降低化学反应活化能的酶勉.ppt

1、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,问 题 探 讨：,1.这个实验要解决什么问题？,讨论：,斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用,2.是什么物质使肉块消失了？,鸟类的胃是否只有物理性消化,没有化学消化。,胃内的化学物质将肉块分解了。,一些化学反应的条件,MnO2,浓H2SO4,乙醇,醋酸,乙酸乙酯,一般化学反应的条件 ：,Fe,在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质叫做 。,催化剂,（1）高温（2）高压 （3）强酸（4）强碱（5）催化剂,催化剂只是改变反应速率,并不改变化学平衡,细胞内外的环境： 1.常温 2.常压 3.水溶

2、液环境 4.pH接近中性,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？,在这种环境状态下发生的化学反应，应该有适合的生物催化剂 酶,很温和,细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称,细胞代谢,一 酶的作用和本质,1、酶在细胞代谢中的作用（板书）,细胞代谢离不开降低化学反应活化能的酶。,实验: 比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率 方法步骤: 1.取4支洁净试管，编上序号，并且各注入2mL过氧化氢溶液，按序号依次放置在试管架上。 2.将2号试管放在90左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况，并与1号试管作比较。 3.向3号试管内滴入2滴氯化铁溶液，向4号试管内滴入2滴肝脏研磨液。

3、轻轻地振荡两只试管，使试管内的物质混合均匀。仔细观察哪支试管产生的气泡多。 4.将点燃但无火焰的卫生香分别放入3、4号试管内液面的上方，观察哪支卫生香燃烧猛烈。,4,3,讨 论:,提示1. 2号试管放出的气泡多。这一现象说 明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。,提示2.不能。,提示3. 说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。,提示4. 4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行成百上千的化学反应, 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，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行

4、至关重要。,实验的注意事项：,1 必须用新鲜肝脏做实验材料。 2 实验使用肝脏的研磨液,加大肝脏内过氧化氢酶与试 管中过氧化氢分子的接触面积，从而加速过氧化氢 的分解。 3 不能共用一个试管吸取肝脏研磨液和氯化铁溶液。 4 过氧化氢有腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。 5 观察产生氧气多少的途径： 一、观察产生气泡的数目的多少。 二、用无火焰的卫生香来鉴定，氧气多会使无火焰 的卫生香复燃。,分子从常态变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。,活化能: （板书）,加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道,在20度测得的过氧化氢分解的活化能,下列各图中,表示有酶催化的反应曲线，表示没有酶催化的反

5、应曲线,E表示酶降 低的活化能。正确的图解是 ( ),C,下图是人体某个化学反应的示意图。,（1）图中的哪个英文字母代表酶？,阅读P81-82页, 关于酶本质的探索,1、巴斯德和李毕希的观点各有什么积极意义?各有什么局限性？ 2、从毕希纳的实验可以得出什么结论？ 3、萨姆纳用了9年才证明脲酶是蛋白质，并获诺贝尔化学奖，你认为他成功的主要原因是什么？ 4、请给酶下一个较完整的定义。,讨 论,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

6、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,切赫、奥特曼,少数RNA也具有生物催化功能,总结酶的定义,1773年意大利科学家斯巴兰札尼喂食鹰的实验,1836年法国科学家施旺提取胃液实验,1926年美国科学家萨姆纳从刀豆中提取脲酶实验，并证明脲酶是蛋白质,20世纪80年代美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也有催化功能,关于酶本质的探究,小结,酶是一类生物催化剂,活细胞 产生的,具有生物催化作用的,是,有机物。,大部分酶是蛋白质，也有少数是RNA。,2、酶的本质 （板书）,【相关知识】,动物（或者人）体内不同部位的消化酶（如唾液淀粉酶、胃

