降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

1、 細(xì)胞細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為為細(xì)胞細(xì)胞代謝。代謝。細(xì)胞代謝是生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。細(xì)胞代謝是生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。C CCOOHCOOHH HN NR R1 1R R2 2O OH HH HC CNHNH2 2C OHC OHH H+R R1 1C CNHNH2 2C C H HO OCOOHCOOHC CH HN NR R2 2H H6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能葉綠體C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 6 CO2+ 12 H2O +能量2 2 H H2 2O O2 2 2 2 H H2 2O + O + O O

2、2 21 1、常溫下反應(yīng)、常溫下反應(yīng)2 2、加熱、加熱3 3、FeFe3+3+做催化劑做催化劑4 4、過氧化氫酶、過氧化氫酶肝臟研磨肝臟研磨液液加入試管直接觀察加入試管直接觀察酒精燈水浴加熱酒精燈水浴加熱滴加滴加FeClFeCl3 3溶液溶液22 濃度2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%3%3%3%90FeCl3自變量自變量因變量因變量無關(guān)變量無關(guān)變量對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組79活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。思考：為什么加熱能加快過氧化氫的分解速率？加熱使過氧化氫分子得到能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。FeFe

3、3+3+ 和過氧化氫酶促使過氧化氫分解，但它們并未供給過和過氧化氫酶促使過氧化氫分解，但它們并未供給過氧化氫能量，為什么也能加快化學(xué)反應(yīng)的速率？氧化氫能量，為什么也能加快化學(xué)反應(yīng)的速率？同無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。酶酶降低化學(xué)反應(yīng)的活化能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整，發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用。質(zhì)在起作用。發(fā)酵是一種化學(xué)反應(yīng)發(fā)酵是一種化學(xué)反應(yīng)，引起發(fā)，引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但是這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死是這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。

4、亡并裂解后才能發(fā)揮作用。P81P81、巴斯德和李比希的觀點(diǎn)各是什么？有什么積極意義？各有什么局限性？巴斯德和李比希出現(xiàn)爭論的原因是什么？這一爭論對(duì)后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？人物人物巴斯德巴斯德李比希李比希合理性合理性局限性局限性發(fā)酵與活細(xì)胞發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)有關(guān)發(fā)酵與細(xì)胞中的發(fā)酵與細(xì)胞中的某些物質(zhì)有關(guān)某些物質(zhì)有關(guān)發(fā)酵與細(xì)胞中的發(fā)酵與細(xì)胞中的某些物質(zhì)無關(guān)某些物質(zhì)無關(guān)引起發(fā)酵的物質(zhì)只有引起發(fā)酵的物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂在酵母細(xì)胞死亡并裂解后起作用解后起作用巴斯德是微生物學(xué)家，特別強(qiáng)調(diào)生物體或細(xì)胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問題，他們的爭論促使后人把對(duì)酶的研究目標(biāo)集中于

5、他們爭論的焦點(diǎn)。把酵母菌細(xì)胞研磨，獲得不含酵把酵母菌細(xì)胞研磨，獲得不含酵母菌細(xì)胞的提取液。把提取液加母菌細(xì)胞的提取液。把提取液加入到葡萄糖中，可以生成酒精。入到葡萄糖中，可以生成酒精。結(jié)論：結(jié)論：發(fā)酵確實(shí)可以在無細(xì)胞的條件下進(jìn)行發(fā)酵確實(shí)可以在無細(xì)胞的條件下進(jìn)行發(fā)酵所需要的物質(zhì)是活細(xì)胞產(chǎn)生的發(fā)酵所需要的物質(zhì)是活細(xì)胞產(chǎn)生的P81、從畢希納實(shí)驗(yàn)可以得出什么結(jié)論？l1926年美國人薩姆年美國人薩姆納從納從刀刀豆種子中得到脲酶的結(jié)晶，豆種子中得到脲酶的結(jié)晶，證實(shí)了酶的化學(xué)本質(zhì)是證實(shí)了酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白蛋白質(zhì)。質(zhì)。l上世紀(jì)上世紀(jì)80年代美國科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)年代美國科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)了具有催化作用現(xiàn)

6、了具有催化作用的核酶的化學(xué)本質(zhì)是的核酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA。P82.切赫和奧特曼有什么新發(fā)現(xiàn)？P81 薩姆納的貢獻(xiàn)是什么？P803443少量肝臟少量肝臟研磨液研磨液說明過氧化氫酶比說明過氧化氫酶比FeFe3+3+的催化效率的催化效率( (活性活性) )高得高得多。多。 比較過氧化氫酶和比較過氧化氫酶和FeFe3+3+的催化效率的催化效率為什么為什么4 4號(hào)試管的反應(yīng)速率比號(hào)試管的反應(yīng)速率比3 3號(hào)試管快得多？號(hào)試管快得多？事實(shí)上，酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的 倍。107 1013 酶的高效性保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行。酶的高效性保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行。 酶具有高效性的意義：酶具有高

