《2014年 高三生物第一轮复习 第九讲 酶和ATP.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2014年 高三生物第一轮复习 第九讲 酶和ATP.ppt（153页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、降低化学反应活化能的酶 第九讲 细胞的能量 通货 ATP 一 降低化学反应活化能的酶 一 酶的探究历程 二 酶的催化特性 四 影响酶活性的因素 三 关于实验设计的基础知识 五 与酶有关的曲线 细胞代谢 特点 复杂 有序 温和 高效 细胞中每时每刻都进行各种各样的化学反应 是细胞生命活动的基础 一 酶的发现历程 酶在希腊语里 就是存在于酵母中的意思 在19世纪 酿酒业在欧洲经济中占有重要地位 但是 酿出的葡萄酒经常莫名其妙的变酸 受到这一问题的困扰 科学界非常重视对发酵过程的研究 酶的发现和酵母的酒精发酵密切相关 在19世纪初 当时的人们已经知道 酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳的过程
2、当时很多化学家都相信这是一个纯化学过程 与生命活动无关 1857年 德国微生物学家巴斯德 L Pasteur 1822 1895 通过显微镜观察 发现发酵液中有酵母 而且还发现酒精的产量与酵母菌的繁殖量成正比 巴斯德认为 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 即 发酵离不开酵母菌的生命活动 发酵的动力蕴藏于活细胞中 具生命活动 同时代的的德国化学家李比希 J V Liebig 1803 1873 则认为发酵是纯的化学反应 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 两者争论的焦点是 发酵是否与生命活动有关 德国科学家毕希
3、纳 E Buchner1860 1917 发现无细胞的酵母液可以完成发酵 研磨 发酵可以在无细胞条件下进行 发酵所需要的物质是由活细胞产生的 叫酿酶 发酵过程中 细胞内的生命活动和细胞外的化学反应得到完美的统一 此后 利用无细胞的酵母液进行研究开始盛行 一系列的发现路线出现 1904年 英国科学家 哈登用透析袋对酵母提取液进行了分析 发现透析后的酵母提取液仍然可以完成发酵 哈登推测 对发酵起关键作用的是一种大分子物质 可能是蛋白质 美国科学家哦萨姆纳 J B Sumner 1887 1955 也认为酶是蛋白质 从刀豆种子中提取到酶的结晶 并用多种方法证明 这种结晶是蛋白质 此后又有多位科学家用
4、萨姆纳的办法结晶出其他的酶 而且都证明这些酶都是蛋白质 此后相当长的一段时间 学术界都普遍认为酶的本质是蛋白质 但是生物学总是有很多意外 20世纪80年代 美国人切赫和奥特曼研究发现 少数RNA也具有催化功能 称之为核酶 巴斯德之前 巴斯德 李比希 毕希纳 萨姆纳 切赫和奥特曼 发酵是纯化学反应 与生命活动无关 发酵与活细胞有关 发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用 引起发酵的是细胞中的某些物质 但是这些物质只有在酵母细胞死亡后才能发挥作用 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 就象在活酵母细胞中一样 酶是蛋白质 少数的RNA具有催化作用 2 酶的概念 酶是活细胞产生
5、的具有催化作用的有机物 其中绝大多数酶都是蛋白质 3 酶的本质 绝大多数的酶都是蛋白质 少量的酶是RNA 1 酶的本质及生理功能 2 二 酶的催化特性 1 探究实验一 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验六 过氧化氢酶 Fe3 1 原理 新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶 经计算 质量分数为3 5 的FeCl3溶液和质量分数为20 的肝脏研磨液相比 每滴FeCl3溶液中Fe3 数 大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍 2 目的要求 通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢 了解过氧化氢酶的作用和意义 3 材料用具 必修一教材p78 79 4 方法步骤 无处理 水浴加热 加FeCl3溶液两滴 加
