公开课：降低化学反应活化能的酶

第5章细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶提出问题：1、酶是怎样被发现的？2、什么是细胞代谢？3、酶在细胞代谢中有什么作用？4、酶的化学本质是什么？贴近生活：2.消化器官——胃起到了什么样的作用？是不是只简单的磨碎食物？1.早晨吃过饭，肚子里的食物会发生怎样的变化？一、问题探讨讨论一：金属笼子有什么作用呢？讨论二：是什么物质使肉块消失了？讨论三：怎样才能证明你的推测？排除了鸟胃中的物理性消化胃内的化学物质收集胃内物质，在体外能否分解肉块CO2+H2O（CH2O)+O2光能酶C6H12O6+6H2O+O26CO2+12H2O+能量氧气酶氨基酸多肽酶缩合脱水细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。一、酶的作用和本质叶绿体线粒体核糖体是细胞生命活动的基础［小资料］人体细胞内所发生的反应是非常快的，据估计人体内的细胞每分钟发生的反应超过几百万次；人体血液中的红细胞每秒钟要更新200万个。这么多的化学反应能够在常温常压下顺利进行，正是因为细胞内存在着生物催化剂——酶。一、酶在细胞代谢中的作用实验探究：实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。实验原理：过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。2H2O22H2O+O2高温/Fe3＋/过氧化氢酶想一想1、为什么要选用新鲜的猪肝？2、为什么要将猪肝制成研磨液？3、滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个吸管？4、氧气的多少可以通过哪些途径观察？新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶使肝细胞破裂从而释放出过氧化氢酶不能，影响实验的准确性气泡的数量、带火星木条复燃情况与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？90℃水浴加热加热可以促进过氧化氢分解1、3号试管和4号试管未经加热也有大量的气泡产生，这说明什么？2、3号和4号试管相比，哪支试管反应速率快？说明什么？Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解4号，说明过氧化氢酶的催化效率更高步骤试管编号说明1234一H2O2浓度剂量二剂量结果气泡产生带火星木条结论比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3鲜肝研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃反应条件自变量因变量无关变量变量对照组实验组对照实验等量性原则单一变量原则等量性原则无关变量人为改变的变量随自变量的变化而变化的变量1.高温可以加快过氧化氢分解2.FeCl3能催化过氧化氢分解3.过氧化氢酶能催化过氧化氢分解4.过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高控制变量的科学方法：自变量变量因变量单一变量原则无关变量对照组对照实验对照原则实验组酶在细胞代谢中的作用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。各条件使反应加快的本质：加热：Fe3+：酶：提高分子的能量降低化学反应的活化能同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。75无催化剂催化29过氧化氢酶54用胶态铂催化活化能(kJ.mol-1)条件催化剂在化学反应中的作用酶作用的本质：降低化学反应的活化能？当皮肤上出现小伤口时，用双氧水消毒时，能观察到什么现象？你能解释这一现象的原因吗？当皮肤上出现小伤口时，常用双氧水消毒，消毒时常能观察到有气泡产生。这是因为人体细胞中的过氧化氢酶能将过氧化氢分解成水和氧气。这气泡就是氧气。细胞中的酶很多，它们都是蛋白质吗？（二）酶的本质1、资料分析发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德李比希毕希纳萨姆纳争论其他科学家切赫和奥特曼发酵与死细胞中的物质有关发酵与活细胞有关死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵脲酶是蛋白质胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质少数酶是RNA2.归纳酶的本质及生理功能化学本质绝大多数是________少数是_____合成原料合成场所来源生理功能作用原理蛋白质RNA氨基酸核糖核苷酸核糖体核仁降低化学反应的活化能生物催化作用活细胞酶的定义酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是RNA.来源作用化学本质什么是酶？酶的作用与本质•作用：……•由酶催化的化学反应，称酶促反应•酶对化学反应的催化效率为酶的活性参与细胞代谢，催化化学反应。三、酶的特性•和无机催化剂相比，酶的催化效率大约是其的107～1013倍你在打球或赛跑时，需要大量的能量供应，如果酶的催化效率很低，会发生什么情况呢？资料11、无机催化剂酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。