降低化学反应活化能的酶一正式版课件.ppt

1、降低化学反应活化能的酶一优选第节降低化学反应活化能的酶一细胞中每时每刻都进行着许多细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，所有这些有序的化化学反应，所有这些有序的化学反应统称为学反应统称为细胞代谢细胞代谢一、细胞代谢（新陈代谢）一、细胞代谢（新陈代谢）叶绿体：叶绿体：CO2+H2O （CH2O)+O2光能光能 酶酶线粒体线粒体:C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量能量氧气氧气酶酶核糖体：核糖体：氨基酸氨基酸 多肽多肽酶酶脱水缩合脱水缩合细胞代谢是细胞生命活动的基础。细胞代谢是细胞生命活动的基础。对于细胞来说，能量的获得、利用和物对于细胞来说，能量的获得、利用和物质的转化都必须

2、通过化学反应来实现。质的转化都必须通过化学反应来实现。2 H2O2 2 H2O +O2高温高温/Fe3/过氧化氢酶过氧化氢酶通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。慢，了解酶的作用和意义。过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。用下都可分解成水和氧气。实验目的：实验目的：实验原理：实验原理：二、酶在细胞代谢中的作用二、酶在细胞代谢中的作用 1.比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解无关变量无关变量自变量自变量试管编号试管编号1 12 23 34 4第一步第一

3、步每支试管加每支试管加2ml 2ml H2O2 溶液溶液第二步第二步不处理不处理（常温）（常温）9090水浴水浴 加热加热滴入滴入2 2滴滴FeClFeCl3 3溶液溶液滴入滴入2 2滴肝脏滴肝脏研磨液研磨液实验现象实验现象实验结论实验结论2-3min2-3min分钟后，分钟后，将点燃的卫生香放将点燃的卫生香放在液面的上方在液面的上方单单一一变变量量原原则则对照实验对照实验对照组对照组实验组实验组无关变量无关变量自变量自变量因变量因变量科学性原则科学性原则实验设计遵循原则：实验设计遵循原则：简便可行性原则简便可行性原则 设计对照原则设计对照原则单一变量原则单一变量原则可重复性原则可重复性原则注

4、意问题：注意问题：实验时要选用新鲜的肝脏实验时要选用新鲜的肝脏 肝脏要制成研磨液肝脏要制成研磨液 滴加肝脏研磨液和滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时，溶液时，不可共用同一个吸管不可共用同一个吸管酶能催化生物化学反应，催化效率比酶能催化生物化学反应，催化效率比无机催化剂高得多。研究发现，酶的催化效率无机催化剂高得多。研究发现，酶的催化效率是无机催化剂催化效率的是无机催化剂催化效率的1071013倍。因此，倍。因此，酶具有酶具有高效性高效性思考：思考：为什么酶的催化效率为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高呢？会比无机催化剂更高呢？能量能量 H2O2(常态常态)H2O2(活跃状态活跃状态)分子从常态转

5、变为容易发生化学反分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为应的活跃状态所需的能量称为。2.2.活化能活化能活化能：活化能：在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物分子的平均能量水平较低，为“初态”。在反应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有了比初态更高一些的能量，高出的这一部分能量称为“活化能”在一定温度下，1mol反应底物全部进入活化态所需要的自由能就是该反应底物的活化能。单位J/mol*1mol H2O2由常态变为活跃的状态时需要吸收75 KJ的热量，这75 KJ就是每mol H2O2的活化能。*但加入过氧化氢酶时，H2O2只要吸收29 KJ的热量就可以转变为活跃的状态。

6、少了的46 KJ的热量。酶和一般催化剂的作用就是降低化酶和一般催化剂的作用就是降低化学反应所需的活化能，从而使活化分子学反应所需的活化能，从而使活化分子数增多，反应速度加快。数增多，反应速度加快。从动画中我们可以看出，同无机催从动画中我们可以看出，同无机催化剂相比，化剂相比，酶酶降低活化能的作用更降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。显著，因而催化效率更高。正是由于酶的催化作用，细胞代正是由于酶的催化作用，细胞代谢能在谢能在温和温和条件下条件下快速快速进行。进行。酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要，为什么？酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要，为什么？只改变化学反应的速率，只改变化学

