2011降低化学反应活化能的酶

酶细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。你知道吗？在化学反应中有没有提高化学反应速率的方法？加热、催化剂细胞代谢在常温常压下，为什么能顺利而快速地进行？第三节酶一、酶的本质的探索酶到底是什么物质？1773年意大利科学家斯帕兰扎尼喂食鹰实验1897年德国化学家毕希纳将酵母菌中引起发酵的物质称为酿酶1926年美国科学家萨姆纳尔从刀豆中提取脲酶实验（并证明其是一种蛋白质）20世纪30年代，提取多种酶的蛋白质结晶，并指出有催化作用20世纪80年代，切赫和奥特曼发现少数RNA也具有催化作用1857年巴斯德提出发酵是因酵母细胞的存在；李比希认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质一酶的本质的探索酶的来源酶的功能一、酶的本质酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物作用原理：显著降低反应的活化能注意：反应前后酶的性质和数量均不变思考：加热为什么能加快化学反应？无酶催化有酶催化酶催化作用机理：降低活化能酶的化学本质酶的来源酶的功能大部分酶是蛋白质，少数是RNA。一、酶的本质的探索酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物实验：验证酶的化学本质(1)证明某种酶是蛋白质(2)证明某种酶是RNA实验组：待测酶液+双缩脲试剂→是否出现紫色反应对照组：已知蛋白液+双缩脲试剂→出现紫色反应实验组：对照组：待测酶液+派洛宁染液→是否呈现红色已知RNA溶液+派洛宁染液→出现红色实验设计：注意设置对照！二、酶的分布胞内酶(如呼吸氧化酶)胞外酶(如各种消化酶)三、酶的功能特性1、高效性2、专一性3、需要适宜的条件三、酶的功能特性1、高效性缩短达到化学平衡所需时间，不改变平衡点◆实验一：验证酶具有催化能力和高效性1．实验原理比较H2O2在常温条件下，过氧化氢酶和MnO2作用下气泡产生的数量多少或卫生香复燃的剧烈程度，得出H2O2酶的催化效率。2．实验材料3．实验流程特别注意观察比较产生气泡的多少,冒气泡时间的长短，卫生香的燃烧情况◆实验一：验证酶具有催化能力和高效性①酶能催化生物化学反应；②酶的催化效率比无机催化剂高得多——高效性4.通过该实验可以得出哪些结论?◆意义：①保证细胞内化学反应的顺利进行；②保证细胞所需能量的稳定供应。◆实验一：验证酶具有催化能力和高效性新课堂P32---2009.全国卷实验中为什么要选用新鲜的肝脏？为什么要将肝脏制成研磨液？5.讨论肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶的数量减少且活性降低。实验中为什么要选用新鲜的肝脏？为什么要将肝脏制成研磨液？可以加大过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。5.讨论理一理：本实验审题时要找1+4要素反应条件：①MnO2②过氧化氢酶自变量过氧化氢分解速率因变量反应物的浓度反应物的体积外界的压强等无关变量检测指标观察单位时间产生气泡的多少◆实验目的：验证酶具有催化能力和高效性三、酶的功能特性1、高效性2、专一性1948年，德国有机化学家Fisher提出钥匙和锁学说三、酶的功能特性1、高效性2、专一性×新课堂P30◆实验二：探究酶的专一性1．实验原理2．实验材料3．实验流程◆实验二：探究酶的专一性自行强化---新课堂P29案例2（2009.全国Ⅱ）酶催化作用的专一性原理葡萄糖果糖+蔗糖蔗糖酶活性部位葡萄糖果糖蔗糖—蔗糖酶结合+H2O葡萄糖果糖++实验关键及注意事项①保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键；②在实验中，质量分数为3％的蔗糖溶液要现用现配；③本尼迪特试剂要水浴加热④若用唾液淀粉酶，取唾液时一定要用清水漱口，以免食物残渣进入唾液中。◆实验二：探究酶的专一性举一反三①实验中所用酶的来源不同，则所需最适温度也不同市售的α一淀粉酶：最适温度为50～65℃；来自人体或生物组织的淀粉酶：最适温度为37℃左右。②证明酶的专一性实验中，既可用不同的底物作自变量，也可用不同的酶作自变量(底物相同)◆实验二：探究酶的专一性三、酶的功能特性1、高效性2、专一性3、需要适宜的条件（影响酶活性因素）温度：(动物体内酶的最适温度为35～40℃植物体内酶的最适温度为40～50℃)pH：(最适pH动物体内酶大多在6.5～8.O植物为4.5～6.8)◆实验三：探究pH对H2O2酶的影响1．