第五章第一节 降低化学反应活化能的酶

(共44张PPT)
第五章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
制作 天台育英中学 丁云龙
1.这个实验要解决什么问题？
讨论：
问题探讨:
斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用
2.是什么物质使肉块消失了？
鸟类的胃是否只有物理性消化,没有化学消化
胃内的化学物质将肉块分解了。
一般化学反应的条件
MnO2
2KClO3 2KCl + 3O2
一般化学反应的条件
（1）高温（2）高压
（3）强酸（4）强碱（5）催化剂
在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质叫做 。
催化剂
细胞内的环境是很温和的
1.常温 2.常压 3.水溶液环境 4.pH接近中性
细胞内会发生一系列的化学反应，这些化学反应发生的环境条件是什么？
在这种环境状态下发生的化学反应，应该有适宜的催化剂 ———— 酶.
细胞代谢：
细胞中每时每刻进行的化学反应的统称。
第一节 降低化学反应活化能的酶
一 酶的作用和本质
(一)、酶在细胞代谢中的作用
细胞代谢是生命活动的基础，但代谢过程中也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。
体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白 ，会加速人体衰老，损害细胞。
细胞中的过氧化氢酶能将过氧化氢及时分解.过氧化氢酶在肝脏里含量较多。
资料：
过氧化氢在体外能分解吗？需要什么条件？
在体内分解和在外界分解情况有什么不一样吗？
比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验探究：
实验原理
（1）新鲜猪肝或萝卜细胞等活细胞中均含有过氧化氢酶， Fe3+是一种无机催化剂，以及加热都可以催化过氧化氢分解成水和氧.分别用一定数量的过氧化氢酶和Fe3+催化过氧化氢分解成水和氧，可以比较两者催化效率。
（2）经计算，用质量分数为3.5%的氯化铁溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液做实验，每滴氯化铁溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。
实验材料用具
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液
质量分数为3.5%的氯化铁溶液
量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计
2H2O2 2H2O＋O2
2H2O2 2H2O＋O2
2H2O2 2H2O＋O2
加热
酶
三氯化铁
过氧化氢在不同条件下的分解
①对照原则:设计对照实验,一般既要设置对照组又要设置实验组。
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。
实验设计原则:
步骤
试管编号 说明
1 2 3 4
一
二
观察
结论
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
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
过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快
反应条件
自变量
因变量
无关变量
变量
H2O2 浓度
剂量
剂量
气泡产生
带火星的木条
对照实验
对照组
实验组
实验步骤：
问题质疑：
1、与1号试管相比，为什么2号试管加热后过氧化氢就能分解？
加热使反应加快的本质：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。
2、FeCl3中Fe3+和猪肝研磨液的过氧化氢酶都能
加快过氧化氢分解的原因与2号试管的相同吗？
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
酶降低化学反应活化能的图解
20摄氏度测得过氧化氢分解的活化能
条件
活化能
kj/mol
没有催化剂催化
用胶态铂催化
过氧化氢酶催化
75
54
29
催化剂催化作用的本质是什么？
降低化学反应活化能
加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道
同无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
二、酶的本质
资料分析：关于酶本质的探索
二.酶的本质
1. 巴斯德以前：
发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
2. 巴斯德：
① 1822——1895（法国）：微生物学家
② 通过显微镜观察发现发酵的过程中有酵母菌
③ 结论：没有活细胞糖类不可能变成酒精
3.李比希：
① 1803——1873（德国）：化学家
② 通过对化学变化的研究认为糖类变成酒精就
是一个化学反应
③ 结论: 在这个变化过程中，只有细胞死之后
放出的某些物质起了作用
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
酶的本质
酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。
其中绝大多数酶是蛋白质
少数是RNA。
酶的来源
酶的作用
酶的化学成分
降低活化能
酶是活细胞产生的，只能在活细胞中发挥作用吗？
酶在细胞内外都能发挥作用
本节课小结：
1、酶在细胞代谢中的作用——，降低化学反应活化能，是生物催化剂，。同无机催化剂相比，催化效率更高。
2、酶的本质——绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
3、酶的定义——酶是活细胞产生的具有催化效率的有机物。
1、大多数酶在水解过程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明（ ）
A.大多数酶石油或细胞产生的
B.大多数酶是生物催化剂
C.大多数酶的化学本质是蛋白质
D.大多数酶的基本组成单位是多肽
2、酶的基本组成单位是（ ）
A.氨基酸 B.核苷酸
C.核糖核苷酸 D.A或C
练一练
C
D
3.关于酶的叙述中,正确的是( ).
