降低化学反应活化能的酶

第五章细胞的能量供应和利用

细胞中每时每刻都在进行着的化学反应。---生命活动的基础细胞代谢

组成生物体的细胞内外环境是很温和的：常温、常压、水溶液环境、pH接近中性。而细胞内每时每刻都进行着各种生化反应，为什么这些生化反应能迅速有序地完成的呢？酶问题质疑：？

在生物体外，许多化学反应的顺利进行需要一些条件，如高温、高压、强酸、强碱、催化剂等。细胞内是否具备这些条件呢？第1节降低化学反应活化能的酶一、酶的作用和本质

细胞代谢是生命活动的基础，但代谢过程中也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。体内过氧化氢过多会损害细胞。细胞中的过氧化氢酶能将过氧化氢及时分解.过氧化氢酶在肝脏里含量较多。资料：

过氧化氢在体外能分解吗？需要什么条件？1、酶在细胞代谢中的作用

常温下反应加热Fe3+做催化剂过氧化氢酶猪肝研磨液加入试管直接观察酒精灯水浴加热滴加FeCl3溶液实验原理：过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶

的作用下都可分解成水和氧气。实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。比较过氧化氢在不同条件下的分解实验实验思路：2H2O2常温H2O2酶Fe3+加热2H2O+O2步骤试管编号1234一二

结果结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液2滴2滴不明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃、燃烧猛烈反应条件

H2O2

浓度剂量剂量气泡产生卫生香燃烧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实验步骤：1.为什么要对肝脏进行研磨？而且肝脏要新鲜？2.能否用同一滴管滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液的？研磨利于过氧化氢酶的释放,过氧化氢酶多且活性高。不能，共用滴管会让肝脏研磨液（或FeCl3

）残留在试管内，难以判断出H2O2的分解是滴加哪种溶液的作用，影响实验结果的准确。思考加热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活化能H2O2常态H2O2活跃态讨论1：与试管1相比,试管2出现什么现象?这一现象说明什么?加热能促进过氧化氢分解。

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（1）活化能的概念反应物：常态产物：终态………………活化能反应进程能量活化态（2）表示活化能的变化曲线2、在细胞内,能通过加热来提高反应速率吗?

不能，温度过高会造成细胞死亡。3、3号和4号试管未经加热，也有大量的气泡产生，这说明什么？

Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解,起催化作用。4、3号和4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？

过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。1molH2O2由常态变为活跃的状态时需要吸收75KJ的热量，这75KJ就是每molH2O2的活化能。但加入过氧化氢酶时，H2O2只要吸收29KJ的热量就可以转变为活跃的状态。少了的46KJ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46KJ的热量呢？思考：酶的催化作用原理①降低化学反应所需的活化能反应物产物………………活化能反应进程能量..…………

无机催化剂…………生物催化剂②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。

正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。实验中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,因而催化效率更高abc如图abc中，代表正常条件下分子活化能是

，代表酶促反应所需活化能是

；代表酶所降低的活化能的是

。Cba变量自变量：人为改变的变量因变量：随着自变量的变化而变化的变量无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。控制变量步骤试管编号

说明1234

一H2O2浓度

剂量二

剂量结果气泡产生卫生香燃烧结论比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液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自变量因变量无关变量

对照原则：设计对照实验,既要有对照组又要有实验组；单一变量原则：在对照实验中,除了要观察的变量即自变量发生变化外,其他变量都应保持相同。实验设计原则:等量原则：实验组和对照组进行相同的实验处理；步骤试管编号

