教育专题：1-5-1降低化学反应活化能的酶

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,新绛中学生物组丰举刚制作,1-5-1,第,1,节 降低化学反应活化能的酶,10/3/2024,1,新绛中学生物组丰举刚制作,学习重点：,1,、酶在细胞代谢中的作用；,2,、酶的本质；,3,、酶的特性。,4,、实验中的变量及对照试验,5,、酶与生活,10/3/2024,2,新绛中学生物组丰举刚制作,酶在细胞代谢中的作用,10/3/2024,3,新绛中学生物组丰举刚制作,细胞代谢（曾用名：新陈代谢）是生物体内全部,化学反应,的统称。,酶是,活,细胞产生的有,催化,作用的,有机物,答：细胞中的化学反应需要在,温和条件（,常温、常压、酸碱度适中）下,高效率,的进行。,没有酶的催化，细胞中相关的化学反应,不,能进行,。,为什么说细胞代谢离不开酶？,10/3/2024,4,新绛中学生物组丰举刚制作,如果没有过氧化氢酶,如果没有解旋酶,那么,DNA,不能解旋,如果没有,DAN,聚合酶,那么,DNA,不能复制,如果没有,RNA,聚合酶,那么,RNA,不能合成,如果没有有氧呼吸第一、二、三阶段的酶,那么有氧呼吸第第一、二、三阶段不能进行,如果没有,ATP,水解的酶,那么,ATP,不能直接供能,如果没有光合作用暗反应相关的酶,那么二氧化碳不能固定，,C,3,也不能还原,那么过氧化氢就不能及时分解,10/3/2024,5,新绛中学生物组丰举刚制作,活化能,:,在一定温度下，,1mol,底物全部从常态进入活跃状态所需要的能量，单位是焦摩尔，单位符号是,J/mol,。,10/3/2024,6,新绛中学生物组丰举刚制作,有酶催化,没有酶催化,有无机催化剂催化,在,20,测得的过氧化氢分解的活化能,条件,活化能,/,kJmol,-1,没有催化剂催化用,Fe,3+,催化用过氧化氢酶催化,756329,酶起作用的原理：,降低反应物的活化能，,10/3/2024,7,新绛中学生物组丰举刚制作,实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解（速率）,视频,酶起作用的生理意义：,使细胞代谢在,温和,(,常温、常压等,),的条件下,快速,进行。,注意：酶,不能,给底物提供能量,10/3/2024,8,新绛中学生物组丰举刚制作,特别提示：,对所用酶材料,肝脏的要求：,选用新鲜肝脏，若不新鲜，肝脏细胞内过氧化氢酶在腐生菌的作用下分解。,使用肝脏时，要充分研磨，使肝脏细胞内的酶能与底物接触，使酶发挥正常催化作用。,滴肝脏研磨液和,FeCl,3,溶液时，不能共用一个吸管，否则滴的,FeCl,3,溶液中会含少量肝脏研磨液，而研磨液中,H,2,O,2,酶具高效性，会使两个试管中气泡一样多，从而影响实验结果的准确性。,10/3/2024,9,新绛中学生物组丰举刚制作,酶的本质,10/3/2024,10,新绛中学生物组丰举刚制作,19,世纪以后，随着对酿酒中,发酵过程的深入研究,，人们才逐渐知道了酶的本质。,1857,年，法国,生物学家,巴斯德,通过显微镜观察，得出酿酒中的发酵是由于酵母细胞的存在，没有,活细胞,的参与，糖类是不可能变成酒精的。,德国,化学家,李比希,认为：引起发酵的是酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母,细胞死亡并裂解,后才能发挥作用。,糖类是怎么变成酒精和二氧化碳的呢？,10/3/2024,11,新绛中学生物组丰举刚制作,1897,年，德国化学家,毕希纳,加水搅拌,加压过滤,酵母细胞放在石英砂中用力研磨,不含酵母细胞的提取液,加入葡萄糖,一段时间后,冒出气泡，糖液变成了酒,结论：酵母细胞中的某些物质,(,酿酶,),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（,酿酶在细胞内外都可以起作用,）。,不足：毕希纳虽然从细胞中获得了含有酶的提取液，但是提取液中还含有许多,其他物质,，无法直接对酶进行鉴定。,好多科学家认为,酶的化学本质是蛋白质,。,10/3/2024,12,新绛中学生物组丰举刚制作,美国科学家,萨姆纳,也认为酶是蛋白质,1917,年，萨姆纳从资料得知，刀豆种子种脲酶含量相当高。