A．酶只有在生物体内才能起催化作用 B．酶都有消化作用
C．酶是活细胞产生的具有催化效率的有机物。
D．酶都是在核糖体上合成的
4．在过氧化氢酶和Fe3+的催化效率比较的实验中，把肝脏制成研磨液的目的是（ ）。
A．有利于过氧化氢酶的释放 B．保护过氧化氢酶
C．提高过氧化氢酶的活性 D．以上说法都不正确
c
A
5．20世纪80年代初，Cech 和Altman分别发现了具有催化功能的核酶，打破了酶只是蛋白质的传统观念，为此双双获得了1989年的诺贝尔化学奖。“核酶”是指某些（B ）。
A．DNA B．RNA C．染色体 D．ATP
酶与一般催化剂的共同点：
1.改变化学反应速率，本身不被消耗。
2.只能催化已存在的化学反应。
3.降低活化能，使反应速率加快
底物
酶
降解反应
产物
一、酶具有高效性
1
2
2
1
少量肝脏
研磨液
比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
事实上，酶的催化效率是一般无机催化剂的 倍。
又如：将唾液稀释10倍与用唾液原液催化淀粉水解的效果相同。
107 ～1013
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,它们分别催化不同的化学反应。
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，淀粉在淀粉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？你又怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？
淀粉溶液 蔗糖溶液
实验步骤 一
二
三
实验现象
结论
试管下半部浸入60℃左右的热水中,分别加入淀粉酶2滴，振荡，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
蓝色
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
三、酶的作用条件较温和
要有合适的温度
要有合适的pH
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？
酶活性：酶对化学反应的催化效率。
探究温度对淀粉酶活性的影响
淀粉溶液
实验步骤 一
二
三
四
实验现象
结论
2号试管
3号试管
1号试管
试管各加入2mL淀粉溶液
加热至60℃，
保温约5min
保持0℃冰水中保温约5min
加热至100℃，保温约5min
各加入两滴碘液
振荡
加入淀粉酶2滴，振荡，反应约5min
无明显现象
蓝色
蓝色
只有在一定温度下酶的催化效率最好
在最适温度的两侧，反应速率都比较
较高的温度容易使酶的 遭到破坏而失去 。
每种酶都有自己的
低
活性
最适温度
空间结构
过氧化氢溶液
实验步骤 一
二
三
四
实验现象
结论
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
2号试管
1号试管
3号试管
试管各加入2mL过氧化氢溶液
蒸馏水 2mL
质量分数为5%的盐酸2mL
质量分数为5%的NaOH 2mL
加入过氧化氢酶2滴，振荡
2—3min后将带火星的卫生香分别放入试管中
无明显变化
无明显变化
复燃
只有在适合的pH下酶的催化效率最高
过氧化氢酶
在最适合的pH下，
酶的活性
最高
空间结构
在过酸过碱的条件下，都会使酶的 遭到破坏而失去 。
活性
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。
思考：
1.课本建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，为什么？
因为温度对淀粉酶活性的影响较大，pH对过氧化氢酶的影响较大。这样做实验的现象才明显。
2.在测定淀粉酶的专一性时，为什么要用到蔗糖溶液？
设置对照实验。
二 酶的特性：
⒈具有高效性
⒉具有专一性
⒊作用条件较温和
①要有合适的温度：
②要有合适的pH：
课堂小结：
比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
温度对淀粉酶活性的影响
pH对过氧化氢酶活性的影响
★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
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
5.加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶，请回答下面的问题：
（1）这种洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上的
奶渍和血渍？
（2）使用这种洗衣粉为什么要用温水？
（3）含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪些
衣料？（ ）
A.化纤 B.纯毛 C.纯棉 D.真丝
（4）为了更好地除去衣物上的油渍，在洗衣粉中
还可以加入什么酶？
B D
脂肪酶
谢谢指导