降低化学反应活化能的酶 (2).ppt

单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,第 五 章,第一节,,降低化学反应活化能的酶,,问题探讨,讨论：,,1.1783,年斯帕兰札尼的实验要解决什么问题？,,2.,是什么物质使肉块消失了？,,3.,怎样才能证明你的推测？,,是否只有物理性消化，没有化学性消化,胃内的化学物质,收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否能将肉块分解,回顾：,叶绿体：,CO,2,+H,2,O,（,CH,2,O) +O,2,,光能,,酶,线粒体,:,,C,6,H,12,O,6,+,6H,2,O,+,O,2,6CO,2,+,12H,2,O,+,能量,,氧气,,酶,核糖体：,,氨基酸,,多肽,,缩合脱水,,酶,细胞代谢：,细胞代谢,：,细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应，统称为,细胞代谢,思考：,化学中要想使一个化学反应顺利进行，一般怎样处理（反应条件,),？,,,加热、催化剂,细胞代谢中的 又是什么呢？,催化剂,酶,一、酶在细胞代谢中的作用：,比较,过氧化氢,在不同条件下的分解,实验目的：,了解过,氧化氢酶,的作用和意义,实验原理：,H,2,O,2,H,2,O + O,2,探究实验,,步骤,,试管编号,,,,说明,,,1,2,3,4,,,一,,H,2,O,2,浓度,,,,,,,,剂量,,,,,,,二,,,,,,,,,剂量,,,,,,,结果,气泡产生,,,,,,,卫生香燃烧,,,,,,结论,,,,,,,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常温,90℃,FeCl,3,肝脏研磨液,2,滴蒸馏水,2,滴蒸馏水,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,,自变量,,因变量,,无关变量,对照实验,对照组,实验组,实验操作：,对照实验：,除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。

人为改变的变量,随着自变量的变化而变化的变量,指与自变量同时影响,因变量,的变化、但与研究目的无关的变量和,1,号试管相比，,2,号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？,,,加热能促进过氧化氢分解,,,在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗,?,,,不能，温度过高会造成生物的细胞死亡,,,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？,,,Fe,3+,和,过氧化氢酶,都能加快过氧化氢分解,，起,催化作用,,,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,Fe,3+,的催化效率高的多,与无机催化剂相比， 能显著降低化学反应的 催化效率更高酶,活化能,能量,酶使活化能降低,,,,,,,有酶的催化,活化能：,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,没有酶催化,反应过程,结论：,酶,能,催化生物化学反应,，催化效率比无机催化剂高得多研究发现，酶的催化效率是,无机催化剂,催化效率的,10,7,~10,13,倍因此， 酶具有高效性,表 在,20 ℃,测得的过氧化氢分解的活化能,条件,活化能,/kJ,·,mol,-1,没有催化剂催化用,Fe,3+,催化用过氧化氢酶催化,754329,加热：提高分子的能量,,Fe,3+,：降低化学反应的活化能,,酶：更显著地降低化学反应的活化能,关于酶本质的探索,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,,酶,来源,功能,化学本质,多数是蛋白质类化合物，少数是,RNA,。

