第五章第一节《降低化学反应活化能的酶》.ppt
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1、第五章 细胞的能量供应和利用,新叶伸向和煦的阳光,他们都在为生存而获取什么?,新叶伸向和煦的阳光 蚱蜢觊觎绿叶的芬芳 它们为生存而获取能量 能量在细胞里流转激荡,1. 图右下方的一首诗寓意着什么?,2. 细胞的主动运输就需要能量,细胞内有机物的合成、加工、运输都需要能量。那么,细胞是如何利用能量的呢?,动、植物的生命活动,全都离不开细胞对能量的获取与利用,而能量的最终来源则是光。,都要经过复杂的化学反应。,3. 人为什么要吃饭?食物如何在体内转化?只依靠物理性消化,没有化学性消化可以完成么?如何验证?,物理性消化: 又称机械性消化,是指食物经过口腔的咀嚼,牙齿的磨碎,舌的搅拌、吞咽,胃肠肌肉的
2、活动,将大块的食物变成碎小的,使消化液充分与食物混合,并推动食团或食糜下移,从口腔推移到肛门的消化过程。,化学性消化: 是指消化腺分泌的消化液对食物进行化学分解而言。 由消化腺所分泌的消化液,将复杂的各种营养物质分解为肠壁可以吸收的简单的化合物,如糖类分解为单糖,蛋白质分解为氨基酸,脂类分解为甘油及脂肪酸。然后这些分解后的营养物质被小肠(主要是空肠)吸收进入体内,进入血液和淋巴液。,第1节 降低化学反应活化能的酶,一、酶的作用和本质,意大利科学家斯帕兰札尼实验简单演示,探究胃的消化作用,提出问题,作出假设,设计实验,进行实验,实验结果,实验结论,(胃只有物理性消化,无化学性消化吗?),(胃并非
3、只有物理性消化,还有化学性消化。),(不让食物与胃直接接触,观察食物是否被消化),(见书P78),(肉块消失了),(胃不但有物理性消化,还有化学性消化的作用),验证结论,(收集胃内的化学物质,观察这些物质在体外是否能将肉块分解。),1、这个实验要解决什么问题? 2、是什么物质使肉块消失了? 3、怎样才能证明你的推测?,鸟类的胃是否只有物理性消化,没有化学性消化。,胃内的化学物质将肉块分解,收集胃内的化学物质,看这些物质在体外是否能将肉块分解,问题探讨:,胃内的化学反应与化学上的化学反应一样么?,化学里的化学反应,MnO2, CH3CH2OH + CH3COOH CH3COOCH2CH3 + H
4、2O, 2KClO3 2KCl + 3O2,乙醇,醋酸,乙酸乙酯,浓H2SO4,Fe,水浴,这些化学反应需要什么条件?,高温 高压 强酸 强碱 催化剂,在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质.,催化剂:,你所知道的生物体内的化学反应有哪些?,小知识,CO2+H2O (CH2O)+O2,光能,酶,C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量,氧气,酶,氨基酸 多肽,酶,脱水缩合,叶绿体:光合作用,线粒体:有氧呼吸,核糖体:蛋白质合成,常温 常压 水溶液环境 pH接近中性,细胞内会发生一系列的化学反应的环境条件是什么?,在这种的环境
5、状态下发生化学反应,应该有适合的生物催化剂酶,仅有以上条件够么?,细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。,:是细胞生命活动的基础,酶在细胞代谢中的作用,. 细胞代谢(新陈代谢)的概念,. 细胞代谢的意义,1、酶的作用:,但代谢过程中也会产生对细胞有害的物质,如过氧化氢。,过多,会导致皮肤发黄,毛发变白 ,会加速人体衰老,损害细胞。,结合化学知识,要分解过氧化氢,可以采取哪些方法?,实验原理,2H2O2 2H2O + O2,常态/加热 /Fe3/过氧化氢酶,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率:,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。,2,1,实验目的,通过比较过氧化氢
6、在不同条件下分解的快慢,了解酶的作用和意义。,反应条件,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常温,90,FeCl3,肝脏研磨液,2滴,2滴,实验现象,3,实验结果,4,过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样,酶在常温、常压下可以高速地完成对化学反应的催化。,1、4对照说明: 3、4对照说明: 酶只缩短反应的时间,不改变生成物的量。,酶具有催化作用,酶具有高效性,m,加酶,加无机 催化剂,无催 化剂,生成物的量,时间,0,1,3,4,反应物量,时间,0,1,3,4,2,加热,2,1号试管与2号试管对照,说明,1号试管与3号试管对照,说明,1号试管与4号试管对照,说明,3号试管与
