第1节用降低化学反应活化能的酶上课

1、新叶伸向和煦的阳光新叶伸向和煦的阳光蚱蜢觊觎绿叶的芬芳蚱蜢觊觎绿叶的芬芳我一定要好好地饱餐一顿！我一定要好好地饱餐一顿！我就要抓住你了！我就要抓住你了！他们都在为生存而获取能量，能他们都在为生存而获取能量，能量在细胞里流转荡漾！量在细胞里流转荡漾！细胞代谢：细胞代谢：在生物体外，许多化学反应的顺利进行需要一些条在生物体外，许多化学反应的顺利进行需要一些条件，如件，如高温、高压、强酸、强碱、高温、高压、强酸、强碱、催化剂催化剂细胞细胞内是否具备这些条件呢？内是否具备这些条件呢？ 化学反应化学反应化学反应化学反应细胞中每时每刻都进行着的许多化学细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应，反应，统称为细胞

2、代谢。统称为细胞代谢。细胞内的化学反应的环境条件：细胞内的化学反应的环境条件：常温、常温、常压、常压、ph接近中性接近中性。为什么细胞代谢还能迅速有序地完成的呢？为什么细胞代谢还能迅速有序地完成的呢？酶酶生物催化剂生物催化剂一、酶在细胞代谢中的作用一、酶在细胞代谢中的作用实验探究：实验探究：2 h2 h2 2o o2 2 2 2 h2 2o + o2 2高温高温 /fe/fe3 3 / /过氧化氢酶过氧化氢酶比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解通过比较过氧化氢在通过比较过氧化氢在不同条件不同条件下分解的快下分解的快慢，慢，实验目的：实验目的：了解酶的作用和意义。了解酶的

3、作用和意义。过氧化氢酶在过氧化氢酶在肝脏肝脏里含量较多里含量较多实验过程：实验过程：不做任何处理不做任何处理放在放在9090热水浴中热水浴中2 2滴滴3.5%3.5%氯化铁溶液氯化铁溶液2 2滴肝脏研磨液滴肝脏研磨液1234点燃的卫点燃的卫生香检测生香检测点燃的卫点燃的卫生香检测生香检测发亮发亮猛烈复燃猛烈复燃3%h2o22ml1、与、与1号试管相比，号试管相比，2号试管出现什么不号试管出现什么不同的现象？这一现象说明了什么？同的现象？这一现象说明了什么？加热能促进过氧化氢的分解加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率提高反应速率2、在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？、在细胞内，能通过加热来

4、提高反应速率吗？3、3号和号和4号试管未经加热，也有大量气号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？泡产生，这说明什么？fecl3溶液和猪肝研磨液都能加快过氧化氢分解的速率溶液和猪肝研磨液都能加快过氧化氢分解的速率fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率4、3号与号与4号相比，哪支试管中的反应速率号相比，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？化学反应的顺利进行至关重要？ 4 4号试管中的反应速率快，可以说明，与无机催化剂号试管中的反应速率快，可以说明，与无机催化剂f

5、efe3+3+相比，过氧化氢酶的催化效率要高出很多。相比，过氧化氢酶的催化效率要高出很多。酶能保证细胞内化学反应的顺利进行酶能保证细胞内化学反应的顺利进行想一想（注意事项）想一想（注意事项）1 1、为什么要选用新鲜的猪肝？、为什么要选用新鲜的猪肝？2 2、为什么要将猪肝制成研磨液？、为什么要将猪肝制成研磨液？3 3、滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，、滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个吸管？为什么？能否共用一个吸管？为什么？肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解，过氧化氢的分解会很慢会在腐生细菌的作用下分解，过氧

6、化氢的分解会很慢释放出过氧化氢酶，可以加大肝细胞内过氧化氢酶与释放出过氧化氢酶，可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解不能共用一支吸管，否则滴加的不能共用一支吸管，否则滴加的fecl3溶液中会含肝脏研磨液，溶液中会含肝脏研磨液，而过氧化氢酶具有高效性，会使两支试管中产生的气泡差别不而过氧化氢酶具有高效性，会使两支试管中产生的气泡差别不大，不易对比观察，从而影响实验结果的准确性。大，不易对比观察，从而影响实验结果的准确性。实验设计分析实验设计分析自变量自变量：因变量：因变量：无关变量：无关变量：步骤步骤试管编号

