第一节 降低化学反应活化能的酶

1、第第5 5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用光合作用光合作用 CO2+H2O 有机物有机物 +O2光能光能叶绿体叶绿体: :营养物质的消化、吸收及利用营养物质的消化、吸收及利用淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖 葡萄糖葡萄糖(吸收及利用吸收及利用)淀粉酶淀粉酶麦芽糖酶麦芽糖酶即新陈代谢即新陈代谢 细胞内会发生一系列的化学反应，这些化学反应发生的环细胞内会发生一系列的化学反应，这些化学反应发生的环境条件是什么？与境条件是什么？与化学实验中的反应条件有什么不同化学实验中的反应条件有什么不同?以产生氧气为例以产生氧气为例化学实验化学实验:加热、高压、使用催化剂加热、高压、使用催化剂.细胞内细胞内:常

2、温、常压、水溶液环境、常温、常压、水溶液环境、pH接接 近中性近中性新陈代谢为什么能在常温、常压下快速进行？新陈代谢为什么能在常温、常压下快速进行？因为有因为有鸟类的胃是否只有物理性消化，没有鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化？化学性消化？ 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否也能将肉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。块分解。 v实验的巧妙之处就是用金属笼的作用排除了实验的巧妙之处就是用金属笼的作用排除了物理性消化物理性消化，胃具有，胃具有化学性消化化学性消化的作用的作用. .2 2183618

3、36年年, ,德国科学家德国科学家施旺施旺提取胃液中消化提取胃液中消化蛋白质的物质蛋白质的物质-胃蛋白酶胃蛋白酶. . 酶是生物催化剂，与化学上的催化剂催化效率酶是生物催化剂，与化学上的催化剂催化效率相同吗？相同吗？活细胞酶的数量活细胞酶的数量较多；活性较大较多；活性较大使酶从细胞中释使酶从细胞中释放出来放出来 （一）、酶的在细胞代谢中的作用（一）、酶的在细胞代谢中的作用H2O2H2O + O2 对照原则对照原则:设计对照实验设计对照实验,一般既一般既要设置对照组又要设置实验组。要设置对照组又要设置实验组。 单一变量原则：单一变量原则：在对照实验中在对照实验中,除了除了要观察的变量发生变化外要

4、观察的变量发生变化外,其他变量都其他变量都应保持相同。应保持相同。实验设计原则:步骤步骤试管编号试管编号 1 12 23 34 4 一一 H H2 2OO2 2 浓度浓度剂量剂量二二剂量剂量结结果果2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%90FeCl3气泡产生气泡产生卫生香燃烧卫生香燃烧分组讨论分组讨论常温常温90Fecl3肝脏研磨液肝脏研磨液分组讨论分组讨论常温常温90Fecl3肝脏研磨液肝脏研磨液分组讨论分组讨论常温常温90Fecl3肝脏研磨液肝脏研磨液分组讨论分组讨论常温常温90Fecl3肝脏研磨液肝脏研磨液实验结论实验结论为什么酶的催化效率这么高呢？为什么酶的催化效率这么高呢？步骤步骤

5、试管编号试管编号 说明说明1 12 23 34 4 一一 H H2 2OO2 2 浓度浓度剂量剂量二二剂量剂量结结果果气泡产生气泡产生卫生香燃烧卫生香燃烧2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%90FeCl3因变量因变量无关变量无关变量变量变量对照组对照组实验组实验组对照实验对照实验 实验过程中，可以变化的因素称为实验过程中，可以变化的因素称为变量变量。其中人为改变的。其中人为改变的变量称为变量称为自变量自变量。随着自变量的变化而变化的变量称为。随着自变量的变化而变化的变量称为因变量因变量。除。除自变量自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，这些外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，这

6、些变量称为变量称为无关变量无关变量。自变量自变量1 1问题质疑：问题质疑：1 1、与、与1 1号试管相比，为什么号试管相比，为什么2 2号试管加热后过氧化氢就号试管加热后过氧化氢就能分解？能分解？加热使反应加快的本质：加热使反应加快的本质：使使过氧化氢过氧化氢分子得到能量，分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。从常态转变为容易分解的活跃状态。 分子从分子从常态常态转变为容易发生化学反应的转变为容易发生化学反应的活活跃状态跃状态所需要的所需要的能量能量称为称为Fecl3肝脏研磨液肝脏研磨液 提高化学反应速率的途径：提高化学反应速率的途径：(1) (1) 用加热或光照给反应体系提供能量。用

7、加热或光照给反应体系提供能量。(2) (2) 使用催化剂。使用催化剂。那么，为什么使用催化剂可以提高反应速率呢？那么，为什么使用催化剂可以提高反应速率呢？常态：常态：在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物分子平均能量水平较低，称为分子平均能量水平较低，称为“常态常态”。激发态：激发态：当反应物分子获得能量参与反应时，其内部当反应物分子获得能量参与反应时，其内部能量高于常态能量时所处的状态称为激发态。当分子能量高于常态能量时所处的状态称为激发态。当分子获得能量的时候，便由常态转变为容易分解的活跃状获得能量的时候，便由常态转变为容易分解的活跃状态，即处于激

