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1、第五章 细胞的能量供应和利用 细胞代谢是细胞生命活动的基础。 细胞代谢细胞中每时每 刻进行的化学反应，统称为细胞 代谢。 第 1 节 斯 帕 兰 札 尼 实 验 纯物理过程 化学物质起作用 消化 排除物理性消化 2、是什么物质使肉块消失了？ 是胃内的化学物质将肉块分解了。 3、胃内起催化消化作用的物质主要是什么？ 1、为什么将肉块放入金属笼内？ 能否改为密封金属盒？ 酶在细胞代谢中起到什么作用？ 酶的作用原理是怎样的？ 和无机催化剂相比有什么不同？ 2 H2O2 2 H2O + O2 2 H2O2 2 H2O + O2 2 H2O2 2 H2O + O2 Fe3+ 过氧化氢酶 2 H2O2 2
2、 H2O + O2 比较过氧化氢在不同条件下的分解快慢 实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 目的： 原理： 实验步骤： 检验方法？ 观察气泡多少以及 用带火星的卫生香 1、为什么要选用新鲜的肝脏？ 2、为什么要将肝脏制成研磨液？ 想一想 将肝脏细胞中的过氧化氢酶释放出来将肝脏细胞中的过氧化氢酶释放出来 试 管 号 3%的 H2O2 溶液 反应条件 实验现象 12mL自然条件下 22mL90左右水浴加热 32mL 滴加3.5%FeCl3溶液 2滴 42mL 滴加20%肝脏研磨液 2滴 很少 较少 较多发亮 很多燃烧猛烈 不复燃 气泡 多少 卫生香 燃烧度 结论：过氧化氢在不同条件下的分解速率不
3、一样 过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快 不复燃 变量 自变量：实验中 的变量。 因变量：随 而变化的变量。 无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一 些 ，对 造成影响。 实验设计的基本原则：对照性原则； 单一变量原则； 等量性原则； 对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变 的实验叫做对照实验。 对照实验一般要设置对照组与实验组。 人为控制改变 自变量 实验结果可变因素 试 管 号 3%的 H2O2 溶液 反应条件 实验现象 12mL自然条件下 22mL90左右水浴加热 32mL 滴加3.5%FeCl3溶液 2滴 42mL 滴加20%肝脏研磨液 2滴 很少 较少 较多发亮
4、 很多燃烧猛烈 不复燃 气泡 多少 卫生香 燃烧度 不复燃 自变量因变量无关变量 对照组 实验组 1）与1号试管相比，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 问题质疑： 1、与1号试管相比，为什么2号试管加热后过氧 化氢就能分解？ 加热使反应加快的本质：使过氧化氢分子
5、得 到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态 。 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称为活活 化能化能 FeCl3中Fe3+和肝脏研磨液的过氧 化氢酶都能加快过氧化氢分解，原 因与2号试管的相同吗？ 表 在20测得的过氧化氢分解所需活化能 条件 活化能/kJmol- 1 没有催化剂催化 用Fe3+催化 用过氧化氢酶催化 75 43 29 催化剂加快反应的原理：降低了化学 反应的活化能 与无机催化剂相比较，酶降低活化能 的作用更显著，因而催化效率更高。 质量分数为 20%的肝脏 研磨液 质量分数为 3.5%的 FeCl3溶液 过氧化氢酶 Fe3+ 所含酶相对数 量：1 Fe3
6、+的相对 数量：25 万 4号试管加 新鲜肝脏研磨 液 4号管加 FeCl3溶液 气泡：大量气泡：较多 卫生香：猛烈卫生香：不 猛烈 能量能量 反应过程反应过程 酶酶 使使 活活 化化 能能 降降 低低 没有酶催化没有酶催化 有酶的催化有酶的催化 2、现象解释： 各条件使反应加快的本质： 加热： Fe3+： 酶： 提高分子的能量 降低化学反应的活化能 更显著地降低化学反应的活化能 二、 酶的本质 阅读教材P8182,“关于酶本质的探索”思考 ： 巴斯德、李毕希、毕希纳、萨姆纳、 切赫和奥特曼的观点各是什么？ 酶 来源 功能化学本质 活细胞催化 降低化学反应 活化能 大部分是蛋白质， 少部分是R