7、试管编号1 12 23 34 4 一一二二 观观察察结论结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温常温90fecl3肝脏研肝脏研磨液磨液2 2滴滴2 2滴滴不明显不明显少量少量较多较多大量大量不复燃不复燃 不复燃不复燃变亮变亮复燃复燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快反应条件反应条件 h h2 2oo2 2 浓度浓度剂量剂量剂量剂量气泡产生气泡产生点燃的卫生香点燃的卫生香对照实验对照实验对照组对照组实验组实验组无关无关变量变量自变量自变量因变量因变量变变量量酶能使化学反应

8、速率加快酶能使化学反应速率加快 对照实验：对照实验： 除了一个因素以外，其余因素都保持不变的除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。实验叫做对照实验。 空白对照：不给对象组组任何处理因素。空白对照：不给对象组组任何处理因素。 自身对照：对照和实验都在同一研究对象上自身对照：对照和实验都在同一研究对象上进行。进行。 相互对照：不单独设立对照组，而是几个实相互对照：不单独设立对照组，而是几个实验组相互对照。验组相互对照。 2号试管号试管比比1号试管号试管放出的气泡多。放出的气泡多。为什么加热能促进过氧化氢的分解？为什么加热能促进过氧化氢的分解？加热能使过氧化氢分子获得能量，从常态转

9、加热能使过氧化氢分子获得能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。变为容易分解的活跃状态。分子从分子从常态常态转变为转变为容易容易发生化学反应的发生化学反应的活跃状态活跃状态所所需要的能量需要的能量。活化能：活化能：3号和号和4号试管未加热，也有大量气泡产生，这说号试管未加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？明了什么？分子常态分子常态活化能活化能活跃状态活跃状态发生化学反应发生化学反应氯化铁和过氧化氢酶能氯化铁和过氧化氢酶能降低降低过氧化氢分子分解反应过氧化氢分子分解反应的的活化能活化能，使过氧化氢分子在常温下从常态转变为，使过氧化氢分子在常温下从常态转变为容易分解的活跃状态。容易分解的活跃状态。

10、这一现象说明加热能促进这一现象说明加热能促进 过氧化氢的分解，提高反应速率。过氧化氢的分解，提高反应速率。这是为什么？这是为什么？容易容易4号试管中的反应速率比号试管中的反应速率比3号试管快，这说明了什号试管快，这说明了什么？又是为什么？么？又是为什么？同无机催化剂相比，酶能更同无机催化剂相比，酶能更显著显著地降低化学地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。反应的活化能，因而催化效率更高。 正是由于酶的催化作用，细胞代正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在谢才能在温和温和的条件下的条件下快速快速进行。进行。酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要 表示酶的催

11、化性的曲线表示酶的催化性的曲线 催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。相比，酶的催化效率更高。 酶只能酶只能缩短缩短达到化学平衡所需时间，不改变达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。化学反应的平衡点。 酶只能催化已存在的化学反应。酶只能催化已存在的化学反应。二、酶的本质二、酶的本质资料分析：关于酶本质的探索资料分析：关于酶本质的探索发酵过程的探索发酵过程的探索酶的发现酶的发现酒变酸酒变酸？发酵过程的探索发酵过程的探索化学家认为发酵是纯化学反应，与生命活动无关化学家认为发酵是纯化学反应，与生命活动无关通过显微镜通过显微镜观察发

12、现发观察发现发酵液中有酵酵液中有酵母菌母菌发酵是由于酵发酵是由于酵母菌的存在，母菌的存在，没有没有活细胞活细胞的的参与，糖类不参与，糖类不可能变成酒精。可能变成酒精。结论结论德国的化学家李德国的化学家李比希从化学变化比希从化学变化的角度分析后坚的角度分析后坚持认为：持认为：引起发引起发酵的是细胞中的酵的是细胞中的某些物质，但这某些物质，但这些物质只有在酵些物质只有在酵母细胞死亡并裂母细胞死亡并裂解后才能发挥作解后才能发挥作用用酵母细胞研磨酵母细胞研磨过滤得到不含酵母细胞过滤得到不含酵母细胞的提取液。加入葡萄糖的提取液。加入葡萄糖一段时间后冒出气泡，一段时间后冒出气泡，并形成了酒，并形成了酒，酵

