降低化学反应活化能——酶的第一、二课时.ppt

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1、 第第5 5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第第1 1节节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶1836年，提取并命名胃年，提取并命名胃蛋白酶蛋白酶施施 旺旺1930年年Northrop分离得分离得到的到的胃蛋白酶结晶胃蛋白酶结晶 CO CO2 2+H+H2 2O O （CHCH2 2O)+OO)+O2 2光能光能 酶酶 C C6 6H H1212O O6 6+6H6H2 2O O+O O2 2 6CO 6CO2 2+12H12H2 2O O+能量能量氧气氧气酶酶 氨基酸氨基酸 多肽多肽酶酶脱水脱水缩合缩合细胞中每时每刻都进行着许多细胞中每时每刻都进行着许多化学反应化学反

2、应的统称。的统称。一、酶的作用和本质一、酶的作用和本质叶绿体叶绿体线粒体线粒体核糖体核糖体是细胞生命活动的基础是细胞生命活动的基础一般化学反应的条件一般化学反应的条件:（1）高温（）高温（2）高压）高压（3）强酸（）强酸（4）强碱）强碱在化学反应里能改变其它物质的化学反应速在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质叫做没有变化的物质叫做 。催化剂催化剂2KClO3 MnO22KCl +3O2细胞内外的环境细胞内外的环境是很温和的是很温和的1.常温常温2.常压常压3.水溶液环境水溶液环境4.pH接近中性接近中性

3、细胞内会发生一系列的化学反应，这些化细胞内会发生一系列的化学反应，这些化学反应发生的环境条件是什么？学反应发生的环境条件是什么？在这种环境状态下发生的化学反应，应该有适在这种环境状态下发生的化学反应，应该有适合的合的生物催化剂生物催化剂 酶酶实验原理：实验原理：动物新鲜肝脏中含有过氧化动物新鲜肝脏中含有过氧化氢酶。过氧化氢（氢酶。过氧化氢（H2O2）在）在 Fe3+或过氧化或过氧化氢酶的催化下，可分解成氢酶的催化下，可分解成H2O和和O2。H2O2 H2O+O2 比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解过氧化氢酶过氧化氢酶Fe3+步骤步骤试管编号试管编号 说明说明1 12

4、23 34 4 一一一一 H H2OO2 浓度剂量剂量 二二二二剂量剂量 结结果果气泡产生气泡产生带火星木条带火星木条结论结论比较过氧化氢在不同条件下的分解速率比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温常温常温常温90FeCl3鲜肝研磨液鲜肝研磨液鲜肝研磨液鲜肝研磨液2 2滴清水滴清水滴清水滴清水2 2滴清水滴清水滴清水滴清水2 2滴滴滴滴2 2滴滴滴滴不明显不明显不明显不明显少量少量少量少量较多较多较多较多大量大量大量大量不复燃不复燃不复燃不复燃不复燃不复燃不复燃不复燃变亮变亮变亮变亮复燃复燃复燃复燃反应条件反应条件自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量

5、变量变量对照组对照组实验组实验组对照实验对照实验等量性原则等量性原则单一变量原则单一变量原则等量性原则等量性原则无关变量无关变量人为改变的变量人为改变的变量随自变量的变化而变化的变量随自变量的变化而变化的变量过氧化氢在不同条件下分解速率不同，酶的过氧化氢在不同条件下分解速率不同，酶的催化效率比无机催化剂的催化效率更强。催化效率比无机催化剂的催化效率更强。酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用 分子从分子从常态常态转变为容易发生化学转变为容易发生化学反应的反应的活跃状态活跃状态所需要的能量。所需要的能量。各条件使反应加快的本质：各条件使反应加快的本质：加热：加热：FeFe3+3+：酶：酶：提高

6、分子的能量提高分子的能量降低化学反应的降低化学反应的活化能活化能同无机催化相比，酶能同无机催化相比，酶能更显著更显著地降低化学地降低化学反应的活化能，因而反应的活化能，因而催化效率更高催化效率更高。二二.酶的本质酶的本质阅读教材阅读教材P81页页,关于酶本质的探索关于酶本质的探索（二）酶的本质（二）酶的本质1 1、资料分析、资料分析发酵是纯化学反应，与生命活动无关发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德巴斯德李比希李比希毕希纳毕希纳萨姆纳萨姆纳争论争论其他科学家其他科学家切赫和奥特曼切赫和奥特曼发酵与死细胞中的发酵与死细胞中的物质有关物质有关发酵与活细发酵与活细胞有关胞有关 死细胞中的物质和活死