6、研磨液两滴 1 2 3 4 2mlH2O2溶液 2mlH2O2溶液 2mlH2O2溶液 2mlH2O2溶液 1 2 3 4 5 实验结果 无处理 水浴加热 加FeCl3溶液两滴 加研磨液两滴 结果 无气泡产生 有少量气泡 有较多气泡 有大量气泡 2mlH2O2溶液 2mlH2O2溶液 2mlH2O2溶液 2mlH2O2溶液 得知要使H2O2分解需要一定的热量 能量 1 2 3 4 6 结果分析 比较1号和3号试管 Fe3 能促进H2O2的分解 具有催化作用 比较1号和4号试管 H2O2酶能促进H2O2的分解 具有催化作用 比较3号和4号试管 H2O2酶比Fe3 的催化效率更高 比较1号和2号试
7、管 从以上实验中可以看出 4号试管最先产生气泡 并且产生的气泡多 由于放出的气泡是过氧化氢分解产生的氧气 所以4号试管中的卫生香燃烧得更猛烈 由此可以证明 与无机催化剂Fe3 相比 过氧化氢酶的催化效率要高得多 也就是说 酶的催化作用具有高效性的特点 事实上 酶的催化效率是无机催化剂的107倍 1013倍 7 结论 酶的催化具有高效性 FeCl3不仅仅能催化过氧化氢的分解 它还能催化别的化学反应 酶是不是也如无机催化物那样能够催化多种化学反应呢 2 探究实验二 淀粉的分解实验 3 4 2ml淀粉溶液 2ml淀粉酶溶液 2ml蔗糖溶液 2ml淀粉酶溶液 你能提出何种假设 根据假设 将有怎么的预期
8、结果 如何用实验来验证所预期的结果 提出问题 淀粉酶能分解淀粉和蔗糖吗 淀粉酶能分解淀粉而不能分解蔗糖 预期结果 将等量的淀粉酶分别加入含有等量的淀粉和蔗糖溶液两只试管中 过一定时间 在往试管加入等量的斐林试剂 在60 水浴加热5min 观察两根试管中的变化 含有淀粉溶液的试管出现转红色沉淀 含有蔗糖溶液的无变化 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 原理 淀粉酶能将淀粉水解 并产生还原糖 而还原糖能与斐林试剂 班氏试剂 在60 的水浴加热条件下发生反应产生砖红色沉淀 但是淀粉酶不能水解蔗糖 所以在水浴加热条件下无反应现象 淀粉 还原糖 砖红色沉淀 蔗糖 无还
9、原糖 无砖红色沉淀 3 4 2ml淀粉溶液 2ml淀粉酶溶液 2ml蔗糖溶液 2ml淀粉酶溶液 将上述两只试管在60 水浴中保温一段时间 向上述试管中加入等量的班氏试剂 斐林试剂的改良 将上述两支试管在60水浴中加热 步骤 3 4 2ml淀粉溶液 2ml淀粉酶溶液 2ml蔗糖溶液 2ml淀粉酶溶液 3和4对比 淀粉酶只能催化淀粉分解 不能催化蔗糖分解 淀粉酶具有专一性 1号试管说明 淀粉不与班氏试剂发生颜色反应 而且加热也没有使淀粉分解 2号试管说明 淀粉酶不与班氏试剂发生颜色反应 1 2 2ml淀粉溶液 2ml淀粉酶溶液 结论 淀粉酶只能催化淀粉分解 不能催化蔗糖分解 淀粉酶具有专一性 酶具
10、有专一性 3 酶的催化特性 高效性 酶的催化效率大约是无机催化剂的107 1013倍 专一性 一种酶只能催化一种或一类化学反应 如淀粉酶只能催化淀粉水解 二肽酶则能催化所有二肽的分解 4 酶催化原理 过氧化氢酶 Fe3 无处理 水浴加热 加FeCl3溶液两滴 加研磨液两滴 1 2 3 4 2mlH2O2溶液 2mlH2O2溶液 2mlH2O2溶液 2mlH2O2溶液 分子的常态 不活跃 不易发生化学反应 分子的活跃态 易发生化学反应 常态的分子如果获得能量可转变为活跃态分子 分子由常态转变为活跃态所需要的能量叫做活化能 加热使部分过氧化氢分子获得能量转变为活跃态而分解 所以加热可以加快过氧化氢
11、的分解 酶并没有给分子提供能量 而是降低了分子的活化能 酶降低分子活化能的本来比无机催化剂高 因而催化效率更高 锁和钥匙学说 说明 酶的专一性 诱导契合学说 酶与底物相互较近时 其结构相互诱导 相互变形和相互适应 进而相互结合 说明 酶的专一性 E E 如果某种物质的结构和反应物非常相似 将其加入到反应体系中 会出现什么后果 S S 这种物质也会与酶的活性部位结合 从而降低化学速度 这种作用称为竞争抑制 竞争性抑制可通过增加底物浓度最终可以解除抑制 恢复酶的活性 提出问题 过氧化氢酶和Fe3 哪一个催化效率更高 作出假设 过氧化氢酶的催化效率更高 设计实验 验证假设 预期结果 加入过氧化氢酶的
