高三一輪復(fù)習(xí)生物必修一5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶課件VIP

第5章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

一酶的作用和本質(zhì)第Ⅰ部正文問題探討討論：1.1783年斯帕蘭札尼的實驗要解決什么問題？2.是什么物質(zhì)使肉塊消失了？3.怎樣才能證明你的推測？是否只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否能將肉塊分解一、細(xì)胞代謝

細(xì)胞中每時每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。細(xì)胞代謝是生命活動的基礎(chǔ)CO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶酶對照實驗1實驗過程中的變化因素稱為變量。2人為控制的對實驗對象進(jìn)行處理的因素叫作自變量；3因自變量改變而變化的變量叫作因變量。4除自變量外，還存在一些對實驗結(jié)果造成影響的可變因素，叫作無關(guān)變量。5對照實驗一般設(shè)置對照組和實驗組

自變量因變量無關(guān)變量為保證自變量為單一變量而引起因變量發(fā)生相應(yīng)的變化，故無關(guān)變量必須相同步驟試管編號

說明1234

一H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)

劑量二

劑量結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒結(jié)論比較過氧化氫在不同條件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣反應(yīng)條件自變量因變量無關(guān)變量對照實驗對照組空白對照實驗組變量上圖中1組、2組也可各加2滴清水，依然是空白對照。對比實驗（P92）也叫相互對照實驗，設(shè)置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結(jié)果的比較分析來探究某種因素對實驗對象的影響。步驟試管編號

說明123

一H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)

劑量二

劑量結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒結(jié)論比較過氧化氫在不同條件下的分解速率2ml2ml2ml3%3%3%90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴少量較多大量不復(fù)燃變亮復(fù)燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣反應(yīng)條件自變量因變量無關(guān)變量對照實驗之對比實驗實驗組變量此圖為對比實驗，即相互對照實驗，不單設(shè)對照組，是對照實驗的一種

對照實驗

1空白對照2對比實驗（相互對照實驗）3自身對照（對照組與實驗組都在同一研究對象上，不另設(shè)對照組）：

例：摘除小鼠甲狀腺，一段時間后再移入摘除的腺體或補充一定量的激素，觀察前后變化情況。4條件對照：雖給對照組施以某種實驗因素的處理，但只是作為對照因素，不是所

要研究的實驗因素。例：”驗證甲狀腺激素促進(jìn)幼小動物發(fā)育“---甲組蝌蚪飼喂甲狀腺激素，甲組蝌蚪飼喂甲狀腺激素抑制劑，空白對照不作任何處理。

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。表在20℃測得的過氧化氫分解的活化能條件活化能/kJ·mol-1沒有催化劑催化

用Fe3+催化

用過氧化氫酶催化75

43

29與無機催化劑相比，酶能顯著降低化學(xué)反應(yīng)活化能，催化效率更高質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的新鮮肝臟研磨液1滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5％的氯化鐵溶液1滴所含酶的數(shù)量（個）aFe3+的數(shù)量（個）2.5×105a加熱：提高分子的能量Fe3+：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能酶：更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)巴斯德發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個細(xì)胞而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用畢希納酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣薩姆納酶是蛋白質(zhì)李比希切赫、奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能關(guān)于酶本質(zhì)的探索延伸：巴氏消毒法（選修三）對一些不耐高溫的液體，如牛奶在62~65℃消毒30分鐘，或80~90℃處理30s~1min，可以殺死牛奶中的絕大多數(shù)微生物，并且不破壞牛奶的營養(yǎng)成分。延伸閱讀法國的啤酒、葡萄酒業(yè)在歐洲是很有名的，但啤酒、葡萄酒常常會變酸，整桶的芳香可口啤酒，變成了酸得讓人不敢聞的黏液，只得倒掉，這使酒商叫苦不已，有的甚至因此而破產(chǎn)。1856年，里爾一家釀酒廠廠主請求巴斯德幫助尋找原因，看看能否防止葡萄酒變酸。巴斯德答應(yīng)研究這個問題，他在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)未變質(zhì)的陳年葡萄酒，其液體中有一種圓球狀的酵母細(xì)胞。，當(dāng)葡萄酒和啤酒變酸后，酒液里有一根根細(xì)棍似的醋酸菌，就是這種“壞蛋”在營養(yǎng)豐富的葡萄酒里繁殖，使葡萄酒“變酸”。他把封閉的酒瓶放在鐵絲籃子里，泡在水里加熱到不同的溫度，試圖即殺死這醋酸菌，而又不把葡萄酒煮壞，經(jīng)過反復(fù)多次的試驗，他終于找到了一個簡便有效的方法：只要把酒放在五六十?dāng)z氏度的環(huán)境里，保持半小時，就可殺死酒里的醋酸菌，這就是著名的“巴斯德殺菌法”（又稱低溫滅菌法），這個方法至今仍在使用，市場上出售的消毒牛奶就是用這種辦法消毒的延伸：脲酶絕大多數(shù)微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。利用以尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基，可以從土壤中分離出分解尿素的細(xì)菌。但是在該選擇培養(yǎng)基上生長的微生物，不都是用尿素為氮源的，也有是以空氣中的氮氣為氮源的微生物，為了鑒別，一般要用酚紅作指示劑予以檢驗。