实验原理2．实验材料肝脏中的H2O2酶能将H2O2催化分解成H2O和O2。用不同的pH缓冲液处理H2O2酶和H2O2，收集O2的产生量，比较在不同pH下H2O2酶的催化活性。3．实验流程◆实验三：探究pH对H2O2酶的影响实验方案：实验预期：使同一种酶分别处于不同的温度或pH条件下，分别催化同一种底物，观察其催化活性的变化。高温、过酸或过碱会使酶失活低温会抑制酶的活性探索温度、pH对酶活性的影响实验流程：温度对酶活性的影响分析一下表格：2与3步能互换吗？为什么？四、影响酶活性、酶促反应的因素及其曲线模型1、酶的催化活性的表示方法：以单位时间内(每分钟)底物减少量或产物生成量来表示1、酶的催化活性的表示方法：2、研究影响酶作用的因素的方法：以单位时间内(每分钟)底物减少量或产物生成量来表示研究某一因素对酶促反应速率的影响，应在保持其他因素不变的情况下，单独改变研究的因素。四、影响酶活性、酶促反应的因素及其曲线模型3、影响酶作用的因素：酶浓度、底物浓度、温度、PH（1）酶浓度对酶促反应的影响：用定量分析的方法，分别在不同的某种条件下测定同一种酶的活性，据所得到的数据绘制成曲线四、影响酶活性、酶促反应的因素及其曲线模型（前提：底物充足、其它条件适宜情况下）3、影响酶作用的因素：（2）底物浓度对酶促反应的影响：反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比。①底物浓度较低时：②底物浓度较高时：③底物浓度很大且达到一定限度：底物浓度增加，反应速率也随之加快，但不显著。酶饱和四、影响酶活性、酶促反应的因素及其曲线模型（前提：酶量一定、其它条件适宜情况下）（3）温度对酶促反应的影响四、影响酶活性、酶促反应的因素及其曲线模型曲线含义：温度对酶活性的影响曲线（以人体内的酶例）ABCB点：在最适温度时，酶的催化效率最高曲线含义：温度对酶活性的影响曲线（以人体内的酶例）ABCAB段：低于最适温度时，随着温度的升高，酶的催化效率逐渐提高。（低温时酶的活性受到抑制）曲线含义：温度对酶活性的影响曲线（以人体内的酶例）ABCBC段：高于最适温度时，随着温度的升高，酶的催化效率逐渐降低。（温度过高时酶失去活性）曲线含义：温度对酶活性的影响曲线（以人体内的酶例）实践应用：活的生物材料的低温保存（低温适合酶保存）ABC（4）pH对酶促反应的影响3、影响酶作用的因素：四、影响酶活性、酶促反应的因素及其曲线模型图表含义：B点：BA段：BC段：pH值对酶活性的影响（以人体内的酶为例）ABC催化效率pH值24681012胰蛋白酶胃蛋白酶唾液淀粉酶pH值对酶活性的影响（以人体内的酶为例）反应速率V酶的浓度（E）反应速率V底物浓度（S）反应速率V温度反应速率VPH值AB归纳小结◆特别关注：从酶催化作用机理看出，底物浓度，酶浓度以及影响酶活性的因素(如温度、pH值等)都将影响酶促反应速率，在研究影响酶促反应速度的因素时，要遵循单因子变量原则，即所要研究的因素为自变量，其余因素为无关变量（如研究温度对酶活性影响时，除温度可变外其他因素都应相同）。注意：1.过酸、过碱和高温使酶的分子结构遭到破坏，失去活性酶的特性3、酶的作用条件较温和2、酶具有专一性1、酶具有高效性原因？★★★因大多数酶是蛋白质，在过酸、过碱、高温、紫外线、重金属盐、农药等作用下会发生结构的改变，即发生蛋白质变性，此时，酶的催化作用消失。蛋白质的空间结构被破坏。注意：1.过酸、过碱和高温使酶的分子结构遭到破坏，失去活性；2.低温没有改变酶的分子结构，只是使酶的活性降低，温度适宜时酶的活性可恢复。酶的特性3、酶的作用条件较温和2、酶具有专一性1、酶具有高效性五、酶与新陈代谢与基因与性状的关系1、酶促进了新陈代谢的进行，生物体内酶缺乏或不足就要发生代谢紊乱2、酶是代谢产物，是受控于遗传物质而发挥作用的有机物说明：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状六、真核细胞中酶的分布(1)细胞膜：ATP酶等(2)细胞核：解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等(3)线粒体：有氧呼吸二、三两阶段的酶；DNA、RNA聚合酶等(4)高尔基体：多糖、核蛋白粘液生成酶(5)溶酶体：各种水解酶等(6)叶绿体：参与光反应形成ATP、NADPH有关的酶类和暗反应有关的酶系七、酶、激素、抗体和蛋白质