说明1234

一H2O2浓度

剂量二

剂量结果气泡产生卫生香燃烧结论比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液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自变量因变量无关变量对照实验对照组实验组自变量因变量无关变量对照组实验组实验过程的理论分析H2O2分解速率用产生气泡数目多少表示加入试剂的量;实验室的温度;氯化铁和肝脏研磨液的新鲜程度等1号试管2,3,4号试管2号:90℃水浴加热3号:加入3%的氯化铁4号:加入20%肝脏研磨液酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。其中绝大多数酶是蛋白质少数是RNA。酶的来源酶的作用酶的化学成分显著降低活化能酶是活细胞产生的，只能在活细胞中发挥作用吗？酶在细胞内外都能发挥作用2、酶的本质酶的定义：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物其中绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。酶来源功能化学本质活细胞产生（核糖体或细胞核）催化作用（显著降低化学反应的活化能）绝大多数是蛋白质，少数为RNA合成原料氨基酸或核糖核苷酸作用场所细胞内或细胞外或生物体外如何通过实验证明酶的本质是蛋白质呢？证明酶本质是蛋白质的依据：1.酶水解后最终产物是氨基酸，酶能被蛋白酶水解而失活；2.酶是有生物活性的大分子，凡是能使蛋白质变性的因素（高温、强酸、强碱等）都可使酶变性失活；3.酶也有蛋白质所具有的化学显色反应（与双缩脲试剂反应呈紫色）4.元素组成和蛋白质相同，也可用氨基酸人工合成想一想2H2O2

→2H2O+O2（3）实验原理：（1）实验目的：（一）高效性过氧化氢在铁离子或过氧化氢酶

的作用下都可分解成水和氧气（2）实验假设：1、实验：比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高二、酶的特性（4）实验步骤：步骤试管编号12一

二

结果

反应条件

H2O2

浓度剂量剂量气泡产生卫生香燃烧2ml3%FeCl32滴较多变亮肝脏研磨液2滴大量复燃且剧烈2ml3%①自变量：催化剂的种类②因变量：催化效率的高低检测方法：点燃但无明火的卫生香复燃程度，火焰大小气泡产生的速度或多少③无关变量：过氧化氢溶液的体积、浓度、配制的时间、温度、PH值、试管大小、三氯化铁和肝脏研磨液的量和新鲜程度等。（5）变量分析（6）实验结论：过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高，酶具有高效性酶的催化效率是无机催化剂的107－1013倍2、高效性的含义3、意义：（1）保证细胞内化学反应的顺利进行；（2）保证细胞所需能量的稳定供应。1、实验：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用材料用具:（3）实验原理：（1）实验目的：（2）实验假设：（二）专一性探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用淀粉酶只能催化淀粉水解淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖（麦芽糖、葡萄糖、果糖）。还原糖能够与斐林试剂发生反应，生成砖红色沉淀。淀粉酶，质量分数为2%的蔗糖溶液,2%淀粉溶液，斐林试剂，水浴锅，量筒，试管，试管架等。试管1试管2实验步骤一二三实验现象结论分别加入淀唾液粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入37℃左右的热水中，反应5min2号试管中加入2mL蔗糖溶液分别加入1ml斐林试剂振荡约60℃水浴2min1号试管中加入2mL淀粉溶液无砖红色沉淀砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。（4）实验步骤：底物的不同底物是否被分解（5）变量分析①自变量：②因变量：检测方法：③无关变量：加入斐林试剂，检测底物的水解产物淀粉和蔗糖溶液的体积、浓度、配制的时间、淀粉酶的体积、淀粉酶的新鲜程度、温度、PH值、试管大小、反应的时间等。3、

酶的催化作用图解底物酶降解反应产物2、专一性的含义指一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。（三）多样性（四）作用条件比较温和