活细胞产生的,催化作用,,酶是,活细胞,产生的具有,催化作用,的,有机物,二、酶的本质,酶的本质及生理功能,化学本质,绝大多数是蛋白质,少数是,RNA,合成原料,氨基酸,核糖核苷酸,合成场所,核糖体,细胞核、线粒体、叶绿体,(,真核生物,),来源,一般来说，活细胞都能产生酶,生理功能,具有生物催化作用,作用原理,降低化学反应的活化能,2,、酶的其他特性？,,蛋白酶，淀粉酶，蔗糖酶，肽酶，,,麦芽糖酶,,……,设计一个实验来验证一下你的推测？,1,、酶具有高效性,酶的催化效率是无机催化剂的,10,7,－,10,13,,倍,三、酶的特性,,探究淀粉酶对,淀粉,和,蔗糖,的水解作用,,原理：,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，生成砖红色的沉淀提出问题 做出假设 设计实验 进行实验 分析结果、得出结论三、酶的特性,,,淀粉溶液,蔗糖溶液,,,实验步骤,一,,,,,二,,,,,三,,,,实验现象,,,,,结论,,,,,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5,min,2号试管中加入,2mL,,蔗糖溶液,加入斐林试剂,,振荡,约60℃水浴2,min,1,号试管中加入,2mL,,淀粉溶液,,白色,无变化,棕色,砖红色,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,,是分不开的酶具有专一性,一种或一类,,专一性,锁和钥匙学说,,从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件，比如唾液淀粉酶,37℃,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？,酶活性：,酶对化学反应的,催化效率,请你来探究,1号试管,,淀粉溶液,,,,,,,一,,,,,,实验步骤,二,,,,,,三,,,,,,四,,,,,实验现象,,,,,,结论,,,,,,2号试管,3号试管,加入,淀粉酶,1ml,，振荡,试管各加入2,mL,淀粉溶液,蓝色,保持0℃冰水中反应约5,min,水浴,37℃,5,min,水浴,100℃,，,,反应约5,min,各加入两滴碘液,振荡,蓝色,只有在一定温度下酶的催化效率最好,不变蓝,探究温度对唾液淀粉酶活性的影响,,自变量,,因变量,在最适温度的两侧，反应速率都比较,,较高的温度容易使酶的 遭到破坏而失去 每种酶都有自己的,,低,活性,最适温度,空间结构,最适温度时，酶的,活性最高,；,1号试管,过氧化氢溶液,,,,,,,实验步骤,一,,,,,,二,,,,,,三,,,,,实验现象,,,,,,结论,,,,,,2号试管,3号试管,试管各加入2,mL,过氧化氢溶液后，,将点燃的卫生香分别放入试管中,无明显变化,蒸馏水,1mL2-3mn,5%NaOH,溶液,1mL 2-3min,5%HCL,溶液,1mL,,2-3min,各加入几滴,过氧化氢酶,溶液,只有在适合的,pH,下酶的催化效率最好,复燃,无明显变化,探究,pH,对过氧化氢酶活性的影响,,自变量,,因变量,过氧化氢酶,在最适合的,pH,下，,,酶的活性,,最高,空间结构,在过酸过碱的条件下，都会使酶的 遭到破坏而失去 。

活性,超过最适,pH,时，随着,pH,的继续升高，酶的活性,逐渐下降高温,、,低温,、,过酸,和,过碱,对酶活性的影响其本质相同吗？,,不同，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；,低温使酶活性明显下降,，但在适宜温度下其活性可以恢复酶需要适宜的条件,【,资　料,】,,,一般来说，动物体内的酶最适温度为,35,℃,~40,℃,，如人唾液淀粉酶的最适温度为,37,℃,,,植物体内的酶最适温度,40,℃~,50,℃,,细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达,70,℃,,巿售,α,淀粉酶的最适温度为,50℃ ~75℃,酶需要适宜的条件,【,资　料,】,,酶的最适,pH,一般都接近中性，但有少数例外，如胃蛋白酶,酶的名称,最适,pH,过氧化氢酶（肝）,6.8,唾液淀粉酶,6.8,脂肪酶,8.3,胰蛋白酶,8.0~8.9,胃蛋白酶,1.5~2.2,酶与无机催化剂相比的共性与特性,,(1),酶与无机催化剂的共性,,①可降低分子的活化能 ，使化学反应更易进行；,,②改变化学反应速度，本身不被消耗；,,③只能催化热力学允许进行的反应；,,④加快化学反应速度，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点。

2),酶的作用特性,,,①高效性：催化效率很高，使反应速度明显加快；,,②专一性：任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物，这就是酶对底物的专一性；,,③反应条件的温和性：酶促反应在常温、常压、生理,pH,条件下进行1.,表示酶高效性的曲线,与酶相关的曲线解读,(1),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2),酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的,,平衡点3),酶只能催化已存在的化学反应2.,酶的专一性,,(1),表示酶专一性的图解,,,,,,①,A,表示酶，,B,表示被催化的反应物；,,②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构2),表示酶专一性的曲线,,,,,,,①在,A,反应物中加入酶,A,，反应速率较未加酶时明显加,,快，说明酶,A,催化底物,A,参加反应；,,②在,A,反应物中加入酶,B,，反应速率和未加酶时相同，,,说明酶,B,不催化底物,A,参加反应3.,影响酶活性的曲线,,,,,,,(1),在一定温度,(pH),范围内，随温度,(pH),的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用逐渐减弱2),在最适温度,(pH),时，酶的催化作用最强，高于或低于最,,适温度,(pH),，酶的催化作用都将减弱。

