降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶5.1

第一課時(shí)酶在細(xì)胞代謝中的作用一二酶

的

作

用

機(jī)理三酶

的

化學(xué)本質(zhì)為什么要將肉放在金屬籠內(nèi)？是什么物質(zhì)使肉塊消失了？怎樣才能證明你的推測(cè)？

1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼做了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)：將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過(guò)一段時(shí)間后，他把小籠子取出來(lái)，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。

排除物理性消化消化道內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了收集胃內(nèi)化學(xué)物質(zhì)，進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)問題探討后來(lái)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)胃液中含有大量鹽酸，于是推測(cè)鹽酸是使食物分解的物質(zhì)。1835年，德國(guó)科學(xué)家施旺，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，胃腺分泌物中有一種物質(zhì)，將它與鹽酸混合后，對(duì)肉類的分解能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鹽酸的單獨(dú)作用，這種物質(zhì)就是胃蛋白酶。酶

有什么作用呢？它是什么物質(zhì)呢？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。細(xì)胞代謝離不開酶。

CO2+H2O

有機(jī)物+O2光能葉綠體:氨基酸多肽(蛋白質(zhì)）脫水縮合核糖體：線粒體:有機(jī)物+O2CO2+H2O+能量隨著對(duì)細(xì)胞研究的不斷深入，人們認(rèn)識(shí)到，細(xì)胞的生活需要物質(zhì)和能量，能量的釋放、儲(chǔ)存和利用，必須通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

細(xì)胞代謝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生代謝廢物，甚至?xí)a(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)，如過(guò)氧化氫。幸而細(xì)胞中有過(guò)氧化氫酶能將它及時(shí)分解為氧氣和水。2H2O22H2O+O2酶在細(xì)胞代謝中的作用一新鮮豬肝等活細(xì)胞中均含有過(guò)氧化氫酶，F(xiàn)e3+是一種無(wú)機(jī)催化劑，他們都可以催化過(guò)氧化氫分解成水和氧.

2H2O2

2H2O+O2無(wú)機(jī)催化劑生物催化劑1酶在代謝中的作用實(shí)驗(yàn)：比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率1.實(shí)驗(yàn)原理：通過(guò)比較H2O2在不同條件下分解的快慢，了解過(guò)H2O2酶的作用。2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模哼^(guò)氧化氫酶加熱FeCl3檢測(cè)指標(biāo)：氣泡產(chǎn)生快慢多少；點(diǎn)燃的衛(wèi)生香復(fù)燃情況3.實(shí)驗(yàn)步驟：①常溫下反應(yīng)②加熱③Fe3+做催化劑④過(guò)氧化氫酶豬肝研磨液加入試管直接觀察90水浴加熱滴加FeCl3溶液想一想1、為什么要選用新鮮的豬肝？2、為什么要將豬肝制成研磨液？3、滴入肝臟研磨液和氯化鐵溶液時(shí)，能否共用一個(gè)吸管？新鮮肝臟中有較多的過(guò)氧化氫酶使肝細(xì)胞破裂從而釋放出過(guò)氧化氫酶，增加酶與底物的接觸面積。不能，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性4、為什么要新配制的H2O2：H2O2不穩(wěn)定，易分解5、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的原因：肝臟不夠新鮮、

H2O2放置過(guò)久步驟試管編號(hào)1234

一二

觀察2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴不明顯少量較多大量燃燒燃燒更旺H2O2

在不同條件下的分解速率不一樣，在H2O2

酶的作用下分解速率最快。反應(yīng)條件

H2O2

濃度劑量劑量氣泡產(chǎn)生點(diǎn)燃的衛(wèi)生香3.實(shí)驗(yàn)步驟：4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:1、與1試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說(shuō)明什么？為什么？2號(hào)試管放出的氣泡多，這一現(xiàn)象說(shuō)明加熱能促進(jìn)H2O2的分解，提高反應(yīng)速率。不能2、在細(xì)胞內(nèi)能通過(guò)加熱提高反應(yīng)速率嗎？問題探討3、3號(hào)和4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說(shuō)明什么？FeCl3中的Fe3+