酶是

產(chǎn)生的具有的

來源酶的本質(zhì)功能活細(xì)胞催化作用※

絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)有機物2、酶具有專一性

蛋白酶，淀粉酶，蔗糖酶，肽酶，麥芽糖酶……1、酶具有高效性酶的催化效率是無機催化劑的107－1013

倍每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)比較：無機催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)范圍比較廣，例：酸既能催化蛋白質(zhì)水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉水解。探究影響酶活性的條件提出問題作出假設(shè)設(shè)計實驗方案進(jìn)行實驗分析結(jié)果表達(dá)交流材料用具：新配置的淀粉酶溶液；淀粉溶液；熱水，冰塊；NaOH，HCL，蒸餾水；碘液，斐林試劑溫度對酶活性的影響步驟試管1試管2試管3試管4試管5試管6一步2ml淀粉溶液2ml淀粉溶液2ml淀粉溶液2ml淀粉溶液1ml淀粉酶溶液1ml淀粉酶溶液1ml淀粉酶溶液1ml淀粉酶溶液二步各保溫5分鐘冰浴水浴60℃沸水浴三步2管倒入1管4管倒入3管6管倒入5管四步各保溫2分鐘冰浴水浴60℃沸水浴后用自來水沖涼五步加2滴碘液觀察加2滴碘液觀察加2滴碘液觀察延伸：由定性向定量轉(zhuǎn)化上述實驗取低、中、高三個溫度點，只能稱為定性實驗?？砂褱囟忍荻瓤s小，以實現(xiàn)定量實驗：例：從0℃~100℃，以10℃或20℃為梯度分別設(shè)置若干小組；以1或2分鐘為間隔取反應(yīng)液與碘液反應(yīng)，記錄淀粉消失的時間，以時間的倒數(shù)為判斷酶活性的高低。溫度對酶活性的影響---變式探討：可行嗎？步驟試管1試管2試管3試管4試管5試管6一步2mlH2O2溶液2mlH2O2溶液2mlH2O2溶液2mlH2O2溶液1mlH2O2酶溶液1mlH2O2酶溶液1mlH2O2酶溶液1mlH2O2酶溶液二步各保溫5分鐘冰浴水浴60℃沸水浴三步2管倒入1管4管倒入3管6管倒入5管四步各保溫2分鐘冰浴水浴60℃沸水浴后用自來水沖涼五步觀察現(xiàn)象觀察現(xiàn)象觀察現(xiàn)象不可行溫度對酶的活性有影響同時對H2O2的分解也有影響PH對酶活性的影響試管1試管2試管3一步2滴H2O2酶溶液2滴H2O2酶溶液2滴H2O2酶溶液二步1mLPH緩沖液1mL鹽酸溶液1mLNaOH溶液三步1mLH2O2溶液1mLH2O2溶液1mLH2O2溶液四步觀察延伸：上述試驗同樣為定性實驗，思考如何把它變?yōu)槎繉嶒?。PH對酶活性的影響--變式探討：可行嗎？試管1試管2試管3一步2滴淀粉酶溶液2滴淀粉酶溶液2滴淀粉酶溶液二步1mLPH緩沖液1mL鹽酸溶液1mLNaOH溶液三步1mL淀粉溶液1mL淀粉溶液1mL淀粉溶液四步每隔一定時間取適量液體加2滴碘液觀察不可行，因為碘與堿液有反應(yīng)，會影響檢測結(jié)果（3I?+6NaOH==5NaI+NaIO?+3H?O）3、酶的作用條件較溫和在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，酶的活性逐漸增強；達(dá)到最適溫度時，酶的活性最高；超過最適溫度時，隨著溫度的繼續(xù)升高，酶的活性逐漸下降。酶活性受溫度影響示意圖溫度過高會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活v/mmolT在一定范圍內(nèi)，隨著pH的升高，酶的活性逐漸增強；達(dá)到最適pH時，酶的活性最高；超過最適pH時，隨著pH的繼續(xù)升高，酶的活性逐漸下降。過酸、過堿會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活酶活性受pH影響示意圖此反應(yīng)稱為酶促反應(yīng)A代表某類酶，B代表反應(yīng)底物，C和D代表反應(yīng)產(chǎn)物。