3),过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶,,的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性4),反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度4.,底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响,(1),在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应速率随,,底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶,,数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加2),在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与,,酶浓度成正比温度、,pH,、底物浓度和酶浓度都可影响酶促反应速率不同的是温度和,pH,是通过影响酶活性而影响酶促反应的，而底物浓度和酶浓度不影响酶活性酶浓度,反应速率,反应速率与酶浓度关系,,A,1.A,点前：,2.A,点：,反应速率,不再随,酶浓度增加而增加,反应速率,随,酶浓度增加而增加,限制因素：,酶,浓度,3.A,点后：,最适酶浓度,限制因素：,底物,浓度,（底物浓度一定）,底物浓度,反应速率,反应速率与底物浓度关系,,A,1.A,点前：,2.A,点：,反应速率,不再随,底物浓度增加而增加,反应速率,随,底物浓度增加而增加,限制因素：,底物,浓度,3.A,点后：,最适底物浓度,限制因素：,酶,浓度,时间,生成物量,生成物量与时间的关系,,A,1.A,点前：,2.A,点：,生成量,不再随,时间增加而增加,生成量,随,时间增加而增加,限制因素：,时间,3.A,点后：,反应完成,限制因素：,底物,浓度,与酶化学本质、催化特性相关的系列实验设计思路整合,,1,、酶的本质及生理作用的实验验证,,（,1,）酶是蛋白质的实验验证,,实验设计思路：,,原 理：酶是蛋白质，蛋白质与双缩脲试剂可发生紫色反应,,实验组：待测酶液,+,双缩脲试剂→是否出现紫色,,对照组：已知蛋白液,+,双缩脲试剂→紫色反应,,若通过对照，实验组若出现紫色，证明待测酶液是蛋白质；若不出现紫色，则该酶液不是蛋白质。

实验中自变量是,待测酶液和已知蛋白液,，,因变量是是否有紫色反应2,）酶的催化作用,,实验设计思路：,,实验组：底物,+,相应酶液 底物被分解,,对照组：底物,+,等量蒸馏水 底物不被分解,,,,实验中自变量是相应酶液的有无，因变量是底物是否被分解检测,检测,2,、酶的催化特性,,高效性、专一性及易受温度、酸碱度影响的实验验证,,（,1,）验证酶的高效性,,①实验设计思路：,,实验组：底物,+,生物催化剂,(,酶,),底物分解速度,,对 条件对照：底物,+,无机催化剂 底物分解速度,,照,,组 空白对照：底物,+,蒸馏水 底物分解速度,,②实验变量 自变量：催化剂及其类型,,因变量：底物分解速度,,③实例,——,教材实验：比较过氧化氢酶和,Fe,3+,的催化效率,,,实验原理：,,,a. 2H,2,O,2,2H,2,O+O,2,（反应较慢）,,,,,b. 2H,2,O,2,2H,2,O+O,2,（反应迅速）,,,c.,实验中可借助气泡产生的剧烈程度、气泡多少及能否使点燃但无火焰的卫生香复燃来判断催化剂效率的高低检测,检测,检测,Fe,3+,肝脏中,过氧化氢酶,实验流程：,,,,编号,,操作步骤,,1,号,2,号,（,1,）各注入,2mLH,2,O,2,溶液,,√,√,（,2,）加入不同催化剂,,2,滴肝脏研磨液,2,滴,FeCl,3,溶液,,,(3),,观察,产生气泡的速度和多少,快，多,慢，少,,卫生香燃烧情况,剧烈,燃烧，但不剧烈,,冒泡时间,短,长,（,4,）结论,,酶的催化作用具有高效性,,实验注意事项：,,,a.,肝脏的新鲜程度：必须是新鲜的，刚从活体动物体内取出的，因为过氧化氢酶是蛋白质，放置久了会受到腐生细菌的作用，使组织中的酶分子数量减少或活性降低。

b.,滴加,FeCl,3,溶液和肝脏研磨液的滴管不能混用否则，由于酶的高效性，少量的酶带入,FeCl,3,溶液中，会影响实验结果的准确性，甚至使人产生错觉，作出错误判断c.,将肝脏研磨成液，目的是使细胞内的过氧化氢酶充分释放出来，增大与,H,2,O,2,的接触面积,2,）验证酶的专一性,,,①实验设计思路：,换底物,实验组：底物,+,相应酶液 底物被分解,对照组：另一种底物,+,同种酶液 底物不被分解,,检测,检测,换酶,实验组：底物,+,相应酶液 底物被分解,对照组：同一底物,+,另一种酶液 底物不被分解,,检测,检测,,② 实验变量 自变量：不同底物或不同酶液,,,,因变量：底物是否被分解,,③ 实例,——,教材实验；探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用,实验原理：,淀粉（非还原糖） 麦芽糖,+,葡萄糖,蔗糖（非还原糖） 葡萄糖,+,果糖,酶,酶,,,还原糖,a.,b.,还原性糖,+,斐林试剂 生成砖红色沉淀,c.,实验中根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶对二者 是否有催化作用，从而探索酶的专一性。