7、效性的意義：上述實(shí)驗(yàn)說明了：上述實(shí)驗(yàn)說明了：一、酶具有高效性一、酶具有高效性你能用其他更簡捷的方法來驗(yàn)證酶的高效性嗎？你能用其他更簡捷的方法來驗(yàn)證酶的高效性嗎？ 淀粉和蔗糖都是非還原性糖，淀粉在酶的催淀粉和蔗糖都是非還原性糖，淀粉在酶的催化作用下能水解為麥芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的化作用下能水解為麥芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的催化作用下能水解為葡萄糖和果糖。麥芽糖、葡催化作用下能水解為葡萄糖和果糖。麥芽糖、葡萄糖、果糖均屬還原性糖。還原性糖能夠與斐林萄糖、果糖均屬還原性糖。還原性糖能夠與斐林試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成磚紅色的沉淀。試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成磚紅色的沉淀。 現(xiàn)在給你淀粉酶溶液，要觀察淀

8、粉酶能催現(xiàn)在給你淀粉酶溶液，要觀察淀粉酶能催化哪種糖水解，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)？你又化哪種糖水解，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)？你又怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用淀粉溶液淀粉溶液蔗糖溶液蔗糖溶液實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)步步驟驟一一二二三三實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論分別加入淀粉酶分別加入淀粉酶2 2滴，振蕩，試管下半部浸入滴，振蕩，試管下半部浸入6060左右的熱水中，反應(yīng)左右的熱水中，反應(yīng)5min5min2 2號(hào)試管中加入號(hào)試管中加入2mL2mL蔗糖溶液蔗糖溶液加入斐林試劑加入斐林試劑 振蕩振蕩約約6060水浴水浴2min2

9、min1 1號(hào)試管中加入號(hào)試管中加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液藍(lán)色藍(lán)色無變化無變化棕色棕色磚紅色沉淀磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用v每一種酶只能催化每一種酶只能催化 化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)。v細(xì)胞代謝能夠有條不紊，互不干擾地進(jìn)行，與細(xì)胞代謝能夠有條不紊，互不干擾地進(jìn)行，與酶的酶的 是分不開的。是分不開的。 二、酶具有專一二、酶具有專一 性性一種或一類一種或一類 40004000專一性專一性v目前發(fā)現(xiàn)的酶有目前發(fā)現(xiàn)的酶有 多種多種, ,它們分別催化不同它們分別催化不同的化

10、學(xué)反應(yīng)。的化學(xué)反應(yīng)。一、酶具有高效性一、酶具有高效性淀粉溶液淀粉溶液蔗糖溶液蔗糖溶液實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)步步驟驟一一二二三三分別加入淀粉酶分別加入淀粉酶2 2滴，振蕩，試管下半部浸入滴，振蕩，試管下半部浸入6060左右的熱水中，反應(yīng)左右的熱水中，反應(yīng)5min5min2 2號(hào)試管中加入號(hào)試管中加入2mL2mL蔗糖溶液蔗糖溶液加入斐林試劑加入斐林試劑 振蕩振蕩約約6060水浴水浴2min2min1 1號(hào)試管中加入號(hào)試管中加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用 從上面進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)我們看出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)需從上面進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)我們看出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)需要比較溫和的條件，比如淀粉

11、酶在要比較溫和的條件，比如淀粉酶在6060左右最好。左右最好。能不能設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，來證明溫度會(huì)影響酶的催能不能設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，來證明溫度會(huì)影響酶的催化效率（活性）？化效率（活性）？又該又該你動(dòng)腦筋了！你動(dòng)腦筋了！問題聚焦問題聚焦1 1、選擇淀粉酶還是、選擇淀粉酶還是H H2 2O O2 2酶作為實(shí)驗(yàn)材料？酶作為實(shí)驗(yàn)材料？三組，高溫，低溫和常溫！三組，高溫，低溫和常溫！2 2、我要設(shè)計(jì)幾組實(shí)驗(yàn)？選擇幾個(gè)溫度？、我要設(shè)計(jì)幾組實(shí)驗(yàn)？選擇幾個(gè)溫度？淀粉酶。因?yàn)榈矸勖?。因?yàn)?H H2 2O O2 2受溫度影響也會(huì)分解受溫度影響也會(huì)分解3 3、觀察指標(biāo)怎么確定，選擇什么樣的鑒定試劑？、觀察指標(biāo)怎么確定，選擇