2、蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。3、口腔里有唾液淀粉酶，可塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化。由上述资料大胆的提出问题，作出你的假设。步骤试管1试管212ml可溶性淀粉2ml蔗糖溶液22ml新鲜淀粉酶溶液，振荡，60℃水浴保温5min32ml斐林试剂，边加边轻轻振荡4水浴煮沸1min结果出现砖红色沉淀无砖红色沉淀•酶的专一性是普遍存在的•生物体内有些酶能够催化某些分子结构相近的矿物质，如二肽酶，可以催化任何两种氨基酸组成的二肽水解。•所以，准确地说，酶的专一性是指一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。酶的特性专一性•例1：酪氨酸酶•代谢途径：酪氨酸——→黑色素•例2：多肽的水解多肽——→氨基酸肠肽酶东方骄子P53酶专一性的图像分析温度对酶活性的影响实验操作内容试管1试管2试管3试管1′试管2′试管3′1注入可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml2注入新鲜淀粉酶溶液1ml1ml1ml3放置温度60℃100℃0℃60℃100℃0℃4保温时间5分钟5分钟5分钟5分钟5分钟5分钟5混合试管1′试管2′试管3′6保温时间5分钟5分钟5分钟7滴碘液1滴1滴1滴8观察实验现象（是否变蓝）1、能否使用过氧化氢酶催化H2O2分解来探究温度对酶活性的影响？2、1和1’，2和2’，3和3’为什么要各自在相同的温度下保温5min后再混合？东方骄子P54“特别提醒”•酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的最适温度0最适温度t/℃υ/mmol.s-1酶活性受温度影响示意图一般地，动物体内的酶最适温度在35~40℃之间；植物体内的酶最适温度在40~50℃之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大。温度对酶活性的影响试管编号处理C1C2C3C4C5加入新鲜淀粉酶溶液1毫升1毫升1毫升1毫升1毫升加入缓冲液调节PH值更酸酸7碱更碱加入可溶性淀粉液2毫升2毫升2毫升2毫升2毫升振荡试管后，在60℃恒温水浴中静置1min加入配好的斐林试剂1毫升1毫升1毫升1毫升1毫升轻轻振荡试管，放到热水中用酒精灯加热煮沸1min结果（颜色）结论pH对酶活性的影响1、步骤2和步骤3能否对调，为什么？2、能否用碘液作鉴定试剂？为什么东方骄子P54、P55“特别提醒”•反应溶液pH会对酶的活性有影响υ/mmol.s-1最适pH0pH酶活性受pH影响示意图一般地，动物体内的酶最适pH在6.5~8.0之间；植物体内的酶最适温度在4.5~6.5之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大。pH对酶活性的影响酶的名称最适PH过氧化氢酶（肝）6.8唾液淀粉酶6.8脂肪酶8.3胰蛋白酶8.0~9.0胃蛋白酶1.5~2.2pH对酶活性的影响酶的作用条件较温和•娇气的酶酶一般在比较温和的条件下催化化学反应的进行。过酸过碱和高温---酶被杀死，低温------------------酶暂时失活结论：在最适宜的温度和最适宜的pH下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。过酸、过碱和高温，都能使酶的分子结构遭到破坏而失去活性，且不可逆。小结：酶的特性•酶的高效性•酶的专一性酶需要适宜的条件每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍1．下列有关对照实验设置的叙述中，错误的是（）。A．要设置对照组和实验组B．要遵循单因子变量原则C．无关变量要始终相同且适宜D．自变量要始终保持相同2．同无机催化剂相比，酶具有更高的催化效率的原因是（）。A．能降低反应的活化能B．能供给反应物能量C．改变了反应的途径D．降低反应活化能的作用更显著课堂巩固3．关于活化能，下列说法不正确的是（）。A．是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量B．加热、加压通常能使反应物分子获得足够的活化能C．无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量更多而加快反应速率D．酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应更容易进行4、同一个体内的各类活细胞所含有的酶（）A、种类有差异，数量相同B、种类有差异，数量不同C、种类无差异，数量相同D、种类无差异，数量不同5、在探究pH对酶活性的影响的实验中，温度和pH分别属于()A．自变量和因变量B．无关变量和因变量C．无关变量和自变量D．因变量和自变量•生黄豆中含有胰蛋白酶抑制物，食用后容易导致恶心、呕吐、腹泻。黄豆应高温久煮，煮熟煮透即可食用；豆浆煮沸后多煮片刻。酶缺失、失活与疾病•某些有机磷农药，如敌百虫、敌敌畏等，能与神经组织中胆碱酯酶的活性中心结合，使酶失去活性，人体也就出现肌肉震颤、瞳孔缩小、心跳减慢等症状。•当人体患病时，某些酶的活性会出现异常。疾病名称酶的情况肝炎血清中转氨酶活性增高糖尿病血清中超氧化物歧化酶活性降低恶性肿瘤（癌）转移扩散血清中乳酸脱氢酶活性增高佝偻病血清中碱性磷酸酶活性增高