第1节 降低化学反应活化能的酶(123)课.ppt

第5章细胞的能量供应和利用 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 第1节降低化学反应活化能的酶 问题探讨 讨论 1 1783年斯巴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 一 酶的作用和本质 1 酶在细胞代谢中的作用 用简单的实验证明酶的催化效率 1 常温2 加热3 FeCl34 加肝液 在本实验中应该注意哪些事项 1 实验时肝脏必须要新鲜 2 要使用肝脏的研磨液 3 滴加氯化铁和肝脏研磨液不能合用一支滴管 4 要注意观察实验的现象 5 不要让过氧化氢接触皮肤 控制变量与对照实验1 自变量 实验中人为改变的变量 2 因变量 随自变量而变化的变量 3 无关变量 除自变量外 实验过程中可能还会存在的一些可变因素 对实验结果造成影响 4 对照实验 除了一个因素以外 其余因素都保持不变的实验叫做对照实验 5 对照实验一般要设置对照组与实验组 比较过氧化氢酶在不同条件下的分解 无 少量 较大量 大量 火星变亮 复燃 对照组 实验组 自变量 因变量 说明 1 加热能促进过氧化氢的分解 提高反应速率 2 FeCl3中的Fe3 和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率 3 过氧化氢酶比Fe3 的催化效率高得多 细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应 这些化学反应需要在常温 常压下高效率地进行 只有酶能够满足这样的要求 所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要 酶凭什么能担此大任 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 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 思考 1molH2O2由常态变为活跃的状态时需要吸收75KJ的热量 这75KJ就是每molH2O2的活化能 但加入过氧化氢酶时 H2O2只要吸收29KJ的热量就可以转变为活跃的状态 少了的46KJ的热量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46KJ的热量呢 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 作用机理 例1下表所列举的实验 能够说明 A 酶具有多样性B 酶具有专一性C 酶的活性受温度影响D 酶具有高效性 D 例2 下列生理过程和现象中 不需要酶直接参与的是 A 光能转变为ATP中的化学能B 塑料袋中的土豆变酸C 萎蔫的菠菜放入清水中变硬D 小麦吸收土壤中的NO3 C 2 酶的发现 1836年 德国科学家施旺提取胃液中消化蛋白质的物质 胃蛋白酶 1926年 美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取出脲酶结晶 并证明它是一种蛋白质 20世纪30年代 科学家相继提取出多种酶的蛋白质结晶 指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质 1783年 意大利科学家斯巴兰札尼用 金属笼肉块 实验推断胃液中一定含有消化肉块的物质 说明胃具有化学性消化的作用 20世纪80年代以来 美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有催化作用 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 1 巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的 但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的 李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的 但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的 2 巴斯德是微生物学家 特别强调生物体或细胞的作用 李比希是化学家 倾向于从化学的角度考虑问题 他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上 使科学研究更加有的放矢 3 毕希纳的实验说明 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 4 萨姆纳历时9年用正确的科学方法 坚持不懈 百折不挠的科学精神 将酶提纯出来 成功属于不畏艰苦的人 3 酶的化学本质 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 大多数酶是蛋白质 少数酶是RNA 酶对化学反应的催化效率称为酶活性 正由于酶的催化作用 细胞代谢才能在温和条件下快速进行 酶在活细胞产生 但可分布在细胞内 如呼吸酶 或细胞外 如唾液淀粉酶 同一个体内各类细胞所含酶的种类 数量 是的结果 都不同 基因选择性表达 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产生的物质叫做产物 酶的特性 二 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 砖红 无 探究 影响酶活性的条件 实验材料 2 淀粉酶溶液 20 肝脏研磨液 3 可溶性淀粉溶液 体积分数为30 的过氧化氢溶液 5 HCl 5 NaOH 热水 蒸馏水 冰块 碘液 