5.1 降低化学反应活化能的酶课件3.ppt

1、第1节 降低化学反应活化能的酶,第五章 细胞的能量供应和利用,一 酶的作用和本质,斯帕兰札尼的实验,讨论：1、这个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,活细胞中全部有序的化学反应的总称.,1、细胞代谢 (新陈代谢),（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？,5.有适合的生物催化剂酶,一、酶的作用和本质,细胞内外的环境是很温和的 1.常温 2.常压 3.水溶液环境 4.pH接近中性,巴斯德之前,发酵

2、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,（1）概念：酶(Enzyme)是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物.,2.酶的本质和作用,（2）酶在细胞代谢中的作用：催化作用,（3）酶的本质： 绝大多数为蛋白质，少数为RNA,(各种消化酶都是蛋白质),(4)实验:比较过氧化氢在不同条件下的分解,2 H

3、2O2 2 H2O + O2,1、常温下反应 2、加热 3、Fe3+做催化剂 4、过氧化氢酶,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,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,过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样,讨论,1、与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？,2、在细胞内能通过加热提高反应速度吗？,3、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生说明什么？,4、3号和4号试管相比，哪支试管中的

4、反应速度快？说明什么？为什么酶对于细胞内的化学反应的顺利进行至关重要？,过氧化氢酶的催化效率更高 酶具有高效性,加热可以促进H2O2分解，提高反应速率,Fe3+和过氧化氢酶都能加快H2O2分解，,实验中的变量：,变量：实验中可以变化的因素统称为变量,1、自变量（实验变量）,由实验者操纵的变量叫自变量,2、因变量（反应变量）,随自变量的变化而变化的变量,3、无关变量（控制变量）,实验过程中出自变量以外，对实验结果有影响 其他变量,4、额外变量 由无关变量的变化而引起变化的量,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,FeCl3,肝脏研

5、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,实验设计原则:,1、对照原则:设计对照实验,既要有对照组又要有实验组。,对照组：除一个因素以外，其余因素都保持 不变得实验。,实验组：指接受自变量处理的对象组。,思考：如果只用试管4能否证明酶具有高效性？,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,无关变量,对照组,实验组,设

6、计对照实验的意义：,排除无关变量的干扰，增强实验结果的可 信度和说服力,思考：3 、4两支试管的唯一区别是催化剂不同，如果两试管的温度也不同，对实验结果有影响吗？,2、单一变量原则：在对照实验中,除了要观察的变量发生变化外,其他变量都应保持相同。,3、等量原则：加入的试剂的量相等,?,为什么加热能促使过氧化氢分解呢？,加热使过氧化氢分子得到能量,从常态转变为容易分解的活跃状态（激发态）.,活化能 分子从常态变为容易发生化学反应的 活跃状态所需要的能量。,?,为什么Fe3+和过氧化氢酶能促使过氧化氢分解呢,降低了过氧化氢分解反应的活化能,加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道,为什么酶的催化效

7、率会比无机催化剂更高？,催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与无机催化剂相比较，生物催化剂酶有突出的优越性酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。,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： 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,酶降低化学反应活化能，提高化学反应速率,第1节 降低化学反应活化能的酶,第五章 细胞的能量供应和利用,说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率(活性)高得多。,比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率,为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？,二 酶的特性,酶的催化效率一般是无

8、机催化剂的107 1013倍。,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 。,酶具有高效性的意义：,上述实验说明了：,(一)酶具有高效性,你能用其他更简捷的方法来验证酶的高效性吗？,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,材料： 1、研究发现淀粉酶只能催化淀粉分解成 麦芽糖，而不能分解别的物质。 2、二肽酶能将二肽分解成氨基酸,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

9、示,说说看，你的实验思路？,试验原理： 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。,探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用,分别加入淀粉酶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,探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用,1、2号试管中分别加入2mL淀粉溶液 （两试管中

10、PH和温度正常且相同）,淀粉酶能催化淀粉水解，蛋白酶不能催化淀粉 水解,探究淀粉酶和蛋白酶对淀粉的水解作用,每一种酶只能催化 化学反应。,意义：使细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行,(二)酶具有专一 性,一种或一类,(三)酶的作用条件比较温和,1、温度对酶活性的影响,设计探究试验,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。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,问题聚焦,以上设计有两点错误:一是加入的可溶性淀粉溶液没有遵循等量原则;二是试剂加入的顺序错误2、3步

11、应互换。,以上设计是否有错误？,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冰水中约5min,加热至100，约5min,加热至60， 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,探究温度对淀粉酶活性的影响,最适温度,动物：35-40摄氏度 植物 40-50摄氏度 细菌、真菌 差别较大,低温和高温都能抑制酶的活性，高温使酶失活，但低温不会破坏酶的分子结构，酶的活性在适宜的温度下可以恢复,在合适的条件下将肉块和蛋白酶放到一起,疑问：60时，为什么肉块长时间不能被分解？,如何找到酶活性最高时的温度？,通过以上实验

12、可以知道，酶在最适温度下活性最高。 那么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）？,2、PH对酶活性的影响,以上设计缺少对照组。,以上设计是否科学？,1号试管,2号试管,3号试管,加入过氧化氢酶2滴，振荡23min,试管各加入2mL过氧化氢溶液,无明显变化,pH7,pH=12,pH2,将带火星的卫生香分别放入试管中,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,过氧化氢酶,最高,动物体里的酶最适PH大多在6.5-8.0之间 （但胃蛋白酶为1.5， 胰液中的酶为8-9） 植物体里的酶最适PH大多在4.5-6

13、.5之间,过酸、过碱的，会使酶的空间结构遭到破坏,蛋白质变性，使酶永久失活。,1.酶浓度对酶促反应速率的影响,三、影响酶促反应速率的因素,甲图说明：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶浓度与酶促反应速率成正比。,乙图说明： 与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 酶只会缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。,2.反应底物浓度对酶促反应速率的影响,酶量一定,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,甲图说明： 在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用将减弱。 过酸过碱都会使酶失活。 不同的酶最适pH不同。,乙图说明： 在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用将减弱。 低温只会抑制酶的活性，而高温会使酶失活。,丙图说明：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。,影响酶活性的因