5.1降低化学反应的活化能

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
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
萨姆纳
酶是蛋白质
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能（核酶）
只能在细胞中
发挥作用吗？ 作用范围：酶在细胞内外都能发挥作用 酶(Enzyme) 是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。
蔗糖则不起催化作用。确切地说，每一种酶只能催
化一种化合物或一类化合物的化学反应。 --酶具有专一性
影响酶活性的因素
酶对化学反应的催化效率为酶活性。
1、在不同的温度下，同一种酶的活性是否会受到影响？ 2、在不同的pH下，同一种酶其活性是否会改变？ • 请设计相关的实验，验证你们的假设
操纵自变量，控制无关变量。 检测因变量，表达实验结果。
酶 注：底物无限时 促 反 应 速 率
酶的浓度
2、底物浓度：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
A
率
B 酶的量一定 底物浓度
酶在细胞代谢中的作用 催化（降低化学反应的活化能）
酶的本质 活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝
大多数是蛋白质，少数RNA也具有催化功能。
1
1
氧
氯化铁溶液
化 氢
滴入3滴
溶
液
2
2
实验结论：酶的催化效率比无机催化剂的催化效率高 --酶具有高效性
酶高效性的曲线
（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 （2）酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间,
不改变化学反应的平衡点。 （3）酶只能催化已存在的化学反应。
酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、 淀粉水解。
植物体内的酶最适pH在 4.5－6.5之间；
0
最适pH pH
酶活性受pH影响示意图
PH过高、过低酶失活
高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？
υ/mmol. s-1
υ/mmol. s-1
不同
0 酶活性受温度影响示意图 t/℃
0 酶活性受pH影响示意图 pH
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；
二 剂量
3%
2ml 常温
气泡产生 极少
结果 卫生香 不复燃
燃烧
试管编号
2
3
4
3%
3%
3%
2ml 90℃
较少
2ml FeCl3
2滴 较多
2ml 肝脏研磨液
2滴 多
不复燃 燃烧， 燃烧，猛烈 不猛烈
4 实验结论
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，酶具有催化作 用，同无机催化剂相比，催化效率更高。
比较过氧化氢在不同条件下的分解速率：
提供的材料
3%可溶性淀粉溶液、3%的过氧化氢溶液 2％的淀粉酶溶液、20%的肝脏研磨液 热水、60℃水、冰水 5％HCl、5％NaOH、蒸馏水、 碘液、斐林试剂
1号 2号 3号
4号 5号 6号
3%可溶 2ml 2ml
性淀粉
2ml 2%淀 1ml 1ml
粉酶
1ml
冰水 60℃水浴 沸水浴
冰水 60℃水浴 沸水浴
对照实验： 除一个因素外，其余因素都保持不变的实验。 包括空白对照、自身对照、条件对照
3、酶 是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。 本质： 绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA 催化原理： 降低化学反应的活化能
回顾：
1.酶的概念 2.酶的本质？ 3.酶的基本单位？及合成场所？ 4.酶的催化本质？
酶的特性
水解成还原糖（麦芽糖、葡萄糖、果糖）。还原糖能够与斐林试剂
发生氧化还原反应，生成砖红色的氧化亚铜沉淀。
方法步骤： 序号
1 2 3 ４ 结果现象
项
目
注入可溶性淀粉溶液 注入蔗糖溶液
注入新鲜淀粉酶溶液 加入斐林试剂-振荡-水域加热
试管
1
2
2mL
/
/
2mL
2mL
2mL
1mL
1mL
砖红色沉淀 无砖红色沉淀
实验结论： 上述实验说明，淀粉酶只能催化淀粉水解，对
低温虽然使酶活性明显下降，但能使酶的空间结构保持稳定，在适宜温
度下其活性可以恢复。酶适于在0－4℃保存。
过酸过碱和高温---酶永久失活 （酶的空间结构遭到破坏) 低温------------------酶降低活性 （空间结构不变，可恢复)
酶除了受到温度、pH影响，还受别的因素影响么？
1、酶的浓度：反应速率随 酶浓度的升高而加快。
温度过高酶失活
t/℃
酶活性受温度影响示意图
一般地，动物体 内的酶最适温度在35 －40℃之间； 植物:40－50℃之间
细菌和真菌最适温 度差别较大，有的达 70℃。
pH对酶活性的影响
• 酶促反应速率最快时的环境pH称为该酶促反应的最适pH。
υ/mmol. s-1
一般地，动物体内的酶最 适pH在6.5－8.0之间；但是 胃蛋白酶的最适pH为1.5;
速
A
率
底物浓度
随着反应物浓度的增 加，反应速率加快
（1）A、B、C 三点时该化学反应的情况。
反应速率不再随反应物浓度的增加而升高
（2）若A点温度升高10℃，曲线会发生什么变化？ 为什么？画出变化后的曲线。
曲线上升幅度变小，因为图中原曲线是在 最适温度下。温度高于或低于最适浓度， 反应速率都会变慢
