降低化学反应活化能的酶课

1、本节聚集：本节聚集：1.1.细胞代谢为什么离不开酶？细胞代谢为什么离不开酶？2.2.酶是什么？酶是什么？3.3.科学家是怎样研究酶的本质的？科学家是怎样研究酶的本质的？第第1 1节节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶一、酶的作用和本质：一、酶的作用和本质： 1.1.酶在细胞代谢中的作用：酶在细胞代谢中的作用：用简单的实验证明酶的催化效率：原理：原理：2 H2O2 2 H2O + O21.1.常温常温 2.2.加热加热 3.FeCl3.FeCl3 3 4.4.加肝液加肝液在本实验中应该注意哪些事项？在本实验中应该注意哪些事项？ 1.1.实验时肝脏必须要新鲜实验时肝脏必须要新鲜; ;

2、2. 2.要使用肝脏的研磨液要使用肝脏的研磨液; ; 3. 3.滴加氯化铁和肝脏研磨液不能合滴加氯化铁和肝脏研磨液不能合 用一支滴管用一支滴管; ; 4. 4.要注意观察实验的现象要注意观察实验的现象; ; 5. 5.不要让过氧化氢接触皮肤。不要让过氧化氢接触皮肤。控制变量与对照实验控制变量与对照实验1 1、自变量：实验中人为改变的变量。、自变量：实验中人为改变的变量。2 2、因变量：随自变量而变化的变量。、因变量：随自变量而变化的变量。3 3、无关变量：除自变量外，实验过程中可能、无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在的一些可变因素，对实验结果造成还会存在的一些可变因素，对实验结果造成

3、影响。影响。4 4、对照实验：除了一个因素以外，其余因素、对照实验：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。都保持不变的实验叫做对照实验。5 5、对照实验一般要设置对照组与实验组。、对照实验一般要设置对照组与实验组。试管编试管编号号1234H H2 2O O2 2溶溶液液 2ml2ml2ml2ml变量变量不处理不处理 900C中中水浴水浴 加加FeCl3溶液溶液 加肝脏加肝脏研磨液研磨液气泡现气泡现象象带火星的卫生香检验带火星的卫生香检验对照实验对照实验比较过氧化氢酶在不同条件下的分解比较过氧化氢酶在不同条件下的分解 无无 少量少量 较大量较大量 大量大量火星变亮火星变亮 复燃

4、复燃对照组对照组 实验组实验组自变量自变量因变量因变量说明：说明：1、加热加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率；能促进过氧化氢的分解，提高反应速率；2、FeCl3中的中的Fe3+和新鲜肝脏中的和新鲜肝脏中的过氧化氢酶过氧化氢酶都能都能加快过氧化氢分解的速率；加快过氧化氢分解的速率；3、过氧化氢酶过氧化氢酶比比Fe3+的催化效率的催化效率高高得多；得多； 细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学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，所以说地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶

5、酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。酶凭。酶凭什么能担此大任？什么能担此大任？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那么，为什么使用催化剂可以提高反应速率呢？应速率呢？活化能：活化能： 在一个化学反应体系中，反应开始时，反应在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物分子的平均能量水平较低，为物分子的平均能量水平较低，为“初态初态”。在反。在反应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有了应的任何一瞬

6、间反应物中都有一部分分子具有了比初态更高一些的能量，高出的这一部分能量称比初态更高一些的能量，高出的这一部分能量称为为“活化能活化能” 在一定温度下，在一定温度下，1mol1mol反应底物全部进入活化反应底物全部进入活化态所需要的自由能就是该反应底物的活化能。单态所需要的自由能就是该反应底物的活化能。单位位J/molJ/mol思考：思考：*1mol H2O2由由常态变为活跃的状态常态变为活跃的状态时需要吸收时需要吸收75 KJ的热量，这的热量，这75 KJ就是每就是每mol H2O2的的活化能活化能。*但加入过氧化氢酶时，但加入过氧化氢酶时，H2O2只要吸收只要吸收29 KJ的热量就可以转变为

7、活跃的状态。少的热量就可以转变为活跃的状态。少了的了的46 KJ的热量是不是由过氧化氢酶提供的呢？的热量是不是由过氧化氢酶提供的呢？*如果不是由过氧化氢提供的，那么如何解释为何少了如果不是由过氧化氢提供的，那么如何解释为何少了46 KJ的热量呢？的热量呢？ 酶和一般催化剂的作用就是降低化酶和一般催化剂的作用就是降低化学反应所需的活化能，从而使活化分子学反应所需的活化能，从而使活化分子数增多，反应速度加快。数增多，反应速度加快。2、酶的发现：、酶的发现：v18361836年年, ,德国科学家德国科学家施旺施旺提取胃液中消化蛋白质的物提取胃液中消化蛋白质的物质质-胃蛋白酶胃蛋白酶. .v19261

