降低化学反应活化能的酶(

第5章细胞的能量供应和利用据统计，至今已发现2000多种酶，作为商品的有120多种。在工业生产、食品加工、医药、生活和科研等方面发挥着巨大作用。1、概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。细胞代谢——生命活动的基础核糖体：氨基酸多肽酶脱水缩合过氧化氢水溶液俗称双氧水，医用消毒剂。细胞代谢过程中也会产生H2O2，会伤害细胞中蛋白质和DNA等正常大分子。一、酶在细胞代谢中的作用2H2O22H2O+O21、双氧水的保质期一般为18个月，贮存时不能盛满，应避光贮存于冷处。2、双氧水中加入Fe3+，会产生大量的气泡。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没有变化的物质叫做。催化剂具有高度专一性。催化剂只是改变反应速率,并不改变化学平衡催化剂一些化学反应MnO2浓H2SO42KClO32KCl+3O2酒精+醋酸乙酸乙酯+水2H2O22H2O+O2加热/Fe3＋比较过氧化氢在不同条件下的分解2H2O22H2O+O21、常温下反应2、加热3、Fe3+做催化剂4、过氧化氢酶（猪肝研磨液）加热/Fe3＋过氧化氢酶实验现有FeCl3溶液、猪肝研磨液、3%H2O2溶液、4支试管、量筒、火柴、酒精灯、三脚架、石棉网、温度计、大烧杯和卫生香等，尝试量取2mlH2O2，设计实验比较过氧化氢在不同条件下的分解，观察实验现象。比较过氧化氢在不同条件下的分解2H2O22H2O+O21、常温下反应2、加热3、Fe3+做催化剂4、过氧化氢酶肝脏研磨液（过氧化氢酶）加入试管直接观察90℃水浴加热滴加FeCl3溶液加热/Fe3＋/过氧化氢酶分解反应进行的快慢衡量标准：肉眼观察气泡产生的多少；卫生香的燃烧情况12与1号试管相比，2号试管出现什么不同现象？这一现象说明什么？过氧化氢溶液肝脏研磨液滴入3滴4343氯化铁溶液滴入3滴3号和4号试管未经加热也有大量气泡产生，说明什么？3号和4号试管相比，哪支试管反应速率快？说明什么？单从控制变量的角度，你觉得这样的设计可以吗？对照实验——除了一个因素以外，其他因素都保持不变的实验,包括实验组和对照组。自变量——在对照实验中，人为改变的变量。因变量——随自变量的变化而变化的变量。无关变量——除自变量外，对实验结果造成影响的可变因素，一般控制在最适状态。对照实验及实验变量★阅读课本P79，对概念划线★生物实验设计原则单一变量原则（对照原则）、平行重复性原则、适宜性原则、科学性原则。实验原理：H2O2H2O+O2反应条件：①加热②Fe3+③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、体积、外界的压强等无关变量比较过氧化氢在不同条件下的分解单一变量原则：实验设计时只能有一个自变量步骤试管编号1234一H2O2浓度剂量二剂量结果气泡产生卫生香燃烧比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃常温FeCl3常温下肝脏研磨液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对照组实验组单一变量原则：实验设计时只能有一个自变量氯化铁溶液滴入3滴肝脏研磨液滴入3滴比较过氧化氢在无机催化剂和生物催化剂下的分解，实验这样的设计可以吗？为什么？①对照原则:设计对照实验,既要有对照组又要有实验组。②单一变量原则：在对照实验中,除了要观察的变量发生变化外,其他变量都应保持相同。实验设计原则:③等量原则：无关变量保持不变（相等）。课堂练习1、为了验证加酶洗衣粉是否比普通洗衣粉有更强的去污力，有一个生物实验小组把同样的脏布条放在不同的烧杯内浸泡，分析以下实验设计是否合理并说明理由。烧杯条件水量水温浸泡时间1加酶洗衣粉600ml40℃20min2普通洗衣粉600ml60℃20min40说明：1、加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率；2、FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率；3、过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多；细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。1molH2O2由常态变为容易发生化学反应活跃的状态时需要吸收75KJ的热量。活化能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。酶的催化作用机理：降低活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更明显，催化效率更高。资料在20℃测得的过氧化氢分解的活化能条件活化能/kJ·mol-1没有催化剂催化用胶态铂催化用过氧化氢酶催化755429斯帕兰札尼对鹰的消化研究1783年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间他把小笼子取出来发现笼内的肉块消失了。人们普遍认为鸟类的胃只能磨碎食物，不能分解食物中的有机物，也就是说，鸟类的胃只有物理性消化，没有化学性消化。实验背景：实验过程：讨论一：这个实验要解决什么问题？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？答：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化答：是胃内的化学物质将肉块分解了答：收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。资料分析问题：1.他们在酶的认识历程中分别有什么发现？2.基于他们的研究，体现的生物学探索思想是什么？3.用自己的话给酶下个定义。巴斯德李比希毕希纳萨姆纳切赫奥特曼快速阅读课本“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两者出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。总结酶的定义活细胞催化作用大多数是蛋白质，少数是RNA(有机物)降低化学反应活化能酶的产生酶的作用酶的本质作用机理作用场所细胞内或细胞外你能给酶下个完整的定义吗？