5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶

一.酶的作用和本質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)一、細(xì)胞代謝的概念二、過(guò)氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)三、酶催化作用的原理四、酶及其本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，稱(chēng)為：細(xì)胞代謝一、細(xì)胞代謝的概念1、關(guān)于變量（1）變量：是指實(shí)驗(yàn)過(guò)程中

的因素?？梢宰兓?/p>

：是指

的變量，如氯化鐵和肝臟研磨液。自變量人為改變

：是指隨著自變量的變化而變化的變量。如H2O2的分解速率或酶活性。因變量

：是指除自變量外，其他對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

的可能因素。如H2O2濃度,肝臟研磨液新鮮程度等。無(wú)關(guān)變量能造成影響（2）（3）（4）二、知識(shí)儲(chǔ)備：變量的相關(guān)知識(shí)介紹2.對(duì)照實(shí)驗(yàn)：除了

以外,其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)叫做對(duì)照實(shí)驗(yàn)。它一般要設(shè)置

組和

組。3.活化能：分子從

轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的

狀態(tài)所需要的能量稱(chēng)為活化能。4.通過(guò)“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)，證明酶具有

能力，同時(shí)也證明酶具有

。其催化作用的機(jī)理是

，使細(xì)胞代謝在

條件下快速進(jìn)行。一個(gè)因素對(duì)照實(shí)驗(yàn)常態(tài)活躍催化高效性降低化學(xué)反應(yīng)的活化能溫和找一找對(duì)照課本79頁(yè)實(shí)驗(yàn)，找出下列問(wèn)題的答案：1、1~4號(hào)試管中____號(hào)試管是對(duì)照組，

_____號(hào)試管是實(shí)驗(yàn)組。2、該實(shí)驗(yàn)中的自變量是：因變量是：3、2H2O22H2O+O2,該過(guò)程有氣泡冒出。若反應(yīng)一段時(shí)間,不再有氣泡冒出,說(shuō)明________；若在不增加H2O2量的前提下，使氣泡的生成量增加,可采取的措施是提高_(dá)_________。

酶反應(yīng)結(jié)束H2O2的濃度H2O2分解速率Fecl3溶液、H2O2溶液12、3、4過(guò)氧化氫可以分解產(chǎn)生水和氧氣以過(guò)氧化氫為例探討酶在細(xì)胞代謝中的作用三、過(guò)氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解試管編號(hào)1234每支試管加過(guò)氧化氫溶液90℃水浴滴入2滴FeCl3溶液滴入2滴肝臟研磨液不處理結(jié)果第二步第一步2ml實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)試管編號(hào)1234第一步第二步2-3min后，將點(diǎn)燃的衛(wèi)生香分別放入試管上方，觀察衛(wèi)生香燃燒情況。每支試管加2ml過(guò)氧化氫溶液90℃水浴滴入2滴FeCl3溶液滴入2滴肝臟研磨液空白1min分鐘后，將點(diǎn)燃的衛(wèi)生香放在液面的上方檢驗(yàn)方法結(jié)果預(yù)測(cè)步驟試管編號(hào)說(shuō)明1234一二

觀察結(jié)論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(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣過(guò)氧化氫在過(guò)氧化氫酶的作用下分解速率最快反應(yīng)條件自變量因變量無(wú)關(guān)變量變量

H2O2

濃度劑量劑量氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)步驟：2號(hào)試管為什么能產(chǎn)生氣泡？加熱提供了使H2O2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，使H2O2分解為水和O2?；罨埽悍肿訌某B(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?！?號(hào)和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？結(jié)論：同無(wú)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！兩支試管的唯一區(qū)別是催化劑不同，如果兩試管的溫度也不同，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響嗎？四、酶催化作用的原理

降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能。發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)巴斯德李比希畢希納薩姆納VS其他科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)酵與死細(xì)胞中的物質(zhì)有關(guān)發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)

