5.1降低化学反应活化能的酶 (含形象动画).ppt

降低化学反应活化能的酶 第1节 物理性消化是指牙齿的咀嚼 舌的搅拌 胃肠的蠕动 胆汁对脂肪的乳化等 它将食物磨碎 改变食物的形态 但不改变食物的分子结构和化学性质的一个物理过程 化学消化是指通过消化酶的作用 将不溶于水的淀粉 蛋白质和脂肪分解成可溶于水的小分子有机物的过程 斯帕兰札尼对鹰的消化研究 1783年 意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验 将肉块放入小巧的金属笼内 然后让鹰把小笼子吞下去 过一段时间他把小笼子取出来发现笼内的肉块消失了 问题探讨 讨论一 这个实验要解决什么问题 答 鸟类的胃是否只有物理性消化 没有化学性消化 讨论二 是什么物质使肉块消失了 答 是胃内的化学物质将肉块分解了 讨论三 怎样才能证明你的推测 答 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 自学课本78 82页的内容 完成下列问题 一 酶在细胞代谢中的作用二 酶的本质和作用原理三 关于酶本质的探索历程 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 统称为细胞代谢 你能想到的细胞中的化学反应有哪些呢 光合作用 有氧呼吸作用 合成蛋白质 对于细胞来说 能量的获得和利用都必须通过化学反应 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 统称为细胞代谢 细胞代谢是细胞生命活动的基础 细胞内的化学反应大都需要在一种特殊的催化剂 酶的催化下才能顺利地进行 因此 细胞代谢实质上是细胞内高度有序的酶促反应的总称 动植物在代谢中产生的过氧化氢 对机体是有毒的 机体通过过氧化氢酶 催化过氧化氢迅速分解成水和氧气而解毒 铁离子也可催化这一反应 二 酶在细胞代谢中的作用 一 酶的作用和本质 1 酶在细胞代谢中的作用 2H2O2 2H2O O2 1 常温下反应2 加热3 Fe3 做催化剂4 过氧化氢酶 1 常温2 加热3 FeCl34 加肝液 无机催化剂 细胞中的生物催化剂 细胞为什么选择过氧化氢酶做催化剂呢 1 比较过氧化氢在不同条件下的分解 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 酶在细胞代谢中的作用 2H2O2 2H2O O2 催化剂 加热 Fecl3 过氧化氢酶促进了过氧化氢的分解吗 是的它们的作用原理相同吗 酶在细胞代谢中的作用 能量 反应过程 酶使活化能降低 没有酶催化 有酶的催化 2 酶在细胞代谢中的作用 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 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 催化剂 无机催化剂 酶 没有供给能量 而是降低反应的活化能 促进反应进行 缩短完成时间 本身不被消耗 反应结果与没有催化剂一致 无机催化剂相比 酶降低活化能的作用更显著 因而催化效率更高 正是酶的催化作用 细胞代谢才能在温和的条件下快速进行 1 酶的发现 2 酶的本质 酶的探索历程 巴斯德之前 巴斯德 李比希 毕希纳 萨姆纳 切赫和奥特曼 巴斯德之前 巴斯德 李比希 毕希纳 萨姆纳 切赫和奥特曼 发酵是纯化学反应 与生命活动无关 发酵与活细胞有关 发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用 引起发酵的是细胞中的某些物质 但是这些物质只有在酵母细胞死亡后才能发挥作用 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 就象在活酵母细胞中一样 酶是蛋白质 少数的RNA具有催化作用 2 酶的定义 酶是活细胞产生的一类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 与1号试管相比 2号试管出现什么不同现象 这一现象说明什么 2 在细胞内 能通过加热来提高反应速率吗 2号试管放出的气泡多 这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解 提高反应速率 不能 3 3号和4号试管未经加热 也有大量气泡产生 这说明什么 说明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 实验讨论 比较过氧化氢在不同条件下的分解 4 3号和4号试管相比 哪支试管听反应速率快 这说明什么 4号试管的反应速率比3号试管快得多 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 5 为什么说酶对于细胞反应的顺利进行至关重要 说明 过氧化氢酶比Fe3 的催化效率高得多 实验讨论 1 巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义 各有什么局限性 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细胞中的某些物质是合理的 但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 科学发展中出现争论是正常的 试分析巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么 这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用 巴斯德是生物学家 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 使科学研究更加有放矢 3 从毕希纳的实验可以得出什么结论 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 就像在活细胞中一样 4 萨姆纳历时九年才证明脲酶是蛋白质 并因此荣获诺贝尔化学奖 你认为他成功的主要原因是什么 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 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 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 二 酶的特性 一 一 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 酶具有高效性 二 酶具有专一性 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 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 每一种酶只能催化一种或一类化学反应 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 请你来探究 科学探究步骤 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 表达与交流 温度 pH会影响酶的活性吗 温度 pH会影响酶的活性 设计方案 预期结果 按预定方案进行实验 分析实验结果 得出结论 总结 写实验报告并适当交流 影响酶活性的条件 温度对酶活性的影响 温度对酶活性的影响 在一定范围内 随着温度的升高 酶的活性逐渐增强 达到最适温度时 酶的活性最高 超过最适温度时 随着温度的继续升高 酶的活性逐渐下降 酶活性受温度影响示意图 温度过高会使酶的空间结构遭到破坏 使酶永久失活 v mmol T pH对酶活性的影响 影响酶活性的因素 如PH值 pH对酶活性的影响 淀粉酶在中性条件中活性最强 pH对酶活性的影响 蒸馏水1mL 5 NaOH1mL 5 HCL1mL 2ml 2ml 2ml 1mL 摇匀混合 放置在60 水浴中反应5min 砖红色沉淀 无砖红色沉淀 无砖红色沉淀 淀粉酶在中性条件中活性最强 1mL 1mL 摇匀混合 60 水浴1min 一般地 动物体内的酶最适pH在6 5 8 0之间 但是胃蛋白酶的最适pH为1 5 植物体内的酶最适pH在4 5 6 5之间 pH对酶活性的影响 酶促反应速率最快时的环境pH称为该酶促反应的最适pH PH过高 过低酶失活 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 本节小结 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