降低化学反应活化能的酶

(共30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
教学目标：
1、说明酶在细胞代谢中的作用、本质及特性。
2、通过进行有关实验，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。3、通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断的探索和争论中前进的。
讨论：
1.1783年斯帕兰札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？
是否只有物理性消化，没有化学性消化
胃内的化学物质
收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否能将肉块分解。
回顾：
叶绿体：CO2+H2O （CH2O) +O2
光能
酶
线粒体: C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量
氧气
酶
核糖体： 氨基酸 多肽
缩合脱水
酶
细胞代谢：
细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应，统称为细胞代谢。
思考：化学中要想使一个化学反应顺利进行，一般怎样处理（反应条件)？
加热、催化剂
细胞代谢中的 又是什么呢？
一、酶在细胞代谢中的作用：
比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验目的：了解过氧化氢酶的作用和意义
实验原理：H2O2 H2O + O2
探究实验
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4
一 H2O2 浓度
剂量
二
剂量
结果 气泡产生
卫生香燃烧
结论
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
自变量
因变量
无关变量
对照实验
对照组
实验组
实验操作：
对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。
人为改变的变量
随着自变量的变化而变化的变量。
指与自变量同时影响因变量的变化、但与研究目的无关的变量。
和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？
加热能促进过氧化氢分解
在细胞内,能通过加热来提高反应速率吗
不能，温度过高会造成生物的细胞死亡
3号和4号试管未经加热，也有大量的气泡产生，这说明什么？
Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解,起催化作用
3号和4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？
过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高的多
与无机催化剂相比， 能显著降低化学反应， 催化效率更高。
能量
酶使活化能降低
有酶的催化
活化能：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
没有酶催化
反应过程
结论：酶能催化生物化学反应，催化效率比无机催化剂高得多。研究发现，酶的催化效率是无机催化剂催化效率的107~1013倍。因此， 。
表 在20 ℃测得的过氧化氢分解的活化能
条件 活化能/kJ·mol-1
没有催化剂催化 用Fe3+催化 用过氧化氢酶催化 75 43 29
加热：提高分子的能量
Fe3+：降低化学反应的活化能
酶：更显著地降低化学反应的活化能
关于酶本质的探索
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
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
来源
功能
化学本质
多数是蛋白质类化合物，少数是RNA。
活细胞产生的
催化作用
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
二、酶的本质
2、酶的其他特性？
蛋白酶，淀粉酶，蔗糖酶，肽酶，
麦芽糖酶 ……
由这些酶的名字你能想到什么吗？
设计一个实验来验证一下你的推测
1、酶具有高效性
酶的催化效率是无机催化剂的107－1013 倍
三、酶的特性
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
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。
三、酶的特性
提出问题 做出假设 设计实验 进行实验
分析结果、得出结论。
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
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。
酶具有专一性
一种或一类
专一性
锁和钥匙学说
从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件，比如唾液淀粉酶37℃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。
1号试管
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
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
水浴37℃5min
水浴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
不变蓝
探究温度对唾液淀粉酶活性的影响
自变量
因变量
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
最适温度时，酶的活性最高；
1号试管
过氧化氢溶液
实验步骤 一
二
三
实验现象
结论
2号试管
3号试管
试管各加入2mL过氧化氢溶液
无明显变化
蒸馏水1mL
5%NaOH溶液1mL
5%HCL溶液1mL
各加入几滴过氧化氢酶溶液，2—3min后将点燃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
自变量
因变量
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
超过最适pH时，随着pH的继续升高，酶的活性逐渐下降。
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。
酶的特性：
具有高效性
具有专一性
作用条件较温和
要有合适的温度
要有合适的pH
总结：
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
酶在细胞代谢中的作用
酶的本质
酶的特性
活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
降低化学反应的活化能
高效性 比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率
专一性 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
作用条件温和： 适宜的温度和PH值
3.如果实验失败了，应该怎样做？
检查实验步骤是否出错，重复实验。
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？
因为温度对唾液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？7
设置对照实验。
★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，反应速率随底
物浓度的升高而加快，
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
课堂练习：
1.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
2.胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，
主要原因是（ ）
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
3.能够使唾液淀粉酶水解的是（ ）
A.淀粉酶 B.脂肪酶
C.蛋白酶 D.肽酶
4.关于酶的特性，下列表述中错误的一项是（ ）
A.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
B.化学反应前后，酶的化学性质和数量不变
C.酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响
D.一旦离开活细胞，酶就失去催化能力
C
D
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