5-1 降低化学反应活化能的酶(公开课)

第五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一.细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。一些化学反应MnO22KClO32KCl+3O22NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O3H2+N22NH3高温高压催化剂思考生物体内发生的化学反应与玻璃试管中的化学反应有什么区别呢?(1)反应条件温和(2)反应数量巨大(3)反应速度很快一般化学反应的条件（1）高温（2）高压（3）强酸（4）强碱（5）催化剂生物体内化学反应生物体内如此大量的反应是如何在温和条件下快速进行的呢?酶思考探究的一般步骤作出假设设计方案进行实验分析结果,得出结论表达和交流，进一步探究提出问题二．探究酶在细胞代谢中的作用当皮肤上出现小伤口时，常用双氧水消毒，通常能观察到什么现象？你能解释这一现象的原因吗？当皮肤上出现小伤口，用双氧水消毒时，经常能在伤口处观察到有气泡产生。是因为过氧化氢分解成水和氧气,这些气泡就是氧气。2H2O22H2O+O2常温H2O2过氧化氢酶2H2O22H2O+O2MnO2或FeCl32.作出假设：1.提出问题：过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解吗？过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解。3.设计实验：材料用具：过氧化氢溶液、过氧化氢酶（新鲜肝脏研磨液）、Fecl3溶液等实验探究：过氧化氢酶的作用实验步骤试管号3%H2O2控制变量点燃的卫生香检测实验处理H2O2分解速度(气泡多少)12ML22ML90度水浴加热32ML滴加3%氯化铁2滴42ML滴加20%肝脏研磨液2滴无很少不亮较多发亮很多复燃变量：实验过程中可以变化的因素。自变量：人为改变的变量。因变量：随着自变量的变化而变化的变量。对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。对照组：实验组：无关变量：能对实验结果造成影响的其它可变因素。y=k·x实验操作试管号3%过氧化氢量探究变量点燃的卫生香检测实验处理H2O2分解速度(气泡多少)1234对照实验自变量因变量无关变量对照组实验组2mL2mL2mL2mL90℃水浴加热滴加3.5%FeCl32滴滴加20%肝脏研磨液2滴很少较多很多无不亮发亮复燃1）与1号试管相比，3、4号试管都有气泡产生，这一现象说明了什么？FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢的分解。2）3号试管和4号试管相比，4号试管中的反应速率更快,这说明了什么？过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高。（1）过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解（2）与无机催化剂相比，酶具有高效性1、与1号试管相比，为什么2号试管加热后过氧化氢就能快速分解？加热为过氧化氢提供了什么？加热使反应加快的本质：使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。2、FeCl3中Fe3+和肝脏研磨液的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解，其原因与4号试管的相同吗？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。加热、Fe3+、H2O2酶使H2O2分解加快的原因分别是：加热Fe3+H2O2酶为过氧化氢分子提供能量降低化学反应的活化能显著降低化学反应的活化能加催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道加热加压相当于给汽车加大油门条件活化能(kJ/mol)没有催化剂75用胶态铂催化54用过氧化氢酶催化2920℃测得的过氧化氢分解的活化能如右表二、酶在细胞代谢中的作用同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。是生物催化剂，能降低化学反应活化能。三、酶的本质资料分析：关于酶本质的探索巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用毕希纳酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样萨姆纳脲酶是蛋白质李比希切赫、奥特曼少数RNA也具有生物催化功能(核酶）酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数RNA也具有催化功能。酶的本质在研究酶性质的过程中,科学家通过整理大量的实验数据,发现酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。由上述资料可看出酶具有什么特性？高效性四、酶的特性表示酶高效性的曲线(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。(3)酶只能催化已存在的化学反应。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。脲酶只能催化尿素分解，对其他化学反应不起作用。专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应。口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化?由上述资料可看出酶具有什么特性？资料五：感冒发烧的你为什么不想吃饭呢？资料四：实验证明，用加酶洗衣粉时，温水的洗涤效果要比冷水好。资料六：我们知道口腔温度和体温差不多，而当我们口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后，却发现，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，你能给出合理的解释吗？（提示：唾液的pH为6.2-7.4，胃液的pH为0.9-1.5）温度对酶活性的影响问题聚焦1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？三组，高温，低温和常温！2、我要设计几组实验？选择几个温度？淀粉酶，H2O2受温度影响也会分解3、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？碘液，看是否变蓝实验步骤12345观察并记录实验现象结论试管各加入2mL可溶性淀粉溶液1号试管2号试管3号试管1′试管2′试管3′试管试管各加入2mL淀粉酶溶液1和1′置于0℃冰水中保温5min2和2′置于60℃热水中保温5min3和3′置于100℃沸水中保温5min探究1.温度对淀粉酶活性的影响将相应温度下的两试管溶液混合均匀，在各自温度下继续保温2min试管中各滴加1～2滴碘液，摇匀蓝色不变蓝蓝色温度会影响酶的活性步骤项目试管1取三支试管分别编号1232各试管分别注入H2O22mlH2O22mlH2O22ml3各试管分别滴加HCl2mlNaOH2ml蒸馏水2ml4注入新鲜猪肝研磨液2滴2滴2滴5观察并记录实验现象（气泡产生多少）结论探究2.pH对酶活性的影响实验少量气泡极少量气泡大量气泡pH值会影响酶的活性探究活动４：低温、高温下的酶恢复到正常温度，酶的活性是否能够恢复？探究活动３：过酸或过碱环境中的酶，在恢复到中性时，酶的活性是否能够恢复？低温环境下的酶恢复到正常温度时，其活性恢复，高温环境下的酶，活性不能恢复。酶的活性都不能恢复B点代表：E点代表：最适温度最适pHBECAFD低温使酶活性受抑制，温度恢复，酶活性可以恢复；高温、强酸、强碱破坏酶结构，使酶失活，不能恢复。BECAFD★影响酶促反应速率的因素：1、温度3、酶的浓度（底物过量且其他条件适宜）4、底物浓度：酶促反应速率酶的浓度酶促反应速率底物浓度酶量一定2、pH反应速率随酶浓度的升高而加快。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，反应速率不再变化酶的特性：具有高效性具有专一性作用条件较温和要有合适的温度要有合适的pH总结：比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用温度对淀粉酶活性的影响pH对过氧化氢酶活性的影响