第5章 第1节 降低化学反应活化能的酶.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,*,食物进入人体内发生了怎样的变化？,细胞作为一个基本的生命系统，只有不断的输入能量，才能维持生命现象的有序性。,第,1,节 降低化学反应活化能的酶,第,5,章 细胞的能量供应和利用,人教 版新教材必修一,分子与细胞,肉块为什么会消失？,思考：,什么物质使肉块消失了,?,1,、这个实验要解决什么问题？为何要将肉放在金属笼子里？,2,、是什么物质使肉块消失了？,问题探讨,避开了胃的蠕动作用（物理消化），是否还有化学消化。,胃内的化学物质,你知道胃内起消化作用的物质主要是什么？,CO,2,+H,2,O （CH,2,O)+O,2,光能,酶,C,6,H,12,O,6,+,6H,2,O,+,O,2,6CO,2,+,12H,2,O,+,能量,氧气,酶,氨基酸,多肽,酶,缩合脱水,细胞中每时每刻都进行着许多,化学反应,的统称。,一、酶的作用和本质,细胞代谢,叶绿体,线粒体,核糖体,思考：,化学中我们要想使一个化学反应顺利进行，可以怎样？,加热、催化剂,一 酶的作用,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导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白，会加速人体衰老，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？,在体内分解和在外界分解情况有什么不一样吗？,实验原理,（,1,）新鲜猪肝或萝卜细胞等活细胞中均含有过氧化氢酶,，,Fe,3+,是一种无机催化剂，以及加热都可以催化过氧化氢分解成水和氧,.,分别用一定数量的过氧化氢酶和,Fe,3+,催化过氧化氢分解成水和氧，可以比较两者催化效率。,（,2,）经计算，用质量分数为,3.5%,的氯化铁溶液和质量分数为,20%,的肝脏研磨液做实验，,每滴氯化铁溶液中的,Fe,3+,数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的,25,万倍。,1,、酶在细胞代谢中的作用,2 H,2,O,2,2,H,2,O +O,2,1,、常温下反应,2,、加热,3,、,Fe,3+,做催化剂,4,、过氧化氢酶,猪肝研磨液（过氧化氢酶）,加入试管直接观察,酒精灯加热,滴加,FeCl,3,溶液,高温,/Fe,3,/,过氧化氢酶,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。,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,步骤,试管编号,说明,1,2,3,4,一,二,结果,结论,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,90,3.5%,FeCl,3,20%,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,变量,H,2,O,2,浓度,剂量,剂量,气泡产生,卫生香燃烧,对照实验,对照组,实验组,实验,对照原则,:,设计对照实验,一般既要设置对照组又要设置实验组。,单一变量原则：,在对照实验中,除了要观察的变量发生变化外,其他变量都应保持相同。,实验设计原则,:,4,号，过氧化氢酶比,Fe,3+,的催化效率高的多,气泡多。加热能促进过氧化氢分解,不能，温度过高会造成生物的细胞死亡,Fe,3+,和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解,起催化作用,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？,在细胞内,能通过加热来提高反应速率吗,?,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？,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？,分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为,活化能,。,酶为什么能催化生物化学反应？,H,2,O,2,(,常态,),H,2,O,2,(,活跃状态,),能量,加热,活化能,加热为什么能加快化学反应？,条件,活化能,/kJ,mol,没有催化剂催化,75,用胶态铂催化,54,用过氧化氢酶催化,29,在,20,度测得的过氧化氢分解的活化能,酶在细胞代谢中的作用,各条件使反应加快的本质：,加热：,Fe,3+,：,酶：,提高分子的能量,降低化学反应的,活化能,同无机催化相比，酶能,更显著地,降低化学反应的,活化能,，因而催化效率,更高,。,a,b,c,如图,abc,中，代表正常条件下分子活化能的是,，代表酶促反应所需活化能的是,；代表酶所降低的活化能的是,。,C,b,a,结论：,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。,加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道,同无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。,酶具有高效性,表示酶的催化性的曲线,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。,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。,酶只能催化已存在的化学反应。,反应速率,斯帕兰札尼的实验,鸟类的胃是：,既有物理性,消化，也有,化学性消化。,2,、酶的本质,资料分析,巴斯德,和,李比希,观点的比较,18221895,（法国）,微生物学家,通过显微镜观察发现发酵的过程中有酵母菌,结论：没有活细胞糖类不可能变成酒精,18031873,（德国）,化学家,通过对化学变化的研究认为糖类变成酒精就是一个化学反应,结论,:,在这个变化过程中，只有细胞死之后放出了某些物质起了作用,结论：,1.,巴斯德是微生物学家，他主要强调生物体或细胞的整体作用。