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1、第5章 细胞的能量供应和利用,第一节 降低化学反应活化能的酶,斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用,问题探讨,1.斯帕兰札尼为什么做这个实验？2.这个实验设计的巧妙之处在哪？3.肉块为什么会消失？,酶在细胞代谢中的作用,细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应，统称为细胞代谢。,思考：化学中我们要想使一个化学反应顺利进行，可以怎样？,加热、催化剂,实验目的：比较过氧化氢在不同条件下的分解快慢，了解过氧化氢酶的作用和意义。,实验原理：2H2O2 2 H2O+O2,反应条件：加热 Fe 3+过氧化氢酶,自变量,过氧化氢分解速率,因变量,反应物的浓度、体积、外界的压强等,无关变量,实验-比较过氧化氢在
2、不同条件下的分解,实验步骤,1min分钟后，将点燃的卫生香放在液面的上方,相比1号试管，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？-加热能促进过氧化氢分解在细胞内,能通过加热来提高反应速率吗?-不能，温度过高会造成生物的细胞死亡3号和4号试管未经加热，也有大量的气泡产生，这说明什么？-Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解，起催化作用3号和4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？-过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高的多,酶能催化生物化学反应，催化效率比无机催化剂高得多。研究发现，酶的催化效率是无机催化剂催化效率的1071013倍。因此，酶具有高效性。,思考：为何酶的催化效率会比无
3、机催化剂更高呢？究竟酶对于化学反应的作用是怎么样的呢？,实验结论,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称为活化能。,酶为什么能催化生物化学反应？,加热为什么能加快化学反应？,活化能越大，反应就越不容易进行。但是，Fe3+和过氧化氢酶是不能像加热那样给过氧化氢的分解提供能量的，他们的作用原理是降低了过氧化氢分解反应的活化能，从而加速了化学反应的速率。,从动画中我们可以看出，同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。,正是由于酶的催化作用，细胞代谢能在温和条件下快速进行。,二、酶的本质,资料分析：关于酶本质的探索 一开始人们认为发酵是纯化学变化,与生命活动无关,
4、资料分析,巴斯德的发现:发酵与活细胞有关，是整个细胞在起作用。,李比希:引起发酵的是细胞中的某些物质，这些物质只有在细胞死亡并裂解后才发挥作用。,资料分析,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作用，就像在或酵母细胞中一样。,萨姆纳:酶是蛋白质,后来人们发现有少部分酶是RNA,资料分析,酶的定义:酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中大多数酶是蛋白质。,酶的来源:,活细胞,催化化学反应,绝大多数的酶是蛋白质，少数酶是RNA,总 结,酶的作用:,酶的本质:,三、酶的特性,酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。,1、酶具有高效性,2、酶具有专一性,至今发现的酶有400
5、0多种,每种酶只能催化 一种或一类化学反应。,设计一个实验来证明酶的活性,P83：探究-影响酶活性的条件,酶活性:酶对化学反应的催化效率,想一想：许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应，那么，酶起催化作用需要怎样的条件呢？,酶受温度的影响,1ml,1ml,淀粉溶液,60度水浴,沸水浴,2ml,2ml,2ml,1ml,1ml,1ml,不变蓝,变蓝,变蓝,1ml,1ml,过氧化氢溶液,1ml蒸馏水,1ml氢氧化钠,2ml,2ml,2ml,产生大量气泡,无气泡产生,现象,无气泡产生,酶受PH值的影响,图5-3 酶活性受温度影响示意图,A B C表示反应的趋势如何?,A 表示随温度
6、升高,酶活性(催化效率)增强。AB段内都是单调递增B 表示酶活性(催化效率)达到最大,此时的温度为催化的最适温度。C 表示随温度升高,酶活性(催化效率)减慢。BC段内都是单调递减,高温会使酶永久失活,不可恢复;低温使酶活性降低,酶制剂常在低温下保存。,(人体内的最适温度为37度),3、酶的作用条件比较温和,图5-4 酶活性受pH值影响示意图,在最适pH条件下，酶的活性最高。pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。过酸或过碱都会使酶永久失活.,人体环境中几种常见酶的最适pH值:唾液淀粉酶:pH=7;胰淀粉酶:pH=8胃蛋白酶:pH=1.5;胰蛋白酶:pH=8胰脂肪酶:pH=8;肠肽酶:pH=9,酶和
7、一般催化剂相比,共同点：（1）都能加快反应进行；（2）只能催化热力学上允许进行的反应，而不能使本来不能进行的反应进行；（3）只能加快反应达到平衡，不能改变达到平衡时反应物和生成物的浓度。不同点：酶的特点就是它的高效性和专一性，而且作用的条件比较温和。,课后拓展,1.酶底物复合物的形成及诱导契合假说 酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程为酶底物结合的诱导契合假说。,课后拓展,绝大多数的酶都是蛋白质。酶按照化学组成可分成两类：单纯酶和结合酶。单纯酶就是只有氨基酸组成，不含其他成分。例如：脲酶、胃蛋白酶等。结合酶就是除了蛋白质之外，还含有对热稳定的非蛋白质的
8、小分子物质（如金属离子，也可以是小分子有机物），前者称为酶蛋白，后者称为辅酶。只有两者结合才具有活力。如转氨酶、乳酸脱氢酶都属于此类酶。,课堂反馈,1.人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是（）A.所吃食物不能消化B.胃没有排空C.体温超过合适温度，消化酶的活性下降D.吃药使人没有了胃口,2.胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是（）A.pH不适合 B.胃中已经起消化作用，不能再起作用 C.被小肠中的物质包裹起来，所以起不 到催化作用 D.小肠中没有蛋白质可被消化,3.苹果削皮之后，不马上吃掉会变色，但是放在盐水中泡一下，却不会变色，试解释为什么会出现这样的现象？-削皮后，水果里的酶和水果的物质充分接触，把水果的有机物转变成了褐色的物质。放入盐水中泡一下，使水果中的酶变性，失去了作用，就不会生成褐色的物质了。,