8、926年年, ,美国科学家美国科学家萨姆纳萨姆纳从刀豆种子中提取出脲酶从刀豆种子中提取出脲酶结晶结晶, ,并证明它是一种并证明它是一种蛋白质蛋白质.20.20世纪世纪3030年代年代, ,科学家相科学家相继提取出多种酶的蛋白质结晶继提取出多种酶的蛋白质结晶, ,指出指出酶是一类具有生物酶是一类具有生物催化作用的蛋白质催化作用的蛋白质. .v17831783年年, ,意大利科学家意大利科学家斯巴兰札尼斯巴兰札尼 用用“金属笼肉块金属笼肉块”实验推断胃液中实验推断胃液中 一定一定含有消化肉块的物质含有消化肉块的物质-说明说明胃具有化胃具有化学性消化学性消化的作用的作用. .v2020世纪世纪808

9、0年代以来年代以来, ,美国科学家美国科学家切赫和奥特曼切赫和奥特曼发现少发现少数数RNARNA也具有催化作用也具有催化作用. .3 3、酶的化学本质、酶的化学本质： 酶是活细胞产生的具有催化作用酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多数酶是蛋白质，少数酶的有机物，大多数酶是蛋白质，少数酶是是RNARNA。正由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和正由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。条件下快速进行。 酶在活细胞产生，但可分布在细胞内（如酶在活细胞产生，但可分布在细胞内（如呼吸酶）或细胞外（如唾液淀粉酶）。呼吸酶）或细胞外（如唾液淀粉酶）。 同一个体内各类细胞所含酶的种类、数同一

10、个体内各类细胞所含酶的种类、数量量 ，是，是 _的结果。的结果。都不同基因选择性表达相同点：相同点：1.改变化学反应速率，本身不被消耗。2.加快化学反应速率，缩短达到化学反应平衡的时间，但不改变平衡点。3.降低活化能，使速率加快。酶所催化的反应叫酶所催化的反应叫酶促反应酶促反应。酶促反应中被酶作用的物质叫做酶促反应中被酶作用的物质叫做底物底物经反应产生的物质叫做经反应产生的物质叫做产物产物。二、酶的特性二、酶的特性 高效性：高效性：催化效率很高，大大提高反应速率催化效率很高，大大提高反应速率 专一性：专一性：任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物 多样

11、性：多样性：种类繁多种类繁多 易变性：易变性：容易被高温、强酸、强碱等破坏容易被高温、强酸、强碱等破坏 反应条件较温和：反应条件较温和：序序号号项项 目目试管试管1 12 21 1注入可溶性淀粉溶液注入可溶性淀粉溶液2mL2mL/ /2 2注入蔗糖溶液注入蔗糖溶液/ /2mL2mL3 3注入新鲜淀粉酶溶液注入新鲜淀粉酶溶液2mL2mL2mL2mL结果现象结果现象砖红 无探究：影响酶活性的条件探究：影响酶活性的条件,实验材料：实验材料： 2淀粉酶溶液、淀粉酶溶液、20肝脏研磨液、肝脏研磨液、3可溶性淀粉溶液、体积分数为可溶性淀粉溶液、体积分数为30的的过氧化氢溶液、过氧化氢溶液、5 HCl、5

12、NaOH、热水、蒸馏水、冰块、碘液、斐林试剂、热水、蒸馏水、冰块、碘液、斐林试剂,实验用具：实验用具： 试管、量筒、小烧杯、大烧杯、滴管、试管夹、酒精灯、三角架、石棉网、温试管、量筒、小烧杯、大烧杯、滴管、试管夹、酒精灯、三角架、石棉网、温度计、度计、PH试纸、火柴试纸、火柴项目项目试管试管淀粉酶溶液淀粉酶溶液1mL1mL1mL1mL1mL1mL蒸馏水蒸馏水1mL1mL/ / /NaOHNaOH/ /1mL1mL/ /HClHCl/ / /1mL1mL淀粉溶液淀粉溶液2mL2mL2mL2mL2mL2mL结果现象结果现象砖红砖红 无砖红无砖红 无砖红无砖红pHpH值：值：在极端的酸性或碱在极端的

13、酸性或碱性条件下会变性而完全失性条件下会变性而完全失去活性，大多数酶的最适去活性，大多数酶的最适PHPH值为值为4.5-8.04.5-8.0范围内。范围内。（1 1）动物体内的酶最适）动物体内的酶最适宜宜pHpH大多在大多在6.56.58 8之间。之间。唾液唾液pHpH为为6.26.27.47.4，胃液，胃液的的pHpH为为0.90.91.51.5，小肠液，小肠液的的pHpH为为7.67.6。（2 2）植物体内的酶最适）植物体内的酶最适pHpH大多在大多在4.54.56.56.5之间。之间。(1)自变量：(2)因变量：(3)无关变量：质量分数为质量分数为3 3的可溶性淀粉溶液、质量分数为的可溶

