1、5.1 降低反应活化能的酶降低反应活化能的酶问题探讨问题探讨1773年意大利科学家斯帕兰札尼做了一年意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内肉块消失了。内肉块消失了。1.为什么要将肉块放在金属笼内？为什么要将肉块放在金属笼内？2.是什么物质使肉块消失了？是什么物质使肉块消失了？3.怎样证明你的推测？怎样证明你的推测？便于取出实验材料(肉块)，排除物理消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学消化。是胃内的化
2、学物质将肉块分解了。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。一.酶的作用和本质细胞代谢定义:细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称主要场所:细胞质基质特点:一般都需要酶催化；在水环境中进行；反应条件温和；一般伴随着能量的释放、储存和利用意义:细胞代谢是细胞生命活动的基础实验要注意的几个问题实验要注意的几个问题:过氧化氢酶数量多且活性强过氧化氢酶数量多且活性强使酶更易释放出来使酶更易释放出来不能，易交叉污染不能，易交叉污染1.为什么要选用新鲜的肝脏？为什么要选用新鲜的肝脏？2.2.为什么要将肝脏制成研磨液？为什么要将肝脏制成研磨液？3.
3、3.滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个滴管？为什么？个滴管？为什么？H2O2步骤步骤试管编号试管编号说明说明1234一一二二三结果三结果观察观察结论 H H2 2OO2 2 浓度浓度剂量剂量反应条件反应条件剂量剂量气泡产生气泡产生带火星的卫生香带火星的卫生香H2O2步骤步骤试管编号试管编号说明说明1234一一二二三结果三结果观察观察结论 H H2 2OO2 2 浓度浓度剂量剂量3%3%3%3%2ml2ml2ml2ml反应条件反应条件剂量剂量常温常温90气泡产生气泡产生带火星的卫生香带火星的卫生香FeCl3肝脏研磨液肝脏研磨液2 2滴滴2 2滴滴不
4、明显不明显少量少量较多较多大量大量变亮变亮复燃复燃不复燃不复燃 不复燃不复燃对照组对照组实验实验组组自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量无关变量无关变量7【实验结果分析】1、与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？2、在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？2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，提高反应速率不能8【实验结果分析】3、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？4、3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？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。4号比3号快得多。说明过氧化
5、氢酶比FeCl3的催化效率高。比较过氧化氢在不同条件下的分解加热可以加快过氧化氢分解；FeCl3、过氧化氢酶能催化过氧化氢分解；过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高。结论结论思考：加热、思考：加热、FeFe3+3+、过氧化氢酶都能促进、过氧化氢酶都能促进H H2 2O O2 2的分解，提高反应速率。的分解，提高反应速率。那么，它们的作用机理是否相同呢？那么，它们的作用机理是否相同呢？二、酶的作用原理二、酶的作用原理如图所示为酶催化反应的机理与过程，图中E1、E2、E3都是活化能，请据图回答：(1)请将这三种活化能分别与不使用催化剂、使用无请将这三种活化能分别与不使用催化剂、使用无机催化剂、使用酶