8、发态。态，即处于激发态。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态所需要的能量称为活化能分子初态分子初态活化能活化能活跃状态活跃状态催 化 剂 在 化 学 反 应 中 的 作 用催 化 剂 在 化 学 反 应 中 的 作 用. 无机无机催化剂催化剂. 加热加热 酶酶分组讨论分组讨论常温常温90Fecl3肝脏研磨液肝脏研磨液对照原则对照原则单一变量原则单一变量原则一、对照原则一、对照原则二、单一变量原则二、单一变量原则实验设计原则：实验设计原则：常温常温90Fecl3肝脏研磨液肝脏研磨液（二）、酶的本质（二）、酶的本

9、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1 1巴斯德之前巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德巴斯德发酵与活细胞有关发酵与活细胞有关，发，发酵是整个细胞而不是细酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用胞中某些物质起作用引起发酵的是细胞中的某些引起发酵的是细胞中的某些物质物质，但这些物质只有在酵，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发母细胞死亡并裂解后才能发挥作用挥作用毕希纳毕希纳酵母酵母细胞中的某些物质细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后能够在酵母细胞破碎后继续继续起催化作用起催化作用，就像在活酵母细胞中一样，就像在活酵母细胞中一样萨姆

10、纳萨姆纳脲酶是脲酶是蛋白质蛋白质李比希李比希切赫、奥特曼切赫、奥特曼少数少数RNARNA也具有生物催化功能也具有生物催化功能酶的化学成分酶的化学成分 酶的来源酶的来源 酶的功能酶的功能酶是一类生物催化剂酶是一类生物催化剂你能举例说出哪些酶是蛋白质吗？你能举例说出哪些酶是蛋白质吗？绝大多数酶是蛋白质，也有少数是绝大多数酶是蛋白质，也有少数是RNARNA。二、酶的本质二、酶的本质概念：概念：酶是酶是活细胞活细胞产生的具有产生的具有催化作用催化作用的有机物，其中绝大多数酶的有机物，其中绝大多数酶是是蛋白质蛋白质，少数酶是，少数酶是RNA。产生部位：产生部位：一般来说，凡是活细胞都能产生一般来说，凡是

11、活细胞都能产生(不考虑哺乳动物的成熟红细胞不考虑哺乳动物的成熟红细胞)化学本质：化学本质：有机物有机物(或多数是蛋白质，少数为或多数是蛋白质，少数为RNA)基本单位（合成原料）：基本单位（合成原料）：氨基酸或核糖核苷酸氨基酸或核糖核苷酸合成场所：合成场所：主要是核糖体，有的是在细胞核中（真核生物）主要是核糖体，有的是在细胞核中（真核生物）功能：功能：仅具生物催化作用，不具调节作用。仅具生物催化作用，不具调节作用。作用场所：作用场所：在细胞内外、体外，只要条件适宜均可发挥作用在细胞内外、体外，只要条件适宜均可发挥作用注意：绝大多数酶是蛋白质，在体内不能储存，所以要不断更注意：绝大多数酶是蛋白质，

12、在体内不能储存，所以要不断更新。新。种类：种类：按存在部位分：按存在部位分：胞内酶：合成后在细胞内起作用，如有氧呼吸酶胞内酶：合成后在细胞内起作用，如有氧呼吸酶胞外酶：合成后分泌到细胞外起作用，如消化酶胞外酶：合成后分泌到细胞外起作用，如消化酶按功能分：按功能分：水解酶：在物质水解时起催化作用水解酶：在物质水解时起催化作用合成酶：在物质合成时起催化作用合成酶：在物质合成时起催化作用1.1.知道酶具有高效性、专一性、作用条件知道酶具有高效性、专一性、作用条件 温和等特性。温和等特性。2.2.通过探究知道酶活性容易受环境中的温通过探究知道酶活性容易受环境中的温 度、度、pHpH的影响。的影响。3.

