做催化剂 4、过氧化氢酶,高温 /Fe3 /过氧化氢酶,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。,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,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常温,90,3

3、.5% FeCl3,20%肝脏研磨液,2滴蒸馏水,2滴蒸馏水,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,H2O2 浓度,剂量,剂量,气泡产生,卫生香燃烧,对照组,实验组,实验,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：,1mol H2O2由常态变为活跃的状态时需要吸收75 KJ的热量，这75 KJ就是每mol H2O2的活化能。 但加入过氧化氢酶时，H2O2只要吸收29 KJ的热量就可以转变为活跃的状态。少了的46 KJ的热量

4、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46 KJ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,二、酶在细胞代谢中的作用,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

5、反应的活化能,更显著地降低化学反应的活化能,正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下高效有序地快速进行。,细胞内的环境是一个常温常压下的状态,？酶的本质,讨论： 1、巴斯德他李比希的观点，各有什么积极意义？各有什么局限？ 2、他们之间的争论对于后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？ 3、从毕希纳的实验可以得出什么结论？ 4、萨姆纳历时9年证明脲酶是蛋白质，并获诺贝尔奖。你认为他成功的原因是什么？ 5、请给酶下一个完整的定义。,巴斯德之前,巴斯德,李比希,毕希纳,萨姆纳,切赫、奥特曼,酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,酶的分类,细胞内、细胞外、体外,课前复习,1、酶的概念：酶是活细胞产

6、生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA （1）化学本质,（2）种类： 按存在位置分： 胞内酶：合成后在细胞内起作用的酶，如呼吸酶、ATP合成酶 胞外酶：合成后分泌到细胞外起作用的酶，如消化酶 按功能分：水解酶：催化体内物质水解的酶 合成酶：在物质合成时起作用的酶,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,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做底物，经反应生产的物质叫做产物。,方法步骤：,过氧化氢溶液,肝脏研磨液 滴入3滴,1,2,1,

7、2,氯化铁溶液 滴入3滴,比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率,三、酶的特性,1、事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。,107 1013,（一）、酶具有高效性,2、验证酶具有高效性的实验,比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率,（1）实验原理： 过氧化氢可在过氧化氢酶或无机催化剂三价铁离子催化下分解成水和氧气 比较H2O2在过氧化氢酶、Fe3+等不同条件下气泡产生的多少或卫生香燃烧的剧烈程度，了解过氧化氢酶的催化作用的高效性,三、酶的特性,1、事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。,107 1013,（一）、酶具有高效性,2、验证酶具有高效性的实验,比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率,

8、（1）实验原理： 过氧化氢可在过氧化氢酶或无机催化剂三价铁离子催化下分解成水和氧气 比较H2O2在过氧化氢酶、Fe3+等不同条件下气泡产生的多少或卫生香燃烧的剧烈程度，了解过氧化氢酶的催化作用的高效性,（2）实验过程的变量及对照分析,（3）实验流程：,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?,原来酶还有专一性,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。,二、酶具有专一性,一种或一类,4000,专一性,目前发现的酶有 多种,它们

9、分别催化不同的化学反应。,我给你实验材料，你能设计实验，并自己 动手做吗？,实验设计原则： 对照原则,单一变量原则,友情提示,说说看，你的实验思路？,酶的专一性的验证实验 （1）实验分析 （2）实验原理： 淀粉（非还原糖）在相应酶（淀粉酶）催化下可分解产生麦芽糖（还原糖）、蔗糖（非还原糖）在相应酶（蔗糖酶）催化下可分解产生葡萄糖和果糖。还原糖可与斐林试剂在水浴加热条件下产生砖红色沉淀 用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定。根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性 （3）实验流程：,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

10、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,你又该动脑筋了，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？,淀粉酶， 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,温度能影响酶的活性 （1）实验分析,（2）实验原理： 淀粉遇碘液呈现蓝色，淀粉在淀粉酶催化下可产生麦芽糖，麦芽糖遇碘液无蓝色出现 温度能影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据

11、是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性 （3）实验流程：,（4）注意事项： 2、3步骤不能颠倒，否则酶将淀粉分解，实验不能成功 本实验不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才能生成砖红色沉淀，而该实验需要控制温度,pH对酶活性的影响 （1）实验原理： 过氧化氢可在过氧化氢酶催化下分解成水和氧气 pH可影响酶活性，从而影响O2的产生量，根据的产生量的多少可判断pH对酶活性的影响 （2）实验流程：,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 多样性：种类繁多 易变性：容易被高温、强酸、强碱等破坏 反应条件较温和：,四、影响酶

12、促反应速率的因素,温度：在一定的温度范围（0-400C）内，酶的催化作用随着温度的升高而加快。一般来说，温度每升高100C，反应速度就相应提高一倍。但超过600C，绝大数的酶就会失去活性。00C左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高，因此，酶制剂适于在低温（0-40C）下保存 一般来说，动物体内的酶最适温度在35-400C之间；植物体内的酶最适温度在40-500C之间；部分细菌和真菌甚至达到700C,pH 酶对环境中的pH十分敏感。酶只有在一定的范围内才能表现出活性，超过这个范围，酶就会失活 动物体内的酶最适pH大多在6.58.0之间，如唾液淀粉酶在6.27.

13、4，肠消化酶在7.6，但也有例外如胃蛋白酶在0.9-1.5；植物体内的酶最适pH大多在4.56.5之间,激活剂：能够提高酶活性的物质，例如：NaCl是唾液淀粉酶的激活剂；一些金属离子和无机盐离子是一些酶的激活剂，如Mg2+是ATP合成酶的激活剂 抑制剂：能够抑制酶活性或导致酶活性丧失的物质，例如：某些重金属盐、有机酸 酶浓度 反应物（底物）浓度,五、酶的应用： （1）医药应用： 溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎作用 多酶片中含有多种消化酶，具有治疗消化不良 （2）工业生产：果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得清亮 （3）生活用品：加酶洗衣粉、含酶牙膏,实验设计小结,

14、解题技巧： A、审题技巧：一划二抓三分析 B、结论归纳技巧： 实验目的直接作为结论（常见于验证性实验试题） 结论是依据实验结果展示图表数据或曲线描述自变量和因变量的变化关系 C、课题提炼技巧：参考模式：“自变量 对 因变量 影响”,实验目的,自变量和因变量,实验试剂器材 实验操作步骤 实验结果结论,D、实验步骤设计的一般模式：分组编号 变量处理（实验组和对照组设置） 置于适宜条件实验，观察记录实验观测指标,E、材料选择的原则： 一是题目给出的实验试剂和材料都必须充分运用 二是除非题目条件允许，否则不能自己随意增加实验试剂和材料,F、探究性实验可能出现的结果是不惟一的，一般有三种可能：变量促进结果 变量抑制结果 变量与结果无关 表达的一般格式：若出现“ 现象”，则结论为 ,设计实验步骤,1、材料器具的准备处理,2、设置实验组和对照组,3、培养观察：放在适宜的相同的条件下培养，一段时间后观察现象和结果或相应方法处理，如振荡、加热等,4、结果的预测和分析,在A组中加入适量的-，在B组中加入等量的,如：取两套规格相同的器材或取长势相同的某种生物材料随机平均分成两份，分别标记为1、2、3或A、B、C或甲、乙、丙等加以编号便于区分,并分别加入等量的,（2）实验步骤分步描述并加以编号（一般不宜连续描述）,（3）在量上难以做到准确的量化描述，应尽可能用“定性” 的语言表达。,（1）材料器具的