6、作催化剂三种条件进行对应。机催化剂、使用酶作催化剂三种条件进行对应。提示E1使用无机催化剂，使用无机催化剂，E2不使用催化不使用催化剂，剂，E3使用酶作催化剂。使用酶作催化剂。(2)使用酶作催化剂时，酶所降低的化学反应的活化能应该怎么表示？使用酶作催化剂时，酶所降低的化学反应的活化能应该怎么表示？提示E2E3。酶作用原理：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。酶作用原理：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。酶作用意义：使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行。酶作用意义：使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行。(二二).酶的本质酶的本质科学家科学家主要观点或成就主要观点或成就巴斯德巴斯
7、德 李比希李比希 毕希纳毕希纳 萨姆纳萨姆纳 切赫和奥特曼切赫和奥特曼 酿酒与生命活动无关巴斯德：巴斯德：酿酒需活的酵母参与李比希：李比希：酿酒是酵母死亡后释放的物质引起的其它实验：其它实验：大量的酶是蛋白质，酿酒酶为蛋白质萨姆纳：萨姆纳：脲酶是蛋白质切赫和奥特曼：切赫和奥特曼：部分RNA具有酶活性酿酒发酵液中发现酵母酿酒是什么回事呢？酿酒是什么回事呢？毕希纳：毕希纳：活酵母细胞产生能引起发酵的物质n酶是酶是活细胞活细胞产生的具有生物产生的具有生物催化催化活性的活性的有机物有机物，其，其中中绝大多数酶是蛋白质绝大多数酶是蛋白质，少部分酶是少部分酶是RNA。(二二).酶的本质酶的本质l与无机催化
8、剂相比，酶与无机催化剂相比，酶能更显著地降低反应的能更显著地降低反应的活化能活化能能量反应历程E1E2E3H2O2H2O1/2O2二二.酶的特性酶的特性无催化剂无催化剂无机催化剂无机催化剂酶酶酶的催化效率是无机催化剂的酶的催化效率是无机催化剂的 10107 7 10101313倍。倍。思考：酶能像无机催化剂一样，催思考：酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？化多种化学反应吗？（一）酶具有高效性（一）酶具有高效性反应物的平均能量反应物的平均能量终产物的平均能量终产物的平均能量容易发生化学反应的活跃状态容易发生化学反应的活跃状态分子的平均能量（无催化剂）分子的平均能量（无催化剂）容易发生化学反
9、应的活跃状态容易发生化学反应的活跃状态的分子的平均能量（无机催的分子的平均能量（无机催化剂）化剂）容易发生化学反应的活跃状态容易发生化学反应的活跃状态的分子的平均能量（酶）的分子的平均能量（酶）能量能量反应历程反应历程E E1 1E E2 2E E3 3H2O2H2O1/2O2酶作用原理：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。酶作用原理：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。酶作用意义：使细胞代谢在酶作用意义：使细胞代谢在温和温和条件下条件下快速快速有序地进行。有序地进行。序号序号项目项目试管试管1试管试管21注入可溶性淀粉注入可溶性淀粉 2注入蔗糖溶液注入蔗糖溶液 3 4 5 6
10、 7 结论结论2 mL2 mL注入新鲜的淀粉酶溶液注入新鲜的淀粉酶溶液2 mL2 mL6060水浴保温水浴保温2 mL2 mL5min5min注入斐林试剂并振荡注入斐林试剂并振荡沸水浴加热沸水浴加热1min1min蓝色变成蓝色变成砖红色无明显变化无明显变化淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶有专一性 观察溶液颜色变化观察溶液颜色变化蓝色蓝色结论结论 淀粉只能被淀粉酶催化水解，不能被蔗糖酶催化水解，酶有专一性（二）酶具有专一性（二）酶具有专一性l一种酶只能催化一种或一类化合物的反应一种酶只能催化一种或一类化合物的反应（三）影响酶活性的条件（三）影响酶活性的条件酶催化特定化学反应的能力称为
11、酶催化特定化学反应的能力称为酶活性酶活性，一般用酶促，一般用酶促反应速率衡量酶活性。反应速率衡量酶活性。1.1.选择淀粉酶还是过氧化氢酶作为实验材料？为什么?淀粉酶2.2.鉴定试剂选用碘液,还是选用斐林试剂？碘液，看是否变蓝实验一：探究温度对酶活性的影响因为加热能促进过氧化氢分解不选用斐林试剂，因为斐林试剂需水浴加热，而本实验需严格控制温度。自变量是:因变量是:无关变量是:温度酶的活性或淀粉分解量的多少淀粉和淀粉酶的浓度和用量、溶液的PHPH和反应时间等如何检测？用碘液检测是否出现蓝色或蓝色深浅表示如何控制？相同且适宜课题:探究温度对唾液淀粉酶活性的影响(1)探究温度对淀粉酶活性的影响探究温度