和新鮮肝臟中的過(guò)氧化氫酶都能加快過(guò)氧化氫分解的速率4、3號(hào)試管與4號(hào)試管相比，哪支試管中的反應(yīng)速率快？說(shuō)明什么？為什么？4號(hào)，過(guò)氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。問題探討2、對(duì)照實(shí)驗(yàn)、空白對(duì)照控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)經(jīng)實(shí)驗(yàn)因素處理的人為改變條件的組。未經(jīng)實(shí)驗(yàn)因素處理的組。實(shí)驗(yàn)組：對(duì)照組：3、設(shè)計(jì)原則：對(duì)照原則、單一變量原則、隨機(jī)性原則、平行重復(fù)原則、科學(xué)性原則1、變量自變量因變量無(wú)關(guān)變量（也叫實(shí)驗(yàn)變量，是實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯康淖兞浚┓磻?yīng)變量實(shí)驗(yàn)結(jié)果未知實(shí)驗(yàn)結(jié)果已知科學(xué)方法對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般步驟

對(duì)照實(shí)驗(yàn)的目的是排除無(wú)關(guān)變量的干擾，從而確定自變量與因變量的關(guān)系。自變量因變量無(wú)關(guān)變量(相同適宜)(控制)(檢測(cè))一般步驟：第一步：分組編號(hào)，統(tǒng)一處理；第二步：分組施加自變量第三步：一段時(shí)間后，檢測(cè)因變量根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮推鞑模治鰧?shí)驗(yàn)的自變量，找出主要的無(wú)關(guān)變量，明確因變量的檢測(cè)方法?？刂谱兞亢驮O(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)科學(xué)方法步驟試管編號(hào)

1234

一二

觀察2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴不明顯少量較多大量燃燒燃燒更旺反應(yīng)條件自變量因變量無(wú)關(guān)變量變量

H2O2

濃度劑量劑量氣泡產(chǎn)生點(diǎn)燃的衛(wèi)生香對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)結(jié)果未知實(shí)驗(yàn)結(jié)果已知為反應(yīng)物分子提供能量(活化能），使其達(dá)到活躍狀態(tài)加熱使反應(yīng)速率加快的原因？1、酶在細(xì)胞代謝中的作用常態(tài)活躍狀態(tài)終態(tài)

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活化能無(wú)機(jī)催化劑與酶是否也提供能量，從而使反應(yīng)速率加快？不提供能量，而是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能1、酶在細(xì)胞代謝中的作用條件活化能kJ·mol-1沒有催化劑催化

用Fe3+催化

用過(guò)氧化氫酶催化75

40

29與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。酶到底是什么？想一想：如何表示？無(wú)催化劑曲線：______酶促反應(yīng)曲線：______無(wú)酶促反應(yīng)所需活化能：______酶促反應(yīng)所需活化能：______酶降低的活化能：______曲線B曲線AE2E3—E2E31、酶在細(xì)胞代謝中的作用酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和條件下快速有序地進(jìn)行。酶

的

化學(xué)本質(zhì)三閱讀教材P79-80頁(yè)思考討論部分，體會(huì)巴斯德、李比希、畢希納、薩姆納的觀點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系。巴斯德之前巴斯德發(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)胞中一樣薩姆納酶是蛋白質(zhì)李比希切赫、奧爾特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能探索酶的本質(zhì)發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)討論：2.在科學(xué)發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)爭(zhēng)論是正常的，巴斯德和李比希之間出現(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？1.巴斯德和李比希的觀點(diǎn)各有什么積極意義？各有什么局限性？

巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，是合理的；認(rèn)為發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用，是不正確的。

李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，是合理的；認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用，是不正確的。

巴斯德是微生物學(xué)家，特別強(qiáng)調(diào)生物體和細(xì)胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問題。

他們的爭(zhēng)論促使后人把對(duì)酶的研究目標(biāo)集中在他們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)上，使科學(xué)研究更加有的放矢。3.從畢希納的實(shí)驗(yàn)可以可以得出什么結(jié)論？4.薩姆納歷時(shí)9年才證明脲酶是蛋白質(zhì)，并因此榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。你認(rèn)為他取得的成功靠的什么樣的精神品質(zhì)？5.請(qǐng)給酶下一個(gè)比較完整的定義。

畢希納的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，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。

薩姆納歷時(shí)9年，用正確的科學(xué)方法，堅(jiān)持不懈、百折不撓的科學(xué)精神，將酶提純出來(lái)。成功屬于不畏艱苦的人。（1）酶的發(fā)現(xiàn)（2）酶的定義