14、性淀粉溶液、质量分数为2 2的淀粉酶溶液、冰水（的淀粉酶溶液、冰水（00）、热水、碘液）、热水、碘液(4)实验原则： 试 管 601001236010060100/1236010012360100温度过高和过低对酶活性的影响其本温度过高和过低对酶活性的影响其本质相同吗？质相同吗？温度：温度：一般而言，温度越高化学反应越快，但酶是蛋白质，若温一般而言，温度越高化学反应越快，但酶是蛋白质，若温度过高会发生变性而失去活性，因而酶促反应一般是随着度过高会发生变性而失去活性，因而酶促反应一般是随着温度升高反应加快，直至某一温度活性达到最大，超过这温度升高反应加快，直至某一温度活性达到最大，超过这一最适温

15、度，由于酶的变性，反应速度会迅速降低。一最适温度，由于酶的变性，反应速度会迅速降低。 大多数酶，在大多数酶，在30-4030-40范围内显示最高活性。范围内显示最高活性。 低温不会使酶失去活性，低温时酶活性降低，但若再低温不会使酶失去活性，低温时酶活性降低，但若再给予适宜的温度，酶活性又增强。高温可导致酶失去活性，给予适宜的温度，酶活性又增强。高温可导致酶失去活性，绝大多数酶在绝大多数酶在7070以上，其空间结构即被破坏。以上，其空间结构即被破坏。 热对酶活性的影响对食品很重要，如，绿茶是通过把热对酶活性的影响对食品很重要，如，绿茶是通过把新鲜茶叶热蒸处理而得，经过热处理，使酚酶、脂氧化酶、新

16、鲜茶叶热蒸处理而得，经过热处理，使酚酶、脂氧化酶、抗坏血酸氧化酶等失活，以阻止儿茶酚的氧化来保持绿色。抗坏血酸氧化酶等失活，以阻止儿茶酚的氧化来保持绿色。红茶的情况正相反，是利用这些酶进行发酵来制备的。红茶的情况正相反，是利用这些酶进行发酵来制备的。 影响酶促反应的因素常有：影响酶促反应的因素常有： 温度温度 PHPH值值 酶的浓度酶的浓度 底物浓度底物浓度 抑制剂抑制剂 激活剂激活剂 影响酶活性的因素：除影响酶活性的因素：除温度和温度和PHPH对酶活性的对酶活性的影响外，影响外，酶浓度酶浓度和和反应底物的浓度反应底物的浓度也能影响酶也能影响酶促反应的速度。促反应的速度。 丙 丁 酶的浓度：酶

17、的浓度：在有足够底物而又不受其它因素在有足够底物而又不受其它因素的影响的情况下，则酶促反应速率与酶浓度成正的影响的情况下，则酶促反应速率与酶浓度成正比。比。 底物浓度：底物浓度：当酶浓度、温度和当酶浓度、温度和PHPH恒定时，恒定时，在底物浓度很低的范围内，反应速率与底物浓度在底物浓度很低的范围内，反应速率与底物浓度成正比，当底物浓度达到一定限度时，所有的酶成正比，当底物浓度达到一定限度时，所有的酶与底物结合，反应速率达到最大，再增加底物演与底物结合，反应速率达到最大，再增加底物演义，反应速率不再增加。义，反应速率不再增加。注意酶与激素、蛋白质、维生素、脂质的关系：注意酶与激素、蛋白质、维生素

18、、脂质的关系： 问：能产生激素的细胞一定能产生酶吗？问：能产生激素的细胞一定能产生酶吗？ 能产生酶的细胞一定能产生激素吗？能产生酶的细胞一定能产生激素吗？ 用数学集合怎样表示？用数学集合怎样表示？在本实验中应该注意哪些事项？在本实验中应该注意哪些事项？ 1.1.实验时肝脏必须要新鲜实验时肝脏必须要新鲜; ; 2. 2.要使用肝脏的研磨液要使用肝脏的研磨液; ; 3. 3.滴加氯化铁和肝脏研磨液不能合滴加氯化铁和肝脏研磨液不能合 用一支滴管用一支滴管; ; 4. 4.要注意观察实验的现象要注意观察实验的现象; ; 5. 5.不要让过氧化氢接触皮肤。不要让过氧化氢接触皮肤。活化能：活化能： 在一个

19、化学反应体系中，反应开始时，反应在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物分子的平均能量水平较低，为物分子的平均能量水平较低，为“初态初态”。在反。在反应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有了应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有了比初态更高一些的能量，高出的这一部分能量称比初态更高一些的能量，高出的这一部分能量称为为“活化能活化能” 在一定温度下，在一定温度下，1mol1mol反应底物全部进入活化反应底物全部进入活化态所需要的自由能就是该反应底物的活化能。单态所需要的自由能就是该反应底物的活化能。单位位J/molJ/mol思考：思考：*1mol H2O2由由常态变为活跃的状态常态变为活跃的状态时需要吸收时需要吸收75 KJ的热量，这的热量，这75 KJ就是每就是每mol H2O2的的活化能活化能。*但加入过氧化氢酶时，但加入过氧化氢酶时，H2O2只要吸收只要吸收29 KJ的热量就可以转变为活跃的状态。少的热量就可以转变为活跃的状态。少了的了