第51降低化学反应活化能的酶

普通高中课程标准实验教科书生物必修人民教育出版社分子与细胞第5章细胞能量的供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶问题探讨1783年,意大利科学家斯帕兰札尼做了一个实验:将肉块放入小巧的金属笼内,然后让鹰把小笼子吞下去,过一段时间后,把小笼子取出来,发现笼内的肉块消失了●这个实验要解决什么问题?●是什么物质使肉块消失了?●怎样才能证明你的推测?鸟类的胃是不是只有物理性消化,没有化学性消化胃内的化学物质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酶的作用和本质细胞代谢:细胞中每时每刻进行的许多化学反应,统称为细胞代谢(细胞代谢过程离不开降低化学活化能的酶)联系已有的化学知识,说出几种无机催化剂的作用、特点和条件？生命活动是一系列的化学反应，这些化学反应发生的条件是什么？（生物催化剂－酶）酶在细胞代谢中的作用例如：细胞中的过氧化氢酶能将代谢过程中产生的有害物质过氧化氢，分解成氧和水实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解目的要求：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用和意义质量分数为20％的新鲜肝脏研磨液1滴质量分数为3.5％的氧化铁溶液1滴生物催化剂：过氧化氢酶所含酶的相对数量：1无机催化剂：Fe3+Fe3+的相对数量：25万材料：新鲜的质量分数为20％的肝脏研磨液、3％的过氧化氢溶液，3.5％的FeCl3溶液仪器：试管、烧杯、酒精灯、滴管等1.取4根试管，分别加入2ml过氧化氢溶液，并编号1，2，3，4步骤：2.取2号试管在90℃左右水浴加热，以1号试管为对照3.向3号试管滴2滴FeCl3溶液，4号试管滴2滴肝脏研磨液，观察哪只试管产生气泡多4.2～3min后，将点燃的卫生香分别放入3、4号两只试管内液面上方讨论课本P79总结：通过对实验结果的分析和讨论，你对于酶的作用形成了哪些认识？变量：试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无关变量：除自变量外，其他一些对实验结果造成影响的可变因素活化能：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称为活化能（例如：加热使过氧化氢分解，使其获得能量，从常态变为容易分解的活跃状态）Fe3+和过氧化氢酶促使过氧化氢分解，降低了过氧化氢分解反应的活化能，如同司机找到一条穿山隧道走隧道需要的能量少酶降低化学反应活化能的图解酶和一般催化剂的共性1.用量少而催化效率高2.不改变化学反应的平衡点3.降低反应的活化能阅读资料分析“关于酶本质的探索”总结几位科学家的观点(巴斯达、李比希、毕希纳、萨姆纳）巴斯德发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用李比希引起发酵的是细胞中的某些物质，但是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，就象在活酵母细胞中一样萨姆纳酶是蛋白质巴斯德发展微生物科技，包括微生物的无氧活动、发酵作用、细菌感染、巴斯德消毒法和发现一些疾病是由细菌感染而来的。他还成功地制造出治疗狂犬病的疫苗。L.Pasteur(1822-1895)E.Buchner(1860-1917)毕希纳(德国人)从事酵素和酶化学、生物学研究.1907年获诺贝尔化学奖J.B.Sumner(1887-1955)美国著名生化学家，酶化学的创始人。毕业于哈佛大学，在康奈尔大学任教后担任酶化学研究室主任。萨姆纳发现酶是一种蛋白质，并且可以使之结晶化，为酶化学的建立和发展奠定了基础，在1946年获诺贝尔奖。他的发现曾被同时代的一些持有错误观点的权威压制，否定，但他坚定地向正确目标前进，终于取得了成功。讨论●巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的;李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的。●试分析巴斯德和李比希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。