生物學(xué)①必修5.1《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,降低化學(xué)反應(yīng),活化能的酶,一 酶的作用和本質(zhì),1,斯帕蘭札尼的實(shí)驗(yàn),討論：,1,、這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什么問題？,2,、據(jù)現(xiàn)象推測(cè)是什么物質(zhì)使肉塊消失了？,3,、怎樣才能證明你的推測(cè)？,鳥類的胃是否只有物理性消化，,沒有化學(xué)性消化,是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了,收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在,體外是否也能將肉塊分解了,2,3,（一）細(xì)胞代謝,細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為,細(xì)胞代謝。,C,COOH,H,N,R,

2、1,R,2,O,H,H,C,NH,2,C OH,H,+,R,1,C,NH,2,C,H,O,COOH,C,H,N,R,2,H,一 酶的作用和本質(zhì),4,（,二）酶在細(xì)胞代謝中的作用,2,H,2,O,2,2,H,2,O +O,2,1,、常溫下反應(yīng),2,、加熱,3,、,Fe,3+,做催化劑,4,、過氧化氫酶,豬肝研磨液,加入試管直接觀察,酒精燈水浴加熱,滴加,FeCl,3,溶液,（一）細(xì)胞代謝,5,步驟,試管編號(hào),說明,1,2,3,4,一,H,2,O,2,濃度,劑量,二,劑量,結(jié)果,氣泡產(chǎn)生,衛(wèi)生香燃燒,結(jié)論,比較過氧化氫在不同條件下的分解速率,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,

3、常溫,90,FeCl,3,肝臟研磨液,2,滴清水,2,滴清水,2,滴,2,滴,不明顯,少量,較多,大量,不復(fù)燃,不復(fù)燃,變亮,復(fù)燃,過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣,反應(yīng)條件,自變量,因變量,無關(guān)變量,6,步驟,試管編號(hào),說明,1,2,3,4,一,H,2,O,2,濃度,劑量,二,劑量,結(jié)果,氣泡產(chǎn)生,衛(wèi)生香燃燒,結(jié)論,比較過氧化氫在不同條件下的分解速率,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常溫,90,FeCl,3,肝臟研磨液,2,滴清水,2,滴清水,2,滴,2,滴,不明顯,少量,較多,大量,不復(fù)燃,不復(fù)燃,變亮,復(fù)燃,過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣,反應(yīng)條件,自變

4、量,因變量,無關(guān)變量,對(duì)照組,實(shí)驗(yàn)組,對(duì)照實(shí)驗(yàn),7,變量：實(shí)驗(yàn)過程中可以變化的因素。,自變量,：,因變量,：,對(duì)照實(shí)驗(yàn)：除了一個(gè)因素以外，其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)。,對(duì)照組,：,實(shí)驗(yàn)組,：,人為改變的變量。,隨著自變量的變化而變化的變量。,無關(guān)變量：,8,分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為,活化能,9,催化劑降低了反應(yīng)物,分子活化時(shí)所需的能量,非催化反應(yīng)和酶催化反應(yīng)活化能的比較,Ea,，活化能；,G,，自由能變化,10,正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和的條件下快速進(jìn)行。,各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：,加熱：,Fe,3+,：,酶：,提高分子的能量,降低化學(xué)反應(yīng)的活化能

5、,更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,（二）酶在細(xì)胞代謝中的作用,（一）細(xì)胞代謝,11,（三）酶的本質(zhì),討論：,1,、巴斯德和李比希的觀點(diǎn),各是什么？有什么積極意義？各有什么局限性？,2,、巴斯德和李比希出現(xiàn)爭(zhēng)論的原因是什么？這一爭(zhēng)論對(duì)后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？,12,畢希納實(shí)驗(yàn),3,、從畢希納實(shí)驗(yàn)可以得出什么結(jié)論？,4,、薩姆納研究哪種酶？你認(rèn)為他成功的主要原因是什么？,5,、切赫和奧特曼有什么新發(fā)現(xiàn)？,6,、酶的本質(zhì)是什么？,13,巴斯德之前,發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān),巴斯德,發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān),，發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用,引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì),，但這些

