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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
2、,细胞代谢,实验原理：,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
3、,1 2 3 4,1）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,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
4、加速过氧化氢 的分解。 3 不能共用一个试管吸取肝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
5、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。,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
6、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
7、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,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
8、,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,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
9、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： 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，
10、 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
11、,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,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,