7、蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶等）的消化对象和作业环境（恒温、不同PH值）,目前已发现的酶有4000多种，它们分别催化不同的化学反应。,加酶洗衣粉的制成与效用(温水、适用于不同的衣物）,固氮微生物的生物固氮作用（固氮酶、27 、中性PH值）,吃馒头，细嚼慢咽，感觉很甜，为什麽？ 治疗糖尿病的胰岛素制剂为什麽只能注射，不能口服？ 进入冬眠的动物体，代谢很缓慢，根本原因是？,有关酶的正确叙述是 （ ） 是有分泌功能细胞产生的 有的从食物获得，有的在体内转化而来 凡是活细胞，都能产生酶 酶大都是蛋白质 有的酶是蛋白质，有的酶是胆固醇 酶在代谢过程中有多种功能 在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 酶只是起催化

8、作用。 A B C D,C,2.细胞内合成酶的主要的场所是（ ） A.细胞质 B. 线粒体 C.核糖体 D. 内质网,C,3.下列有关酶的叙述错误的是 A.组成大多数酶的基本单位是氨基酸 B.少数的酶是RNA C.每种酶都具有高效性，专一性 D.酶都具有消化功能,D,4、下列有关酶的叙述中错误的是 （ ） A 所有的酶都含有C、H、O、N B 酶不一定只在细胞中起催化作用 C 酶的组成单位是氨基酸 D 人体内的酶也在不断的更新,C,5、在唾液中加入双缩脲试剂，其结果是（ ） A 产生气泡 B 溶液呈蓝色 C 溶液呈紫色 D 产生砖红色沉淀,C,催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与无机催化剂相

9、比较，生物催化剂酶有突出的优越性酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。（板书）,实验设计,1、在不同的温度下，同一种酶的活性是否会受到影响？ 2、在不同的pH下，同一种酶其活性是否会改变？ 请设计相关的实验，验证你们的假设,酶有哪些特性？哪些因素会影响酶的活性？,酶对化学反应的催化效率为酶的活性。,一、科学探究步骤,提出问题,作出假设,设计实验,进行实验,分析结果,表达与交流,（温度/pH 会影响酶的活性吗？）,（温度/pH 会影响酶的活性）,（设计方案、预期结果）,（按预定方案进行实验）,（分析实验结果，得出结论：）,（总结，写实验报告并适当交流）,影响酶活性的条件,二、控制变量,自变

10、量：人为改变的变量。,因变量：随着自变量变化而变化的变量。,无关变量：,对照组：空白对照、自身对照,1、控制变量,实验组：,2、对照实验：除了一个因素（反应条件）外，其 余因素都保持不变的实验。,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常温,90,FeCl3,肝脏研磨液,2滴清水,2滴清水,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,8滴,大量,复燃,H2O2 浓度,剂量,剂量,气泡产生,卫生香燃烧,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,

11、3%,3%,3%,常温,90,FeCl3,肝脏研磨液,2滴清水,2滴清水,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,无关变量,对照组,实验组,二 酶的特性,说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。,比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率,1.酶具有高效性 （板书）,该实验中自变量因变量和无关变量分别是什么？,酶具有高效性,事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。,107 1013,上述实验说明了：,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。是细胞内的化学反应能在常温、常压、中性水溶液环境中进行的关键因素。,

12、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？你有怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？,2. 酶具有专一性 （板书）,加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60左右的热水中，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,白色,无变化,棕色,砖红色

13、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。,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。,酶具有专一性,（例如，二肽酶可以水解由任意两种氨基酸组成的二肽。）,酶活性：酶对化学反应的催化效率。,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？,3. 酶的作用条件比较温和,1号试管,2号试管,3号试管,加入淀粉酶2滴，振荡,试管各加入2mL淀粉溶液,蓝色,保持0冰水中反应约

