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1、,第5章 细胞的能量供应和利用,本节聚集： 1.细胞代谢为什么离不开酶？ 2.酶是什么？ 3.科学家是怎样研究酶的本质的？,第1节 降低化学反应活化能的酶,一 酶的作用和本质 细胞代谢=细胞中的化学反应,一 酶的作用和本质 细胞代谢过程中会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。 幸而细胞中的过氧化氢酶能分解过氧化氢，使其变成氧和水。,1.常温 2.加热 3.FeCl3 4.加肝脏研磨液,（一）酶在细胞代谢中的作用,“对照实验”与“控制变量”,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,不处理,90,FeCl3,肝脏研磨液,2滴,2滴,不明显,少量,较多,大量,变亮,复燃,反应条件,对照
2、组,实验组,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。 酶凭什么能担此大任？,1mol H2O2由常态变为容易分解的活跃状态时需要吸收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。 如何解释需要吸收的热量减少了呢？,酶和一般催化剂的作用就是降低化学反应所需的活化能，从而使活化分子数增多，反应速度加快。 使细胞代谢在温和条件下快速进行。,1.从探求葡萄酒为什么变酸开始说起,(2) 那时人
3、们认为酿酒过程是一个 纯化学过程，与生命活动无关。,(1) 酿酒的基本原理：,（二）关于酶本质的探索,巴斯德认为糖类转变为酒精必须有什么参与？,酵母菌活细胞,引起发酵的是 细胞中的某些物质 这些物质只有在酵 母细胞死亡并裂解 后才能发挥作用,美国生物化学家萨姆纳从1917年开始用刀豆粉为原料，分离提纯其中的脲酶（这种酶能使尿素分解成氨和二氧化碳，刀豆中脲酶多，易于测定）。他尝试了各种方法，经历一次又一次的失败，终于在1926年成功地分离出了脲酶结晶，并用多种方法证明脲酶是蛋白质。,直到1930年至1936年间，诺塞洛泼和库尼兹相继得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶结晶，并用相应方法证实酶是
4、一种蛋白质，酶是蛋白质的属性才普遍被人们所接受。,很多年来，人们一直认为所有的酶都是蛋白质。20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化功能。,巴斯德之前,发酵是纯化学反应，与生命活动无关,巴斯德,糖发酵成酒精必须有酵母菌活细胞参与,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，称该物质为酿酶,萨姆纳,脲酶是蛋白质,李比希,切赫、奥特曼,少数RNA也具有生物催化功能,？,酶(Enzyme)的概念:,绝大多数是蛋白质, 还有极少数的是RNA。,酶是 产生的一类具有 作用的 。,活细胞,催化,有机物,下列说法正确吗？,A.酶只能在细胞内起作用（ ） B.酶
5、都是在核糖体上合成的（ ） C.凡是活细胞都能产生酶（ ） D.分解胃蛋白酶的酶是蛋白酶（ ） E.酶是细胞代谢所必需的（ ）,1、酶的基本组成单位是 （ ） A氨基酸 B.核苷酸 C. 氨基酸或核苷酸 D.甘油和脂肪酸,C,2、多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶,这种药片的主要功能是 ( ) A.增强免疫力 B.提供能量 C.减肥 D.助消化,D,3、绝大多数酶彻底水解后的产物为 ( ) A. 多肽 B. 氨基酸 C. 核苷酸 D. 核糖核苷酸,B,4、下列关于酶本质的研究,按研究时间的先后顺序,排列正确的是 ( ) 证明了脲酶是一种蛋白质 酒精发酵需要活细胞的参与 发现少数RNA也具具有生
6、物催化功能 人们认识到酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳 用不含酵母菌的提取液进行发酵获得成功,证明生物体内的催化反应也可能在体外进行 A. B. C. D. ,D,路易斯巴斯德（公元1822-1895年） 法国微生物学家、化学家。他研究 了微生物的类型、习性、营养、 繁殖、作用等，奠定了工业微生物 学和医学微生物学的基础，并开创了微生物生理学。 循此前进，在战胜狂犬病、鸡霍乱、炭疽病、蚕病等方面都取得了成果。英国医生李斯特并据此解决了创口感染问题。从此，整个医学迈进了细菌学时代，得到了空前的发展，人们的寿命因此而在一个世纪里延长了三十年之久。巴斯德曾任里尔大学、巴黎师范大学教授和巴斯德
