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1、教材优化全析意大利科学家斯帕兰扎尼将肉块放在小巧的金属笼内，让鹰吞下去，排除了胃的物理性消化作用对肉块的影响，但肉块最终还是消失了。这是为什么呢?因为胃还有化学性消化作用，即肉块在胃中一些物质的作用下发生了化学反应分解消失了。是胃中什么物质起的作用呢?我们现在知道，胃液中有胃蛋白酶，能消化蛋白质。其实，在生物体的细胞内每时每刻也都进行着许多这样的化学反应，我们统称之为细胞代谢。细胞代谢是细胞生命活动的基础。要点提炼 实验设计是科学家们发现问题后要得出一个科学结论的必经之路，也是近几年高考的热点、难点，在学习本节内容时，要多分析总结相关的实验设计内容，形成科学的实验思路。这些化学反应都是在一种极
2、温和的条件下进行的，如对人体来说，37.5的体温、近中性的pH等。把发生在细胞内的这些反应和在实验室中进行的同种反应相比较，我们就会发现，其中有些反应在实验室中需要高温、高压、强酸、强碱等剧烈的条件下才能进行，甚至有些反应在实验室条件下还不能实现。问题探究：为什么生物体细胞内化学反应能如此顺利和迅速地进行呢?其主要原因就在于生物体内含有一类特殊的生物催化剂酶。全析提示 胃有化学性消化作用是因为胃中与有与催化反应相关的酶。通过做“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，我们观察到，酶能使化学反应速度大大加快。这又是什么原因呢?特别提示：在一个反应体系中，任何反应物分子都有进行化学反应的可能，但却
3、并非都进行了反应。因为在反应体系中各个反应物分子所含的能量高低不同，只有那些含能达到或超过某一限度的活化分子才能在碰撞中发生化学反应。显然，活化分子越多，反应速度越快。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化能。使反应物分子变为活跃状态的途径有二：（1）对反应体系加热或加压等，从而使反应物分子获得所需的活化能。（2）使用适当的催化剂，降低活化能。例如，过氧化氢分解为水和氧的反应，其分子活化能为每摩尔75348焦耳；用Fe3+作催化剂时，每摩尔过氧化氢分解所需要的活化能降低至48976焦耳；用过氧化氢酶催化时，活化能可降至8372焦耳。根据热力学计算，活化能由每摩尔753
4、48焦耳降至8372焦耳，反应速度会加快一亿倍以上。同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因此酶催化效率更高。正是由于酶的催化作用，细胞代谢的各种化学反应才能在温和条件下快速进行。那么酶是如何发挥作用，使反应活化能降低的呢?目前比较圆满的解释是中间产物学说。SP底物 产物设一反应 （1）酶在催化此反应时，它首先与底物结合成一个不稳定的中间产物ES，然后ES再分解成产物和原来的酶。 E+SESE+P （2）由于酶催化的反应（2）所需的活化能比（1）低，所以反应速度加快。酶的化学本质是什么呢?酶能使催化反应速度大大加快是因为它能显著降低反应所需的活化能，为反应的进行另辟新径。在这个问题上，人们曾长期激烈地争论过。1926年，James Sumner首次由刀豆制出脲酶结晶并证明它是蛋白质，后来相继有多位科学家陆续获得数种酶的结晶也都被证明是蛋白质，从而确立了所有的酶是蛋白质的观念。直到20世纪80年代，Tomas R.Cech 以及S. Altman等人才又陆续发现了少数RNA也有生物催化功能，从而揭示出了酶的化学本质。酶是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。酶是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。2用心 爱心 专心