（生物体内的化学反应多种多样，由酶的专一性，可推出酶的种类具有多样性。）

酶具高效性、专一性的意义酶离开活细胞有催化作用吗？思考高效性—保证了代谢快速地进行专一性—保证了代谢有条不紊地进行有，例：过氧化氢酶，有些酶在细胞内起作用，有些酶在细胞外起作用（消化酶）。(1)加酶洗衣粉的包装袋上往往注明这种洗衣粉的适用温度。人患感冒发烧时，常常会食欲不振。你由以上现象可以提出什么问题呢？资料：(2)唾液淀粉酶、胃蛋白酶等消化酶都是在消化道中起作用的。不同部位体温差不多，但消化液的pH不一样。唾液的pH为6.2～7.4，胃液的pH为0.9～1.5，小肠液的pH为7.6。唾液淀粉酶会随唾液流入胃，入胃后，却发现，唾液不再具有催化淀粉分解的功能。胃蛋白酶会随食糜进入小肠，但这时胃蛋白酶也不会起作用。三、影响酶活性的条件（1）概念：酶对化学反应的催化效率。1、酶活性酶的活性高低可用单位时间内底物的减少量和生成物的生成量来表示。（2）表示方法：2温度对酶活性的影响②假设：温度影响酶的活性③实验思路▲选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？淀粉酶，H2O2受温度影响也会分解▲自变量是什么？设计几组温度？因变量是什么？观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？碘液，看是否变蓝①目的：（1）实验：探究温度是否影响酶的活性探究温度是否影响酶的活性能否用斐林试剂来鉴定?不能，因为斐林试剂需水浴加热，而本实验需严格控制温度。实验操作内容123456加等量可溶性淀粉溶液加等量新鲜淀粉酶溶液控制不同温度条件淀粉酶溶液与淀粉溶液混合加入等量碘液观察实验现象得出结论试管1，1’试管2，2’试管3，3’1号2ml2号2ml3号2ml1’号1ml2’号1ml3’号1ml600C热水（5min）沸水（5min）冰块（5min）1’号注入1号保持600C（5min）2’号注入2号沸水（5min）3’号注入3号冰块（5min）1滴1滴1滴不变蓝变蓝变蓝温度过高或过低都会影响酶的活性1.用淀粉酶探究温度对酶活性的影响的实验中，实验步骤：淀粉+淀粉酶

+在不同温度下保温+检验，步骤合理吗?

不合理，因先控制温度再将淀粉和酶混合●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、热水、蒸馏水、冰块，碘液、试管、量筒、烧杯、酒精灯、温度计、三脚架、石棉网等。④变量分析※自变量：※因变量：※无关变量：温度淀粉的是否水解检测方法：加入碘液，看是否变蓝淀粉溶液的体积、浓度、配制的时间、PH值、碘液的量、淀粉酶的体积、淀粉酶的新鲜程度、试管大小、反应的时间等。在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强；达到最适温度时，酶的活性最高；超过最适温度时，随着温度的继续升高，酶的活性逐渐下降。酶活性受温度影响示意图温度过高会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温抵制酶的活性，但不会使酶失活。（2）温度影响酶活性的变化曲线①变化曲线②曲线的变化规律

（3）不同生物体内酶的最适温度动物：35－400c植物：40－500c3、PH值对酶活性的影响②假设：PH值影响酶的活性③实验思路◆自变量是什么？因变量是什么？观察指标怎么确定?①目的：探究PH值是否影响酶的活性（1）实验：探究PH值是否影响酶的活性实验操作内容12345加等量过氧化氢溶液加等量肝脏研磨液控制不同pH条件过氧化氢酶溶液与过氧化氢溶液混合观察气泡产生量得出结论试管1，1’试管2，2’试管3，3’1号2ml2号2ml3号2ml1’号蒸馏水

1ml2’号5%NaOH1ml3’号5%HCl1ml1’号2滴摇匀1’号注入1号摇匀，反应2’号注入2号摇匀，反应3’号注入3号摇匀，反应2’号2滴摇匀3’号2滴摇匀大量气泡无反应少量气泡过氧化氢酶在中性条件下活性最高H2O2溶液1号试管2号试管3号试管实验步骤一二三四现象结论探究pH对过氧化氢酶活性的影响加入过氧化氢酶2滴滴加2滴盐酸滴加2滴蒸馏水滴加2滴NaOH试管各加入2mLH2O2溶液2—3min后将点燃的卫生香分别放入试管中无明显变化复燃无明显变化只有在适合的pH下酶的催化效率最高材料用具：质量分数为20%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NaOH溶液、质量分数为5%的盐酸、蒸馏水、试管、量筒等。④变量分析▲自变量：▲因变量：▲无关变量：PH值过氧化氢是否水解检测方法：气泡产生的速度或多少过氧化氢溶液的体积、浓度、配制的时间、温度、肝脏研磨液的体积、肝脏的新鲜程度、NaOH溶液盐酸蒸馏水的体积、试管大小、反应的时间等。在一定范围内，随着pH的升高，酶的活性逐渐增强；达到最适pH时，酶的活性最高；超过最适pH时，