,2.,李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。,3.,人物,巴斯德,李比希,合理性,认为发酵与活细胞有关,引起发酵的是细胞中的某些物质,局限性,发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用,这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用,毕希纳的实验说明，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。,酵母细胞研磨,加水搅拌,加压过滤,不含酵母细胞的提取液,加入葡萄糖,过程,：,现象,：冒出气泡,请分析一下毕希纳的研究过程，从毕希纳的实验可以得出什么结论？,刀豆种子,萨姆纳：,尿素 氨 二氧化碳,脲酶,从刀豆种子中提取出脲酶证明,酶是一种蛋白质。,共获,1989,年诺贝尔化学奖,切赫,奥特曼,切赫和奥特曼,:,少数,RNA,也有催化作用,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,脲酶是,蛋白质,李比希,切赫、奥特曼,少数,RNA,也具有生物催化功能,酶,是,活,细胞,产生的具有,催化作用,的,有机物,，其中绝大多数是,蛋白质,，,少数,RNA,也具有催化功能。,1,、所有的活细胞都能产生酶，对吗？,2,、酶离开了活细胞还能发挥作用吗？,3,、在化学反应前后，酶本身的化学性质和数量会发生变化吗？,4,、所有的酶都是蛋白质吗？酶的合成场所都是核糖体吗？,2.,归纳酶的本质及生理功能,化学本质,绝大多数是,_,少数是,_,合成原料,合成场所,来源,生理功能,作用原理,蛋白质,RNA,氨基酸,核糖核苷酸,核糖体,核仁,降低化学反应的,活化能,生物,催化作用,活细胞,课堂小结,酶在细胞代谢中的作用,酶的本质,活细胞产生的具有催化作用的有机物,，其中绝大多数是蛋白质，少数,RNA,也具有催化功能。,降低化学反应的活化能,1,下列关于过氧化氢的叙述中，正确的是,(),。,A,在没有催化剂时过氧化氢不会分解成水和氧气,B,过氧化氢和水一样无色无味，对细胞无害,C,Fe,3+,和过氧化氢酶都能加速过氧化氢的分解,D,从最终结果看，在有催化剂存在时，过氧化氢,分解反应会进行得更彻底,课堂练习：,C,2,下列有关对照实验设置的叙述中，错误的是,(),A,要设置对照组和实验组,B,自变量要始终保持相同,C,无关变量要始终相同且适宜,D,要遵循单因子变量原则,3,同无机催化剂相比，酶具有更高的催化效率,的原因是,(),。,A,降低反应的活化能的作用更显著,B.,能供给反应物能量,C,改变了反应的途径,D,能降低反应活化能,4,关于活化能，下列说法不正确的是,(),。,A,是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能 量,B,加热、加压通常能使反应物分子获得足够的活 化能,C,无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量 更多而加快反应速率,D,酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反 应更容易进行,C,比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中，对,1,4,号试管进行了,如下处理，据表回答,:,(1)1,号、,2,号试管相比，,是实验组，自变量是,，因变量,是,。,(2)1,号、,3,号相比，,是实验组；,3,号、,4,号相比，实验组,是,。,(3)3,号和,4,号未经加热，也有大量的气泡产生，这说明,(4),本实验对肝脏进行研磨的目的是什么,?,条件,试管,1,2,3,4,3%H,2,O,2,溶液,2mL,2mL,2mL,2mL,温度,/,室温,90,室温,室温,5%F,e,Cl,3,溶液,/,/,2,滴,/,肝脏研磨液,/,/,/,2,滴,2,号,温度,产生气泡的多少,3,号,3,号和,4,号,FeCl3,溶液和过氧化氢酶都能降低反应的活化能，使反应在常温下快速进行,使肝细胞中的过氧化氢酶得以充分释放,第,1,节 降低化学反应活化能的酶,第五章 细胞的能量供应和利用,二 酶的特性,复习：,1,、人体细胞内时刻进行上百万次的化学反应，这些化学反应在常温常压下为何能如此,快速、高效、有序、顺利,进行的呢？,2,、化学反应需要提供能量，使参加化学反应的分子从常态变为活跃状态，那么酶是否提供了能量而加快了反应速率呢？,降低化学反应活化能,3,、酶的本质？,酶大多是蛋白质，少数是RNA,酶是由活细胞产生的具有催化能力的有机物,无机催化剂和酶都可以降低化学反应的活化能，都可以提高化学反应速率，那么哪个作用更显著呢？如何用实验来验证？,质量分数为,20%,的新鲜肝脏研磨液,1,滴,质量分数为,3.5%,的氯化铁溶液,1,滴,过氧化氢酶,生物催化剂,所含酶的相对数量：,1,Fe,3+,无机催化剂,Fe,3+,的相对数量：,25,万,1mol,过氧化氢酶,510,6,molH,2,O,2,1mol,离子铁,610,-4,molH,2,O,2,2H,2,O,2,2H,2,O +O,2,高效性,酶,的,催化效率是无机催化剂的,10,7,10,13,倍,酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。,蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。脲酶只能催化尿素分解，对其他化学反应不起作用。,专一性，,一种酶只能催化一种或一类化学反应。,资料,由上述资料可看出酶具有什么特性？,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？