细胞的能量供应和利用_2

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1、第5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,第一课时,细胞代谢,这些化学反应一般是在酶的催化作用下进行的,细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称细胞代谢（cellular metabolism）,活细胞中每分钟要完成70008000次化学反应，这些反应互不干扰，各自迅速地进行,酶的发现史,1、这个实验要解决什么问题？ 2、对这个问题可以做出哪些假设？ 3、这个实验的巧妙之处在哪里？ 4、实验结果是肉块消失了，据此你能得出什么结论？ 5、斯帕兰札尼推测胃液中一定含有消化肉块的物质， 那么怎么证明有这种物质呢？,1773年意大利科学家斯巴兰札尼（L.Spalla nzani,

2、17291799）设计了一个巧妙的实验，将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰吞下，过一段时间后取出，观察肉块变化情况。,酶的发现史,酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳，糖类是怎么变成酒精？,纯化学过程,1857年，法国微生物学家巴斯德（L.Pasteur, 1822-1895)通过显微镜观察，提出酿酒中的发酵时由于酵母细胞的存在。,德国化学家李比希（J.V.Liebig, 1803-1873)认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质。,酶的发现史,德国化学家毕希纳（E.buchner, 1860-1917)利用不含酵母细胞的提取液，加入葡萄糖，一段时间后冒出气泡，糖液变成酒。,不含酵母细胞的提

3、取液的制备：把酵母细胞放在石英砂中用力研磨，加水搅拌，再进行加压过滤。,实验结果与糖液中含有活酵母细胞是一样的。,活酵母细胞产生的某种物质能引起发酵，该物质称为酿酶。,酶本质的探索,John H. Northrop （18911987）,1930年美国生化学家诺斯罗普得到了胃蛋白酶的结晶，并证实它是一种蛋白质。,1926年萨姆纳首次从刀豆中提出脲酶结晶，并证明其具有蛋白质性质。,J.B.Sumner （18871955）,20世纪30年代，科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结晶。,这些事实说明酶的本质是什么？,酶是一类具有生物催化作用的蛋白质,Sumner和Northrop共同获1949年诺贝尔

4、化学奖。,1982年美国科学家切赫、奥特曼等人发现具有催化活性的RNA，并命名这一类酶为核酶，2人共同获1989年诺贝尔化学奖,Thomas R. Cech （1947 ） University of Colorado at Boulder, USA,Sidney Altman （1939 ） Yale University New Haven, CT, USA,科学家们的这一发现使酶的概念 又扩展成什么？,酶本质的探索,酶的定义,酶(enzyme)是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物,绝大多数是蛋白质,少数是RNA。,思考,导致酶的概念发展的因素是什么？,酶的定义包含哪些重要信息？,H2O

5、2 H2O+O2,酶的作用原理,加热促使过氧化氢分解，是因为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,分子从常态转变为容易分解的活跃状态所需要的能量称为活化能,催化剂则是降低反应活化能,加热，加压相当于给反应分子提供能量，使反应分子由常态转化成活跃态,发现问题：酶与无机催化剂的催化效率，哪个更高？ 提出假设： 知识铺垫： Fe3和过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解成水和氧气。 过氧化氢酶可从动植物体内获得新鲜的动物肝脏 设计实验： 实验材料： 新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为3.5%FeCl3溶液，新鲜的质量分数为20的肝脏研磨液。 量筒，试管，滴管，试管架，卫生

6、香，火柴，酒精灯等。 实验方案： 实验预测： 实施实验： 观察现象： 得到结论：,经计算，每滴质量分数为3.5%FeCl3溶液中的Fe3数大约是质量分数为20的肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。,比较过氧化氢酶和Fe3+催化效率,无关变量：对实验结果（因变量）造成影响的因素,自变量：实验过程中人为改变的变量,因变量：随着自变量的变化而变化的变量,对照实验：仅有一个因素（自变量）不同的实验,探究的过程,作出 假设,设计 实验,分析 数据,得出 结论,交流反思 发现新问题,材 料,仪 器,方 案,预 测,实施 实验,发现 问题,实验设计的关键：,原则：,设置对照组和实验组,控制变量,对照原则

7、,设置自变量,控制无关变量,第二课时 实验,一、酶的定义,二、酶的作用原理,三、酶的特性,1、酶具有 2、酶具有,酶(enzyme)是 产生的一类具有 作用的有机物,绝大多数是 ,少数是 。,酶作用的原理是 。,比较过氧化氢酶和Fe3+催化效率,无关变量：对实验结果（因变量）造成影响的因素,自变量：实验过程中 的变量,因变量：随着 的变化而变化的变量,对照实验：仅有一个因素（自变量）不同的实验,探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用,( )溶液,淀粉酶溶液,( ) 5min,淀粉溶液,( ),水浴加热（50-65）,设置自变量： 类,( ) 5min,控制无关变量,检测因变量( ),对照试验,比较过氧

8、化氢在不同条件下的分解：,1.常温 2.加热 3.FeCl3 4.加肝液,实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解,过氧化氢在高温或Fe3+或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气,每支试管各加入2ml3%的H2O2溶液,90热水浴,2滴FeCl3 溶液,2滴肝脏研磨液,观察气泡冒出情况，并记录,无,较少,较多,很多,没变化,火头变亮,火头变亮,复燃,没有生成氧气,生成了少量氧气,生成了少量氧气,生成了大量氧气,酶的催化效率比无机催化剂的催化作用更显著,1号试管,2号试管,3号试管,加入过氧化氢酶2滴，振荡,试管各加入2mL过氧化氢溶液,无明显变化,pH7,pH=12,pH2,各加入几滴过氧化氢酶溶