7、细胞中的物质和活细胞都能引起发酵细胞都能引起发酵脲酶是蛋脲酶是蛋白质白质胃蛋白酶等许多胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质酶也是蛋白质 少数酶是少数酶是RNARNA酶的化学成分酶的化学成分 酶的来源酶的来源 酶的功能酶的功能酶是一类生物催化剂酶是一类生物催化剂活细胞活细胞产生的产生的具有生物催化作用具有生物催化作用的的是是有机物有机物。一类一类大部分酶是蛋白质，也有少数是大部分酶是蛋白质，也有少数是RNARNA。酶的本质酶的本质什么是酶什么是酶？2.归纳酶的本质及生理功能化学本质化学本质绝大多数是绝大多数是_少数是少数是_合成原料合成原料合成场所合成场所来源来源生理功能生理功能作用原理作用原理蛋白质蛋白

8、质RNA氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸核糖体核糖体核仁核仁降低化学反应的降低化学反应的活化能活化能生物生物催化作用催化作用活细胞活细胞（第二课时）课前复习（第二课时）课前复习1、什么叫活化能？、什么叫活化能？2、酶的作用机理？、酶的作用机理？3、加热为什么能促进过氧化氢的分解？、加热为什么能促进过氧化氢的分解？4、酶的化学本质是什么？、酶的化学本质是什么？分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态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所需要的能量称为活化能酶降低化学反应所需的活化能酶降低化学反应所需的活化能加热促进分子得到能量，从常态转变为容易分解加热促进分子得到能

9、量，从常态转变为容易分解的活跃状态。的活跃状态。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数是绝大多数酶是蛋白质，少数是RNARNA。质量分数为质量分数为20的的新鲜肝脏研磨液新鲜肝脏研磨液1滴滴质量分数为质量分数为3.5的的氯化铁溶液氯化铁溶液1滴滴生物催化剂：过氧化氢酶生物催化剂：过氧化氢酶所含酶的相对数量：所含酶的相对数量：1无机催化剂：无机催化剂：Fe3+Fe3+的相对数量：的相对数量：25万万酶的特性之一：高效性酶的特性酶的特性酶的特性酶的特性1、酶具有高效性、酶具有高效性过氧化氢酶除了能催化过氧化氢分解外，能过氧化氢酶

10、除了能催化过氧化氢分解外，能否催化其他物质的化学反应？否催化其他物质的化学反应？淀粉淀粉酶能催化酶能催化淀粉淀粉分解，能否催化其他的化学分解，能否催化其他的化学反应（例如：蔗糖）？反应（例如：蔗糖）？现在给你淀粉酶溶液，应该如何设计这个实验现在给你淀粉酶溶液，应该如何设计这个实验？淀粉溶液淀粉溶液蔗糖溶液蔗糖溶液实实验验步步骤骤一一二二三三实验实验 现象现象 结论结论加入淀粉酶加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入滴，振荡，试管下半部浸入60左右的热左右的热水中，反应水中，反应5min2号试管中加入号试管中加入2mL蔗糖溶液蔗糖溶液加入斐林试剂加入斐林试剂 振荡振荡约约6060水浴水浴2min2

11、min1号试管中加入号试管中加入2mL淀粉溶液淀粉溶液无变化无变化砖红色沉淀砖红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每一种酶只能催化每一种酶只能催化 化学反应。化学反应。v细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的 是分不开的。是分不开的。一种或一类一种或一类 专一专一性性 从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件，比如淀粉酶条件，比如淀粉

12、酶60左右最好。能不能设计一个实验，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？来证明温度会影响酶的活性？酶活性：酶对化学反应的催化效率。酶活性：酶对化学反应的催化效率。酶的特性酶的特性酶的特性酶的特性2、酶具有专一性、酶具有专一性探究一、探究温度对酶活性的影响 1、对问题、对问题1、2你会做出怎样的假设？你会做出怎样的假设？_2、如何验证你的假设？（设计实验）、如何验证你的假设？（设计实验）实验的自变量？实验的自变量？_如何控制自变量？如何控制自变量？_无关变量？无关变量？_3、实验材料用具：（、实验材料用具：（P84）4、你选择的酶是、你选择的酶是 ，反应物是，反应物是 。5、