12、什么樣的鑒定試劑？碘液，看是否變藍(lán)碘液，看是否變藍(lán)序號(hào)項(xiàng)目試管1231淀粉溶液 1ml2ml1ml2淀粉酶1ml1ml1ml3溫度60 沸水冰水4碘液12滴12滴12滴5實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以上設(shè)計(jì)有兩點(diǎn)錯(cuò)誤:一是加入的可溶性淀粉溶液沒有遵循等量原則;二是試劑加入的順序錯(cuò)誤2、3步應(yīng)互換。 以上設(shè)計(jì)是否有錯(cuò)誤？1 1號(hào)試管號(hào)試管淀粉溶液淀粉溶液實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟步驟一一二二三三四四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論2 2號(hào)試管號(hào)試管3 3號(hào)試管號(hào)試管加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，振蕩滴，振蕩試管各加入試管各加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液藍(lán)色藍(lán)色保持保持00冰水中冰水中約約5min5min加熱至加熱至100100，約約5

13、min5min加熱至加熱至6060，約約5min5min各加入兩滴碘液各加入兩滴碘液振蕩振蕩無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象只有在一定溫度下酶的催化效率最好只有在一定溫度下酶的催化效率最好藍(lán)色藍(lán)色探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響 除了注意對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，還要注意實(shí)驗(yàn)的順序，除了注意對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，還要注意實(shí)驗(yàn)的順序，如果有時(shí)間，實(shí)驗(yàn)組可等梯度多做幾組，得出的結(jié)如果有時(shí)間，實(shí)驗(yàn)組可等梯度多做幾組，得出的結(jié)果更準(zhǔn)確。果更準(zhǔn)確。 在最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率都比較在最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率都比較較高的溫度容易使酶的較高的溫度容易使酶的 遭到破壞，遭到破壞，蛋白質(zhì)變性，而失去蛋白質(zhì)變性，而失去 。每

14、種酶都有自己的每種酶都有自己的低低活性活性最適溫度最適溫度空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)動(dòng)物：動(dòng)物：35-4035-40攝氏度攝氏度植物植物 40-5040-50攝氏度攝氏度細(xì)菌、真菌細(xì)菌、真菌 差別較大差別較大在合適的條件下將肉塊和蛋白酶放到一起在合適的條件下將肉塊和蛋白酶放到一起疑問：疑問：60時(shí)，為什么肉塊長時(shí)間不能被分解？時(shí)，為什么肉塊長時(shí)間不能被分解？如何找到酶活性最高時(shí)的溫度？如何找到酶活性最高時(shí)的溫度？ 通過以上實(shí)驗(yàn)可以知道，酶在最適溫度下，通過以上實(shí)驗(yàn)可以知道，酶在最適溫度下，活性最高?；钚宰罡?。 那么那么PHPH值不同，對(duì)酶的活性有沒有影響呢？值不同，對(duì)酶的活性有沒有影響呢？你你要?jiǎng)幽X筋了

15、！要?jiǎng)幽X筋了！設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，來探究設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，來探究pHpH會(huì)影響酶的催化會(huì)影響酶的催化效率（活性）？效率（活性）？以上設(shè)計(jì)缺少對(duì)照組。以上設(shè)計(jì)缺少對(duì)照組。 以上設(shè)計(jì)是否科學(xué)？以上設(shè)計(jì)是否科學(xué)？序號(hào)項(xiàng)目試管121淀粉酶溶液 1ml1ml2PH NaOH 1ml Hcl 1ml 3可溶性淀粉溶液 2ml 2ml 4溫度 60 60 5斐林試劑 2ml 2ml 6實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 1 1號(hào)試管號(hào)試管過氧化氫過氧化氫溶液溶液實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟步驟一一二二三三四四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論2 2號(hào)試管號(hào)試管3 3號(hào)試管號(hào)試管加入過氧化氫酶加入過氧化氫酶2 2滴，振蕩滴，振蕩23min23min試管各加入試管各加入2

16、mL2mL過氧化氫溶液過氧化氫溶液無明顯變化無明顯變化pHpH7 7pH=12pH=12pHpH2 2將帶火星的衛(wèi)生香分別放入試管中將帶火星的衛(wèi)生香分別放入試管中在適合的在適合的pHpH下酶的催化效率好下酶的催化效率好復(fù)燃復(fù)燃無明顯變化無明顯變化探究探究pHpH對(duì)過氧化氫酶活性的影響對(duì)過氧化氫酶活性的影響過氧化氫酶在最適合的pH下，酶的活性 最高空間結(jié)構(gòu)在過酸過堿的條件下，都會(huì)使酶的 遭到破壞,蛋白質(zhì)變性，酶去 ?；钚詣?dòng)物體里的酶最適PH大多在6.5-8.0之間，（但胃蛋白酶為1.5，胰液中的酶為8-9）植物體里的酶最適PH大多在4.5-6.5之間影響酶促反應(yīng)速率的因素：1、溫度3、酶的濃度：反應(yīng)速率隨 酶濃度的升高而加快。4、底物濃