13、3.进行有关的实验和探究时，学会控制自进行有关的实验和探究时，学会控制自 变量，观察和检测因变量的变化，以及变量，观察和检测因变量的变化，以及 设置对照组和重复实验。设置对照组和重复实验。学习目标学习目标:H2O2 H2O + O2H2O2 H2O + O2Fe3+催化效率催化效率事实上事实上, ,酶的催化效率一般是无机催化剂的酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。倍。 107 1013酶的高效性保证了细胞内酶的高效性保证了细胞内 化学反应的顺利进行化学反应的顺利进行 能量供应的稳定能量供应的稳定 酶具有高效性的意义：酶具有高效性的意义：上述实验说明了：上述实验说明了：v每一种酶只能催化每一种酶

14、只能催化 化学反应。化学反应。v细胞代谢能够有条不紊地进行，细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的与酶的 是分不开的。是分不开的。 二、酶具有专一二、酶具有专一 性性一种或一类一种或一类 4000专一性专一性v目前发现的酶有目前发现的酶有 多种多种, ,它们分别催化不同的化学反应它们分别催化不同的化学反应。实验设计原则：实验设计原则： 对照原则对照原则单一变量原则单一变量原则友情提示友情提示说说看，你的实验思路？说说看，你的实验思路？你的实验设计是这样的吗？你的实验设计是这样的吗？你能预测实验的结果吗？你能预测实验的结果吗？ 也可以用同一也可以用同一种底物，两种酶来种底物，两种酶来做实验！做实验！

15、思考：感冒发烧的你为什么不想思考：感冒发烧的你为什么不想 吃饭呢？吃饭呢？我们的假设：温度可以影响酶的活性我们的假设：温度可以影响酶的活性温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响1号试管号试管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号试管号试管3号试管号试管加入淀粉酶加入淀粉酶2滴，振荡滴，振荡试管各加入试管各加入2mL淀粉溶液淀粉溶液蓝色蓝色保持保持0冰水中冰水中反应约反应约5min加热至加热至100，反应约反应约5min加热至加热至36，反应约反应约5min各加入两滴碘液各加入两滴碘液振荡振荡无明显现象无明显现象蓝色蓝色如何描述温度与如何描述温度与 酶的活酶的

16、活性之间的关系？性之间的关系？AB段段:在最适温度之前，酶在最适温度之前，酶的活性（催化效率）随温度的活性（催化效率）随温度的升高而升高，的升高而升高，B点点:当达到当达到最适温度最适温度时，酶的时，酶的活性（催化效率）达到最大活性（催化效率）达到最大BC段段:在最适温度之后，酶的在最适温度之后，酶的活性（催化效率）随温度的升活性（催化效率）随温度的升高而降低。高而降低。ABC唾液的唾液的PH为为6.27.4,胃液的胃液的PH为为0.91.5pH对酶活性的影响对酶活性的影响1号试管号试管过氧化过氧化氢溶液氢溶液实验实验步骤步骤一一二二三三四四五五实验现实验现象象结论结论2号试管号试管3号试管号

17、试管试管各加入试管各加入2mL淀粉酶溶液淀粉酶溶液无明显变化无明显变化蒸馏水蒸馏水NaOHHCL振荡试管后，在振荡试管后，在36恒温水浴中静置恒温水浴中静置1min产生砖红色沉淀产生砖红色沉淀无明显变化无明显变化分别向三支试管加入分别向三支试管加入 2mL淀粉溶液淀粉溶液 加入斐林试剂加入斐林试剂2mL振荡试管后，水浴加热振荡试管后，水浴加热请同学们自己描述这张曲线图！请同学们自己描述这张曲线图！ 高温、低温、过酸和过碱对高温、低温、过酸和过碱对 酶活性的影响其本质相同吗？酶活性的影响其本质相同吗？酶的特性总结：酶的特性总结：影响酶促反应速率的因素：影响酶促反应速率的因素：1 1、温度、温度3

18、 3、酶的浓度：、酶的浓度：反应速率随反应速率随 酶浓度的升高而加快。酶浓度的升高而加快。4 4、底物浓度：、底物浓度：在一定浓度在一定浓度 范围内，反应速率随浓范围内，反应速率随浓 度的升高而加快，但达度的升高而加快，但达 到一定浓度，反应速率到一定浓度，反应速率 不再变化不再变化酶促反应速率酶促反应速率酶的浓度酶的浓度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2 2、pHpH果胶酶能分解果肉果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶，细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使提高果汁产量，使果汁变得清亮。果汁变得清亮。含酶牙含酶牙膏可以膏可以分解细分解细菌，使菌，使我们牙我们牙齿亮洁、齿亮洁、口气清口气清新。新。加酶洗衣粉加酶洗衣粉比普通洗衣比普通洗衣粉有更强的粉有更强的去污能力。去污能力。你消化不良你消化不良时可以服用时可以服用本节课小结：1、酶在细胞代谢中的作用、酶在细胞代谢中的作用降低化学反应活化能。同无机催降低化学反应活化能。同无机催化剂相比，催化效率更高。化剂相比，催化效率更高。2、酶的本质、酶的本质绝大多数酶是蛋绝大多数酶是蛋白质，少数酶是白质，少数酶是RNA。3、酶的定义、酶的定义酶是活细胞产生酶是活细胞产生的具有催化效率的有机物。的具有催化效率的有机物。1、人为什么持续高烧会有生命危险？、人为什么持续高烧会有生命危险？2、加酶洗衣粉为什么在温水条件下去污能力最强