●从毕希纳的实验可以得出什么结论？毕希纳的实验说明，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。●萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖，你认为他成功的主要原因是什么？萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。酶和一般催化剂的共性1.用量少而催化效率高2.不改变化学反应的平衡点3.降低反应的活化能复习思考：酶作为生物催化剂催化化学反应时应具备的哪些特点？（从酶的本质是蛋白质方面考虑）酶的特性◆高度的催化效率◆高度的专一性每一种酶只能催化一种或一定的化学键，以促进一定的化学变化，并生成一定的产物，这种现象称为酶的专一性细胞中几乎所有的化学反应都是由酶来催化的。酶对化学反应的催化效率称为酶活性酶的作用条件◆酶在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高，温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低◆动物、植物、细菌和真菌体内的最适温度及最适pH都有所不同◆过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活根据已学的知识,请给酶下个完整的定义,有何特点?答:酶是生物体活细胞产生的具有特殊催化能力的蛋白质。它具有条件温和、催化效率高、高度专一性和酶活可调控性等催化特点概念：利用酶的催化作用进行物质转化，生产人们所需产品的技术，是将酶学理论与化工技术结合起来的一项高新技术科学前沿酶工程技术的应用范围一、食品工业菠萝蛋白酶和纤维素酶等.a一淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶这三个酶连续作用于淀粉，就可以代替蔗糖生产出高果糖浆二、轻工业蛋白酶用于皮革脱毛胶以及洗涤剂工业(如：加酶洗衣粉）三、医药工业胃蛋白酶（以解除许多有胃分泌功能障碍患者的痛苦）抗肿瘤的L-天冬酰胺酶、白喉毒素；治疗炎症的胰凝乳蛋白酶；降血压的激肽释放酶；溶解血凝块的尿激酶；青霉素产品和青霉素酶抑制剂等●微生物酶源是酶工程研究的主源流●以基因工程和蛋白质工程改造和设计酶是革命性导向●酶工程热点—酶法转化、折分合成手性药物及精细化合物●构建新酶—抗体酶、核酶及人工合成酶是一个前沿生长点酶工程展望与热点1、下列关于酶的叙述，正确的一项是（）A．酶提供反应开始所必需的活化能B．酶是活细胞产生的，只是在生物体内发挥催化作用C．酶的化学本质并非都是蛋白质D．一个酶分子只起一次作用，然后就被破坏了C【解析】本题主要考查的知识点是酶在细胞代谢中的作用和化学本质。酶是生物催化剂，只能降低化学反应所需的活化能，从而使活化分子数增加，反应速度加快，并不提供能量。酶在活细胞中产生后，可以在生物体外和体内起作用。酶的化学本质是有机物，包括蛋白质和RNA。酶具有一般无机催化剂的特点，在反应前后酶本身的数量和性质不发生改变。2、在比较过氧化氢酶在不同条件下的分解实验中，运用新鲜肝脏研磨液的原因是（）A．新鲜肝脏内有很多氧气B．大量过氧化氢酶从破碎的新鲜肝脏细胞中释放出来了C．新鲜肝脏比不新鲜的肝脏中过氧化氢酶催化效率高D．只有新鲜肝脏内的过氧化氢酶能分解并产生氧气B【解析】过氧化氢酶普遍存在于动植物细胞中，新鲜的肝脏细胞生命活性强，含过氧化氢酶多，研磨肝脏是为了使肝细胞中的过氧化氢酶释放出来，故应选用新鲜肝脏研磨液。3、下列叙述中，能正确说明酶特性的是（）A．酶的活性随着温度的升高而升高B．酶在催化反应时与温度和pH有关，而酶的活性与温度和pH无关C．若酶的三维结构被破坏，则其正常活动就会部分或全部丧失D．每一种酶只能催化一种物质的化学反应C【解析】在一定温度范围内酶的活性随着温度的升高而升高，但超过最适温度后酶的活性会迅速下降，最后完全失去活性。酶的催化作用与酶的活性是密切相关的，酶的活性受温度、pH、酶的浓度、反应物的浓度等多种因素的影响。大多数酶的化学本质是蛋白质，一量它的三维结构被破坏，将会使酶变性失活，故C项正确。酶的催化作用具有专一性，有的酶能够催化一种物质的化学反应，但有的酶能够催化一类物质的化学反应。练习一：基础题（1、2）二：拓展题（2）