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,少数酶是RNA。酶的定义酶具有高效性1221少量肝脏研磨液比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率事实上，酶的催化效率是一般无机催化剂的倍。107～1013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。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。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。由上述资料提出问题，作出你的假设。资料每一种酶只能催化一种或一类化学反应。（如二肽酶可水解由任意两种氨基酸组成的二肽）2.酶具有专一性实验：探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用原理：麦芽糖、果糖、葡萄糖均为还原糖，还原糖能够与斐林试剂发生反应，生成砖红色沉淀。淀粉和蔗糖都是非还原性糖。序号项目试管121注入可溶性淀粉溶液2ml/2注入蔗糖溶液/2ml3注入新鲜淀粉酶溶液2滴2滴4水浴加热5min5min5斐林试剂2ml2ml6水浴加热2min2min４结果现象无砖红色工业上将N2加H2还原成NH3，必须在高温、高压(3500C、500大气压)并以Fe2+做催化剂时才能完成。在固氮酶作用下，固氮菌只需在常温常压下，就能将N2催化还原成NH3。3.酶的作用条件较温和(1)加酶洗衣粉的包装袋上往往注明这种洗衣粉的适用温度。人患感冒发烧时，常常会食欲不振。你由以上现象可以提出什么问题呢？资料：(2)唾液淀粉酶、胃蛋白酶等消化酶都是在消化道中起作用的。不同部位体温差不多，但消化液的pH不一样。唾液的pH为6.2～7.4，胃液的pH为0.9～1.5，小肠液的pH为7.6。唾液淀粉酶会随唾液流入胃，入胃后，却发现，唾液不再具有催化淀粉分解的功能。胃蛋白酶会随食糜进入小肠，但这时胃蛋白酶也不会起作用。要有合适的温度要有合适的pH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，但在适宜温度下其活性可以恢复。过酸、过碱或高温——酶永久失活,低温——酶暂时失活。酶制剂适于低温（0～4℃）保存。在一定范围，酶的活性随着温度的升高而升高；在最适温度条件下，酶的活性最高；过了最适温度，酶的活性随着温度的升高而降低。实验：探究温度对淀粉酶活性的影响实验原理：淀粉遇碘形成蓝色化合物。淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖，麦芽糖遇碘后，不形成蓝色化合物。试管123淀粉溶液2ml2ml2mlPH6.86.86.8温度37℃温水0℃100℃淀粉酶溶液2滴2滴2滴碘液１滴１滴１滴结果现象不变蓝变蓝变蓝资料多酶片是消化酶制剂，常用于治疗消化不良症，每片含胃蛋白酶不得少于48单位，含胰蛋白酶不得少于160单位，含胰淀粉酶不得少于1900单位，含胰脂肪酶不得少于200单位。药片为肠溶衣与糖衣的双层包衣片，外层为普通糖衣，内层为肠溶片，后者能抵挡胃酸对“酶”的破坏,内层为胰酶，外层为胃蛋白酶。多酶片应整片吞服，有些人嚼服，有些人将药片加水捣烂后给孩子喂服，这样都会降低药效，甚至使药效全失。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,胃中的蛋白酶随食糜进入小肠后也不再具有催化功能。经测定，唾液的pH为6.2—7.4,胃液的pH为0.9—1.5，小肠液的pH为7.6。能否请同学们遵照上述资料绘制出酶活性受pH影响的曲线图？在一定范围，酶的活性随着PH的升高而升高；在最适PH条件下，酶的活性最高；过了最适PH温度，酶的活性随着PH的升高而降低。以上设计缺少对照组。以上设计是否科学？序号项目试管121α－淀粉酶溶液1ml1ml2PHNaOH1mlHcl1ml3可溶性淀粉溶液2ml2ml4温度60℃60℃5斐林试剂2ml2ml6实验现象实验：探究pH对淀粉酶活性的影响序号项目试管1231注入可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2注入蒸馏水1mL//3注入氢氧化钠溶液/1mL/４注入盐酸//1mL5注入新鲜的淀粉酶溶液1mL1mL1mL6注入斐林试剂1mL1mL1mL7结果现象砖红色无无影响酶促反应速率的因素：1.温度3.酶的浓度：反应速率随酶浓度的升高而加快。4.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.pHA点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。B点：反应速率在此时达到最高。C点：反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高，维持在相对稳定的水平。CD1.下列有关酶的叙述正确的是（）A活细胞产生的，在细胞内起作用B酶都有消化作用C酶的产生受遗传物质的控制D在催化过程中不断被消耗2.血液凝固是一系列酶促反应过程，采集到的血液在体外下列哪种温度条件下凝固最快（）A.0℃B.15℃C.25℃D.35℃A3.将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合装入一容器内，调整pH至2.0，保存于37℃的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是（）A淀粉、胃蛋白酶、多肽、水B唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水C唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水D唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水序号项目试管1231α－淀粉溶液1ml2ml1ml2淀粉酶1ml1ml1ml3温度60℃沸水冰水4碘液1－2滴1－2滴1－2滴5实验现象以上设计有两点错误:一是加入的可溶性淀粉溶液没有遵循等量原则;二是试剂加入的顺序错误2、3步应互换。以上设计是否有错误？试管123淀粉溶液2mL2mL2mL温度60℃冰水沸水淀粉酶溶液1mL1mL1mL碘液１滴１滴１滴结果现象不变蓝变蓝变蓝以上设计缺少对照组。以上设计是