7、反应的速率，加速化学反应的进行，加速化学反应的进行，而不改变化学反应的平而不改变化学反应的平衡点衡点 反应前后本身的反应前后本身的 质量和质量和性质不变性质不变 只催化已经存在的化学只催化已经存在的化学反应反应 都可以在生物体外发挥都可以在生物体外发挥作用作用2.本质本质：绝大多数酶是蛋白质，少数是绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。三、酶的本质三、酶的本质1.定义定义：活细胞产生的具有催化作用的有机活细胞产生的具有催化作用的有机物。物。酶、激素和蛋白质的区别？酶、激素和蛋白质的区别？发酵与活细胞有关，发发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用胞中某些物质起

8、作用引起发酵的是细胞中的某些引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发母细胞死亡并裂解后才能发挥作用挥作用巴斯德之前巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德巴斯德毕希纳毕希纳酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后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继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样萨姆纳萨姆纳酶是蛋白质酶是蛋白质李比希李比希切赫、奥特曼切赫、奥特曼少数少数RNA也具有生物催化功能也具有生物催化功能四、酶的特性四、酶的特性1.高效性：高效性：催化效率很高，

9、大大提高反应催化效率很高，大大提高反应速率。速率。2.专一性：专一性：3.作用条件较温和作用条件较温和酶达到饱和酶达到饱和1号试管号试管2号试管号试管实实验验步步骤骤一一二二三三 实验实验 现象现象 结论结论加入加入2滴淀粉酶，振荡，试管下半部浸滴淀粉酶，振荡，试管下半部浸入入60左右的热水中，反应左右的热水中，反应5min加入加入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6060水浴水浴2min2min加入加入2mL淀粉溶液淀粉溶液无变化无变化砖红色沉淀砖红色沉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。从上面进行的实验我们看出进行

10、实验需从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件，比如淀粉酶要一定的条件，比如淀粉酶60左右最好。左右最好。能不能设计一个实验，来证明温度会影响能不能设计一个实验，来证明温度会影响酶的活性？酶的活性？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。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1号试管号试管2 2号试管号试管3 3号试管号试管加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，振荡滴，振荡试管各加入试管各加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液蓝色蓝色保持保持00冰水中冰水中反应约反应约5min5min加热至加热至100100，反应约反应约5min5min加热至

11、加热至6060，反应约反应约5min5min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蓝色蓝色淀粉溶液淀粉溶液1号试管号试管2号试管号试管3号试管号试管实实验验步步骤骤一一二二三三四四五五实验现象实验现象结论结论各加入各加入2mL淀粉溶液淀粉溶液另取另取3支试管，分别加入等量淀粉酶溶液支试管，分别加入等量淀粉酶溶液取取1号试管和一号试管和一支加有酶溶液的支加有酶溶液的试管，放在试管，放在60左右的水浴中加左右的水浴中加热热5min取取2号试管和一号试管和一支加有酶溶液支加有酶溶液的试管，在的试管，在0冰水保持冰水保持5min取取3号试管和号试管和一支加有酶溶一支加有酶溶液的试管，

12、放液的试管，放在在100中水中水浴加热浴加热5min给、号试管分别加入对应的淀粉酶给、号试管分别加入对应的淀粉酶 溶液溶液2滴，振荡保温滴，振荡保温5min支试管各加入两滴碘液，振荡观察。支试管各加入两滴碘液，振荡观察。无明显变化无明显变化蓝色蓝色蓝色蓝色只有在适合的温度下酶的催化效率最高只有在适合的温度下酶的催化效率最高 在最适宜温度下，酶的活性最高，温度偏高在最适宜温度下，酶的活性最高，温度偏高或偏低酶的活性都会明显降低。或偏低酶的活性都会明显降低。较高的温度容易使酶较高的温度容易使酶的空间结构遭到破坏的空间结构遭到破坏而失去活性。而失去活性。在最适温度的两侧，在最适温度的两侧，反应速率都

