第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

1、 斯帕蘭札尼對(duì)鷹的消化研究斯帕蘭札尼對(duì)鷹的消化研究問(wèn)題探討問(wèn)題探討問(wèn)題討論：?jiǎn)栴}討論：（2 2）實(shí)驗(yàn)中為什么要把肉塊放入金屬籠內(nèi)？）實(shí)驗(yàn)中為什么要把肉塊放入金屬籠內(nèi)？（1 1）這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什么問(wèn)題？）這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什么問(wèn)題？（3 3）推測(cè)是什么物質(zhì)使肉塊消失了？）推測(cè)是什么物質(zhì)使肉塊消失了？鳥類的胃是否只有物理性消化，沒(méi)有化學(xué)性消化鳥類的胃是否只有物理性消化，沒(méi)有化學(xué)性消化排除鳥類的胃只有物理性消化的可能排除鳥類的胃只有物理性消化的可能 可能是胃內(nèi)的某種可能是胃內(nèi)的某種化學(xué)物質(zhì)化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了將肉塊分解了（4 4）怎樣才能證明你的推測(cè)？）怎樣才能證明你的推測(cè)？收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些

2、物質(zhì)在體外是否收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解了也能將肉塊分解了一 酶的作用和本質(zhì)一、酶的作用一、酶的作用 細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱細(xì)胞著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱細(xì)胞代謝。代謝。細(xì)胞代謝細(xì)胞代謝思考思考光合作用光合作用葉綠體：葉綠體：CO2+H2O （CH2O) +O2光能光能 酶酶思考思考線粒體線粒體: C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量能量氧氣氧氣酶酶有氧呼吸作用有氧呼吸作用思考思考合成蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)核糖體：核糖體： 氨基酸氨基酸 多肽多肽酶酶縮合脫水縮合脫水核糖體核糖體細(xì)胞代謝細(xì)胞代謝細(xì)胞中每時(shí)每刻進(jìn)行的化學(xué)

3、反應(yīng)的統(tǒng)稱。細(xì)胞中每時(shí)每刻進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的統(tǒng)稱。酶和細(xì)胞代謝有關(guān)系嗎？酶和細(xì)胞代謝有關(guān)系嗎？酶酶細(xì)胞代謝細(xì)胞代謝C CCOOHCOOHH HN NR R1 1R R2 2O OHHH HC CNHNH2 2C OHC OHH H+R R1 1C CNHNH2 2C C H HOOCOOHCOOHC CHHN NR R2 2HH+ H2O2 2 HH2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 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(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化氫酶肝臟研磨液肝臟研磨液加入試管直接觀察加入試管直接觀察9090左右左右水浴加熱水浴加

4、熱滴加滴加FeClFeCl3 3溶液溶液（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用新鮮馬鈴薯研磨液。新鮮馬鈴薯研磨液。酒精燈、量筒、大燒杯。酒精燈、量筒、大燒杯。試管、試管架試管、試管架衛(wèi)生香、溫度計(jì)、滴管、衛(wèi)生香、溫度計(jì)、滴管、火柴、試管夾。火柴、試管夾。三腳架、石棉網(wǎng)。三腳架、石棉網(wǎng)。新配制的體積分?jǐn)?shù)為新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%3%的的過(guò)氧化氫溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)氧化氫溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為為3.5%3.5%的氯化鐵溶液。的氯化鐵溶液。22 濃度2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%90FeCl3自變量自變量因變量因變量無(wú)關(guān)變量無(wú)關(guān)變量變量變量復(fù)燃復(fù)燃復(fù)燃復(fù)燃肝臟研磨液 滴入2滴氯化鐵溶液

