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1、 第第5 5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶巴斯德巴斯德 和和 李比希李比希 观点的比较观点的比较18221895（法国）微生物学家通过显微镜观察发现发 酵的过程中有酵母菌结论：没有活细胞糖类 不可能变成酒精18031873（德国）化学家通过对化学变化的研究认 为糖类变成酒精就是一个 化学反应 结论: 在这个变化过程中 ，只有细胞死之后放出了 某些物质起了作用对比毕希纳的实验说明，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，就像在活酵 母细胞中一样。酵母细胞研磨加水搅拌加压过滤不含活细胞的提取液加入葡萄糖过程：现象：冒出气泡毕希纳的研究过
2、程毕希纳的研究过程 酶究竟是什么呢？为什么毕希纳没能确定酶的化学本质？所有的酶都是蛋白质吗？思考：1982年至1983年美国科学家切赫和奥特 曼发现少数RNA 也具有催化作用，这一研究 成果的出现荣获了1984年诺贝尔生理奖。结论：绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA。奥特曼巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德发酵与活细胞有关，发 酵是整个细胞而不是细 胞中某些物质起作用引起发酵的是细胞中的某些 物质，但这些物质只有在酵 母细胞死亡并裂解后才能发 挥作用 毕希纳 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后 继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样 萨姆纳酶是蛋白质李比希切赫、奥特曼 少
3、数RNA也具有生物催化功能一、酶的本质结论：绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA。一、酶的本质酶在细胞代谢中起什么作用呢?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：比较过氧化氢在不同条件下的分解2H2O2 2H2O + O2方法步骤:1.取4支洁净试管，编上序号，并且各注入2mL新配过 氧化氢溶液，按序号依次放置在试管架上。2.将2号试管放在90左右的水浴中加热，观察气泡 冒出的情况，并与1号试管作比较。3.向3号试管内滴入2滴氯化铁溶液，向4号试管内滴 入2滴新鲜肝脏研磨液。轻轻地振荡两只试管，使试 管内的物质混合均匀。仔细观察哪支试管产生的气泡 多。4.将点燃但无火焰的卫
4、生香分别放入3、4号试管内液 面的上方，观察哪支卫生香燃烧猛烈。实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解步骤步骤试管编号试管编号 说明说明1 12 23 34 4一一二二结结 果果结论结论比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90FeCl3肝脏研 磨液2滴清水2滴清水2 2滴滴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 速率不一样反应条件HH2OO2 浓度剂量剂量气泡产生卫生香燃烧与1号试管相比，2号试管出现什么现象？这 一现象说明什么？ 加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率为什么能加快呢？常态：常叫基态，微观粒子处于能量最低的
5、状态。 活跃状态就是激发态。 激发态：微观粒子其内部能量高于基态能量时 所处的能量状态。 常态分子 活化分子加热3、4号试管并没有加热，与1号试管对比它 的反应速度为什么也加快了呢？思考：加入加入催化剂催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道相当于给汽车找到了一条穿山隧道加热加压加热加压相当于给汽车加大油门相当于给汽车加大油门1.1.请比较图中请比较图中3 3、4 4两支试管两支试管, ,哪支试管中的反应哪支试管中的反应 速率快速率快? ? 4 4号试管反应速率较快号试管反应速率较快 2.2.为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高？为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高？3443少量肝脏 研磨液催化剂
6、可以降低化学反应的活化能，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。 H2O2过程现 象说 明原 因 1 号2 号3 号4 号常温加2滴 FeCl3加2滴 H2O2酶90水 浴加热几乎 无气泡 产生 气泡很少气泡较少 燃烧 不猛烈气泡较多 燃烧猛烈加热能促 进H2O2 分解，提 高反应速 率 H2O2酶和 Fe3+都能 加快H2O2 分解，且 酶的催化 效率高加热使H2O2 得到能量， 从常态转变 为容易分解 的活跃态 H2O2酶和Fe3+ 都降低了 H2O2反应的 活化能，且酶 的作用更显著2ml2ml2ml2ml二、酶在细胞代谢中的
7、作用2 H2O2 2 H2O + O21、常温下反应 2、加热 3、Fe3+做催化剂 4、过氧化氢酶猪肝研磨液（过氧化氢酶 ）加入试管直接观察酒精灯加热 滴加FeCl3溶液常温/高温 /Fe3 /过氧化氢酶实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解 的快慢，了解酶的作用和意义。实验原理：过氧化氢在常温或高温或铁离子或过 氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。二、酶在细胞代谢中的作用作用：催化作用 本质：降低化学反应的活化能步骤步骤试管编号试管编号 说明说明1 12 23 34 4一一二二结结 果果结论结论比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90FeCl3
8、肝脏研 磨液 2滴清水 2滴清水2 2滴滴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 速率不一样反应条件自变量因变量无关变量y=kx变量HH2OO2 浓度剂量剂量气泡产生卫生香燃烧对照实验对照组实验组二、酶在细胞代谢中的作用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。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同无机催化相比，酶能更显著地降低化学 反应的活化能，因而催化效率更高。细胞代谢为什么离不开酶？一般化学反应的条件 （1）高温 （2）高压 （3）强酸 （4）强碱 （5）催化剂细胞内外的环境 是很温和的 1.常温
9、 2.常压 3.水溶液环境 4.pH接近中性细胞内会发生一系列的化学反应，这些化 学反应发生的环境条件是什么？ 在这种环境状态下发生的化学反应，应该有适 合的生物催化剂 酶酶是什么呢？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。来源功能本质四、酶的特性3443少量肝脏 研磨液比较过氧化氢酶和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
10、名字你能想到什么吗？设计一个实验来验证一下你的推测实 验 步 骤一1号试管2号试管 二三四 实验 现象 结论加入淀粉酶2mL，振荡，试管下半部 浸入60左右的热水中，保温5min2mL蔗糖溶液加斐林试剂 振荡水浴加热1min2mL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1 2 33可溶性淀粉 2ml 2ml 2ml温度唾液淀粉酶碘液颜色结论冰水中37水浴60 浴 放置2min1ml1ml1ml1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
11、 中活性最强自变量因变量pH对酶活性的影响1 2 3肝脏研磨液 1ml 1ml 1mlpH3过过氧化氢氢 溶液结果结论蒸馏水 1mL5NaOH 1mL5HCL 1mL 2ml2ml2ml 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自变量因变量酶活性受温度 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
12、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pH3、作用条件较温和四、酶的特性酶在细胞代谢 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 ( )ABC DC时间t1ER PQ结论： 1.1.巴斯德是微生物学家，他主要强调生物体或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。细胞的整体作用。 2.2.李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑 问题。问题。 3.3.人物巴斯德李比希 合理性 认为发酵与活细 胞有关引起发酵的是细胞 中的某些物质 局限性 发酵是整个细胞 而不是细胞中的 某些物质在起作 用这些物质只有在酵 母细胞死亡并裂解 后才能发挥作用
