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1、第五章 细胞的能量供应和利用第1节 降低化学反应活化能的酶,一、酶的作用,1、斯帕兰札尼对鹰的消化研究,1783年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间他把小笼子取出来发现笼内的肉块消失了。,讨论一：这个实验要解决什么问题？,讨论二：是什么物质使肉块消失了？,讨论三：怎样才能证明你的推测？,答：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化,答：是胃内的化学物质将肉块分解了,答：收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。,光合作用,有氧呼吸作用,合成蛋白质,细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢,实验原
2、理：,过氧化氢酶和Fe3+能催化过氧化氢形成水和氧。,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率,实验器材：3.5的氯化铁溶液，20的新鲜肝脏研磨液，3%的过氧化氢溶液，卫生香，,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,一、酶的作用和本质：,酶在细胞代谢中的作用,比较过氧化氢在不同条件下的分解,2H2O2,2H2O+O2,催化剂,3%的H2O2,水浴,FeCl3,肝脏研磨液,2mL,2mL,2mL,2mL,90,2滴,2滴,现象,试管内液面的上方,点燃的卫生香,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率,卫生香,气泡,不明显,少量,步骤,1 2 3 4,1）与1号试管相比
3、，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？,2号试管，加热能促进H2O2的分解,提高反应速率；,2）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？,FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率，,3）3号试管和4号试管相比，4号试管中的反应速率快,这说明了什么？,过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多，,试一试对现象的分析,结论：1、酶有催化作用 2、与无机催化剂相比 酶具有高效性,实验的注意事项：,1 必须用新鲜肝脏做实验材料。2 实验使用肝脏的研磨液时,加大肝脏内过氧化氢酶与试管中过氧化氢分子的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。3 不能共用一个试管吸取肝
4、脏研磨液和氯化铁溶液。4 过氧化氢有腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。5 观察产生氧气多少的途径：一、观察产生气泡的数目的多少。二、用无火焰的卫生香来鉴定，氧气多会使无火焰 的卫生香复燃。,说明：1、加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率；2、FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率；3、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行着成千上万种化学反应，这些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。,提高化学反应速率的途径：(1)用加热或光照给反应体系提供能量。(2)使用催化剂。
5、,那么，为什么使用催化剂可以提高反应速率呢？,1mol H2O2由常态变为活跃的状态时需要吸收75 KJ的热量，这75 KJ就是每mol H2O2的活化能。但加入过氧化氢酶时，H2O2只要吸收29 KJ的热量就可以转变为活跃的状态。少了的46 KJ的热量是不是由过氧化氢酶提供的呢？如果不是由过氧化氢提供的，那么如何解释为何少了46 KJ的热量呢？,思考：,2.作用机理：,催化剂可以降低化学反应的活化能，从而使活化分子数增多，反应速度加快，而且与无机催化剂相比较，生物催化剂酶有突出的优越性酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。,正是酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。,1、催
6、化剂（无机催化剂、酶）没有供给能量，而是降低反应的活化能，促进反应进行，缩短完成时间，本身不被消耗，反应结果与没有催化剂一致。,2、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。,控制变量,变量：实验过程中可以变化的因素,自变量：其中人为改变的变量。如：2号 90度水浴加热 3号 加两滴 氯化铁 4号 加肝脏研磨液,因变量：随着自变量的变化而变化的量 如：实验中的过氧化氢的分解率（用产生 氧的气泡多 少来表示）,无关变量：除了自变量外。实验过程中可能还会存 在一些可变因素，对实验造成影响，这 些变量称为无关变量。如：加入过氧化氢 量 实验室的温度 氯化铁和肝脏的研磨液的新鲜程度,
7、对照实验,除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。,对照组和实验组,上述实验中的1号试管就是对照组，2号3号4号试管就是实验组。,在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量（无关变量）都应当始终保持不变,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常温,90,FeCl3,肝脏研磨液,2滴,2滴,不明显,少量,较多,大量,不复燃,不复燃,变亮,复燃,过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快,反应条件,H2O2 浓度,剂量,剂量,气泡产生,带火星的木条,对照组,实验组,实验,实验步骤：,2.酶的本质,阅读教材P81页,关于酶本质的探索,酶的本质,
8、巴斯德在显微镜下观察到酵母细胞,他的观点哪些是正确的,哪些是错误的?李毕希的观点呢?,毕希纳实验示意图,从中可得出什么结论?为什么当时只能推测酶是蛋白质,而不能证明酶是蛋白质?,酶的本质,巴斯德之前,巴斯德,李比希,毕希纳,萨姆纳,切赫和奥特曼,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,结论
9、：1.巴斯德是微生物学家，他主要强调生物体或细胞的整体作用。2.李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。3.,三、酶(Enzyme)的概念:,绝大多数酶是蛋白质,少数的酶是RNA.,酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。,四、酶的特性,比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率,1、酶具有高效性,酶的催化效率是无机催化剂的1071013 倍,2、酶具有专一性,每一种酶只能催化一种或一类化学反应,（例如，二肽酶可以水解由任意两种氨基酸组成的二肽。）,实验,蛋白酶，淀粉酶，蔗糖酶，肽酶，麦芽糖酶,由这些酶的名字你能想到什么吗？设计一个实验来验证一下你的推测,加入淀粉酶2mL，振荡，试管下半部浸
10、入60左右的热水中，保温5min,2mL蔗糖溶液,加斐林试剂,振荡,水浴加热1min,2mL淀粉溶液,蓝色,无变化,砖红色沉淀,淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。,探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用,3、酶的作用条件较温和,温度对酶活性的影响,冰水中,37水浴,60 浴,放置2min,1ml,1ml,1ml,1滴,1滴,1滴,摇匀混合，放置反应5min,变蓝,变蓝,不变蓝,唾液淀粉酶在37 中活性最强,pH对酶活性的影响,蒸馏水1mL,5NaOH1mL,5HCL1mL,2ml,2ml,2ml,摇匀混合，放置在室温下反应5min,有较多气泡,不明显,不明显,过氧化氢酶在中性条件中活性最强,
11、酶活性受温度影响示意图,酶活性受pH影响示意图,在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强；,达到最适温度时，酶的活性最高；,超过最适温度时，随着温度的继续升高，酶的活性逐渐下降。,酶活性受温度影响示意图,温度过高会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活,在一定范围内，随着pH的升高，酶的活性逐渐增强；,达到最适pH时，酶的活性最高；,超过最适pH时，随着pH的继续升高，酶的活性逐渐下降。,过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活,酶活性受pH影响示意图,1、高效性2、专一性,温度pH,3、作用条件较温和,四、酶的特性,本节小结,酶在细胞代谢中的作用,酶的本质,酶的特性,活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。,降低化学反应的活化能,高效性专一性作用条件温和,1.细胞内合成酶的主要的场所是（）A.细胞质 B.线粒体 C.核糖体 D.内质网,C,课堂练习:,2.图中是一种酶促反应P+Q R,曲线E表示在没有酶时此反应的过程。在t1时，将催化此反应的酶加于反应混合物中。则表示此反应进程的曲线是(),A,B,C,D,C,