死細(xì)胞中的物質(zhì)和活細(xì)胞都能引起發(fā)酵脲酶是蛋白質(zhì)胃蛋白酶等許多酶也是蛋白質(zhì)少數(shù)酶是RNA五、酶及其本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程酶的定義酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類(lèi)具有生物催化作用的有機(jī)物。絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA.什么是酶？來(lái)源作用化學(xué)本質(zhì)(1)酶能降低反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，但并不改變反應(yīng)的方向。(2)反應(yīng)前后酶的性質(zhì)和數(shù)量均沒(méi)有變化。一.細(xì)胞代謝:二.酶的本質(zhì)三.酶的作用與無(wú)機(jī)催化劑相比，更加顯著降低化學(xué)反應(yīng)活化能絕大多數(shù)酶本質(zhì)是蛋白質(zhì)少數(shù)酶本質(zhì)是RNA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(chēng)為細(xì)胞代謝。四.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的原則：?jiǎn)我蛔兞吭瓌t(自變量/因變量）對(duì)照實(shí)驗(yàn)原則(對(duì)照組/實(shí)驗(yàn)組）活化能(KJ·mol-1)反應(yīng)進(jìn)程常態(tài)無(wú)酶催化Fe3+催化酶降低的活化能條件活化能(KJ·mol-1)無(wú)催化劑≈75H2O2酶≈8Fe3+≈50H2O2分解所需活化能75850Fe3+降低的活化能有酶催化同無(wú)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，F(xiàn)e3+并未供給過(guò)氧化氫能量，但降低了化學(xué)反應(yīng)活化能。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)活化能的酶酶的特性比較過(guò)氧化氫酶和Fe3+的催化效率事實(shí)上，酶的催化效率一般是無(wú)機(jī)催化劑的107

～1013倍。2滴肝臟研磨液2滴三氯化鐵溶液1212高效性酶的特性質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+數(shù)，大約是每滴研磨液中過(guò)氧化氫酶分子數(shù)的25萬(wàn)倍。表示酶高效性的曲線(1)催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。下圖中三條線分別以下哪種情況，加入酶，加入無(wú)機(jī)催化劑和未加酶和催化劑(2)酶和催化劑只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需時(shí)間，不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)（即生成物的量）

蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)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，對(duì)其他化學(xué)反應(yīng)不起作用。由上述資料可看出酶具有什么特性？酶的特性肽酶能催化多種多肽水解為氨基酸，是否說(shuō)明肽酶沒(méi)有專(zhuān)一性？專(zhuān)一性，一種酶只能催化一種或一類(lèi)化學(xué)反應(yīng)。2、感冒發(fā)燒的你為什么不想吃飯呢？1、實(shí)驗(yàn)證明，用加酶洗衣粉時(shí)，溫水的洗滌效果要比冷水好。3、我們知道口腔溫度和體溫差不多，而當(dāng)我們口腔中的唾液淀粉酶進(jìn)入胃中以后，卻發(fā)現(xiàn)，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，你能給出合理的解釋嗎？（提示：唾液的pH為6.2-7.4，胃液的pH為0.9-1.5）探究影響酶活性的條件探究1

溫度對(duì)酶活性的影響問(wèn)題聚焦1、選擇淀粉還是H2O2作為實(shí)驗(yàn)材料？三組，高溫，低溫和常溫2、設(shè)計(jì)幾組實(shí)驗(yàn)？選擇幾個(gè)溫度？H2O2受溫度影響會(huì)分解3、觀察指標(biāo)怎么確定，選擇什么樣的鑒定試劑？為什么不用斐林試劑？碘液，看是否變藍(lán)，斐林試劑鑒定需要水浴加熱，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)步驟12345觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論試管各加入2mL可溶性淀粉溶液1號(hào)試管2號(hào)試管3號(hào)試管1′試管2′試管3′試管試管各加入2mL淀粉酶溶液1和1′置于0℃冰水中保溫5min2和2′置于60℃熱水中保溫5min3和3′置于100℃沸水中保溫5min將相應(yīng)溫度下的兩試管溶液混合均勻，在各自溫度下繼續(xù)保溫2min試管中各滴加1～2滴碘液，搖勻藍(lán)色不變藍(lán)藍(lán)色溫度過(guò)高過(guò)低，都會(huì)影響酶的活性1和1’，2和2’，3和3’為什么要各自在相同的溫度下保溫5min后再混合？如果直接將酶加入反應(yīng)物,在未達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度的時(shí)間里,酶已經(jīng)發(fā)揮作用,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.所以在探究溫度對(duì)酶活性的影響的實(shí)驗(yàn)里,一定要將酶、反應(yīng)物分別放置在設(shè)定溫度保溫5min溫度對(duì)酶活性的影響（1）在一定溫度范圍內(nèi)，酶促反應(yīng)速率隨溫度的升高而_______，但當(dāng)溫度升高到一定限度時(shí)，酶促反應(yīng)速率不僅不再加快反而隨著溫度的升高而________。BCA（3）低溫影響酶的活性，但不會(huì)使酶的_________遭到破壞，溫度升高后，酶________恢復(fù)活性。但高溫會(huì)導(dǎo)致酶_________，酶會(huì)_______活性。（2）在一定條件下，酶活性最大時(shí)的溫度稱(chēng)為該酶的_________。升高降低最適溫度空間結(jié)構(gòu)能夠變性失去一般地，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適溫度在35~40℃之間；植物體內(nèi)的酶最適溫度在40~50℃之間；細(xì)菌和真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別較大。探究2