14、5min,加热至100，反应约5min,加热至60， 反应约5min,各加入两滴碘液,振荡,无明显现象,只有在一定温度下酶的催化效率最好,蓝色,探究温度对淀粉酶活性的影响,酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的最适温度。,0,最适温度,t/,/mmol. s-1,酶活性受温度影响示意图,一般地，动物体内的酶最适温度在3540之间； 植物:4050之间 细菌和真菌最适温度差别较大，有的达70。,温度对酶活性的影响,T过高酶失活 T过低只是使酶活性降低,1号试管,2号试管,3号试管,加入2ml水,试管各加入1mL淀粉酶溶液,砖红色沉淀,加入2ml淀粉溶液，并在60度下水浴,3支试管分别加入2

15、ml斐林试剂，边加入边振荡，沸水浴1min，观察颜色变化,只有在适合的pH下酶的催化效率最好,无明显变化,无明显变化,探究pH对淀粉酶活性的影响,加入2mlHCl,加入2mlNaOH,一般地，动物体内的酶最适pH在6.58.0之间；但是胃蛋白酶的最适pH为1.5; 植物体内的酶最适pH在4.56.5之间；,pH对酶活性的影响,酶促反应速率最快时的环境pH称为该酶促反应的最适pH。,PH过高、过低酶失活,通过探究温度、pH对酶活性影响的实验结果,由此可看出酶的作用条件有什么特点？,作用条件温和,温度过高、过低；pH过酸、过碱都会影响酶的活性,高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？,不

16、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；低温虽然使酶活性明显下降，但能使酶的空间结构保持稳定，在适宜温度下其活性可以恢复。酶适于在04保存。,思考,酶的特性： 具有高效性 具有专一性 作用条件较温和,1、关于酶的特性，下列表述中错误的是（ ） A、酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物 B、化学反应前后，酶的化学性质和数量不变 C、酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响 D、一旦离开活细胞，酶就失去催化能力,D,小试牛刀,2与酶的化学本质不同的物质是：( ) A抗体 B胰岛素 C脂肪酶 D性激素 3在测定胃蛋白酶活性时，将溶液pH由10降到2的过程中，胃蛋白酶的活性将

17、：（ ） A不断上升 B没有变化 C先升后降 D先降后升,D,B,课堂练习：,4.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,C,影响酶促反应速率的因素：,1、温度,3、酶的浓度：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,酶量一定,2、pH,生黄豆中含有胰蛋白酶抑制物，食用后容易导致恶心、呕吐、腹泻。黄豆应高温久煮，煮熟煮透即可食用；豆浆煮沸后多煮片刻。 氰化物进入人体内,迅速与氧化型细胞色素

18、氧化酶的三价铁相结合，从而抑制了细胞色素氧化酶的活性，使组织不能利用氧，产生细胞内室息。氰化物侵入人体或接触它们(特别是通过皮肤伤口)，均能引起中毒。轻者头痛、眩晕、呼吸困难，重者昏、戏挛、血压下降，甚至在二、三分钟内无预兆而突然昏致死亡。,酶缺失、失活与疾病,某些有机磷农药，如敌百虫、敌敌畏等，能与神经组织中胆碱酯酶的活性中心结合，使酶失去活性，人体也就出现肌肉震颤、瞳孔缩小、心跳减慢等症状。,酶缺失、失活与疾病,酶缺失、失活与疾病,当人体患病时，某些酶的活性会出现异常。,酶的应用,请提前完成实验设计，下次上课在实验室按照可行的设计方案完成实验！,酶的特性,高效性,酶的特性,专一性,温度对酶

19、活性的影响,pH对酶活性的影响,我要设计广告,1.请设计实验来验证加酶洗衣粉对何种污渍起作用。 2.请设计一则加酶洗衣粉的商业广告，广告时间为一分钟。设计广告时要注意用语的科学性和艺术性，既反映产品的科技含量，又有浓郁的生活气息，还要符合广告法。,1. 同一个体内的各类活细胞所含有的酶（ ） A、种类有差异，数量相同 B、种类有差异，数量不同 C、种类无差异，数量相同 D、种类无差异，数量不同,B,课堂练习:,3.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 4.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