13、实验程序：、实验程序：根据你的选择，写出实验操作过程：（可以以表格形式反映）根据你的选择，写出实验操作过程：（可以以表格形式反映）温度影响酶的活性，温度过高、过低，酶的活性都会降低温度影响酶的活性，温度过高、过低，酶的活性都会降低温度温度使用水浴恒温箱，底物与酶混合前要先预热处理。使用水浴恒温箱，底物与酶混合前要先预热处理。反应物的浓度，滴加的量；滴加酶的量；反应物的浓度，滴加的量；滴加酶的量；PH值值-淀粉酶淀粉酶淀粉淀粉1号试管号试管2 2号试管号试管3 3号试管号试管加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，振荡滴，振荡试管各加入试管各加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液蓝色蓝色保持保持00冰水中冰水中

14、反应约反应约5min5min加热至加热至100100，反应约反应约5min5min加热至加热至6060，反应约反应约5min5min各加入两滴碘液各加入两滴碘液振荡振荡无明显现象无明显现象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蓝色蓝色探究温度对淀粉酶活性的影响探究温度对淀粉酶活性的影响探究温度对淀粉酶活性的影响探究温度对淀粉酶活性的影响淀粉溶液淀粉溶液实验实验步骤步骤一一二二三三四四实验现象实验现象结论结论本实验设计合理吗本实验设计合理吗淀粉溶液淀粉溶液1号试管号试管2号试管号试管3号试管号试管取取实实验

15、验步步骤骤一一二二三三四四五五实验现象实验现象结论结论试管各加入试管各加入2mL淀粉溶液淀粉溶液再取再取3支试管，分别加入等量淀粉酶溶液支试管，分别加入等量淀粉酶溶液取取1号试管和一号试管和一支加有酶溶液支加有酶溶液的试管，共同的试管，共同加热至加热至60，保持约保持约5min取取2号试管和一号试管和一支加有酶溶液支加有酶溶液的试管，共同的试管，共同在在0冰水保持冰水保持约约5min取取3号试管和一号试管和一支加有酶溶液的支加有酶溶液的试管，共同加热试管，共同加热至至100，保持，保持约约5min、号试管分别加入相应温度的淀粉酶溶液、号试管分别加入相应温度的淀粉酶溶液混合，振荡保温混合，振荡保

16、温5min支试管各加入两滴碘液，震荡观察。支试管各加入两滴碘液，震荡观察。无明显变化无明显变化蓝色蓝色蓝色蓝色只有在适合的温度下酶的催化效率最高只有在适合的温度下酶的催化效率最高 在最适宜温度下，酶的活性最高，温度偏高在最适宜温度下，酶的活性最高，温度偏高或偏低酶的活性都会明显降低。或偏低酶的活性都会明显降低。较高的温度容易使酶较高的温度容易使酶的空间结构遭到破坏的空间结构遭到破坏而失去活性。而失去活性。交流与表达：实验过程中先加酶再调控温度同样能说明实验过程中先加酶再调控温度同样能说明温度对酶活性的影响，你赞同吗？改用斐温度对酶活性的影响，你赞同吗？改用斐林试剂检测有不妥之处吗？为什么？林试

17、剂检测有不妥之处吗？为什么？不，因为酶的催化效率高，加酶后再做不，因为酶的催化效率高，加酶后再做变量（温度）的调控，底物已经被催化变量（温度）的调控，底物已经被催化分解一部分了。分解一部分了。不行，因为斐林试剂检测过程中要加热，不行，因为斐林试剂检测过程中要加热，而本实验中的变量是温度。而本实验中的变量是温度。探究二、探究PH值对酶活性的影响 1、自变量是_，怎样控制自变量？。2、因变量是_，3、实验材料用具：（P84）4、你选择的酶是 ，反应物是 。5实验程序：根据你的选择，写出实验操作过程：（可以以表格形式反映）PH值值通过给酶溶液中滴加酸或碱溶液通过给酶溶液中滴加酸或碱溶液酶促反应速率酶