12、对淀粉酶活性的影响序号序号项目项目11*22*33*1注入可溶性淀粉溶液保温注入可溶性淀粉溶液保温5 min 2 mL2 mL2 mL2注入淀粉酶溶液保温注入淀粉酶溶液保温5 min1 mL1 mL1 mL3温度条件温度条件()0601004相同温度下淀粉溶液与淀粉酶相同温度下淀粉溶液与淀粉酶溶液混合，保持温度溶液混合，保持温度3 mL混合液混合液3 mL混合液混合液3 mL混合液混合液5碘液检验碘液检验变蓝变蓝不变蓝不变蓝变蓝变蓝结论：结论：温度影响酶的活性 不能，要使酶和底物分别达到预设温度，然后再将底物和酶混合进行反应，否则会影响实验结果的准确性。本实验能否淀粉溶液中先加淀粉酶溶液，再放
13、相应的温度中保温处理？(1)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1.1.选择淀粉酶还是过氧化氢酶作为实验材料？为什么?过氧化氢酶2.2.鉴定方法？实验二：探究PHPH对酶活性的影响因为淀粉在强酸或强碱的条件下会水解气泡产生的多少或卫生香复然情况自变量是：因变量是：无关变量是：pHpH酶的活性或过氧化氢分解的速率肝脏研磨液的浓度和量，过氧化氢的浓度和量，温度等如何检测？用带火星的卫生香进行检验可加入强酸或强碱，用pHpH试纸进行测量。如何控制pHpH？如何控制？相同且适宜课题：探究PHPH对过氧化氢酶活性的影响探究探究pH对淀粉酶活性的影响对淀粉酶活性的影响序号序号项目项目试管试
14、管1试管试管2试管试管31注入新鲜的肝脏研注入新鲜的肝脏研磨液磨液每支试管各每支试管各1 mL2不同不同pH的处理的处理注入物质的量浓注入物质的量浓度为度为0.01 mol/L的盐酸溶液的盐酸溶液1 mL注入蒸注入蒸馏水馏水1 mL注入物质的量浓注入物质的量浓度为度为0.01 mol/L的的NaOH溶液溶液1 mL3注入过氧化氢溶液注入过氧化氢溶液每支试管各每支试管各2 mL4用带火星的卫生香进行检验用带火星的卫生香进行检验5预期实验现象预期实验现象无反应无反应迅速复燃迅速复燃无反应无反应结论：结论：pH能影响酶的活性。能影响酶的活性。本实验能否在过氧化氢溶液中先加过氧化氢酶溶液，再放相应的p
15、HpH中处理？不能，否则在调节pHpH的过程中，酶会将过氧化氢分解，导致实验失败。这两组实验是否需要进行重复实验？需要，可以减少实验误差探究探究pH对淀粉酶活性的影响对淀粉酶活性的影响温度对某酶活性的影响温度对某酶活性的影响问题：问题：高温、低温对酶的活性影响有什么高温、低温对酶的活性影响有什么区别？这与酶的化学本质有什么联区别？这与酶的化学本质有什么联系？系？高温使酶失活，高温使酶失活，低温时，酶的活性低温时，酶的活性很低，但空间结构稳定，升高温度很低，但空间结构稳定，升高温度后活性能够恢复，因此酶制剂常保后活性能够恢复，因此酶制剂常保存在低温条件下。存在低温条件下。在一定温度范围内在一定温
16、度范围内，酶活性随温度的上升而增强，酶活性随温度的上升而增强，超过最适温度，酶的活性随温度的超过最适温度，酶的活性随温度的上升而减弱上升而减弱,直至失活。直至失活。酶的活性最强时的温度称为酶的活性最强时的温度称为 。酶的最适温度酶的最适温度pHpH对某酶活性的影响对某酶活性的影响问题：问题：pH过高或过低时，酶促反过高或过低时，酶促反应速率低的原因？应速率低的原因？酶的活性最强时的PH称为 。酶的最适酶的最适pH值值在一定在一定pH范围内范围内，酶活性随，酶活性随pH的上的上升而增强，超过最适升而增强，超过最适pH，酶的活性，酶的活性随随pH的上升而减弱的上升而减弱,直至失活。直至失活。过高或
17、过低的过高或过低的pH值值(强酸和强碱强酸和强碱)都都会使酶会使酶失去活性失去活性，且不可恢复。，且不可恢复。酶活性调节剂酶活性调节剂Cl-离子是唾液淀粉酶的激活剂离子是唾液淀粉酶的激活剂淀粉淀粉+酶淀粉+酶+Cl-活性活性位点位点活性位点活性位点空间结构空间结构改变改变重金属离子重金属离子HgHg2+2+中毒抑制酶的作用中毒抑制酶的作用酶活性调节剂酶活性调节剂 反应速率随 酶浓度的升高而加快。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促反应速率酶的浓度酶的浓度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酶的浓度：底物浓度：四四.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2.PH2.PH3.3.活性调节剂活性调节剂4.4.酶浓度酶浓度5.5.底物（反应物）浓度底物（反应物）浓度活性位点有活性位点有两个关键的氨基酸两个关键的氨基酸参与催化淀粉的水解参与催化淀粉的水解ClCl-淀粉分子淀粉分子活性位点活性位点空间结构空间结构活性位点活性位点空间结构空间结构2 2个氨基酸个氨基酸的的R R基基