13、比较低。反应速率都比较低。酶促反应速率最快时酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶的环境温度称为该酶促反应的最适温度。促反应的最适温度。实验过程中先加酶再调控温度同样能说明实验过程中先加酶再调控温度同样能说明温度对酶活性的影响，正确吗？改用斐林温度对酶活性的影响，正确吗？改用斐林试剂检测有可以吗？为什么？试剂检测有可以吗？为什么？错误，因为酶的催化效率高，加酶后再做错误，因为酶的催化效率高，加酶后再做变量（温度）的调控，底物已经被催化变量（温度）的调控，底物已经被催化分解一部分了。分解一部分了。不行，因为斐林试剂检测过程中要加热，不行，因为斐林试剂检测过程中要加热，而本实验中的变量是温度。而本实

14、验中的变量是温度。H2O2 溶液溶液1 1号试管号试管2 2号试管号试管3 3号试管号试管实实验验步步骤骤一一二二三三四四现象现象结论结论加入过氧化氢酶加入过氧化氢酶2滴滴滴加滴加2滴盐酸滴盐酸滴加滴加2滴蒸馏水滴蒸馏水 滴加滴加2滴滴NaOH试管各加入试管各加入2mL H2O2溶液溶液23min后将点燃的卫生香分别放入试管中后将点燃的卫生香分别放入试管中无明显变化无明显变化复燃复燃无明显变化无明显变化只有在适合的只有在适合的pH下酶的催化效率最高下酶的催化效率最高 在最适宜在最适宜PH下，酶的活性最高，下，酶的活性最高，PH偏高或偏高或偏低酶的活性都会明显降低。偏低酶的活性都会明显降低。在过

15、酸过碱的条件下，在过酸过碱的条件下，都会使酶的空间结构都会使酶的空间结构遭到破坏而失去活性。遭到破坏而失去活性。反应溶液反应溶液pHpH会对酶会对酶的活性有影响。的活性有影响。高温、低温、过酸和过碱对酶活性的高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？影响其本质相同吗？不同，过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构不同，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；低温使酶活性明显下降，但遭到破坏，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。在适宜温度下其活性可以恢复。（1 1）温度）温度（2 2）PHPH值值影响酶促反应的因素：影响酶促反应的因素：（

16、3 3）酶的浓度）酶的浓度（4 4）底物浓度）底物浓度（5 5）抑制剂和激活剂）抑制剂和激活剂低温：抑制低温：抑制高温：失活高温：失活过酸：失活过酸：失活过碱：失活过碱：失活 (1)(1)温度温度 过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭过酸、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，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。但在适宜温度下其活性可以恢复。(2)pH(2)pH反应速率随酶浓度的升高而加快。反应速率随酶浓度的升高而加快。酶促反应速率酶促反应速率酶的浓度酶的浓度(3)(3)酶的浓度：酶的浓度：酶的浓度酶的浓度(a)

17、酶的浓度酶的浓度(2a)生成物的量生成物的量时间时间在一定浓度范围内，反应速率随浓在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化。反应速率不再变化。(a)酶促反应速率酶促反应速率底物浓度底物浓度酶量一定酶量一定(2a)(4)底物浓度：底物浓度：生成物的量生成物的量时间时间底物浓度底物浓度(v)底物浓度底物浓度(2v)本节总结本节总结 细胞代谢细胞代谢 酶的作用酶的作用 酶的本质酶的本质 酶的特性酶的特性 影响酶促反应的因素影响酶促反应的因素习题巩固习题巩固下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的下图表示的是在最适温度下，反

18、应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。化学反应速率的影响。ABC反应速率反应速率反应物浓度反应物浓度（1 1）请解释在）请解释在A A、B B、C C三点三点时该化学反应的状况。时该化学反应的状况。A A点：随着反应底物浓度的增点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。加，反应速率加快。B B点：反应速率在此时达到最高。点：反应速率在此时达到最高。C C点：反应速率不再随着反应底物浓度的增加而升点：反应速率不再随着反应底物浓度的增加而升高，维持在相对稳定的水平。高，维持在相对稳定的水平。习题巩固习题巩固下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所