5、滴入2滴12342mlH2O22mlH2O2 90加熱2mlH2O2因變量：2號(hào)加熱3號(hào)FeCI3溶液4號(hào)肝臟研磨液自變量：H2O2分解速率無(wú)關(guān)變量： 加入試劑的量、實(shí)驗(yàn)室的溫度， FeCI3和肝臟研磨液的新鮮程度等。無(wú)關(guān)變量無(wú)關(guān)變量實(shí)驗(yàn)變量實(shí)驗(yàn)變量反應(yīng)變量反應(yīng)變量實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組:對(duì)照組對(duì)照組:操縱操縱觀察測(cè)量觀察測(cè)量控制控制（消除或平衡掉）（消除或平衡掉）施加施加不施加不施加分析分析得出結(jié)論得出結(jié)論1 1、酶在細(xì)胞代謝中的作用、酶在細(xì)胞代謝中的作用討論：討論：1、與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象?這一現(xiàn)象說(shuō)明了什么？2、在細(xì)胞內(nèi)，能通過(guò)加熱來(lái)提高反應(yīng)速率嗎？3、3號(hào)和4號(hào)試管未經(jīng)加熱

6、，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說(shuō)明什么？4、3號(hào)試管與4號(hào)試管相比，哪支試管中的反應(yīng)速率快？這說(shuō)明什么？2號(hào)管產(chǎn)生的氣泡多；說(shuō)明加熱能促進(jìn)號(hào)管產(chǎn)生的氣泡多；說(shuō)明加熱能促進(jìn)H2O2的分解。的分解。不能。不能。Fe3+和過(guò)氧化氫酶都能加快和過(guò)氧化氫酶都能加快H2O2的分解速率。的分解速率。4號(hào)。號(hào)。 過(guò)氧化氫酶比過(guò)氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。的催化效率高得多。說(shuō)明說(shuō)明酶酶具有高效性。具有高效性。 分子從分子從常態(tài)常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)活躍狀態(tài)所需要的能量所需要的能量稱為稱為 加熱加熱加熱在化學(xué)反應(yīng)中的作用加熱在化學(xué)反應(yīng)中的作用催 化 劑 在 化 學(xué) 反 應(yīng) 中

7、 的 作 用催 化 劑 在 化 學(xué) 反 應(yīng) 中 的 作 用7575無(wú)催化劑催化無(wú)催化劑催化2929過(guò)氧化氫酶過(guò)氧化氫酶活化能活化能(kJ.mol(kJ.mol-1)-1)條件條件. 無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)催化劑催化劑. 生物生物催化劑催化劑催化劑可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，而且與催化劑可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，而且與無(wú)機(jī)催化劑相比較，酶的作用更顯著，因而無(wú)機(jī)催化劑相比較，酶的作用更顯著，因而催化效率更高。催化效率更高。 正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和的條件下快速進(jìn)行。在溫和的條件下快速進(jìn)行。（二）酶在細(xì)胞代謝中的作用（二）酶在細(xì)胞代謝中的作用巴斯德之前巴斯德之前發(fā)酵

8、是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)巴斯德巴斯德發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)，發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用胞中某些物質(zhì)起作用引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用揮作用畢希納畢希納酵母酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)繼續(xù)起催化作用起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣，就像在活酵母細(xì)胞中一樣薩姆納薩姆納脲酶是脲酶是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)李比希李比希切赫、奧特曼切赫、奧特曼少數(shù)少數(shù)RNAR

9、NA也具有生物催化功能也具有生物催化功能酶酶(Enzyme)(Enzyme)的概念的概念:絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)的酶是少數(shù)的酶是RNA.酶是酶是活細(xì)胞活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有產(chǎn)生的一類具有生物生物催化作用催化作用的的有機(jī)物有機(jī)物。來(lái)源來(lái)源功能功能本質(zhì)本質(zhì)肝臟研磨液 滴入2滴氯化鐵溶液 滴入2滴12342mlH2O22mlH2O2 90加熱2mlH2O2因變量：2號(hào)加熱3號(hào)FeCI3溶液4號(hào)肝臟研磨液自變量：H2O2分解速率無(wú)關(guān)變量： 加入試劑的量、實(shí)驗(yàn)室的溫度， FeCI3和肝臟研磨液的新鮮程度等。課堂小結(jié)課堂小結(jié)無(wú)機(jī)催化劑和酶都可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，無(wú)機(jī)催化劑和酶都可以降