（3）如果B点事往反应混合物中加入少量同样的 酶，曲线会发生什么变化？为什么？画出相应的 曲线。
第5章 细胞的能量供应和利用
新叶伸向和煦的阳光 蚱蜢觊觎绿叶的芬芳
细胞中每时每刻都进行着许 多化学反应，统称为细胞代谢。 它是细胞生命活动的基础。
它们为生存而获取能量 能量在细胞里流转激荡
第1节 降低化学反应活化能的酶
1.该实验要解决什么问题？
鸟类的胃是否只有物理性
胃内的化学反应 消化，没有化学性消化？ 2.肉块为什么会消失？
蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂 肪、淀粉等的水解。脲酶只能催化尿素分解，对其 他化学反应不起作用。
由上述资料可看出酶具有什么特性？
专一性 （一种酶只能催化一种或一类化学反应。）
细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性是分不开的。
实验二： 实验原理：淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能
B点时是酶的数量限制了反应速率，所以 反应速率会加快
酶 的 应 用
酶的来源
酶的功能
酶的本质
其中绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。
小结：
1、细胞代谢： 细胞内各种化学反应的总称。
2、实验设计的原则： 对照原则、等量原则、单一变量原则 实验中的相关变量： 自变量：在实验中人为改变的变量。 因变量：随自变量变化而变化的变量。 无关变量：除自变量外，实验中对实验结果造成影响的变量。
对二照步、实骤 酶验 的对实作照1组验用中可试2 管以编变实号3验化组的因4素
一 H2O2 浓度
3%
3%
3%
3%
剂量
2ml
2ml
2ml
2ml
反应条件
二
剂
量
常温
90℃
FeCl3溶液
新鲜肝脏 研磨液
2滴
2滴
气泡产生
结果
卫生香燃烧
变说量明
对照原人则为改变的因素 实验应遵循的原随则自：变量等的量变性化原而则变化的因素
与化学上的化学 被胃内的化学物质分解。 3反.怎应样证一明你样的么猜测？？
斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用
收集胃内的化学物质，看 看这些物质能否在体外将 肉块分解。
①高温 ②高压 ③强酸 ④强碱
⑤催化剂
为什么细胞能在常温常压下高效反应?
酶 在这种的环境状态下发生化学反应，应该有适合的生物催化剂——
一、酶的作用
温度
放置2分钟
4号倒入1号； 5号倒入2号； 6号倒入3号
混匀
摇匀混合，放置各自温度反应5min
碘液 现象
在各混合试管中滴加碘液1滴
变蓝
不变蓝
变蓝
结论：淀粉酶在60 ℃中活性最强
1
2
3
3％H2O2 H2O2酶
pH
气泡产生量
5ml 1ml
蒸馏水 1mL
大量
5ml 1ml
5%NaOH 1mL
不明显
5ml 1ml
酶的特性
高效性 酶的催化效率比无机催化剂的催化效率高 专一性 一种酶只能催化一种或一类化学反应。
影响酶活性的因素 温度、PH、酶的浓度、底物的浓度等
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，
课后练习： 酶作用的机理
反应速率此时达到最高
酶
促 反
BC
应
酶量一定
生成物的量
加无机
无催
m 加酶 催化剂 加热 化剂
43 2
1
反应物量
0
0 432
时间
酶只缩短反应的时间，不改变生成物的量。
1 时间
正是由于酶的催化作用，细胞代谢才 能在温和的条件下快速进行。
酶的本质？
二、酶的本质
（一）探究史：
巴斯德
李比希
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
实验中可单能一存变在量的原一则些可变因素
自变量 因变量 无关变量
酶为什么能催化生物化学反应更快呢？
• H2O2 (常态)
H2O2(活跃状态) 能量
活化能: 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。
各条件使反应加快的本质：
加热
为过氧化氢分子提供能量
Fe3+
降低化学反应的活化能
H2O2酶 显著降低化学反应的活化能
比较过氧化氢在不同条件下的分解速率： 1 实验目的
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。
2 实验原理
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。
常态/加热 /Fe3＋/过氧化氢酶
2H2O2
2H2O + O2
3 实验步骤及现象
步骤 1
一
H2O2 浓度
剂量
反应条件
在研究酶性质的过程中,科学家通过整理大量 的实验数据,发现酶的催化效率大约是无机催化剂 的107-1013倍。
由上述资料可看出酶具有什么特性？
酶具有高效性
实验一： 实验原理：新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，Fe3+ 是一种无机 催化剂，都可以催化过氧化氢分解成水和氧。
方法步骤：
肝脏研磨液 滴入3滴
过
5%HCL 1mL 不明显
结论
H2O2酶在中性条件中活性最强
通过探究温度、pH对酶活性影响的实验结果
由此可看出酶ห้องสมุดไป่ตู้作用条件有什么特点？
作用条件温和
温度过高、过低；pH过酸、过碱都会 影响酶的活性
温度对酶活性的影响
• 酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的最适温度。
υ/mmol. s-1
温度过低 只是降低酶活0性 最适温度