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1、关于降低化学反应活化能的酶3第一页，本课件共有38页第第5 5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第第1 1节节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶第二页，本课件共有38页 问问 题题 探探 讨：讨：1.这个实验要解决什么问题？这个实验要解决什么问题？讨论：讨论：斯帕兰札尼在研究斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用鹰的消化作用2.是什么物质使肉块消失了？是什么物质使肉块消失了？鸟类的胃是否只有物理性消化鸟类的胃是否只有物理性消化鸟类的胃是否只有物理性消化鸟类的胃是否只有物理性消化,没有化学消化。没有化学消化。胃内的化学物质将肉块分解了。胃内的化学物质将肉块分解了。第三页，本课件共有
2、38页一些化学反应的条件一些化学反应的条件MnO2浓浓H2SO4CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O2KClO3 2KCl +3O2乙醇乙醇乙醇乙醇醋酸醋酸醋酸醋酸乙酸乙酯乙酸乙酯乙酸乙酯乙酸乙酯第四页，本课件共有38页一般化学反应的条件一般化学反应的条件：FeBr2BrHBr 在化学反应里能改变其它物质的化学反应速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变化的物质叫做 。催化剂催化剂（1）高温（）高温（2）高压）高压（3）强酸（）强酸（4）强碱（）强碱（5）催化剂）催
3、化剂催化剂只是改变反应速率催化剂只是改变反应速率,并不改变化学平衡并不改变化学平衡第五页，本课件共有38页细胞代谢：细胞代谢：细胞中每时每刻细胞中每时每刻都进行着许多化学反应都进行着许多化学反应,即细胞中即细胞中全部有序的化学变化的总称。全部有序的化学变化的总称。第六页，本课件共有38页细胞内外的环境：细胞内外的环境：1.常温常温2.常压常压3.水溶液环境水溶液环境4.pH接近中性接近中性 细胞内会发生一系列的化学反应，这些细胞内会发生一系列的化学反应，这些化学反应发生的环境条件是什么？化学反应发生的环境条件是什么？在这种环境状态下发生的化学反应，离不开生在这种环境状态下发生的化学反应，离不开
4、生物催化剂物催化剂 酶酶很温和很温和第七页，本课件共有38页步骤步骤试管编号试管编号 说明说明1 12 23 34 4 一一 H H H H2 2OOOO2 2 浓度浓度 剂量剂量 二二 剂量剂量 结结果果气泡产生气泡产生气泡产生气泡产生卫生香燃烧卫生香燃烧卫生香燃烧卫生香燃烧结论结论比较过氧化氢在不同条件下的分解速率比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温常温常温常温90FeCl3肝脏研磨肝脏研磨肝脏研磨肝脏研磨液液液液2滴滴2滴滴不明显不明显不明显不明显少量少量少量少量较多较多较多较多大量大量大量大量不复燃不复燃不复燃不复燃 不复燃不复燃不复燃不复燃变
5、亮变亮变亮变亮复燃复燃复燃复燃加热可以促进加热可以促进加热可以促进加热可以促进H H H H2 2 2 2O O O O2 2 2 2分解，提高反应速率，分解，提高反应速率，分解，提高反应速率，分解，提高反应速率，FeFeFeFe3+3+3+3+和过氧化氢酶都能加快和过氧化氢酶都能加快和过氧化氢酶都能加快和过氧化氢酶都能加快H H H H2 2 2 2O O O O2 2 2 2分解，但分解，但分解，但分解，但过氧化氢酶的催化效率更高过氧化氢酶的催化效率更高过氧化氢酶的催化效率更高过氧化氢酶的催化效率更高反应条件反应条件反应条件反应条件自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量对照组对照组实实
6、验验 组组对照实验对照实验第八页，本课件共有38页对照原则对照原则:设计对照实验设计对照实验,既要有对照组既要有对照组又要有实验组。又要有实验组。单一变量原则：单一变量原则：在对照实验中在对照实验中,除了要观除了要观察的变量发生变化外察的变量发生变化外,其他变量都应保持相同。其他变量都应保持相同。等量原则：等量原则：各组加入的试剂要等量各组加入的试剂要等量实验设计原则实验设计原则:第九页，本课件共有38页4343第十页，本课件共有38页讨讨 论论:提示提示1.2号试管放出的气泡多。这一现象说号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。明加热能促进过氧化氢的分解，提高