含義：酶A和底物B專一性結(jié)合，催化化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)生了產(chǎn)物C和D。這個模型揭示酶的專一性。酶促反應(yīng)特點生物體內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)，幾乎都是由酶催化的。酶所催化的反應(yīng)叫酶促反應(yīng)。酶促反應(yīng)中被酶作用的物質(zhì)叫作底物。經(jīng)反應(yīng)生成的物質(zhì)叫作產(chǎn)物。酶作為生物催化劑，與一般催化劑有相同之處，也有其自身的特點。相同點：(1)改變化學(xué)反應(yīng)速率，本身不被消耗；(2)只能催化熱力學(xué)允許進(jìn)行的反應(yīng)；(3)加快化學(xué)反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時間，但不改變平衡點；(4)降低活化能，使化學(xué)反應(yīng)速率加快。，不同點(酶的特點)：(1)高效性，指催化效率很高，使得反應(yīng)速率很快；(2）專一性，任何一種酶只作用于一種或一類相關(guān)的化合物，這就是酶對底物的專一性；(3)酶的作用條件較溫和C例題：1有的載體蛋白同時充當(dāng)酶的作用，催化ATP的水解。如把鈣離子從細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外運輸?shù)妮d體蛋白（P88）；離子泵也是具有ATP水解酶活性的載體蛋白。（P89）2有氧呼吸酶存在的場所是線粒體內(nèi)膜和線粒體基質(zhì)中。3光合作用的酶存在于類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)中。聯(lián)想，類比：4作物長期處于高濃度CO2環(huán)境后光合效率會降低，可能是降低了固定CO2的酶的活性或減少了固定CO2的酶的數(shù)目。（P108）5在正常情況下，多巴胺發(fā)揮作用后會被突觸前膜上的轉(zhuǎn)運蛋白從突觸間隙回收。吸食可卡因后，可卡因會使轉(zhuǎn)運蛋白失去回收多巴胺的功能，于是多巴胺就留在突觸間隙持續(xù)發(fā)揮作用，導(dǎo)致突觸后膜上的多巴胺受體減少。當(dāng)可卡因藥效失去后，由于多巴胺受體已減少，機體正常的神經(jīng)活動受到影響，服藥者就必須服用可卡因來維持6由于毛囊中的黑色素細(xì)胞衰老，細(xì)胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成減少，所以老年人的頭發(fā)會變白。老年人的皮膚上會長出“老年斑”，這也是細(xì)胞內(nèi)色素積累的結(jié)果。7基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀。又如，人的白化癥狀是由編碼酪氨酸酶的基因異常而引起的。酪氨酸酶存在于正常人的皮膚、毛發(fā)等處，它能將酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏?。如果一個人由于基因異常而缺少酪氨酸酶，那么這個人就不能合成黑色素，從而表現(xiàn)出白化癥狀。8在進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時，首要對新鮮取材的動物組織進(jìn)行處理，或用機械的方法，用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理一段時間，將組織分散9艾弗里和他的同事將加熱致死的S型細(xì)菌碎后，設(shè)法去除絕大部分糖類、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，制取細(xì)胞提取物。將細(xì)胞提取物加入有R型活細(xì)菌的培養(yǎng)基中結(jié)果出現(xiàn)了S型活細(xì)菌然后，他們對組胞提取物分別進(jìn)行不同的處理后再進(jìn)行轉(zhuǎn)化實驗，結(jié)果表明分別用蛋白酶、RNA酶或酯酶處理后，細(xì)