第五章第一节降低化学反应活化能的酶v培训讲学.ppt

第一节第一节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶讨论：讨论：1.17831.1783年斯帕兰札尼年斯帕兰札尼的实验要解决什么问的实验要解决什么问题？题？2.2.是什么物质使肉块是什么物质使肉块消失了？消失了？3.3.怎样才能证明你的怎样才能证明你的推测？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：CO2+H2O （CH2O) +O2光能 酶线粒体: C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量氧气酶核糖体： 氨基酸 多肽缩合脱水酶一、酶在细胞代谢中的作用：比较比较过氧化氢过氧化氢在不同条件下的分解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：H2O2 H2O + O2探究实验步骤步骤试管编号试管编号 说明说明1 12 23 34 4 一一 HH2OO2 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结论结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温常温9090FeClFeCl3 3肝脏研肝脏研磨液磨液2 2滴蒸馏水滴蒸馏水2 2滴蒸馏水滴蒸馏水 2 2滴滴2 2滴滴不明显不明显少量少量较多较多大量大量不复燃不复燃 不复燃不复燃变亮变亮复燃复燃过氧化氢在不同条件下的过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样分解速率不一样反应条件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？ Fe3+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Fe3+的催化效率高的多 与无机催化剂相比，与无机催化剂相比， 能显著降低化学能显著降低化学反应的反应的 催化效率更高催化效率更高能量能量酶酶使使活活化化能能降降低低有酶的催化有酶的催化活化能：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活化能没有酶催化没有酶催化反应过程反应过程结论：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1071013倍因此， 表 在20 测得的过氧化氢分解的活化能条件活化能/kJmol-1没有催化剂催化用Fe3+催化用过氧化氢酶催化754329加热：提高分子的能量Fe3+：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质绝绝大多数是蛋白质质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场场所核糖体细细胞核、线线粒体、叶绿绿体(真核生物)来源一般来说说，活细细胞都能产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1071013 倍三、酶的特性探究淀粉酶对探究淀粉酶对淀粉淀粉和和蔗糖蔗糖的水解作用的水解作用原理：原理：淀粉淀粉和和蔗糖蔗糖都是都是非还原性糖非还原性糖，淀粉在酶，淀粉在酶的催化作用下能水解为的催化作用下能水解为麦芽糖麦芽糖和和葡萄糖葡萄糖蔗糖蔗糖在酶的催化作用下能水解为在酶的催化作用下能水解为葡萄糖和果糖葡萄糖和果糖麦芽糖、葡萄糖、果糖均属芽糖、葡萄糖、果糖均属还原性糖还原性糖还原性糖还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的沉淀色的沉淀提出问题 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5min2号试管中加入2mL蔗糖溶液加入斐林试剂 振荡约60水浴2min1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，不能催化蔗淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解糖水解。

探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用v每一种酶只能催化 化学反应v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：酶活性：酶对化学反应的酶对化学反应的催化效率催化效率1号试管淀粉溶液一实验实验步骤骤二三四实验现实验现象结论结论2号试管3号试管加入淀粉酶1ml，振荡试管各加入2mL淀粉溶液蓝色保持0冰水中反应约5min水浴375min水浴100，反应约5min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号试管过过氧化氢氢溶液实验实验步骤骤一二三实验现实验现象结论结论2号试管3号试管试管各加入2mL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1mL2-3mn5%NaOH溶液1mL 2-3min5%HCL溶液1mL2-3min各加入几滴过氧化氢酶溶液只有在适合的只有在适合的pHpH下酶的催化效率最好下酶的催化效率最好复燃无明显变化探究探究pHpH对过氧化氢酶活性的影响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，会使酶不同，过酸、过碱或温度过高，会使酶的的空间结构遭到破坏空间结构遭到破坏，使酶永久失活；，使酶永久失活；低低温使酶活性明显下降温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其，但在适宜温度下其活性可以恢复活性可以恢复酶需要适宜的条件酶需要适宜的条件【资料资料】 一般来说，动物体内的酶最适温度为3540，如人唾液淀粉酶的最适温度为37 植物体内的酶最适温度4050 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巿售淀粉酶的最适温度为50 75酶需要适宜的条件酶需要适宜的条件【资料资料】酶的最适酶的最适pHpH一般都接近中性，但有少一般都接近中性，但有少数例外，如胃蛋白酶数例外，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8.08.9胃蛋白酶1.52.2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可降低分子的活化能 ，使化学反应更易进行；改变化学反应速度，本身不被消耗；只能催化热力学允许进行的反应；加快化学反应速度，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点。

2)酶的作用特性高效性：催化效率很高，使反应速度明显加快；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；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 A表示酶，B表示被催化的反应物； 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 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； 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A1.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A1.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A1.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 底物分解速度实验变量 自变量：催化剂及其类型 因变量：底物分解速度实例教材实验：比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率 实验原理： a. 2H2O2 2H2O+O2（反应较慢） b. 2H2O2 2H2O+O2（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Fe3+肝脏中过氧化氢酶实验流程： 编编号操作步骤骤1号2号（1）各注入2mLH2O2溶液（2）加入不同催化剂剂 2滴肝脏脏研磨液2滴FeCl3溶液(3)观观察产产生气泡的速度和多少快，多慢，少卫卫生香燃烧烧情况剧剧烈燃烧烧，但不剧剧烈冒泡时间时间短长长（4）结论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。