细胞的能量供应和利用

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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酶为生 活添姿 彩1.这个实验要解决什么问题？讨论：问题探讨: 斯帕兰札尼在研究 鹰的消化作用2.是什么物质使肉块消失了？鸟类的胃是否只有物理性消化鸟类的胃是否只有物理性消化, ,没有化学消化。没有化学消化。胃内的化学物质将肉块分解了。胃内的化学物质将肉块分解了。一些化学反应的条件MnO2浓H2SO4 CH3CH2OH + CH3COOH CH3COOCH2CH3 + H2O2KClO3 2KCl + 3O2乙醇乙醇醋酸醋酸乙酸乙酯乙酸乙酯一般化学反应的条件 FeBr2BrHBr水浴（1）高温（2）高压 （3

2、）强酸（4）强碱（5）催化剂 在化学反应里能改变其它物质的化学反应速 率，而本身的质量和化学性质在反应前后都 没有变化的物质叫做 。催化剂只是改变反应速率,并不改变化学平衡催化剂细胞内外的环境是很温和的 1.常温 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 酶一. 酶的作用细胞代谢： 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 。细胞代谢离不开降低化学反应活化能的酶。实验: 比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率方法步骤:1.取4支洁净试管，编上序号，并且各注入2mL过氧化氢溶 液，

3、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 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。与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现 象？这一现象说明什么？分子从常态变为容易发生化学反应的活跃状态所 需要的能量。活化能加热 使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易 分解的活跃状态。1.请比较图中3、4两支试管,哪支试管中的反应 速率快?34432 2

4、. .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？加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道催化剂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。 实验中的变量自变量指实验中要研究和控制的因素或条件。 因变量指实验中由于自变量而引起的变化和结果。 无关变量 指实验中除自变量以外的影响实验现象或结果 的因素或条件。变量：条件因素的改变在实验学中称为变量自变量因变量实验目的即是解释自变量与因变量之间前因后果的关系1、变量的确认 自变量：是引起实验结果的相应改变，一般是题目已知或可以根据题目提

5、供的已知条件来获取。确定的方法：实验往往以验证“什么”、证明“什么”、探究“什么”等形式呈现出来，“什么”就是自变量如：“探究温度对淀粉酶水解淀粉的影响”的实验，自变量即是温度 因变量：自变量引起的变化和结果，由自变量推导 因变量，并选择相应的观察和测量指标。在探究淀粉酶的实验中，因变量是通过加碘后溶液颜色变化来实现的一般常见的因变量观测指标的类型有特异的颜色变化和沉淀 反应、生物形态结构和生理特征的变化、生物生长发育的速 度和生物化学反应的速度等。 无关变量：实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的条件或因素在探究淀粉酶的实验中，无关变量有唾液的新鲜程度、可溶性淀粉溶液的纯度、试剂溶液的剂量

6、等2、变量的控制 控制无关变量：第一步往往是分组、编号，添加相同的物质或作相同条件下 的处理等，充分运用“等量原则”，使用一些定性、定量的描 述性语言。即保证除自变量以外的因素完全相同 设置自变量根据实验目的，对实验组实施自变量 的操作自变量的设置一般可采用“有”与“无”，“多”与“少”， “浓度、PH、温度、数量或位置的变化”等方法 检测因变量选择因变量的监测指标，通过观察实验现象、测量实验数据 、 记录实验结果等方式来获得。实验设计中要注意的几个问题：（1）控制变量（2）实验采取的方法对照实验单一（自）变量原则对照实验：除一个因素以外 ，其余因素都保持不变的实验设置对照组，与实验组进行对比

7、，既可消除无关变量的影响， 又可增加实验结果的可信度对照组与实验组的确定实验组：是接受自变量处理的对象组。 对照组：对实验假设而言，是不接受自变量处理的对象组。一般规律已确定的事物 对照组未知，需确定的事物 实验组思考： 1.从巴斯德研究的领域来看，他得出结论的 出发点主要是什么？ 2.从李比希研究的领域来看，他得出结论的 出发点主要是什么？ 3.巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义 ？各有什么局限性？ 4.请分析一下毕希纳的研究过程，从毕希纳 的实验可以得出什么结论？ 5.请给酶下一个较完整的定义。阅读关于酶本质的探索巴斯德巴斯德 和和 李比希李比希 观点的比较观点的比较18221895（法

8、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

9、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含酵母细胞的提取液加入葡萄糖过程：现象：冒出气泡4.4.请分析一下毕希纳的研究过程，从毕希纳的实验可以请分析一下毕希纳的研究过程，从毕希纳的实验可以 得出什么结论？得出什么结论？17731773年意大利科学家斯巴年意大利科学家斯巴 兰札尼喂食鹰的实验兰札尼喂食鹰的实验1836年法国科学家施旺提取胃液实验1926年美国科学家萨姆纳从刀 豆中提取脲酶实验20C80th20C80th美国科学家切赫和