10、低化學(xué)反應(yīng)的活化能，都可以提高化學(xué)反應(yīng)速率，那么哪個(gè)作用更顯都可以提高化學(xué)反應(yīng)速率，那么哪個(gè)作用更顯著呢？如何用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證？著呢？如何用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證？請(qǐng)大家回憶上節(jié)課請(qǐng)大家回憶上節(jié)課HH2 2OO2 2在不同條件下的分解的實(shí)驗(yàn)！在不同條件下的分解的實(shí)驗(yàn)！3443少量肝臟少量肝臟研磨液研磨液說(shuō)明過(guò)氧化氫酶比說(shuō)明過(guò)氧化氫酶比FeFe3+3+的催化效率的催化效率( (活性活性) )高得多。高得多。 比較過(guò)氧化氫酶和比較過(guò)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(wú)機(jī)催化劑的事實(shí)上，酶的

11、催化效率一般是無(wú)機(jī)催化劑的 倍。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。進(jìn)行。 酶具有高效性的意義：酶具有高效性的意義：上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了：上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了：一、酶具有高效性一、酶具有高效性你能用其他更簡(jiǎn)捷的方法來(lái)驗(yàn)證酶的高效性嗎？你能用其他更簡(jiǎn)捷的方法來(lái)驗(yàn)證酶的高效性嗎？ 淀粉和蔗糖淀粉和蔗糖都是非還原性糖，淀粉在酶的催都是非還原性糖，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。催化作用下能水解為葡萄糖和果糖。麥芽糖、葡麥芽糖、葡萄糖、果糖萄糖、果糖均屬還

12、原性糖。還原性糖能夠與斐林均屬還原性糖。還原性糖能夠與斐林試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成磚紅色磚紅色的沉淀。的沉淀。 現(xiàn)在給你淀粉酶溶液，要觀察淀粉酶能催現(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

13、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淀粉溶液淀粉溶液藍(lán)色藍(lán)色無(wú)變化無(wú)變化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、

14、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

15、液 從上面進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)我們看出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)需要從上面進(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，比如淀粉酶在比較溫和的條件，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(lái)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(lái)證明溫度會(huì)影響酶的催化效率（活性）？化效率（活性）？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你又該動(dòng)腦筋了！你又該動(dòng)腦筋了！問(wèn)題聚焦問(wèn)題聚焦1 1、選擇淀粉還是、選擇淀粉還是HH2 2OO2 2作為實(shí)驗(yàn)材料？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。

16、因?yàn)榈矸勖?。因?yàn)?HH2 2OO2 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(méi)有遵循等量原則一是加入的可溶性淀粉溶液沒(méi)有遵循等量原則; ;二是試劑加入的順序錯(cuò)誤二是試劑加入的順序錯(cuò)誤2 2、3 3步應(yīng)互換。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

17、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5min5min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(wú)明顯現(xiàn)象無(wú)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

18、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，蛋白遭到破壞，蛋白質(zhì)變性，而失去質(zhì)變性，而失去( )( )。每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(wèn)：疑問(wèn)：60時(shí)，為什么肉塊長(zhǎng)時(shí)間不能被分解？

19、時(shí)，為什么肉塊長(zhǎng)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(guò)以上實(shí)驗(yàn)可以知道，酶在最適溫度下，通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)可以知道，酶在最適溫度下，活性最高?；钚宰罡摺?那么那么PHPH值不同，對(duì)酶的活性有沒(méi)有影響呢？值不同，對(duì)酶的活性有沒(méi)有影響呢？你又要?jiǎng)幽X筋了！你又要?jiǎng)幽X筋了！設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，來(lái)探究設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，來(lái)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

20、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(guò)氧化氫過(guò)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(guò)氧化氫酶加入過(guò)氧化氫酶2 2滴，振蕩滴，振蕩23min23min試管各加入試管各加入2mL2mL過(guò)氧化氫溶液過(guò)氧化氫溶液無(wú)明顯變化無(wú)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只有在適合的只有在適合的pHpH下酶的催化效率最好下酶的催化效率最好復(fù)燃復(fù)燃無(wú)明顯變化無(wú)明顯變化探究探究pHpH對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響過(guò)氧化氫酶過(guò)氧化氫酶在最適