你又怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？,探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用,淀粉溶液,蔗糖溶液,实验步骤,一,二,三,实验现象,结论,分别加入淀粉酶,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,蓝色,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，互不干扰地进行，与,酶的,是分不开的。,二、酶具有专一 性,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,。,一,、酶具有高效性,问题探讨：,酶的作用条件有什么特点？,温度和,pH,会影响酶的活性吗？,请设计相关的实验，验证你的假设。,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,3%,可溶性淀粉溶液、,2,的淀粉酶溶液、沸水、,60,水、冰水、,5,HCl,、,5,NaOH,、蒸馏水、碘液、斐林试剂,提供的材料,讨论实验设计方案,温度,对酶活性的影响,1,2,3,3,可溶性淀粉,2ml,2ml,2ml,温度,2,淀粉酶,碘液,颜色,结论,冰水中,60,水浴,沸水浴,放置,2min,1ml,1ml,1ml,1,滴,1,滴,1,滴,摇匀混合，放置各自温度反应,5min,变蓝,变蓝,不变蓝,淀粉酶在,60,中活性最强,自变量,因变量,能否用斐林试剂作为检测试剂？,温度对酶活性的影响,pH,对酶活性的影响,1,2,3,2,淀粉酶,1ml,1ml,1ml,pH,3,可溶性淀粉,斐林试剂,颜色,结论,蒸馏水,1mL,5%NaOH1mL,5%HCL1mL,2ml,2ml,2ml,2mL,摇匀混合，放置在,60,水浴中反应,5min,砖红色沉淀,无砖红色沉淀,无砖红色沉淀,淀粉酶在中性条件中活性最强,2mL,2mL,摇匀混合，沸水浴,1min,自变量,因变量,pH,对酶活性的影响,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,体内的酶最适温度在,4050,之间；,细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度达,70,。,温度对酶活性的影响,酶的作用条件有什么特点？,作用条件温和,/,mmol,.s,-1,最适,pH,0,pH,酶活性受,pH,影响示意图,一般地，动物体内的酶最适,pH,在,6.5,8.0,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,4.5,6.5,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,。,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,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,0,4,保存。,思考,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,酶促反应速率,酶的浓度,酶促反应速率,底物浓度,酶量一定,2、,pH,酶的,特性：,具有高效性,具有专一性,作用条件较温和,酶的,应用,果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得清亮。,含酶牙膏可以分解细菌，使我们牙齿亮洁、口气清新。,加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更强的去污能力。,你消化不良时可以服用,1,、人发烧时，没有食欲，原因是什么？,2,、唾液淀粉酶随食物进入胃内，能否继续将分解淀粉？其原因是什么？,3,、胰岛素制剂是治疗糖尿病的有效药物，只能注射，不能口服的原因？,温度过高导致消化酶的活性降低,不能。唾液淀粉酶在胃液中强酸的条件下失去活性，并会被胃蛋白酶分解。,胰岛素是蛋白质，若口服会被消化酶分解,1,、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,课堂巩固,2.,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,3.,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,课堂练习,:,4,、用纯唾液和用稀释,10,倍的唾液做唾液淀粉酶,的催化实验，其效果完全相同，这说明酶具有,A,、,专一性,B,、,多样性,C,、,高效性,D,、,多变性,5,、能水解脂肪酶的酶是,A,、,淀粉酶,B,、,蛋白酶,C,、,脂肪酶,D,、,麦芽糖酶,6,、将唾液淀粉酶先放入沸水中,2,分钟，再放,在,37,的恒温水浴中，酶的催化效率前后变化是,A,、,不断降低,B,、先升后,降,C,、先降后,升,D,、,没有变化,7,、选用新鲜肝脏来比较过氧化氢在不同的条件下分解的实验，是因为新鲜的肝脏中（）,A.,含,Fe,3+,多,B.,含酶的种类多,C.,温度高,D.,过氧化氢酶多且活性高,8,、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内，调整,pH,值至,2.0,，保存于,37,的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是,A,淀粉、胃蛋白酶、多肽、水,B,唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水,C,唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水,D,唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水,