7、反应速率。提示提示2.不能。不能。提示提示3.说明说明FeCl3中的中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能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。加快过氧化氢分解的速率。提示提示4.4号试管的反应速率比号试管的反应速率比3号试管快得多。说明号试管快得多。说明过氧化氢酶过氧化氢酶比比Fe3+的催化效率高得多的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行成百上千。细胞内每时每刻都在进行成百上千的化学反应的化学反应,需要在需要在常温、常压常温、常压下下高效率高效率地进行，只有酶能够满足地进行，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。这样的要求，所以说酶对于细胞
8、内化学反应的顺利进行至关重要。第十一页，本课件共有38页 分子从常态变为容易发生化学反应的活跃状分子从常态变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。态所需要的能量。活化能活化能:加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道第十二页，本课件共有38页第十三页，本课件共有38页 催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与无机催化剂相比较，生物催化剂酶有突出的优越无机催化剂相比较，生物催化剂酶有突出的优越性性酶降低活化能的作用更显著，因而催化效酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。率更高。第十四页，本课件共有38页 在在2
9、0 测得的过氧化氢分解的活化能测得的过氧化氢分解的活化能条件条件活化能活化能/kJmol-1没有催化剂催化没有催化剂催化用用Fe3+催化催化用过氧化氢酶催化用过氧化氢酶催化754329第十五页，本课件共有38页降低活化能的作用更显著，催化效率更高。一酶在细胞代谢中的作用一酶在细胞代谢中的作用那么酶到底是什么物质呢？第十六页，本课件共有38页二、酶的本质二、酶的本质资料分析资料分析 巴斯德巴斯德 和和 李比希李比希 观点的比较观点的比较18221895（法国）（法国）微生物学家微生物学家通过显微镜观察发现发酵通过显微镜观察发现发酵的过程中有酵母菌的过程中有酵母菌结论：没有活细胞糖类不可结论：没有
10、活细胞糖类不可能变成酒精能变成酒精18031873（德国）（德国）化学家化学家通过对化学变化的研究认为糖通过对化学变化的研究认为糖类变成酒精就是一个化学反应类变成酒精就是一个化学反应结论结论:在这个变化过程中，在这个变化过程中，只有细胞死之后放出了某只有细胞死之后放出了某些物质起了作用些物质起了作用第十七页，本课件共有38页结论：结论：1.1.巴斯德是微生物学家，他主要强调生物体或细胞的整体作巴斯德是微生物学家，他主要强调生物体或细胞的整体作用。用。2.2.李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。李比希
11、是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。3.3.人物人物巴斯德巴斯德李比希李比希合理性合理性认为发酵与活细认为发酵与活细胞有关胞有关引起发酵的是细胞引起发酵的是细胞中的某些物质中的某些物质局限性局限性发酵是整个细胞发酵是整个细胞而不是细胞中的而不是细胞中的某些物质在起作某些物质在起作用用这些物质只有在酵这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解母细胞死亡并裂解后才能发挥作用后才能发挥作用第十八页，本课件共有38页 毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能毕希纳的实验说明，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。母细胞中一样
12、。酵母细胞研磨酵母细胞研磨加水搅拌加水搅拌加压过滤加压过滤不含酵母细胞的提取液不含酵母细胞的提取液加入葡萄糖加入葡萄糖过程过程：现象现象：冒出气泡：冒出气泡 请分析一下毕希纳的研究过程，从毕希纳的实验可以得请分析一下毕希纳的研究过程，从毕希纳的实验可以得请分析一下毕希纳的研究过程，从毕希纳的实验可以得请分析一下毕希纳的研究过程，从毕希纳的实验可以得出什么结论？出什么结论？出什么结论？出什么结论？第十九页，本课件共有38页1926年美国科学家萨姆纳从刀豆中提取年美国科学家萨姆纳从刀豆中提取脲酶实验，并证明脲酶是蛋白质脲酶实验，并证明脲酶是蛋白质20世纪世纪80年代美国科学家切赫和奥特年代美国科学