7、NA 酶的定义 ： 酶是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、酶主要在哪里合成的？ 2、酶的合成原料？ 3、如何验证酶的化学本质？ 说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。 比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率 为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？ 3443 少量肝脏 研磨液 二二 酶的特性酶的特性 酶具有高效性的原因：更大程度的降低化学反应的 活化能。 酶的催化效率一般是无机催化剂的107 1013倍。 酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进 行、能量供应的稳定 。 酶具有高效性的意义： 上述实验说明了： (一)酶具有高效性 体现酶
8、高效性的曲线 （1）酶可加快化学反应速率 （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。 无机催化剂既能催化蛋白质的水解，也能 催化脂肪、淀粉水解。 口腔里有唾液淀粉酶，可塞进牙缝里的肉 丝两天后还没被消化。 由上述资料大胆的提出问题，作出你的假设。 酶具有专一性 材料：淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉 酶、蔗糖酶、试管等材料工具 试验原理： 淀粉和蔗糖都是非还原性糖，淀粉在酶的催 化作用下能水解为麦芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的 催化作用下能水解为葡萄糖和果糖。麦芽糖、葡 萄糖、果糖均属还原性糖。还原性糖能够与斐林 试剂发生氧化还原反应，生成砖红色
9、的沉淀。 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 淀粉溶液蔗糖溶液 实 验 步 骤 一 二 三 实验 现象 结论 分别加入淀粉酶2滴，振荡，反应5min 2号试管中加入2mL 蔗糖溶液 加入斐林试剂 振荡约60水浴2min 1号试管中加入2mL 淀粉溶液 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 实 验 步 骤 一 二 1号加入 淀粉酶2号加入 蔗糖酶 三 碘液碘液 实验 现象 不变蓝变蓝 结论 1、2号试管中分别加入2mL淀粉溶液 （两试管中PH和温度正常且相同） 淀粉酶能催化淀粉水解，蔗糖酶不能催化 淀粉水解 探究淀粉酶和蛋白酶对淀粉的水解作用
10、 每一种酶只能催化 化学反应。 意义：使细胞代谢能够有条不紊，互不 干扰地进行 (二)酶具有专一 性 一种或一类 酶专一性机制：酶-底物结合形成酶-底物复合物 （二）酶具有专一性 酶A 未加酶 （酶B） 2、体现酶具有专一性的曲线 底物A浓度 反应速率 验证酶专一性的方案 1、用同一种酶催化两种不同物质 2、用两种不同酶催化同一种物质 加酶洗衣粉包装袋上，往往注明洗衣粉的使用温度范围 观察现象 提出问题 作出假设 设计实验（根据所给材料用具） 1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？ 三组，高温，低温和常温！ 2、我要设计几组实验？选择几个温度？ 淀粉酶。因为 H2O2受温度影响也会分解 3
