第五章降低化学反应活化能 酶

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 酶的作用和本质 1 实验中为什么要把肉块放入金属笼内 2 本实验要解决什么问题 肉块为什么会消失 如何证明你的推测 讨论 细胞代谢 细胞中每时每刻进行的化学反应的统称 酶和细胞代谢有关系吗 酶有怎样的作用 一般洗衣粉不易清除衣物上的奶渍 但生物活性洗衣粉则可以 一生物活性洗衣粉包装盒上印有以下资料 成分 蛋白酶0 2 清洁剂15 用法 洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内一段时间 使用温水效果最佳 切勿用60度以上的热水 注意 切勿用于丝质及羊毛衣料 用后须彻底清洗双手 想一想 1 为什么此洗衣粉不能用于丝质及羊毛衣料 2 为什么加酶洗衣粉能较易清除衣服上的奶渍 试一试 实验目的 验证加酶洗衣粉的去污效果显著材料 有奶渍的布料 加酶洗衣粉 普通洗衣粉 脸盆 水 量勺请同学们根据实验目的及所给的实验材料设计实验步骤 参考 1 取两块质地 奶渍含量相同的布料 进行编号 1号 2号 2 取两只脸盆进行编号 1号 2号 放入等量的水 在1号脸盆里放入2勺加酶洗衣粉 在2号脸盆里放入2勺普通洗衣粉 进行充分的搅拌 溶解 3 将1号布料放入1号脸盆 2号布料放入2号脸盆 观察奶渍去除情况 一 实验设计 实验设计中要注意的几个问题 1 实验采取的方法 2 控制变量 对照实验 实验变量 自变量 酶 洗衣粉种类 反应变量 因变量 奶渍的去除效果无关变量 水 布料等 单一变量原则 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 实验原理 过氧化氢酶和Fe3 能催化过氧化氢产生水和氧 目的要求 通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢 了解过氧化氢酶的作用及意义 实验器材 3 5 的氯化铁溶液 20 的新鲜猪肝研磨液 3 的过氧化氢溶液 卫生香 步骤及记录 2ml 2ml 2ml 2ml 2滴Fecl3 2滴肝脏研磨液 90 不明显 快速 复燃 复燃 少量 最多 较多 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 比较过氧化氢和Fe3 的催化效率 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 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 对现象的分析 1 与1号试管相比 2号试管产生的气泡较多 这一现象说明了什么 2 3 4号试管未经加热 也有大量气泡产生 这说明了什么 3 3号试管和4号试管相比 4号试管中反应速率快 说明了什么 2号试管加热 促进过氧化氢分解 提高反应速率 Fecl3中Fe3 和新鲜肝脏研磨液中过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率 反应所需的活化能降低了 过氧化氢酶比催化效率高的多 酶降低活化能的作用更显著 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Fe3 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 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 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 使得细胞代谢才能在温和条件下进行 酶使活化能降低 能量 反应过程 二 酶的本质 资料分析 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 少数RNA也具有生物催化功能 切郝 奥特曼 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 酶的本质 一 酶具有高效性 比较过氧化氢酶和Fe3 的催化效率 事实上 酶的催化效率一般是无机催化剂的倍 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 酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行能量供应的稳定 酶具有高效性的意义 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氧化还原反应 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 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 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 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 请你来探究 实验一 探究温度对淀粉酶活性的影响 探究原理 淀粉遇碘变蓝色 淀粉酶在适宜的条件下可以使淀粉水解成麦芽糖 麦芽糖遇碘不变蓝 目的要求 探究不同温度对淀粉酶活性的影响 材料用具 质量分数为2 的新配制的淀粉酶溶液 质量分数为3 的可溶性淀粉溶液 适宜温度60度左右 热水 蒸馏水 碘液 试管 量筒 滴管 试管夹 酒精灯 三脚架 石棉网 温度计 火柴 探究温度对淀粉酶活性的影响 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 不变蓝 不变蓝 不变蓝 温度对酶的催化效率无影响 注意 注意 1 取3支洁净的试管 编上1 2 3号 并且分别注入1ml新鲜的淀粉酶溶液 2 将3支试管分别放入60 左右的热水 沸水和冰水中 维持各自的温度8分钟 3 取另外三只试管并编号1 2 3 号 向3支试管中各注入2ml可溶性淀粉溶液 本别在60 左右的热水 沸水和冰水中维持各自的温度5分钟 4 将1 倒入1中 2 倒入2中 3 倒入3中 振荡摇匀后 维持各自的温度5分钟 5 向3支试管中各滴入2滴碘液 然后振荡摇匀 6 观察并记录这3支试管中溶液颜色的变化情况 结果 1号无颜色变化 2号和3号出现蓝色 低 活性 最适温度 空间结构 探究pH对过氧化氢酶活性的影响 探究原理 新鲜的肝脏中含有较多的过氧过氢酶 在适宜的温度和pH下 过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生氧气 目的要求 探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响 材料用具 新鲜的质量分数为2 的肝脏研磨液 体积分数为3 的过氧化氢溶液 质量分数为5 的盐酸 质量分数为5 的 aOH溶液 试管 量筒 大烧杯 滴管 试管夹 酒精灯 三脚架 石棉网 温度计 火柴 卫生香 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 体积分数为5 的盐酸2mL 质量分数为5 的NaOH2mL 加入过氧化氢酶2滴 振荡 放入37 左右温水维持2min 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 无明显变化 无明显变化 复燃 只有在适合的pH下酶的催化效率最好 1 取3支洁净的试管 编上号1 2 3 并且分别注入1ml新鲜的肝脏研磨液 2 向1号试管注入1ml蒸馏水 2号试管注入1mNaOH溶液 3号试管注入1ml盐酸 然后将3支试管放入37 40 左右的温水中 保温5分钟 3 向3支试管中分别注入2ml过氧化氢溶液 振荡摇匀 维持各自的温度2分钟 4 将点燃的卫生香分别放入这3支试管内液面的上方 观察哪支试管中的卫生香燃烧猛烈 结果 1号试管中卫生香燃烧猛烈 2号和3号不出现复燃现象 过氧化氢酶 最高 空间结构 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 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 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 影响酶促反应速率的因素 1 温度 3 酶的浓度 反应物充足 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 2 pH 酶促反应速率 酶浓度 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