10、奥特曼发美国科学家切赫和奥特曼发 现少数现少数RNARNA也有催化功能也有催化功能关于酶本质的探索小结酶的化学成分酶的来源 酶的功能酶是一类生物催化剂活细胞产生的具有生物催化作用的是有机物一类大部分酶是蛋白质，也有少数是RNA。二、酶的本质1、酶的具有高效性酶的催化效率一般是无机催化剂的107 1013倍意义：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。 三、酶的特性v每一种酶只能催化 化学反应。v细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的 是 分不开的。2、酶具有专一性 一种或一类 4000专一性v目前发现的酶有 多种,它们分别催化不同 的化学反应。探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用淀粉

11、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 的沉淀。现在给你淀粉酶溶液，要观察淀粉酶 能催化哪种糖水解，应该如何设计这个实验？ 你有怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？淀粉溶液蔗糖溶液实 验 步 骤一二三实验 现象 结论加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60 左右的热水中，反应5min2号试管中加入2mL 蔗糖溶液加入斐林试剂 振荡约60水浴2min1号试管中加入2mL 淀粉溶液白色无变化棕色 砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖

12、水解探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的 条件，比如淀粉酶60左右最好。能不能设计一个实验 ，来证明温度会影响酶的活性？酶活性：酶对化学反应的催化效率3、酶需要适宜的反应条件1号试管淀粉溶液实验 步骤一二三四实验现象结论2号试管3号试管加入淀粉酶2滴，振荡试管各加入2mL淀粉溶液蓝色保持0冰水中 反应约5min加热至100， 反应约5min加热至60， 反应约5min各加入两滴碘液振荡无明显现象只有在一定温度下酶的催化效率最好蓝色探究温度对淀粉酶活性的影响（1）温度对酶活性的影响步骤项目试管6支A BC DE F1注入3%可溶性淀粉溶液A 2mLC 2mL

13、E 2mL 注入2%新鲜淀粉酶B 1mLD 1mLF 1mL 3分三组置于不同温度5min6010004各组混合后保温5min6010005各组滴加碘液观察颜色变化12滴12滴12滴6现象记录不变变蓝变蓝实验三 探究影响酶活性的条件在最适温度的两侧，反应速率都比较 较高的温度容易使酶的 遭到破坏而 失去 较低的温度则 了酶的活性每种酶都有自己的低活性最适温度空间结构 抑制1号试管过氧化氢 溶液实验 步骤一二三四实验现象结论2号试管3号试管加入2ml水试管各加入2滴肝脏研磨液有气泡生成加入2ml过氧化氢溶液3支试管分别放入37水浴5min只有在适合的pH下酶的催化效率最好没有气泡产生没有气泡产生

14、探究pH对酶活性的影响加入2mlHCl加入2mlNaOH步 骤项目试管6支A BC DE F1 注入3%可溶性淀粉溶液A 2mLC 2mLE 2mL注入2%新鲜淀粉酶溶液B 1mLD 1mLF 1mL加蒸馏水 / NaOH / HClB 1mL 水 D 1mL NaOHF 1mL HCl2分三组置于37 5min3737373各组混合后保温5min3737374各组滴加碘液观察颜色变化12滴12滴12滴5现象记录不变变蓝变蓝（2）pH对酶活性的影响过氧化氢酶在最适合的pH下， 酶的活性 最高空间结构在过酸过碱的条件下，都会使酶的 遭 到破坏而失去 。活性高温、低温、过酸和过碱对酶活性 的影响其

15、本质相同吗？不同，过酸、过碱或温度过高，会使酶 的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温 使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性 可以恢复。酶的特性： 具有高效性具有专一性作用条件较温和要有合适的温度要有合适的pH比较过氧化氢酶和Fe3的催化效率淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用温度对淀粉酶活性的影响pH对淀粉酶活性的影响1.在一定Tm内V随Tm的 升高而加快； 2.在一定条件下，每一 种酶在某一Tm时活力最 大，称最适温度； 3.当Tm升高到一定限度 时，V反而随温度的升高 而降低。 动物Tm：3540pH：6.58.01.在S较低时，V随S增加 而加快，近乎成正比； 2.当S很大且达到一定限 度时，V也达到一个最大 值，此时即使再增加S， 反应也几乎不再改变。在底物足够，其 他因素固定的条 件下，酶促反应 的速度与酶浓度 成正比。相关因素对酶促反应速率影响的图示 酶浓度 底物浓度 温度或酸碱度图 例解 析Tm/pHV1. 胰蛋白酶是存在于人体小肠中的一种消化酶。胰蛋白酶作用 于一定量的某种物质（底物），温度保持37，pH保持在最适值，生成物与反应时间关系如图，回答下列问题。40