19、催化的化学反应速率的影响。化学反应速率的影响。ABC反应速率反应速率反应物浓度反应物浓度（2 2）如果在）如果在A A点时温度升高点时温度升高1010，曲线会发生什么变化？，曲线会发生什么变化？为什么？请画出变化后的曲为什么？请画出变化后的曲线。线。如果在如果在A A点时温度升高点时温度升高1010，曲线上升的幅度，曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。应速率都会变慢。习题巩固习题巩固下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催

20、化的下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。化学反应速率的影响。ABC反应速率反应速率反应物浓度反应物浓度（3 3）如果在）如果在B B点时往反应点时往反应混合物中加入少量同样的混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化？酶，曲线会发生什么变化？为什么？请画出相应的曲为什么？请画出相应的曲线。线。该曲线表明，该曲线表明，B B点的反应底物的浓度足够点的反应底物的浓度足够大，是酶的数量限制了反应速率的提高，这时大，是酶的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快。加入少量的酶，会使反应速率加快。1 1、胃蛋白酶的最适温度为、胃蛋白酶的最适温度为37

21、37，在测定其活，在测定其活性时，将溶液从性时，将溶液从0 37 0 37 过程中，胃蛋过程中，胃蛋白酶的活性将白酶的活性将()()；将溶液从；将溶液从100 100 37 37 过程中，胃蛋白酶的活性将过程中，胃蛋白酶的活性将()()。A.不断上升不断上升B.没有变化没有变化C.先升后降先升后降D.不断下降不断下降BA正是由于酶的催化作用，细胞代谢能在温和条件下快速进行。下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。产生酶的细胞都有分泌功能定义：活细胞产生的具有催化作用的有机物。在反应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有了比初态更高一些的能量，高出的这一部分能量称为“

22、活化能”反应溶液pH会对酶的活性有影响。将溶液从100 37 过程中，胃蛋白酶的活性将()。C点：反应速率不再随着反应底物浓度的增加而升高，维持在相对稳定的水平。专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要，为什么？错误，因为酶的催化效率高，加酶后再做 D.时间、酸碱度(pH)等本质：绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。酶活性：酶对化学反应的催化效率。在下列有关结论的描述中，从表中得不到实验依据的一项是()2、为了认识酶作用的特性，以、为了认识酶作用的特性，以20过氧化氢溶液为反应底过氧化氢溶液为反应底物的一组实验结果如下表所示。通过分析实验结果，能够得物的

23、一组实验结果如下表所示。通过分析实验结果，能够得出相应的结论。在下列有关结论的描述中，从表中出相应的结论。在下列有关结论的描述中，从表中得不到得不到实实验依据的一项是验依据的一项是()方法方法观察结果观察结果 1常温下自然分解常温下自然分解氧气泡少而小氧气泡少而小 2常温下加入常温下加入Fe3氧气泡稍多而小氧气泡稍多而小 3常温下加入鲜肝提取液常温下加入鲜肝提取液氧气泡极多而大氧气泡极多而大 4加入煮沸后冷却的鲜肝提取液加入煮沸后冷却的鲜肝提取液氧气泡少而小氧气泡少而小B 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.所吃食物不能消化所吃食物不

24、能消化B.胃没有排空胃没有排空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.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，主要原因是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（）A.pH不适合不适合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.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.小肠中没有蛋白质可被消化小肠中没有蛋白质可被消化CA5.5.在过氧氢酶和在过氧氢酶和FeFe3+3+的催化效率比较实验中，的催化效率比较实验中，把肝脏制成研

25、磨液的目的是（双选）把肝脏制成研磨液的目的是（双选）（）有利于过氧化氢酶的释放有利于过氧化氢酶的释放保护过氧化氢酶保护过氧化氢酶 提高过氧化氢酶的活性提高过氧化氢酶的活性增大酶与反应底物的接触机会增大酶与反应底物的接触机会AD6.6.酶具有极强的催化功能，最根本的原因是酶具有极强的催化功能，最根本的原因是（）（）增加了反应物之间的接触增加了反应物之间的接触 降低了反应物分子的活化能降低了反应物分子的活化能 提高了反应物分子的活化能提高了反应物分子的活化能 降低了反应物分子的自由能降低了反应物分子的自由能 本身的数量和性质不改变，可反复利用本身的数量和性质不改变，可反复利用 A.A.B.B.C.