13、家切赫和奥特曼发现少数曼发现少数RNA也有催化功能也有催化功能关关于于酶酶本本质质的的探探究究第二十页，本课件共有38页酶的化学成分酶的化学成分酶的来源酶的来源酶的功能酶的功能酶是一类生物催化剂酶是一类生物催化剂活细胞活细胞产生的产生的具有生物催化作用具有生物催化作用的的是是有机物有机物。大部分酶是蛋白质，也有少数是大部分酶是蛋白质，也有少数是RNARNA。2 2、酶的本质、酶的本质 第二十一页，本课件共有38页少量肝脏少量肝脏研磨液研磨液为什么为什么4 4号试管的反应速率比号试管的反应速率比3 3号试管快得多？号试管快得多？二二 酶的特性酶的特性说明过氧化氢酶比说明过氧化氢酶比FeFe3+3
14、+的催化效率高得多。的催化效率高得多。比较过氧化氢酶和比较过氧化氢酶和FeFe3+3+的催化效率的催化效率1.酶具有高效性酶具有高效性 第二十二页，本课件共有38页酶具有酶具有高效性高效性 事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。倍。1071013上述实验说明了：上述实验说明了：酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行能量供应的稳定。是细胞内的化学反应能在常温、能量供应的稳定。是细胞内的化学反应能在常温、常压、中性水溶液环境中进行的关键因素。常压、中性水溶液环境中进行的关键因素。酶具有高效性的意义：酶具有高效性的
15、意义：第二十三页，本课件共有38页探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 淀粉和蔗糖都是非还原性糖，淀粉在酶的催化作用淀粉和蔗糖都是非还原性糖，淀粉在酶的催化作用下能水解为麦芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的催化作用下能下能水解为麦芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的催化作用下能水解为葡萄糖和果糖。麦芽糖、葡萄糖、果糖均属还原水解为葡萄糖和果糖。麦芽糖、葡萄糖、果糖均属还原性糖。还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生性糖。还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的沉淀。成砖红色的沉淀。现在给你淀粉酶溶液，要观察淀粉酶能现在给你淀粉酶溶液，要观察淀粉酶能催化哪种糖水解，应该如何
16、设计这个实验？你催化哪种糖水解，应该如何设计这个实验？你有怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？有怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？2.酶具有专一性酶具有专一性 第二十四页，本课件共有38页淀粉溶液淀粉溶液蔗糖溶液蔗糖溶液实实验验步步骤骤一一二二三三实验实验现象现象结论结论加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，振荡，试管下半部浸入滴，振荡，试管下半部浸入6060左左右的热水中，反应右的热水中，反应5min5min2号试管中加入号试管中加入2mL蔗糖溶液蔗糖溶液加入斐林试剂加入斐林试剂 振荡振荡约约60水浴水浴2min1号试管中加入号试管中加入2mL淀粉溶液淀粉溶液白色白色无变化无变化棕色棕色砖红色沉淀砖红色沉
17、淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用第二十五页，本课件共有38页v每一种酶只能催化每一种酶只能催化 化学反应。化学反应。v细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的 是分是分不开的。不开的。一种或一类一种或一类 4000专一性专一性v目前发现的酶有目前发现的酶有 多种多种,它们分别催化不同它们分别催化不同的化学反应。的化学反应。酶具有酶具有专一性专一性 （例如，二肽酶可以水解由任意两种氨基酸组成的（例如，二肽酶可以水解由任意两种氨基酸组成的二肽。）二肽。）
18、第二十六页，本课件共有38页酶活性：酶对化学反应的催化效率。酶活性：酶对化学反应的催化效率。从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件，比如淀粉酶的条件，比如淀粉酶60左右最好。左右最好。能不能设计一能不能设计一个实验，来证明温度会影响酶的活性？个实验，来证明温度会影响酶的活性？3.酶的作用条件比较温和酶的作用条件比较温和第二十七页，本课件共有38页1号试管号试管淀粉溶液淀粉溶液实验实验步骤步骤一一二二三三四四实验现象实验现象结论结论2号试管号试管3号试管号试管加入相应温度的淀粉酶加入相应温度的淀粉酶2滴，振荡（在各自温滴，振荡（在各自温度下保温一段