pH對(duì)酶活性的影響問(wèn)題聚焦1、選擇淀粉還是H2O2作為實(shí)驗(yàn)材料？三組，酸性，堿性和中性2、設(shè)計(jì)幾組實(shí)驗(yàn)？選擇幾個(gè)pH？H2O2，因?yàn)樵谒嵝詶l件下，淀粉會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)。3、觀察指標(biāo)怎么確定？氣泡產(chǎn)生數(shù)量步驟項(xiàng)目試管1取三支試管分別編號(hào)1232注入新鮮豬肝研磨液2滴2滴2滴2各試管分別注入2mlH2O22mlH2O22mlH2O23各試管分別滴加HCl2mlNaOH2ml蒸餾水2ml5觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（氣泡產(chǎn)生多少）結(jié)論探究2.pH對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)無(wú)明顯氣泡無(wú)明顯氣泡大量氣泡酶的作用需要適宜的pH，pH偏高或偏低都會(huì)使酶活性降低。為什么在加入肝臟研磨液后，直接調(diào)節(jié)pH，然后再加入3%過(guò)氧化氫溶液？pH能不能放在最后？不能，因?yàn)槊傅淖饔镁哂懈咝?，在調(diào)節(jié)pH之前，試管中已經(jīng)發(fā)生了劇烈反應(yīng)，會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。υ/mmol.s-1最適pH0pH酶活性受pH影響示意圖（1）在一定條件下，酶活性最大時(shí)的pH值稱(chēng)為該酶的________。偏離該pH，不論升高還是降低，酶促反應(yīng)速率都會(huì)________。pH對(duì)酶活性的影響（2）過(guò)酸，過(guò)堿都會(huì)使酶的_________遭到破壞，使酶___________。降低最適pH空間結(jié)構(gòu)永久失活

一般地，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適pH在6.5~8.0之間，但也有例外，如胃蛋白酶的最適pH為1.5；植物體內(nèi)的酶最適pH在4.5~6.5之間。底物濃度和酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響（1）甲圖中在其他條件適宜、酶濃度一定的情況下，酶促反應(yīng)速率隨底物濃度的改變?cè)鯓幼兓?？?）甲圖中：A~B段限制因素：_____________；B以后穩(wěn)定階段限制因素：___________________________（3）乙圖顯示在底物足夠、其他條件適宜的情況下，酶促反應(yīng)速率和酶濃度之間的關(guān)系：________________________________底物濃度酶的數(shù)量和酶的活性成正比酶促反應(yīng)速率隨底物濃度增大而加快，但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后，酶促反應(yīng)速率不再增大。溫度小結(jié)：影響酶促反應(yīng)速率的因素及其作用的實(shí)質(zhì)pH抑制劑或激活劑酶濃度底物濃度酶活性影響影響酶與底物的接觸面積酶促反應(yīng)速率據(jù)表分析,下列說(shuō)法正確的是(

)組別①②③3%淀粉溶液2mL2mL2mL2%α-淀粉酶溶液1mL1mL1mL反應(yīng)溫度0℃60℃100℃碘液2滴2滴2滴A.α-淀粉酶溶液的用量是無(wú)關(guān)變量B.本實(shí)驗(yàn)探究的是淀粉酶具有專(zhuān)一性C.淀粉溶液和酶溶液可直接混合后再在相應(yīng)溫度下保溫D.①③組實(shí)驗(yàn)結(jié)果均出現(xiàn)藍(lán)色,其原因都是酶永久失活A(yù)P86課后練習(xí)為了探究溫度、pH對(duì)酶活性的影響,下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理的是(

)實(shí)驗(yàn)編號(hào)探究課題選用材料與試劑A溫度對(duì)酶活性的影響過(guò)氧化氫溶液、新鮮的肝臟研磨液B溫度對(duì)酶活性的影響新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液CpH對(duì)酶活性的影響新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液DpH對(duì)酶活性的影響新制的淀粉酶溶液、新制的麥芽糖溶液、斐林試劑B如圖表示在最適溫度和