26、C.D.D.D7.207.20世纪世纪8080年代，年代，T.R.CechT.R.Cech在研究四膜虫时，在研究四膜虫时，发现其发现其rRNArRNA前体加工除去某些的过程中发生前体加工除去某些的过程中发生“剪接反应剪接反应”，该反应是在仅有，该反应是在仅有RNARNA没有任何没有任何蛋白质参与的情况下完成的。下列推论最合理蛋白质参与的情况下完成的。下列推论最合理的是的是 （）（）该反应不需要酶的催化该反应不需要酶的催化四膜虫体内的这种四膜虫体内的这种RNARNA具有酶的特性具有酶的特性所有蛋白质和所有蛋白质和RNARNA都是酶都是酶有的有的DNADNA也可能是酶也可能是酶B8.8.下列有关酶

27、的叙述中，正确的结论有下列有关酶的叙述中，正确的结论有 （）（）产生酶的细胞都有分泌功能产生酶的细胞都有分泌功能 酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸 酶是生物催化剂酶是生物催化剂 生长激素与呼吸酶可来自于同一个细胞生长激素与呼吸酶可来自于同一个细胞 能降低化学反应的活化能能降低化学反应的活化能A.A.B.B.C.C.D.D.C结束结束设计设计实验实验提出提出问题问题作出作出假设假设进行进行实验实验分析分析结果结果得出得出结论结论其中实验是实施探究的重要方式。其中实验是实施探究的重要方式。表达表达交流交流预测实验结果预测实验结果探究性实验探究性实验验证性实验验证性实

28、验温度：温度：一般而言，温度越高化学反应越快，但酶是一般而言，温度越高化学反应越快，但酶是蛋白质，若温度过高会发生变性而失去活性，蛋白质，若温度过高会发生变性而失去活性，因而酶促反应一般是随着温度升高反应加快，因而酶促反应一般是随着温度升高反应加快，直至某一温度活性达到最大，超过这一最适直至某一温度活性达到最大，超过这一最适温度，由于酶的变性，反应速度会迅速降低。温度，由于酶的变性，反应速度会迅速降低。大多数酶，在大多数酶，在30-40范围内显示最高活范围内显示最高活性。性。低温不会使酶失去活性，低温时酶活性低温不会使酶失去活性，低温时酶活性降低，但若再给予适宜的温度，酶活性又增降低，但若再给

29、予适宜的温度，酶活性又增强。高温可导致酶失去活性，绝大多数酶在强。高温可导致酶失去活性，绝大多数酶在70以上，其空间结构即被破坏。以上，其空间结构即被破坏。热对酶活性的影响对食品很重要，如，热对酶活性的影响对食品很重要，如，绿茶是通过把新鲜茶叶热蒸处理而得，经过绿茶是通过把新鲜茶叶热蒸处理而得，经过热处理，使酚酶、脂氧化酶、抗坏血酸氧化热处理，使酚酶、脂氧化酶、抗坏血酸氧化酶等失活，以阻止儿茶酚的氧化来保持绿色。酶等失活，以阻止儿茶酚的氧化来保持绿色。红茶的情况正相反，是利用这些酶进行发酵红茶的情况正相反，是利用这些酶进行发酵来制备的。来制备的。酶的名称酶的名称最适最适PH过氧化氢酶（肝）过氧化氢酶（肝）6.8唾液淀粉酶唾液淀粉酶 6.8脂肪酶脂肪酶 8.3胰蛋白酶胰蛋白酶8.09.0胃蛋白酶胃蛋白酶 1.52.2pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响