9、液，23min后将点燃的卫生香分别放入试管中,只有在适合的pH下酶的催化效率最好,复燃,无明显变化,探究pH对过氧化氢酶活性的影响,1号试管,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,第三课时,据下图能得出的结论,酶具有高效性,酶具有专一性,一、酶的定义,二、酶的作用原理,三、酶的特性,1、酶具有高效性,催化效率大约是无机催化剂的1071013倍,每一种酶只能催化一种化合物或

10、一类化合物 的化学反应,2、酶具有专一性,影响酶活性的条件？,酶活性： 酶对化学反应的催化效率,思考：1.人体温升高到38，人会感觉食欲不振，没有精神；如果升高到40以上，而且持续高烧，就会出现一系列严重的反应，如昏迷、惊厥、甚至危及生命。 2.唾液pH值：6.2-7.4 胃液pH值：0.9-1.5 小肠液pH值：7.6,1.在最适温度下，酶的活性最大。,2.温度过高或过低，酶的活性都会明显降低。,3.高温会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温虽然使酶活性明显降低，但能使酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复。,1.在最适pH下，酶的活性最高。,2.pH偏高或偏低，酶的活性

11、都会明显降低。,3.过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。,酶促反应速率与酶浓度成正比,A,在一定浓度范围内，酶促反应速率随底物浓度增加而增加,影响酶活性的因素,1.pH对酶活性的影响 2.温度对酶活性的影响 3.酶浓度对酶促反应的影响 4.底物浓度对酶促反应的影响 酶的永久失活(高温、重金属、紫外线、过酸过碱),3、酶的作用条件较温和,温度,酶的浓度,底物浓度,PH,在底物足够,其他条件固定的条件下,反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利酶发挥作用的因素时,酶促反应的速度与酶浓度成正比,课堂练习,1、下图表示在不同条件下，酶催化反应的速率(或生成物量)的变化曲线图，有关叙述不

12、正确的是,A图虚线表示酶量加一倍后，底物浓度和反应 速率关系 B图虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量与时间的关系,C图不能表示在反应开始后的一段时间内，反应 速率与时间的关系 D若图中的实线表示Fe3+的催化效率，则虚线可 表示过氧化氢酶的催化效率,2、下面有关产生酶的场所的叙述，其中正确的是（ ） A、细胞核 B、主要是核糖体 C、细胞质 D、全部在核糖体,B,3、将某种酶水解，最后得到的有机小分子是（ ） A、核苷酸 B、氨基酸 C、核苷酸和氨基酸 D、核苷酸或氨基酸,D,4、 将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的 水混合装入一容器中，调整PH=2.0，保存于37的水

13、浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是（ ） A、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B、唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 C、唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水 D、唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水,A,5、在煮过和没煮过的土豆片上分别滴几滴过氧化氢，在土豆片X上出现了泡沫，在土豆片Y上没有出现泡沫，以下哪一项是正确解释 A土豆片X是煮过的，因为过氧化氢只影响碳水化合物使之分解成单糖 B土豆片X是煮过的，因为在没煮过的土豆片中的酶对过氧化氢分解不起作用 C土豆片X是没煮过的，因为植物中含有酶，促使过氧化氢的分解，但酶会在高温中失效 D土豆片X是没煮过的，因为过氧化氢能分解土豆片 中的酶,C,探究影响

14、酶活性的条件,唾液，胃液，小肠液的pH值各不相同 提出问题： 作出假设： 预期实验结果： 设计实验： 因变量的检测：酶活性，即酶促反应的速度 设计记录实验数据的表格 实施实验，记录数据,对照实验，设置自变量，控制无关变量,温度对淀粉酶活性的影响,人体温升高到38，人会感觉食欲不振，没有精神；如果升高到40以上，而且持续高烧，就会出现一系列严重的反应，如昏迷、惊厥、甚至危及生命,练习,1.同一个体内的各类活细胞所含酶的( ) A.种类有差异、数量相同 B 种类有差异、数量不同 C 种类无差异、数量相同 D 种类无差异、数量不同,B,1、下图纵轴为酶反应速度，横轴为底物浓度，其中能正确表示酶量增加

15、一倍时，底物浓度和反应速度关系的是（ ）,A,B,C,D,B,4、下列关于酶的化学成分的叙述，哪一项是不正确的（ ） A、一般的说，酶的化学成分是蛋白质 B、酶是由蛋白质和核酸组成的 C、绝大多数酶是蛋白质，极少数是 RNA D、淀粉酶和过氧化氢酶都是蛋白质,B,例题1、酶在催化生物体内的化学反应时，反应速率与很多因素有关。下列曲线中正确的是（假设其他条件都是适宜且稳定的）,A,B,C,D,4、在常温下用某种酶处理洋葱表皮细胞，结果细胞壁完全分解，而细胞的其他结构保持完整。与以上事实关系最密切的是（ ） A、酶具有高效性 B、酶具有专一性 C、酶的化学本质是蛋白质 D、酶的活性受温度影响,纤维素酶,B,6、下列 A 、 B 、 C 三图表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、 pH 的关系。请据图回答下列问题：,（1）图 A 中，反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，其原因是_ （2）图 B 中， a 点对应的温度称_。 （3）图 C 中， a 点到 b 点的曲线急剧下降，其原因是_。 （4）将装有酶与反应物的甲、乙两支试管分别放入 12 和 75 的水浴锅中， 20min后取出，转入37的水浴锅中保温，两试管内的反应情况分别是：甲 _，乙_