18、促反应速率过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢过氧化氢H2O2溶溶液液1 1号试管号试管2 2号试管号试管3 3号试管号试管实实验验步步骤骤一一二二三三四四现象现象结论结论探究探究探究探究pHpHpHpH对过氧化氢酶活性的影响对过氧化氢酶活性的影响对过氧化氢酶活性的影响对过氧化氢酶活性的影响加入过氧化氢酶加入过氧化氢酶2 2滴滴滴加滴加2 2滴盐酸滴盐酸 滴加滴加2 2滴蒸馏水滴蒸馏水 滴加滴加2 2滴滴NaOHNaOH试管各加入试管各加入2mL H2mL H2 2O O2 2溶液溶液2 23min3min后将点燃的卫生香分别放入试管中后将点燃的卫生香分别放入试管中无明显变化无明显变化复燃复燃无明显变

19、化无明显变化只有在适合的只有在适合的pHpH下酶的催化效率最高下酶的催化效率最高 在最适宜在最适宜PH下，酶的活性最高，下，酶的活性最高，PH偏高或偏高或偏低酶的活性都会明显降低。偏低酶的活性都会明显降低。在过酸过碱的条件下，在过酸过碱的条件下，都会使酶的空间结构都会使酶的空间结构遭到破坏而失去活性遭到破坏而失去活性思考：思考：高温、低温、过酸和过碱对酶活性高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？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；低温使酶活性明显下降，但遭到破坏，使酶永久失活；低温使酶活

20、性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。在适宜温度下其活性可以恢复。小结小结：1、酶的特性：酶具有、酶的特性：酶具有_性。酶具有性。酶具有_性。酶的作用条件性。酶的作用条件_。2、影响酶催化的变化因素：受到、影响酶催化的变化因素：受到_、_等的影响。等的影响。3、影响因素的变化与酶的催化效率：在最适温度或最、影响因素的变化与酶的催化效率：在最适温度或最适适pH之前，随温度或之前，随温度或pH的逐步增加，酶的催化效率的逐步增加，酶的催化效率也也_，在最适温度或最适，在最适温度或最适pH之后，随温度之后，随温度或或pH的不断增加，酶的催化效率的不断增加，酶的催化效率_，4、酶的失活：过、酶的失活

21、：过_、过、过_或温度或温度_，会使酶的会使酶的_遭到破坏，使酶遭到破坏，使酶_。5、酶的活性恢复：、酶的活性恢复：0左右时，酶的左右时，酶的_很低，很低，但酶的空间结构但酶的空间结构_，在适宜的温度下酶的活，在适宜的温度下酶的活性可以性可以_。高效高效专一专一比较温和比较温和温度温度PH值值逐渐升高逐渐升高不断降低不断降低酸酸 碱碱过高过高空间结构空间结构失活失活活性活性没遭破坏没遭破坏恢复恢复 影响酶促反应的因素：温度、影响酶促反应的因素：温度、PHPH值、酶的浓度、值、酶的浓度、底物浓度等。底物浓度等。(一般来说影响蛋白质活性的因素都能影响酶的活性。一般来说影响蛋白质活性的因素都能影响酶

22、的活性。)低温：抑制低温：抑制高温：失活高温：失活过酸：失活过酸：失活过碱：失活过碱：失活(1)(1)温度、温度、pHpH 过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭过酸、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；低温使酶活性明显下降，到破坏，使酶永久失活；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。但在适宜温度下其活性可以恢复。影响酶促反应的因素：温度、影响酶促反应的因素：温度、PHPH值、酶的浓度、值、酶的浓度、底物浓度等。底物浓度等。(一般来说影响蛋白质活性的因素都能影响酶的活性。一般来说影响蛋白质活性的因素都能影响酶的活性。)(2)(2)酶的浓度：反应速率随酶浓度的

23、升高而加快。酶的浓度：反应速率随酶浓度的升高而加快。酶酶促促反反应应速速率率酶的浓度酶的浓度生生成成物物的的量量时间时间酶的浓度酶的浓度(a)酶的浓度酶的浓度(2a)底物充足底物充足(3)(3)底物浓度：在一定浓度范围内，反应速率随浓度底物浓度：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。的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化。酶酶促促反反应应速速率率底物浓度底物浓度酶量一定酶量一定(4)(4)抑制剂和激活剂抑制剂和激活剂生生成成物物的的量量时间时间底物浓度底物浓度(v)底物浓度底物浓度(2v)(a)(2a)影响酶促反应的因素：温度、影响酶促反应的因