7、4号试管对照,说明,加热可以加快过氧化氢分解,FeCl3能催化H2O2分解,过氧化氢酶能催化过H2O2的分解,过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高,实验结论,5,反应条件,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常温,90,FeCl3,肝脏研磨液,2滴,2滴,思考:,、 上述实验分成了1、2、3、4号四支试管,哪些是四支试管共同的条件?两两比较不同的条件有几个? 、 1号试管在常温下,没有加任何试剂,它起的作用是什么?,二、酶的作用,对照组,实验组,实验应遵循的原则:,等量性原则,单一变量原则,随自变量的变化而变化的因素,人为改变的因素,实验中可能存在的一些可变因素,自变量,因变
8、量,无关变量,无关变量,对照实验,变量,实验中可以变化的因素,对照原则,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率:,1、与1号试管相比,2号试管出现什么不同的现象?这一现象说明了什么? 2、在细胞内,能通过加热来提高反应速率吗? 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号与4号相比,哪支试管中的反应速率快?这说明什么?为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要?,加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率,FeCl3中Fe3+和猪肝研磨液的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率,4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进
9、行成百上千的化学反应, 需要在常温、常压下高效率地进行,只有酶能够满足这样的要求,所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。,不能,加热到这样的温度会造成细胞死亡。,讨论:,活化能:,常态,活跃状态,分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量,常叫基态,微观粒子处于能量最低的状态。当原子处于基态时,电子处于离核最近的轨道上,此时原子处于稳定状态。,微观粒子其内部能量高于基态能量时所处的能量状态。当原子获得能量的时候,便由基态跃迁到激发态。,原 理 分 析,a,b,c,如图abc中,代表正常条件下分子活化能是 ,代表酶促反应所需活化能是 ;代表酶所降低的活化能的是 。,C,b,a
10、,酶在细胞代谢中的作用,各条件使反应加快的本质:,加热,Fe3+,H2O2酶,为过氧化氢分子提供能量,降低化学反应的活化能,显著降低化学反应的活化能,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,2、酶的本质,酶本质的探究历程,1773年,意大利科学家 斯帕兰札尼,鹰吞下装有肉块的小巧金属笼,一段时间后取出,发现笼内的肉块消失了,推断胃液中有消化肉块的物质,但不知道是什么物质,1773- 1857年,众多科学家,认为发酵为纯化学反应,与生命活动无关,1857年,法国微生物学家 巴斯德,用显微镜观察酿酒发酵过程中的酵母菌,只有酵母菌(活细胞)才能使糖类变为酒精,德国化学
11、家 李比希,认为引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质,但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用,酵母细胞死亡并裂解后才能对酵母过程起作用,德国化学家 毕希纳,将酵母细胞研碎后过滤得到提取液,该提取液同样能使葡萄糖发酵产生酒精,酵母细胞中有一种酿菌,可将糖液发酵变成酒精,1926年,美国科学家 萨姆纳,多为科学家,从刀豆种子中提取出脲酶的结晶,并通过多种方法证明脲酶的蛋白质,相继提出多种酶的结晶,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也具有生物催化功能,酶的化学本质是蛋白质或RNA,酶是一类具有催化作用的蛋白质,是活细胞产生的具有生物催化作用的
12、有机物。,其中绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA。,酶的来源,酶的功能,酶的化学成分,酶(Enzyme),酶,多数蛋白质,少数RNA,氨基酸,核糖核苷酸,核糖体,细胞核(真核生物),活细胞都能产生酶,生物催化作用,显著降低化学反应的活化能,酶是活细胞产生的,只能在活细胞中发挥作用吗?,酶在细胞内外都能发挥作用,小结:,1、细胞代谢:,细胞内各种化学反应的总称。,自变量: 因变量: 无关变量:,在实验中人为改变的变量。,随自变量变化而变化的变量。,除自变量外,实验中对实验结果造成影响的变量。,实验中的相关变量:,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
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