11、、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？ 碘液，看是否变蓝及蓝色的深浅来判断 酶的活性 问题聚焦 探究温度对酶活性的影响 序号项 目 试管 123 1淀粉酶 1ml1ml1ml 2淀粉溶液 1ml2ml1ml 3温度60 沸水冰水 4碘液12滴12滴12滴 5实验现象 以上设计有两点错误: 一是加入的可溶性淀粉溶液没有遵循等量原则; 二是试剂加入的顺序错误2、3步应互换。 以上设计是否有错误？ 1号试管 实验组 实验 步骤 一 二 三 四 实验现象 结论 2号试管3号试管 加入2ml淀粉溶液，振荡，反应5min 试管各加入2滴淀粉酶 蓝色 保持0冰水中 约5min 加热至100， 约5min
12、 加热至60， 约5min 各加入两滴碘液振荡 无明显现象 温度会影响酶的活性在60温度下酶的活性最高 蓝色 探究温度对淀粉酶活性的影响 t/ /mmol. s-1 最适温度 酶活性受温度影响示意图 温度低于最适温度时：酶活性随着温度的升高 而上升 温度高于最适温度时： 酶活性随着温度的升 高而下降 最适温度时： 酶活性最高 每种酶都有自己的 最适温度 t/ /mmol. s-1 最适温度 酶活性受温度影响示意图 动物：35-40摄氏度 植物 40-50摄氏度 细菌、真菌差别较大 低温和高温都能抑制酶的活性，高温使酶失 活，因为破坏了酶的空间结构使其变性。但 低温不会破坏酶的分子结构，酶的活性
13、在适 宜的温度下可以恢复。 （ 低温保存） 变性失活 实验： 探究温度对酶活性影响实验 一系列温度梯度分别处理淀粉和淀粉酶溶液 ，淀粉和相应温度淀粉酶溶液混合一段时间 ，其它因素一致，滴加碘液，检测是否出现 蓝色及蓝色的深浅，即达到实验目的。 操纵自变量，控制无关变量。 检测因变量，表达实验结果。 探究pH对酶活性的影响 步 骤骤 实验实验 操作 内容 试试管1试试管2试试管3 1 注入等量过氧化 氢酶溶液 2滴2滴2滴 2 注入不同pH 的溶液 1 mL蒸 馏馏水 1 mL盐盐酸 1 mL NaOH 3 注入等量的 H2O2溶液 2 mL2 mL2 mL 4观观察现现象 有大量气 泡产生 无
14、气泡 产生 无气泡 产生 结论：pH会影响酶的活性，中性条件下酶的活性最高。 注意：实验程序中2、3步一定不能颠倒 pH低于最适pH时 酶活性随着pH的升高而 上升 pH高于最适pH时 酶活性随着pH的升高 而下降 最适pH时：酶活性最高 动物:6.58.0 例外，胃蛋白酶的最适pH:1.5 植物:4.56.5。 变性失活变性失活 实验 探究PH值对酶活性影响实验的实验思路 一系列PH梯度的溶液分别处理H2O2酶，用 不同PH值处理的H2O2酶催化H2O2分解， 其它因素一致，观察气泡的产生量及卫生 香的助燃情况，即达到实验目的。 操纵自变量，控制无关变量。 检测因变量，表达实验结果。 1、在
15、温度对酶活性影响的实验中，为什么要 在加入淀粉酶溶液之前控制好各自的温度？ 防止在控制温度之前淀粉酶已将淀粉水解 ，从而失去对照作用，影响实验效果。 问题讨论 2、pH对酶活性影响的实验中，能不能先加 淀粉溶液和淀粉酶溶液，后加蒸馏水、氢氧 化钠、盐酸？为什么？ 不能，这样可能在改变溶液pH之前淀 粉酶已将淀粉水解，从而影响实验效果。 酶活性受温度影响示意图 最适温度 t/ /mmol. s-1 酶活性受pH值影响示意图 （三）酶的作用条件很温和 抑制 失活 失活 失活 实验实验 目的 实验组实验组对对照组组自变变量因变变量 无关 变变量 验证某种 酶是蛋白 质 待测酶液 双缩脲试剂 已知蛋白
16、液 双缩脲试 剂 待测酶液 和已知蛋 白液 是否出现 紫色 验证酶的 高效性 底物相应 酶液 底物等量 无机催化剂 酶和无机 催化剂 PH、 温度 验证酶的 专一性 底物相应 酶液 不同底物 或不同酶 液 底物是否 被分解 酶的 数量 、温 度 探究温度 对酶活性 影响 探究pH对 酶活性影 响 实验实验 目的 实验组实验组对对照组组自变变量因变变量 无关 变变量 验证某种酶 是蛋白质 待测酶液双缩 脲试剂 已知蛋白液 双缩脲试剂 待测酶液 和已知蛋 白液 是否出现紫 色 PH、温 度等 验证酶的高 效性 底物相应酶液 底物等量无 机催化剂 酶和无机 催化剂 底物分解速 率 PH、温 度等 验证酶的专 一性 底物相应酶液 另一底物相 同酶液或同一 底物另一酶 液 不同底物 或不同酶 液 底物是否被 分解 酶的数 量、温 度等 探究温度对 酶活性影响 多组底物+酶液