19、时间）度下保温一段时间）试管各加入试管各加入2mL淀粉溶液淀粉溶液蓝色蓝色保持保持0冰水中反冰水中反应约应约5min加热至加热至100，反，反应约应约5min加热至加热至60，反应约反应约5min各加入两滴碘液各加入两滴碘液振荡振荡无明显现象无明显现象只有在一定温度下酶的催化效率最好只有在一定温度下酶的催化效率最好蓝色蓝色探究温度对淀粉酶活性的影响探究温度对淀粉酶活性的影响第二十八页，本课件共有38页在最适温度的两侧，反应速率都比较在最适温度的两侧，反应速率都比较较高的温度容易使酶的较高的温度容易使酶的遭到破坏而遭到破坏而失去失去较低的温度则较低的温度则了酶的活性了酶的活性每种酶都有自己的每种
20、酶都有自己的低低活性活性最适温度最适温度空间结构空间结构抑制抑制第二十九页，本课件共有38页1号试管号试管过氧化氢过氧化氢溶液溶液实验实验步骤步骤一一二二三三实验现象实验现象结论结论2号试管号试管3号试管号试管加入加入1ml水水试管各加入试管各加入2滴过氧化氢酶溶液滴过氧化氢酶溶液大量气泡产生大量气泡产生加入加入2ml过氧化氢溶液过氧化氢溶液只有在适合的只有在适合的pHpH下酶的催化效率最好下酶的催化效率最好无气泡产生无气泡产生探究探究pHpH对过氧化氢酶活性的影响对过氧化氢酶活性的影响加入加入1mlHCl加入加入1mlNaOH无气泡产生无气泡产生第三十页，本课件共有38页过氧化氢酶过氧化氢酶
21、在最适合的在最适合的pH下，下，酶的活性酶的活性 最高最高空间结构空间结构在过酸过碱的条件下，都会使酶的在过酸过碱的条件下，都会使酶的遭遭到破坏而失去到破坏而失去。活性活性第三十一页，本课件共有38页高温、低温、过酸和过碱对酶活性高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？的影响其本质相同吗？不同，过酸、过碱或温度过高，会使酶的空不同，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；低温使酶活性间结构遭到破坏，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。明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。酶的作用酶的作用条件温和条件温和第三十二页，本课件共有38页
22、酶的特性：酶的特性：具有高效性具有高效性具有专一性具有专一性作用条件较温和作用条件较温和第三十三页，本课件共有38页影响酶促反应速率的因素：影响酶促反应速率的因素：1 1、温度、温度3 3、酶的浓度：、酶的浓度：反应速率随反应速率随 酶浓度的升高而加快。酶浓度的升高而加快。4 4、底物浓度：、底物浓度：在一定浓度在一定浓度 范围内，反应速率随浓范围内，反应速率随浓 度的升高而加快，但达度的升高而加快，但达 到一定浓度，反应速率到一定浓度，反应速率 不再变化不再变化酶酶促促反反应应速速率率酶的浓度酶的浓度酶酶促促反反应应速速率率底物浓度底物浓度酶量一定酶量一定2 2、pHpH第三十四页，本课件共
23、有38页1.同一个体内的各类活细胞所含有的酶（同一个体内的各类活细胞所含有的酶（）A、种类有差异，数量相同、种类有差异，数量相同B、种类有差异，数量不同、种类有差异，数量不同C、种类无差异，数量相同、种类无差异，数量相同D、种类无差异，数量不同、种类无差异，数量不同B2.细胞内合成酶的主要的场所是（细胞内合成酶的主要的场所是（）A.细胞质细胞质 B.线粒体线粒体 C.核糖体核糖体 D.内质网内质网C课堂练习课堂练习:第三十五页，本课件共有38页3.人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是A.A.所吃食物不能消化所吃食物不能消化 （）B.B.胃没有排空
24、胃没有排空C.C.体温超过合适温度，消化酶的活性下降体温超过合适温度，消化酶的活性下降D.D.吃药使人没有了胃口吃药使人没有了胃口 4.胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是（主要原因是（）A.pHA.pH不适合不适合B.B.胃中已经起了消化作用，不能再起作用了胃中已经起了消化作用，不能再起作用了C.C.被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用D.D.小肠中没有蛋白质可被消化小肠中没有蛋白质可被消化CA第三十六页，本课件共有38页5.能够使唾液淀粉酶水解的是（能够使唾液淀粉酶水解的是（）A.A.淀粉酶淀粉酶 B.B.脂肪酶脂肪酶C.C.蛋白酶蛋白酶 D.D.肽酶肽酶6.关于酶的特性，下列表述中错误的一项是（关于酶的特性，下列表述中错误的一项是（）A.A.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物B.B.化学反应前后，酶的化学性质和数量不变化学反应前后，酶的化学性质和数量不变C.C.酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响D.D.一旦离开活细胞，酶就失去催化能力一旦离开活细胞，酶就失去催化能力CD第三十七页，本课件共有38页感感谢谢大大家家观观看看第三十八页，本课件共有38页