,1926,年，萨姆纳用丙酮作溶剂的提取液中出现了脲酶结晶，并用多种方法证明,脲酶是蛋白质。,后来，科学家又相继获得胃蛋白酶、胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶都是蛋白质。,20,世纪,80,年代，美国科学家,切赫,和,奥特曼,发现少数,RNA,也具有催化功能。,结论：绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是,RNA,。,尿素,氨,二氧化碳,脲酶,10/3/2024,13,新绛中学生物组丰举刚制作,巴斯德之前,发酵是纯化学反应，与生命活动无关,巴斯德,发酵与,活细胞,有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用,引起发酵的是,细胞中的某些物质,，但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,萨姆纳,酶是,蛋白质,李比希,切赫、奥特曼,少数,RNA,也具有生物催化功能,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,10/3/2024,14,新绛中学生物组丰举刚制作,酶的特性,10/3/2024,15,新绛中学生物组丰举刚制作,酶作为生物催化剂，与一般催化剂有相同之处，也有其自身的特点。,相同点：,（,1,）改变化学反应速率，本身不被消耗；,（,2,）用量少，加快化学反应速率，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点；,（,3,）降低活化能，使速率加快。,10/3/2024,16,新绛中学生物组丰举刚制作,不同点,（酶的,特,性）,：,（,1,）高效性，指催化效率很高，使得反应速率很快（,无机催化剂催化效率低）,；,（,2,）专一性，任何一种酶只作用于一种或一类化合物，这就是酶对底物的专一性；,（,无机催化剂催化的化学反应范围广，,eg,:,酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。）,（,3,）反应条件的温和性，酶促反应在常温、常压、生理,pH,条件下进行；,（,无机催化剂常常需要辅助以高温、高压、强酸、强碱等剧烈条件才能有较高的催化效率。）,10/3/2024,17,新绛中学生物组丰举刚制作,“验证酶具有高效性”的实验思路。,答：思路是，用无机催化剂和酶催化同种底物，,观测,催化效率，酶的催化效率远远高于无机催化剂，则证明酶具有高效性。,“验证酶具有专一性”的实验思路。,答：思路有两种：,同种酶不同底物做实验，只有一种底物被催化，则说明酶具有专一性,同种底物不同种酶做实验，只有一种酶能催化该底物，则证明酶具有专一性。,10/3/2024,18,新绛中学生物组丰举刚制作,酶活性,酶对化学反应的催化效率（单位时间内底物减少量或产物生成量）。,影响酶活性的条件（因素）：,pH,值、温度等,实验目的：探究温度对酶活性的影响（视频）,10/3/2024,19,新绛中学生物组丰举刚制作,实验目的：探究,pH,对酶活性的影响,10/3/2024,20,新绛中学生物组丰举刚制作,pH,酶活性,0,最适,pH,温度,酶活性,0,最适温度,过酸、过碱或温度过高,都会使酶的,空间结构,遭到破坏,使酶永久失活,;,在低温下,酶的,空间结构稳定,，活性降低,但不会失活。,10/3/2024,21,新绛中学生物组丰举刚制作,酶活性,反应速率,0,pH,酶活性,0,最适,pH,温度,酶活性,0,最适温度,温度,反应速率,0,最适温度,反应速率,0,最适,pH,pH,10/3/2024,22,新绛中学生物组丰举刚制作,酶催化底物反应,工人做产品,工人数,成品加工速率,（原材料充足）,酶浓度,反应速率,（底物量充足）,原材料数量,成品加工速率,（工人数量一定）,底物浓度,反应速率,（酶量一定）,10/3/2024,23,新绛中学生物组丰举刚制作,底物浓度,反应速率,（酶量一定）,酶浓度,反应速率,（底物量充足）,影响,酶促反应速率,的条件常有：温度、,pH,、酶的浓度、底物浓度。