斐林试剂实验用具 试管 量筒 小烧杯 大烧杯 滴管 试管夹 酒精灯 三角架 石棉网 温度计 PH试纸 火柴 砖红 无砖红 无砖红 pH值 在极端的酸性或碱性条件下会变性而完全失去活性 大多数酶的最适PH值为4 5 8 0范围内 1 动物体内的酶最适宜pH大多在6 5 8之间 唾液pH为6 2 7 4 胃液的pH为0 9 1 5 小肠液的pH为7 6 2 植物体内的酶最适pH大多在4 5 6 5之间 探究温度对淀粉酶活性的影响 1 自变量 温度 已知淀粉酶的适用温度范围是50 75 2 因变量 3 无关变量 不同温度条件下淀粉酶的活性 实验操作顺序 溶液的量 时间 温度是否达到预设的温度等 0 60 100 如何检测 2 实验用品 质量分数为3 的可溶性淀粉溶液 质量分数为2 的淀粉酶溶液 冰水 0 热水 碘液 4 实验原则 单一变量原则 等量原则 对照实验原则 1 实验分析 探究温度对淀粉酶活性的影响 3 具体操作步骤 加入淀粉酶溶液 保温5分钟 加入淀粉溶液 1 2 3 1mL 1mL 1mL 0 60 100 2mL 2mL 2mL 1滴 1滴 1滴 滴入碘液 观察颜色变化 1 2 3 0 60 100 将对应编号的溶液混合 将1 试管淀粉溶液倒入1号管 2 试管的倒入2号管 3 试管的倒入3号管 振荡摇匀 0 60 100 保温1分钟 4 进行实验 1滴 1滴 1滴 滴入碘液 观察颜色变化 变蓝 不变蓝 变蓝 0 60 100 保温 5 分析实验结果 得出结论 温度会影响酶的活性 6 拓展 试管1的现象说明 0 下酶仍有活性 只是活性很低 随着温度升高 这时酶活性增强 1滴 1滴 1滴 滴入碘液 观察颜色变化 变蓝 不变蓝 变蓝 0 60 100 保温 变温处理2分钟 60 60 观察颜色变化 蓝色消退 蓝色不变 试管3的现象说明 100 下酶已经失去活性 并且酶的这种失活是不可恢复的 温度过高和过低对酶活性的影响其本质相同吗 温度 一般而言 温度越高化学反应越快 但酶是蛋白质 若温度过高会发生变性而失去活性 因而酶促反应一般是随着温度升高反应加快 直至某一温度活性达到最大 超过这一最适温度 由于酶的变性 反应速度会迅速降低 大多数酶 在30 40 范围内显示最高活性 低温不会使酶失去活性 低温时酶活性降低 但若再给予适宜的温度 酶活性又增强 高温可导致酶失去活性 绝大多数酶在70 以上 其空间结构即被破坏 热对酶活性的影响对食品很重要 如 绿茶是通过把新鲜茶叶热蒸处理而得 经过热处理 使酚酶 脂氧化酶 抗坏血酸氧化酶等失活 以阻止儿茶酚的氧化来保持绿色 红茶的情况正相反 是利用这些酶进行发酵来制备的 影响酶促反应的因素常有 温度PH值酶的浓度底物浓度抑制剂激活剂 影响酶活性的因素 除温度和PH对酶活性的影响外 酶浓度和反应底物的浓度也能影响酶促反应的速度 丙丁 酶的浓度 在有足够底物而又不受其它因素的影响的情况下 则酶促反应速率与酶浓度成正比 底物浓度 当酶浓度 温度和PH恒定时 在底物浓度很低的范围内 反应速率与底物浓度成正比 当底物浓度达到一定限度时 所有的酶与底物结合 反应速率达到最大 再增加底物演义 反应速率不再增加 如果酶的数量一定 下列哪个图示最确切地反映了反应速率与底物浓度的数量关系 B 注意酶与激素 蛋白质 维生素 脂质的关系 问 能产生激素的细胞一定能产生酶吗 能产生酶的细胞一定能产生激素吗 用数学集合怎样表示 2 人在发高烧时 常常不思饮食 其根本原因时A 消化道内食物尚未消化B 发烧使胃肠蠕动减弱C 体内的食物残渣排出受阻D 高烧使酶的活性减弱 1 下列有关酶的叙述错误的是A 组成大多数酶的基本单位是氨基酸B 少数的酶是RNAC 每种酶都具有高效性 专一性D 酶都具有消化功能 4 20世纪30年代以来 科学家相继提取出多种酶的蛋白质结晶 这一事实说明酶的本质是什么 答 这些事实说明酶具有生物催化作用的蛋白质 答 实验的巧妙之处就是用金属笼的作用排除了物理性消化 从实验中可知 胃液具有化学性消化的作用 3 1783年 意大利科学家斯巴兰让尼设计的实验 其巧妙之处在哪里 从这个实验中你能得出什么结论 答 酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物 答 从发现酶到认识酶的本质 都离不开科学实验 可见实验对科学的重要性 科学实验可导致科学的发展 生产实践同样可导致科学的发展 因此 我们不仅要重视实验 也要重视生产实践 5 20世纪80年代 科学家又发现少数RNA也具有生物催化作用 这一发现使酶的概念又扩展成什么 6 酶从具有催化作用的蛋白质 发展到有催化作用的有机物 导致酶概念发展的因素是什么 7 下图示酶促反应 甲 乙 丙 丁中属于酶的是 A 甲B 乙C 丙D 丁 A 8 某种酶在水解过程中 首先能得到多肽 最后得到氨基酸 这说明该酶 A 是活细胞产生的B 是生物催化剂C 是蛋白质D 基本组成单位是多肽 C 9 当某种RNA存在时 生物体内的某种化学反应能正常进行 当这种RNA被有关的酶水解后 此种化学反应立刻停止 由此可以说明A RNA是核酸的一种B RNA也可起生物催化剂的作用C RNA主要存在于细胞质中D RNA是该种生物的遗传物质 B 10 以20 过氧化氢溶液为反应底物的一组实验结果如下表所示 通过分析实验结果 能够得出相应的结论 在下列有关结论的描述中 从表中得不到实验依据的一项是 A 从催化反应效率看 酶有高效性B 从催化底物范围看 酶有专一性C 从催化反应条件看 酶有温和性D 从催化活性看 酶变性后就失活 B 11 将乳清蛋白 淀粉 胃蛋白酶 唾液淀粉酶和适量的水混合装入一容器内 调整PH至2 0 保存在37摄氏度的温水内 过一段时间后 容器内剩余的物质是 A淀粉 胃蛋白酶 多肽 水B唾液淀粉酶 麦芽酶 胃蛋白酶 多肽C唾液淀粉酶 胃蛋白酶 多肽 水D唾液淀粉酶 淀粉 胃蛋白酶 水12 将胃液的PH从10降到2的过程中 胃液中胃