12、一组实验会释放更多的气泡 比较过氧化氢在不同条件下的分解 得知要使H2O2分解需要一定的热量 能量 比较1号和3号试管 Fe3 能促进H2O2的分解 具有催化作用 比较1号和4号试管 H2O2酶能促进H2O2的分解 具有催化作用 比较3号和4号试管 H2O2酶比Fe3 的催化效率更高 比较1号和2号试管 实验结论 酶具有催化作用 同无机催化剂一样都可以加快化学反应速率 酶具有高效性 同无机催化剂相比 酶的催化效率更高 注意事项 实验使用的是肝脏研磨液而不是肝脏组织 这样可以加大过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触机会 滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能用同一支滴管 三 关于实验设计的基础知识 1 实
13、验对象 指在实验中要接受某种因素处理的实验材料 2 提出问题 如果用某种因素处理实验对象 实验对象会不会发生变化 如果发生变化 这个变化和处理因素之间的必然联系是什么 这些需要解决得问题就是实验的目的 3 确认变量 自变量 因变量 无关变量 变量 指在实验中可以变化的因素 自变量 在实验中 由实验操作者人为改变的变量叫做自变量 因变量 在实验中 由于自变量而引起的实验对象的变化和结果 因变量一般都应有容易检测的指标 无关变量 在实验中 实验对象发生的变化 往往都是由多种因素引起的 除自变量以外能使实验对象发生变化的其他因素都叫无关变量 包括实验对象的外界因素和实验对象的自身因素 即 人为的对实
14、验对象做某种处理的变量 以 比较过氧化氢在不同条件下的分解 为例 自变量 因变量 无关变量 过氧化氢的量和浓度 滴入的催化剂的量 实验室的温度等等 过氧化氢分解速率 可以观测的指标是产生气泡的多少 大小或者卫生香的复燃程度 催化剂的种类 氯化铁溶液 过氧化氢酶溶液 4 实验目的 自变量 因变量 实验对象 用对照组抵消 5 单一变量原则与对照实验 单一变量 在科学实验中 对实验结果有影响的变量往往是多个 但我们在实验中只能对这些变量一个一个地进行研究 即一个自变量对应一个因变量 其他无关变量对实验结果的影响 则利用设置对照的方法来平衡和抵消 在设置了对照的实验中 两组实验 对照组和实验组 除自变
15、量不同以外 其他处理条件都相同 由于无关变量被对照组平衡和抵消 那么 两组实验在结果上的差异 就可以认为是有自变量这个单一变量引起的 这可以增加实验结论的可信度和说服力 除了一个因素以外 其余因素都保持相同的实验 对照实验一般要设置对照组和实验组 对自然状态的实验对象施加或减除了自变量的为实验组 非常态 对自然状态的实验对象未施加或减除自变量的为对照组 常态 对照类型 自身对照 空白对照 相互对照 6 对照实验 自身对照 指实验和对照在同一实验对象上进行 不另设对照组 这样的实验关键是 要看清楚实验前后实验对象本身的变化差异 用实验前和实验后形成对照 例如 在观察植物细胞的质壁分离实验中 植物
16、细胞是实验对象 一定浓度的蔗糖溶液是自变量 实验中处理和观察的是同一植物细胞 即实验前细胞的正常形态是对照组 实验后细胞的质壁分离状态是实验组 例如 观察细胞的质壁分离时分离前和分离后的细胞形态 空白对照 对实验对象做两组实验 施加或减除了自变量的一组为实验组 未施加或减除自变量的一组为对照组 简单的说 处于自然状态 常态 的一组为对照组 处于非自然状态 非常态 的一组为对照组 相互对照 例如 在比较过氧化氢酶与铁离子的催化效率高低的实验中 过氧化氢是实验对象 催化剂是自变量 但催化剂的种类不同 一组是过氧化氢酶 一组是无机催化剂铁离子 对两个实验的结果进行比较 使酶的催化效率更高这一结论具有很好的说服力 指不另设对照组 而是对两个或者几个实验组都用自变量进行处理 但自变量对各实验组的处理方式各不相同 然后对两个或几个实验组的实验结果进行比较来得出结论 这样的两个或几个实验为相互对照 对照类型 与自变量的关系 自身对照 空白对照 对照组 特点 7 实验结果与实验结论 实验结果 是对实验中的因变量的客观真实记录 实验对象发生的因变量往往通过多方面的信息反映出来 实验者可根据实验目的和方便