实验流程：,,,编号,,操作步骤,1,号,2,号,a.,注入物质,2mL,可溶性淀粉溶液,2mL,蔗糖溶液,b.,加入酶,2mL,新鲜的淀粉酶溶液,2mL,新鲜的淀粉酶溶液,c.,振荡,√,√,d.60℃,热水处理,保温,5min,保温,5 min,e.,加斐林试剂,2mL,、振荡,2mL,、振荡,f.,煮沸,1 min,1 min,g.,观察,砖红色沉淀,无变化,实验注意事项：,,,a.,蔗糖纯度及蔗糖溶液的新鲜程度是做好本实验的关键因为蔗糖是非还原糖，如果其中混有少量的葡萄糖或果糖，（或蔗糖放置久了，受细菌作用，部分蔗糖分解成单糖），则与斐林试剂共热时能生成砖红色沉淀，使人产生错觉为确保实验的成功，实验之前可先用斐林试剂检验验制的蔗糖溶液，若不出现砖红色沉淀，则可用蔗糖溶液应现用现配，以免时间过长，被微生物分解成还原糖，影响实验效果b.,刚刚配置的可溶性淀粉溶液要冷却到,60℃,以下再用，以防止温度过高破坏淀粉酶的活性实验五中所用的淀粉酶为商店出售的,α-,淀粉酶，其最适,pH,为,5.5-7.5,，最适温度为,50℃,~75℃,，故本实验中所用水浴温度为,60 ℃,，若将上述淀粉酶换为人的唾液淀粉酶，则水浴温度应相应改为,37 ℃,左右（相当于人的体温,）。

3,）验证酶的催化作用需适宜的温度,,①实验设计思路：,,底物,+t,1,+,酶液,,底物,+t,2,+,酶液,,底物,+t,3,+,酶液,,,底物,+,t,n,+,酶液,,…,…,…,,底物分解的速,,度,或存在的量,检 测,②实验步骤：,,底物 酶液,,,在所控制温度下处理一段时间,,,底物与酶液混合,,,在各自所需温度下保温一段时间,,,检测,,,③实验变量,,,,特别提醒：,,若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂宜,选用碘液，,,不应选择斐林试剂，因斐林试剂需加热，而该实验中需严格控制温度自变量：温度,,因变量：底物分解速度与剩余量,（,4,）验证酶的催化作用需适宜的,pH,,①,实验设计思路：,,底物,+pH,1,+,酶液,,底物,+pH,2,+,酶液,,底物,+pH,3,+,酶液,,,底物,+,pH,n,+,酶液,,②实验步骤：,,若干组等量酶液,,,各自在所控制的,pH,下处理一段时间,,,各自与等量底物混合,,,一段时间后检测,,,,③实验变量,,,,底物分解的速,,度,或存在的量,检 测,…,…,…,,自变量：不同,pH,下处理的酶液,,因变量：底物分解速度或剩余量,酶的特性：,,具有高效性,,,具有专一性,,,作用条件较温和,,,要有合适的温度,,,要有合适的,pH,,总 结,比较过氧化氢酶和,Fe,3＋,的催化效率,,,淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用,,,,,,温度对,淀粉酶,活性的影响,,,pH,对过,氧化氢酶,活性的影响,,,本节小结,酶在细胞代谢中的作用,酶的本质：,酶的特性,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，少数酶是,RNA,。

降低化学反应的活化能,,高效性,,比较过氧化氢酶和,Fe3＋,的催化效率,,专一性,,淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用,,作用条件温和：,,适宜的温度和,PH,值,3.如果实验失败了，应该怎样做？,检查实验步骤是否出错，重复实验思考：,1.课本建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究,pH,对酶活性的影响，为什么？,因为温度对,唾液淀粉酶,活性的影响较大，,pH,对,过氧化氢酶,的影响较大这样做实验的现象才明显2.在测定淀粉酶的专一性时，为什么要用到蔗糖溶液？,设置对照实验课堂练习：,1.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,,,,2.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,A,3.,能够使唾液淀粉酶水解的是（ ）,,A.,淀粉酶,B.,脂肪酶,,C.,蛋白酶,D.,肽酶,,,,,4.,关于酶的特性，下列表述中错误的一项是（ ）,,,A.,酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,,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,C,D,5.,加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶，请回答下面的问题：,,（,1,）这种洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上的,,奶渍和血渍？,,（,2,）使用这种洗衣粉为什么要用温水？,,（,3,）含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪些,,衣料？（ ）,,,A.,化纤,B.,纯毛,C.,纯棉,D.,真丝,,（,4,）为了更好地除去衣物上的油渍，在洗衣粉中,,还可以加入什么酶？,B D,脂肪酶,。