13、母细胞中的某些酵母细胞中的某些物质物质能够在酵母细胞破碎能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在后继续起催化作用，就像在活酵母活酵母细胞中一细胞中一样。样。将这些物质称为酿酶。将这些物质称为酿酶。没有提纯也没确定酶的化学本质没有提纯也没确定酶的化学本质 19821982年至年至19831983年美国科学家切赫和奥年美国科学家切赫和奥特曼发现特曼发现少数少数r rnana 也也具有催化作用。具有催化作用。结论：结论：酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。机物。绝大多数酶是绝大多数酶是蛋白质蛋白质， 极少数酶是极少数酶是rnarna。1926年萨姆

14、纳从刀豆种子中用丙酮作溶剂提取出了年萨姆纳从刀豆种子中用丙酮作溶剂提取出了脲酶的结晶。溶于水后能使尿素分解，证明确实是脲酶的结晶。溶于水后能使尿素分解，证明确实是脲酶；然后又证明这种结晶是蛋白质。脲酶；然后又证明这种结晶是蛋白质。酶是具有催化作用的蛋白质酶是具有催化作用的蛋白质巴斯德之前巴斯德之前化学家认为发酵是纯化学反应，与生命活动无关化学家认为发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德巴斯德发酵是由于酵母菌的存在，发酵是由于酵母菌的存在，没有活细胞的参与，糖类没有活细胞的参与，糖类不可能变成酒精。不可能变成酒精。引起发酵的是细胞中的某些物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质，

15、但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用胞死亡并裂解后才能发挥作用毕希纳毕希纳萨姆纳萨姆纳李比希李比希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。将这些物质称为酿酶。作用，就像在活酵母细胞中一样。将这些物质称为酿酶。脲酶是蛋白质脲酶是蛋白质少数少数rnarna也具有生物催化功能也具有生物催化功能切赫、奥特曼切赫、奥特曼p82三、酶的特性三、酶的特性1、酶具有高效性、酶具有高效性酶的催化效率是无机催化剂的酶的催化效率是无机催化剂的1071013 倍倍3号和号和4号试管比较号试管比较酶具有高效性的意义：酶

16、具有高效性的意义：保证了细胞内保证了细胞内化学反应的顺化学反应的顺利进行和能量供应的稳定利进行和能量供应的稳定 2、 酶具有专一性酶具有专一性每一种酶只能催化每一种酶只能催化一种或一类一种或一类化学反应化学反应蛋白酶，淀粉酶，蔗糖酶，肽酶，麦芽糖酶蛋白酶，淀粉酶，蔗糖酶，肽酶，麦芽糖酶 淀粉溶液淀粉溶液蔗糖溶液蔗糖溶液实实验验步步骤骤一一二二三三实验实验现象现象结论结论试管下半部浸入试管下半部浸入6060左右的热水中左右的热水中, ,分别分别加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，振荡，反应滴，振荡，反应5 5minmin2 2号试管中加入号试管中加入2ml2ml蔗糖溶液蔗糖溶液加入斐林试剂加入斐林试剂

17、 振荡振荡约约6060水浴水浴2 2minmin1 1号试管中加入号试管中加入2ml2ml淀粉溶液淀粉溶液蓝色蓝色无无砖红色沉淀砖红色沉淀棕色棕色砖红色沉淀砖红色沉淀酶具有专一性的原因：酶只能催化与其结构互补的底物酶具有专一性的原因：酶只能催化与其结构互补的底物p86酶具有专一性的意义：酶具有专一性的意义：保证细胞代谢能够有条不紊地进行而保证细胞代谢能够有条不紊地进行而不会相互干扰。不会相互干扰。3、 酶的作用条件较温和酶的作用条件较温和 从上面进行的实验我们看出进行实验需要从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件，比如淀粉酶一定的条件，比如淀粉酶60左右最好。左右最好。能不能设计一个实