6、物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用,畢希納,酵母,細(xì)胞中的某些物質(zhì),能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù),起催化作用,，就像在活酵母細(xì)胞中一樣,薩姆納,脲酶是,蛋白質(zhì),李比希,切赫、奧特曼,少數(shù),RNA,也具有生物催化功能,14,酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)酶是,RNA,。,15,降低化學(xué)反應(yīng),活化能的酶,二 酶的特性,16,復(fù)習(xí)：,1,、人體細(xì)胞內(nèi)時(shí)刻進(jìn)行上百萬次的化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)在常溫常壓下為何能如此,快速、高效、有序、順利,進(jìn)行的呢？,酶,2,、化學(xué)反應(yīng)需要提供能量，使參加化學(xué)反應(yīng)的分子從常態(tài)變?yōu)榛钴S狀態(tài)，那么酶是否提供了能量而加快了反應(yīng)速率呢？,

7、降低化學(xué)反應(yīng)活化能,3,、酶的本質(zhì)？,酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化能力的有機(jī)物,17,無機(jī)催化劑和酶都可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，都可以提高化學(xué)反應(yīng)速率，那么哪個(gè)作用更顯著呢？如何用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證？,請(qǐng)大家回憶上節(jié)課,H,2,O,2,在不同條件下的分解的實(shí)驗(yàn)！,18,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則：對(duì)照原則,單一變量,(,單因子）原則,友情提示,19,3,4,4,3,少量肝臟,研磨液,說明過氧化氫酶比,Fe,3+,的催化效率,(,活性,),高得多。,比較過氧化氫酶和,Fe,3+,的催化效率,為什么,4,號(hào)試管的反應(yīng)速率比,3,號(hào)試管快得多？,20,事實(shí)上，酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的,倍。,10,7,10,13,酶的

8、高效性保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行。,酶具有高效性的意義：,上述實(shí)驗(yàn)說明了：,一、酶具有高效性,21,你能用其他更簡(jiǎn)捷的方法來驗(yàn)證酶的高效性嗎？,22,淀粉和蔗糖都是非還原性糖，淀粉在酶的催化作用下能水解為麥芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的催化作用下能水解為葡萄糖和果糖。麥芽糖、葡萄糖、果糖均屬還原性糖。還原性糖能夠與斐林試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成磚紅色的沉淀。,現(xiàn)在給你淀粉酶溶液，要觀察淀粉酶能催化哪種糖水解，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)？你又怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？,探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用,23,淀粉溶液,蔗糖溶液,實(shí)驗(yàn)步驟,一,二,三,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,結(jié)論,分別加入淀粉酶,2,滴，振蕩，試

9、管下半部浸入,60,左右的熱水中，反應(yīng),5min,2,號(hào)試管中加入,2mL,蔗糖溶液,加入斐林試劑,振蕩,約,60,水浴,2min,1,號(hào)試管中加入,2mL,淀粉溶液,藍(lán)色,無變化,棕色,磚紅色沉淀,淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。,探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用,24,每一種酶只能催化,化學(xué)反應(yīng)。,細(xì)胞代謝能夠有條不紊，互不干擾地進(jìn)行，與,酶的,是分不開的。,二、酶具有專一 性,一種或一類,4000,專一性,目前發(fā)現(xiàn)的酶有,多種,它們分別催化不同,的化學(xué)反應(yīng)。,一、酶具有高效性,25,淀粉溶液,蔗糖溶液,實(shí)驗(yàn)步驟,一,二,三,分別加入淀粉酶,2,滴，振蕩，試管下半部浸入,60,左

10、右的熱水中，反應(yīng),5min,2,號(hào)試管中加入,2mL,蔗糖溶液,加入斐林試劑,振蕩,約,60,水浴,2min,1,號(hào)試管中加入,2mL,淀粉溶液,探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用,從上面進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)我們看出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)需要比較溫和的條件，比如淀粉酶在,60,左右最好。,能不能設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，來證明溫度會(huì)影響酶的催化效率（活性）？,26,又該,你動(dòng)腦筋了！,問題聚焦,1,、選擇淀粉酶還是,H,2,O,2,酶作為實(shí)驗(yàn)材料？,三組，高溫，低溫和常溫！,2,、我要設(shè)計(jì)幾組實(shí)驗(yàn)？選擇幾個(gè)溫度？,淀粉酶。因?yàn)?H,2,O,2,受溫度影響也會(huì)分解,3,、觀察指標(biāo)怎么確定，選擇什么樣的鑒定試劑？,碘液，看是否變藍(lán),2

