第5章第1节1降低化学反应活化能的酶－酶的作用和本质

第5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 一 酶的作用和本质南溪二中袁胜聪 1 这个实验要解决什么问题 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 没有化学性消化 胃内的化学物质将肉块分解了 3 怎样才能证明你的推测 斯帕兰札尼实验 问题探讨 证明 胃具有化学消化的作用 1773年 将肉块放入小巧的金属笼内 然后让鹰把小笼子吞下去 这样 肉块就可以不受胃的物理性消化的影响 而胃液却可以流入笼内 过一段时间后 他把小笼子取出来 发现笼内的肉块消失了 于是 他推断胃液中一定含有消化肉块的物质 收集胃内化学物质 看这些物质在体外是否能将肉块分解 能 胃内的化学物质到底是什么 酶 一 酶的作用和本质细胞代谢 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 统称为细胞代谢 是生命活动的基础 1 酶在细胞代谢中的作用 实验 比较过氧化氢在不同条件下的分解 1 H2O2可以在过氧化氢酶 生物催化剂或有机催化剂 Fe3 无机催化剂 的催化下或者加热的条件下分解为H2O和O2 2 肝脏细胞中含有过氧化氢酶 可以用新鲜的肝脏研磨液研究过氧化氢酶的作 3 通过观察溶液中冒出气泡的多少 即可判断过氧化氢分解速率的快慢 实验原理 2H2O2 2H2O O2 1 常温下反应2 加热3 Fe3 做催化剂4 过氧化氢酶 H2O2 过氧化氢酶 H2O2H2O O2 气泡 H2O2H2O O2 气泡 H2O2H2O O2 气泡 H2O O2 气泡 1 取4支洁净试管 编上序号1 2 3 4 并且各注入2mL过氧化氢溶液 按序号依次放置在试管架上 2 将2号试管放在约90 左右的水浴中加热 观察气泡冒出的情况 并与1号试管作比较 3 向3号试管内滴入2滴 e l3溶液 向4号试管内滴入2滴新鲜肝脏研磨液 轻轻地振荡两只试管 使试管内的物质混合均匀 仔细观察哪支试管产生的气泡多 4 2 3min后 将点燃但无火焰的卫生香分别放入3 4号试管内液面的上方 观察哪支试管中的卫生香燃烧猛烈 方法步骤 现象与结论 常温90摄氏度Fe3 过氧化氢酶 1234 加热能促进过氧化氢的分解 提高反应速 Fe3 和过氧化氢酶均能促进过氧化氢的分 过氧化氢酶比 无机催化剂 Fe3 的催化效率高得多 1 2 1 3 4 3 4 1 1号试管与2号试管对照 说明 1号试管与3号试管对照 说明 1号试管与4号试管对照 说明 3号试管与4号试管对照 说明 加热可以促进过氧化氢分解 FeCl3能催化H2O2分解 过氧化氢酶能催化H2O2的分解 过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高 在本实验中应该注意哪些事项 3 滴加氯化铁和肝脏研磨液不能合用一支滴管 2 要使用肝脏的研磨液 使 酶充分释放 充分与 接触 1 实验时肝脏必须要新鲜 不新鲜 酶的活性会降低或失活 4 过氧化氢有一定的腐蚀性 请尽量避免接触皮肤 5 滴加试剂时 务必保证试管直立以避免试剂吸附在试管壁上 6 卫生香使用完后 要立即熄灭 7 检测卫生香复燃时 要将卫生香插入试管内接近液面的位置 但要防止卫生香熄灭 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 思考讨论 1 与 号试管相比 号试管出现什么不同的现象 这一现象说明什么 放出的气泡多 说明加热能促进 的分解 提高反应速率 不能 2 在细胞内 能通过加热来提高反应速率吗 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 e 和 酶能加快 的分解 4 3号试管与4号试管相比 哪支试管中的反应速率快 这说明什么 为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要 4号快 这说明 酶比 e 的催化效率高得多 细胞内化学反应都需要在常温 常压下才能高效进行 只有酶能满足这样的条件 加入H2O2 FeCl3和肝脏研磨液的量及浓度 H2O2和肝脏研磨液的新鲜程度 H2O2分解速度 气泡的多少 控制变量变量 实验过程中可以变化的因素 90 水浴加热 3 5 FeCl3溶液 20 肝脏研磨液 自变量 人为改变的变量 无关变量 除自变量外 实验过程中可能还会存在一些对实验结果造成影响的可变因素 因变量 随自变量的变化而变化的量 对照实验 除了一个因素以外 其余因素都保持不变的实验 在对照实验中 除了要观察的变量外 其他变量都应当始终保持相同 对照组 1号试管 实验组 2 3 4号试管 1 单一变量原则 2 对照原则 3 等量原则 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 无关变量 对照组 实验组 无关变量 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 反应物 产物 活化能 反应进程 能量 加快了反应进程 提高了反应速度 催化剂在化学反应中的作用 反应物 产物 活化能 反应进程 能量 H2O2 参与化学反应的反应物具有两种状态 常态 活跃状态 能量低 不能分解 能量高 可以分解 返回 活化 能量 反应过程 酶使活化能降低 没有酶催化 有酶的催化 同无机催化剂相比 酶降低活化能的作用更显著 因而催化效率更高 催化剂 无机催化剂 酶 有机催化剂 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 酶的作用 酶的作用 降低活化能 催化作用 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 2 酶的本质A 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 1 1857年 法国巴斯德通过显微镜观察 提出酿酒中发酵是由于酵母细胞的存在结论 没有活细胞的参与 糖类是不可能变成酒精的 2 德国李比希结论 发酵是酵母细胞中的某些物质 但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用 3 德国毕希纳过程 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结论 将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶 4 美国萨姆纳1926年 从刀豆种子中提出脲酶结晶 脲酶是一种蛋白酶20世纪30年代 相继提出了多种酶的蛋白结晶结论 酶是一类具有催化作用的蛋白质 5 20世纪80年代切赫 奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用结论 酶是具有催化作用的有机物 其中绝大多数是蛋白质 少数是RNA B 酶的定义 酶 是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物 绝大多数的酶是蛋白质 少数的酶是RNA 怎样验证酶的存在 蛋白质与双缩脲反应 产生紫色反应 RNA与吡罗红反应 产生红色 催化脂肪酶水解的酶是什么 蛋白酶 酶的主要的合成部位 核糖体 所有的活细胞都能产生酶 82课后练习 一 基础题1 仔细阅读本节的 资料分析 完成下列图解 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 为什么说酶是细胞代谢所必需的 说出两条理由 3 下列关于酶的表述 全面而准确的是 酶不能脱离生物体起作用 酶是蛋白质 酶与无机催化剂没有本质区别 酶是活细胞产生的有催化作用的有机物 细胞代谢的催化效率高 细胞代谢需要在常温常压 酸碱度适中等温和条件下进行 酶符合此条件 二 拓展题1 给你一份某种酶的结晶 你能设计实验鉴定它是不是蛋白质吗 想一想 在萨姆纳之前 为什么很难鉴定酶的本质 用双缩脲试剂 产生紫色反应 细胞中酶的提取和纯化非常困难 2 你想知道哪些RNA具有生物催化活性吗 是否还存在具有活性的DNA呢 四膜虫的rRNA前体 已有报道 课堂练习 1 关于酶的特性 下列表述中错误的是A 酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物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