18、验，来探究能不能设计一个实验，来探究温度会影温度会影响酶的活性？响酶的活性？淀粉溶液淀粉溶液 实验实验步骤步骤一一二二三三四四实验现象实验现象结论结论2 2号试管号试管3 3号试管号试管1 1号试管号试管试管各加入试管各加入2 2mlml淀粉溶液淀粉溶液加热至加热至6060，保温约保温约5 5minmin保持保持00冰水冰水中保温约中保温约5 5minmin加热至加热至100100，保温约保温约5 5minmin各加入两滴碘液各加入两滴碘液振荡振荡各加入各加入同温度同温度的淀粉酶的淀粉酶2 2 ml ，振荡，反应约，振荡，反应约5 5minmin不变蓝色不变蓝色蓝色蓝色 蓝色蓝色空间结构空间结

19、构低温只是低温只是抑制抑制酶酶的活性，的活性，在一定范围内，随着温度的在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强；升高，酶的活性逐渐增强；达到最适温度时，酶达到最适温度时，酶的活性最高；的活性最高；超过最适温度时，随超过最适温度时，随着温度的继续升高，着温度的继续升高，酶的活性逐渐下降。酶的活性逐渐下降。过高的温度容易使过高的温度容易使酶的酶的 遭到遭到破坏而永久失去破坏而永久失去活性活性。并未破坏酶的空间结构并未破坏酶的空间结构过氧化氢过氧化氢溶液溶液实验实验步骤步骤一一二二三三四四实验现象实验现象结论结论2 2号试管号试管1 1号试管号试管3 3号试号试管管各加入各加入2 2mlml过

20、氧化氢溶液过氧化氢溶液蒸馏水蒸馏水1m1m l l体积分数为体积分数为5%5%的盐酸的盐酸1ml1ml质量分数为质量分数为5%5%的的naoh 1mlnaoh 1ml各加入肝脏研磨液各加入肝脏研磨液2 2滴滴 ，振荡，振荡2 23 3minmin后将点燃的卫生香分别放入试管后将点燃的卫生香分别放入试管中中无明显变化无明显变化无明显变化无明显变化复燃复燃酶活性受酶活性受ph影响示意图影响示意图在一定范围内，随着在一定范围内，随着ph的升的升高，酶的活性逐渐增强；高，酶的活性逐渐增强；达到最适达到最适ph时，酶的时，酶的活性最高；活性最高；超过最适超过最适ph时，随着时，随着ph的继续升高，酶的活

21、性逐的继续升高，酶的活性逐渐下降。渐下降。过酸、过碱会使酶的过酸、过碱会使酶的空空间结构间结构遭到破坏，使酶遭到破坏，使酶永久失活永久失活ph思考：思考：因为过氧化氢不稳定，在高温下会自行分解因为过氧化氢不稳定，在高温下会自行分解成水和氧气，从而不能正确表现酶活性。成水和氧气，从而不能正确表现酶活性。 酶为什么这么酶为什么这么“娇气娇气”？（？（85） 绝大多数酶是蛋白质，强酸、强碱、高温绝大多数酶是蛋白质，强酸、强碱、高温等剧烈条件都会影响到蛋白质的结构，所等剧烈条件都会影响到蛋白质的结构，所以说酶比较娇气以说酶比较娇气思考：思考：酶促反应速率酶促反应速率底物浓度底物浓度酶量一定酶量一定酶促

22、反应速率酶促反应速率酶浓度酶浓度底物量一定底物量一定酶活性酶活性酶促反应速率酶促反应速率酶浓度酶浓度问题探讨问题探讨斯帕兰札尼对鹰的消化研究斯帕兰札尼对鹰的消化研究1.这个实验要解决什么问题？这个实验要解决什么问题？2.是什么物质使肉块消失了是什么物质使肉块消失了？3.怎样才能证明你的推测？怎样才能证明你的推测？ 鸟类的胃是否只有物理性消化，而没有化学性消鸟类的胃是否只有物理性消化，而没有化学性消化。化。 是胃内的化学物质将肉块分解了。是胃内的化学物质将肉块分解了。收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是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。否也能将肉块分解。 思考？思考？（1 1）这种加酶洗衣粉为什么能够很好地除去衣物）这种加酶洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上的奶渍和血渍？上的奶渍和血渍？（2 2）洗涤前我们将衣物浸于有这种洗衣粉的水内一）洗涤前我们将衣物浸于有这种洗衣粉的水内一段时间，你