11、7,序號(hào),項(xiàng),目,試管,1,2,3,1,淀粉溶液,1ml,2ml,1ml,2,淀粉酶,1ml,1ml,1ml,3,溫度,60,沸水,冰水,4,碘液,1,2,滴,1,2,滴,1,2,滴,5,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,以上設(shè)計(jì)有兩點(diǎn)錯(cuò)誤,:,一是加入的可溶性淀粉溶液沒有遵循等量原則,;,二是試劑加入的順序錯(cuò)誤,2,、,3,步應(yīng)互換。,以上設(shè)計(jì)是否有錯(cuò)誤？,28,1,號(hào)試管,淀粉溶液,實(shí)驗(yàn)步驟,一,二,三,四,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,結(jié)論,2,號(hào)試管,3,號(hào)試管,加入淀粉酶,2,滴，振蕩,試管各加入,2mL,淀粉溶液,藍(lán)色,保持,0,冰水中約,5min,加熱至,100,，約,5min,加熱至,60,，,約,5min,各加入兩滴碘

12、液,振蕩,無明顯現(xiàn)象,只有在一定溫度下酶的催化效率最好,藍(lán)色,探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響,29,除了注意對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，還要注意實(shí)驗(yàn)的順序，如果有時(shí)間，實(shí)驗(yàn)組可等梯度多做幾組，得出的結(jié)果更準(zhǔn)確。,30,在最適溫度的兩側(cè)，反應(yīng)速率都比較,較高的溫度容易使酶的 遭到破壞，蛋白質(zhì)變性，而失去 。,每種酶都有自己的,低,活性,最適溫度,空間結(jié)構(gòu),動(dòng)物：,35-40,攝氏度,植物,40-50,攝氏度,細(xì)菌、真菌 差別較大,31,在合適的條件下將肉塊和蛋白酶放到一起,疑問：,60,時(shí)，為什么肉塊長(zhǎng)時(shí)間不能被分解？,如何找到酶活性最高時(shí)的溫度？,32,通過以上實(shí)驗(yàn)可以知道，酶在最適溫度下，活性最高。,那么,P

13、H,值不同，對(duì)酶的活性有沒有影響呢？,你,要?jiǎng)幽X筋了！,設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，來探究,pH,會(huì)影響酶的催化效率（活性）？,33,以上設(shè)計(jì)缺少對(duì)照組。,以上設(shè)計(jì)是否科學(xué)？,序,號(hào),項(xiàng),目,試管,1,2,1,淀粉酶溶液,1ml,1ml,2,PH,NaOH 1ml,Hcl 1ml,3,可溶性淀粉溶液,2ml,2ml,4,溫度,60,60,5,斐林試劑,2ml,2ml,6,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,34,1,號(hào)試管,過氧化氫溶液,實(shí)驗(yàn)步驟,一,二,三,四,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,結(jié)論,2,號(hào)試管,3,號(hào)試管,加入過氧化氫酶,2,滴，振蕩,23min,試管各加入,2mL,過氧化氫溶液,無明顯變化,pH,7,pH=12,pH,2,將帶火星的衛(wèi)

14、生香分別放入試管中,在適合的,pH,下酶的催化效率好,復(fù)燃,無明顯變化,探究,pH,對(duì)過氧化氫酶活性的影響,35,過氧化氫酶,在最適合的,pH,下，,酶的活性,最高,空間結(jié)構(gòu),在過酸過堿的條件下，都會(huì)使酶的 遭到破壞,蛋白質(zhì),變性,，酶去 。,活性,動(dòng)物體里的酶最適,PH,大多在,6.5-8.0,之間，（,但,胃蛋白酶為,1.5,，胰液中的酶為,8-9,）,植物體里的酶最適,PH,大多在,4.5-6.5,之間,36,影響酶促反應(yīng)速率的因素：,1,、溫度,3,、酶的濃度：,反應(yīng)速率隨,酶濃度的升高而加快。,4,、底物濃度：,在一定濃度,范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨濃,度的升高而加快，但達(dá),到一定濃度，反應(yīng)速率,不再變化,酶促反應(yīng)速率,酶的濃度,酶促反應(yīng)速率,底物濃度,酶量一定,2,、,pH,37,再見！,38,