,温度,反应速率,0,最适温度,反应速率,0,最适,pH,pH,pH,范围（,通常是狭小的,）,10/3/2024,24,新绛中学生物组丰举刚制作,酶浓度,酶促反应速率,（底物充足）,底物浓度,酶促反应速率,（酶数量一定）,酶在最适条件时,条件改变时时,10/3/2024,25,新绛中学生物组丰举刚制作,一般来说，,动物体内酶的最适温度在,35,40,；,植物体内酶的最适温度在,40,50,；,细菌和真菌体内酶的最适温度差别很大。,一般来说，,植物体内酶的最适,pH,在,4.5,6.5,；,动物体内酶的最适,pH,在,6.5,8.0,。,1.5,反应速率,0,pH,pH,对,酶,的催化效率的影响,6.9,7.6,唾液淀粉酶,胰蛋白酶,胃蛋白酶,10/3/2024,26,新绛中学生物组丰举刚制作,科学探究步骤,提出问题,作出假设,设计实验,进行实验,分析结果,表达与交流,（温度,/pH,会影响酶的活性吗？）,（温度,/pH,会影响酶的活性）,（设计方案、预期结果,）,（按预定方案进行实验）,（分析实验结果，得出结论：,）,（总结，写实验报告并适当交流）,影响酶活性的条件,10/3/2024,27,新绛中学生物组丰举刚制作,实验变量,实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，可能还会存在一些可变因素，,对实验结果造成影响,的变量。,除了,研究因素（自变量、因变量）,以外,其余因素都保持不变的实验叫做,对照实验,。,对照实验,一般要设置,实验,组和,对照,组。,10/3/2024,28,新绛中学生物组丰举刚制作,“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的分析,1,处理条件,（号,:90,水浴加热号,:,加入,3.5%,的,FeCl3,溶液,2,滴号,:,加入,20%,的新鲜肝脏研磨液,2,滴）,H,2,O,2,分解速度,（指标：产生气泡的数目多少表示）,加入,H,2,O,2,的量,;,实验室的温度,;FeCl,3,溶液和肝脏研磨液的新,鲜程度,号试管,号试管,因变量,无关变量,对照组,实验组,自变量,10/3/2024,29,新绛中学生物组丰举刚制作,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？,答：巴斯德,合理：,认为发酵与活细胞有关是；,不正确：,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的。,李比希,合理：,认为引起发酵的是细胞中的某些物质；,不正确：,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。,10/3/2024,30,新绛中学生物组丰举刚制作,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？,答：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。,10/3/2024,31,新绛中学生物组丰举刚制作,酶与生活,10/3/2024,32,新绛中学生物组丰举刚制作,溶菌酶,能够溶解细菌的,细胞壁,，具有抗菌消炎的作用。,在临床上与抗生素复合使用，能增强抗生素的疗效。,自然界存在的酶,并不完全适于,在生活和生产上应用。科学家利用,酶工程,技术对酶进行改造，使之更加符合人们的需要。,10/3/2024,33,新绛中学生物组丰举刚制作,加酶洗衣粉中的酶不是直接来自生物体的，而是经过酶工程改造的产品（,碱性蛋白酶制剂,和,碱性脂肪酶制剂,），比一般的酶,稳定性强,，去污能力强，把衣物清洗的更加干净鲜亮。,10/3/2024,34,新绛中学生物组丰举刚制作,多酶片中含有多种,消化酶,，你消化不良时可以服用。,果胶酶,能分解果肉细胞壁中的果胶，提高,果汁产量,，是果汁变得清亮（提高,澄清度,）。,10/3/2024,35,新绛中学生物组丰举刚制作,下列关于酶的表述，全面而准确的是（）,A,酶不能脱离生物体起作用,B,酶是蛋白质,C,酶与无机催化剂没有本质区别,D,酶是活细胞产生的有催化作用的有机物,能够促使唾液淀粉酶