24、素：温度、PHPH值、酶的浓度、值、酶的浓度、底物浓度等。底物浓度等。(一般来说影响蛋白质活性的因素都能影响酶的活性。一般来说影响蛋白质活性的因素都能影响酶的活性。)1 1、胃蛋白酶的最适温度为、胃蛋白酶的最适温度为37，在测定其活性时，将，在测定其活性时，将溶液从溶液从0 37 过程中，胃蛋白酶的活性将过程中，胃蛋白酶的活性将()；将溶液从将溶液从100 37 过程中，胃蛋白酶的活性将过程中，胃蛋白酶的活性将()。A.不断上升不断上升B.没有变化没有变化C.先升后降先升后降D.不断下降不断下降BA巩固练习巩固练习巩固练习巩固练习2、为了认识酶作用的特性，以、为了认识酶作用的特性，以20过氧化

25、氢溶液为反应底过氧化氢溶液为反应底物的一组实验结果如下表所示。通过分析实验结果，能够得物的一组实验结果如下表所示。通过分析实验结果，能够得出相应的结论。在下列有关结论的描述中，从表中出相应的结论。在下列有关结论的描述中，从表中得不到得不到实实验依据的一项是验依据的一项是()方法方法观察结果观察结果 1常温下自然分解常温下自然分解氧气泡少而小氧气泡少而小 2常温下加入常温下加入Fe3氧气泡稍多而小氧气泡稍多而小 3常温下加入鲜肝提取液常温下加入鲜肝提取液氧气泡极多而大氧气泡极多而大 4加入煮沸后冷却的鲜肝提取液加入煮沸后冷却的鲜肝提取液氧气泡少而小氧气泡少而小B A.A.从催化反应效率看，酶有高

26、效性从催化反应效率看，酶有高效性从催化反应效率看，酶有高效性从催化反应效率看，酶有高效性B.B.从催化底物范围看，酶有专一性从催化底物范围看，酶有专一性从催化底物范围看，酶有专一性从催化底物范围看，酶有专一性C.C.从催化反应条件看，酶有温和性从催化反应条件看，酶有温和性从催化反应条件看，酶有温和性从催化反应条件看，酶有温和性D.D.从催化活性看，酶变性后就失活从催化活性看，酶变性后就失活从催化活性看，酶变性后就失活从催化活性看，酶变性后就失活3.人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是（）A.所吃食物不能消化所吃食物不能消化B.胃没有排空胃没有排空

27、C.体温超过合适温度，消化酶的活性下降体温超过合适温度，消化酶的活性下降D.吃药使人没有了胃口吃药使人没有了胃口 4.胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是（）A.pH不适合不适合B.胃中已经起了消化作用，不能再起作用了胃中已经起了消化作用，不能再起作用了C.被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用D.小肠中没有蛋白质可被消化小肠中没有蛋白质可被消化CA习题巩固习题巩固5 5、下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化、下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的

28、影响。的化学反应速率的影响。ABC反反应应速速率率反应物浓度反应物浓度（1 1）请解释在）请解释在A A、B B、C C三点三点时该化学反应的状况。时该化学反应的状况。A A点：随着反应底物浓度的增点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。加，反应速率加快。B B点：反应速率在此时达到最高。点：反应速率在此时达到最高。C C点：反应速率不再随着反应底物浓度的增加而升点：反应速率不再随着反应底物浓度的增加而升高，维持在相对稳定的水平。高，维持在相对稳定的水平。习题巩固习题巩固1 1、下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化、下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响

29、。的化学反应速率的影响。ABC反反应应速速率率反应物浓度反应物浓度（2 2）如果在）如果在A A点时温度升高点时温度升高1010，曲线会发生什么变化，曲线会发生什么变化？为什么？请画出变化后的？为什么？请画出变化后的曲线。曲线。如果在如果在A A点时温度升高点时温度升高1010，曲线上升的幅度，曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。应速率都会变慢。习题巩固习题巩固1 1、下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化、下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。的化学反应速率的影响。ABC反反应应速速率率反应物浓度反应物浓度（3 3）如果在）如果在B B点时往反应混点时往反应混合物中加入少量同样的酶，合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化？为什曲线会发生什么变化？为什么？请画出相应的曲线。么？请画出相应的曲线。该曲线表明，该曲线表明，B B点的反应底物的浓度足够点的反应底物的浓度足够大，是酶的数量限制了反应速率的提高，这时大，是酶的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快。加入少量的酶，会使反应速率加快。