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)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。酶的探索歷程來(lái)源功能化學(xué)本質(zhì)顯著降低活化能2、酶的本質(zhì)①酶只有一個(gè)作用：催化作用，不具有傳遞信息、調(diào)節(jié)的作用。②酶作用場(chǎng)所：細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外；也可以在體外發(fā)揮作用注意：酶的特點(diǎn)？？

降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶5.1

第二課時(shí)聚焦1酶有哪些特性？2酶的活性受哪些條件的影響？比較過(guò)氧化氫酶和Fe3+的催化效率說(shuō)明過(guò)氧化氫酶比Fe3+的催化效率高。為什么4號(hào)試管的反應(yīng)速率比3號(hào)試管快得多？

：酶的催化效率大約是無(wú)機(jī)催化劑的倍107

～1013

①內(nèi)容1、酶具有高效性

：（1）保證了細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行。（2）保證了細(xì)胞內(nèi)能量供應(yīng)的穩(wěn)定。②意義建構(gòu)“在加酶、無(wú)機(jī)催化劑條件下物質(zhì)分解得到的產(chǎn)物量與時(shí)間關(guān)系”的數(shù)學(xué)模型一酶具有高效性時(shí)間產(chǎn)物濃度加酶

加無(wú)機(jī)催化劑不加催化劑注意：平衡點(diǎn)酶縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，但不改變平衡點(diǎn)（即酶不能增加產(chǎn)物的生成量）

無(wú)機(jī)催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)的范圍比較廣，比如酸既能催化蛋白質(zhì)的水解，也能催化脂肪水解，還能催化淀粉的水解。酶與無(wú)機(jī)催化劑的比較酶也催化多種化學(xué)反應(yīng)嗎？

淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們?cè)诿傅拇呋饔孟露寄芩獬蛇€原糖。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分別加入淀粉酶，再用斐林試劑鑒定溶液中有無(wú)還原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化學(xué)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)：淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖水解的作用實(shí)驗(yàn)原理：淀粉

麥芽糖淀粉酶（非還原性）（還原性）蔗糖葡萄糖+果糖蔗糖酶（非還原性）（還原性）（還原性）實(shí)驗(yàn)思路探究·實(shí)踐探究一

淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用3、是否可用碘液代替斐林試劑檢測(cè)？1、實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量以及無(wú)關(guān)變量分別是什么？2、在已知淀粉酶能夠催化淀粉水解的情況下，設(shè)置該試管還有沒有必要？方案一相同酶+不同底物①底物1+酶溶液②底物2+相同酶溶液方案二①底物+酶溶液1②相同底物+酶溶液2淀粉完全分解+碘液→無(wú)現(xiàn)象蔗糖分解/不分解+碘液→無(wú)現(xiàn)象步驟項(xiàng)目試管1試管21注入可溶性淀粉溶液2注入蔗糖溶液3注入新鮮的淀粉酶溶液4保溫一段時(shí)間5加入斐林試劑6水浴加熱7觀察顏色變化2mL——2mL2mL2mL60℃水浴，5min2mL保持1min淀粉酶的最適溫度為60℃，酶活性最高3.實(shí)驗(yàn)步驟探究一

淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用探究一

淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用探究一

淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解！說(shuō)明酶具有

。專一性專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。一種H2O2酶：H2O2脲酶：尿素淀粉酶：淀粉一類蛋白酶：蛋白質(zhì)→多肽肽酶：多肽→氨基酸2、酶具有專一性酶底物產(chǎn)物酶在反應(yīng)前后，自身數(shù)量、性質(zhì)不變保證了細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行。意義：專一性曲線：底物濃度反應(yīng)速率底物A+酶A底物A+酶B資料1：立白污漬爆炸鹽(獨(dú)有三重復(fù)合酶配方）立白教你洗衣小絕招：①洗前浸泡三十分鐘，效果更佳②若衣服太臟，可適當(dāng)增加用量③用溫水浸泡效果更好，但水溫不要超過(guò)60℃從上面的現(xiàn)象你能提出來(lái)什么問題？資料2：我們知道口腔溫度和體溫差不多，而當(dāng)我們口腔中的唾液淀粉酶進(jìn)入胃中以后，卻發(fā)現(xiàn)，唾液不再具有催化淀粉分解的功能。胃液中的蛋白酶隨食糜進(jìn)入小腸后還有催化功能嗎？（提示：唾液pH6.2－7.4,胃液pH0.9－1.5小腸液pH7.6）酶的催化作用受溫度和pH的影響探究——影響酶活性的條件酶催化特定化學(xué)反應(yīng)的能力稱為酶活性。酶的活性高低可用單位時(shí)間內(nèi)底物的減少量和生成物的生成量來(lái)表示。酶的特性探究——影響酶活性的條件二、酶的特性酶的催化作用受溫度和pH的影響1、建議：用淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響。思考：能否用過(guò)氧化氫酶探究？不能加熱會(huì)加速過(guò)氧化氫分解2、建議：用過(guò)氧化氫酶探究pH對(duì)酶活性的影響。思考：能否用淀粉酶探究？不能酸性條件下淀粉能水解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淀粉溶液變藍(lán)保持0℃冰水中約5min加熱至100℃，約5min加熱至60℃，約5min各加入兩滴碘液振蕩不變藍(lán)變藍(lán)探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響酶的催化作用需要在適宜的溫度下進(jìn)行酶和淀粉混合前，務(wù)必在設(shè)定的溫度保溫5min。不能混合后再保溫。自變量因變量無(wú)關(guān)變量無(wú)關(guān)變量等量原則等量原則無(wú)關(guān)變量酶活性能否用斐林試劑？如何進(jìn)一步探究淀粉酶的最適溫度？縮小溫度梯度，重復(fù)進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。二、酶的特性過(guò)氧化氫溶液1號(hào)試管2號(hào)試管3號(hào)試管實(shí)驗(yàn)步驟一二三四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論探究pH對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響加入2滴肝臟研磨液1mL鹽酸溶液1mLpH＝7的緩沖液1mL氫氧化鈉溶液加入2mL過(guò)氧化氫溶液將帶點(diǎn)燃的衛(wèi)生香分別放入試管中無(wú)明顯變化復(fù)燃無(wú)明顯變化酶的催化作用需要在適宜的PH下進(jìn)行在肝臟研磨液中加入調(diào)節(jié)pH的溶液后，再將酶液與底物混合自變量因變量無(wú)關(guān)變量無(wú)關(guān)變量等量原則等量原則酶活性等量原則二、酶的特性3、酶的作用條件較溫和①含義②意義保證細(xì)胞代謝能夠在溫和條件下高效進(jìn)行。③原因過(guò)酸、過(guò)堿或溫度過(guò)高，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。低溫使酶的活性抑制，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜溫度下酶的活性會(huì)升高。酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。在最適溫度和最適PH條件下，酶活性最高。溫度和PH偏高或偏低，酶活性都會(huì)降低。二、酶的特性科學(xué)家采用定量分析法，在不同的pH和溫度條件下測(cè)定同一種酶的活性，根據(jù)所獲得數(shù)據(jù)繪制成曲線υ/mmol.s-1抑制失活t/℃最適溫度酶活性受溫度影響示意圖最適pHpHυ/mmol.s-1失活失活酶活性受PH影響示意圖思考：（1）描述曲線含義？（2）低溫、高溫、過(guò)酸、過(guò)堿對(duì)酶活性的影響其本質(zhì)相同嗎？（3）酶的保存方法？（1）在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，酶的催化作用增強(qiáng)，超過(guò)這一范圍酶的催化作用逐漸減弱。低溫、最適pH（2）高溫、過(guò)酸、過(guò)堿會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，使酶失活。

低溫不會(huì)使酶結(jié)構(gòu)破壞，只使酶活性受抑制，但在適宜溫度下其活性可以恢復(fù)。酶活性受pH影響曲線的含義呢？四、影響酶促反應(yīng)速率的因素：1、溫度3、酶的濃度：4、底物濃度：酶促反應(yīng)速率酶的濃度底物濃度酶促反應(yīng)速率酶量一定時(shí)2、pH底物充足時(shí)溫度、pH通過(guò)影響酶的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)而影響酶活性，影響酶促反應(yīng)速率。酶濃度、底物濃度通過(guò)影響底物與酶的接觸面積進(jìn)而影響酶促反應(yīng)速率。1.溶菌酶

溶解細(xì)菌細(xì)