7、研究所所长。在他的一生中，曾对同分异构现象、发酵、细菌培养和疫苗等研究取得重大成就，从而奠定了工业微生物学和医学微生物学的基础，并开创了微生物生理学，被后人誉为“微生物学之父”。,二 酶的特性,（一）酶具有高效性,比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率,为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？,3.FeCl3 4.加肝脏研磨液,酶的具有高效性,1、事实上，酶的催化效率一般是无机 催化剂的 倍。,107 1013,3、酶具有高效性的意义： 保证了细胞代谢的顺利进行。,2、上述实验说明了：,探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用,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
8、怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？,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5min,2号试管中加入2mL 蔗糖溶液,加入斐林试剂,振荡,约60水浴2min,1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，不能催化蔗糖水解。,探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用,每一种酶只能催化 化学反应。,细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的 是分不开的。,（二）酶具有专一 性,一种或一类,4000,专一性,目前发现的酶有 多种,它们分别催化不同 的化学反应。,许多无机催化剂能够在高温、 高压、强酸或强碱条件下催化化 学反应（盐酸催化淀粉水解需要 245kP
9、a的高压和140-150的 高温下进行）。 酶起催化作用需要怎样的环境 条件呢？,探究影响酶活性的条件,酶活性:酶对化学反应的催化效率。,初中做消化酶实验时，需要控制 温度。加酶洗衣粉的包装袋上， 往往注明这种洗衣粉的适用浓度 范围。,探究温度对淀粉酶活性的影响,(1)自变量：,温度,（已知淀粉酶的适用温度范围是5075）,(2)因变量：,(3)无关变量：,不同温度条件下淀粉酶的活性,实验操作顺序、溶液的量、时间、温度是否达到预设的温度等,（0 、60 、100 ）,如何检测？,2.实验用品：,质量分数为3的可溶性淀粉溶液、质量分数为 2的淀粉酶溶液、冰水（0）、热水、碘液,(4)实验原则：,
10、单一变量原则、重复性原则,1.实验设计时要考虑的问题：,3.具体操作步骤,加入淀粉酶溶液,保温5分钟,加入淀粉溶液,1,2,3,1mL,1mL,1mL,0 ,60,100,2mL,2mL,2mL,1滴,1滴,1滴,滴入碘液,观察颜色变化,1,2,3,0 ,60,100,将对应编号的 溶液混合,将1试管淀粉溶液倒入1号管，2试管的倒入 2号管，3试管的倒入3号管，振荡摇匀,0 ,60,100,/,/,/,/,/,/,/,/,/,/,/,/,保温5分钟,4.进行实验,/,实验：探究温度对酶活性的影响,材料用具：,碘液。,新鲜的淀粉酶溶液。,可溶性淀粉溶液。,60左右的热水。,大烧杯和沸水。,冰水。
11、,试管架、试管、温度计、量筒、石棉网、三脚架、酒精灯、火柴。,实验步骤：,取三只洁净的试管，编上号1，2，3，并分别注入1ml淀粉酶溶液。,将三只试管分别放入沸水，60左右的热水，冰水中，维持各自的温度5分钟。,再向1，2，3，三只试管中各注入2ml新鲜的淀粉溶液。,依次放入沸水，60左右的热水，冰水中，维持各自的温度5分钟。,分别将1，2，3试管中的淀粉溶液倒入1号，2号，3号试管中，然后摇匀，再放入各自温度的烧杯中，维持各自的温度5分钟。,再向1号，2号，3号试管中各滴入一滴碘液，然后摇匀。观察并记录这三只试管中，溶液颜色的变化情况。,实验现象：,2号试管中的液体未变蓝，1号和3号试管中的
12、液体变蓝。,1滴,1滴,1滴,滴入碘液,观察颜色变化,变蓝,不变蓝,变蓝,0 ,60,100,保温,5.分析实验结果，得出结论,温度会影响酶的活性,温度过高和过低对酶活性的影响其本质相同吗？,唾液淀粉酶、胃蛋白酶等消化酶都是在消化道中起作用的。唾液pH为6.27.4，胃液的pH为0.91.5，小肠液的pH为7.6。,探究pH对过氧化氢酶活性的影响,(1)自变量：,(2)因变量：,(3)无关变量：,(4)实验原则：,实验设计时要考虑的问题：,无气泡 产生,（三）酶的作用条件较温和,思维拓展：当分析底物浓度对酶催化反应速率的影响时，一定要考虑酶浓度条件，如图5-1-3所示。,图5-1-3,当分析酶浓度对酶催化反应速率的影响时，一定要考虑底物浓度的条件，如图5-1-4所示。,丙（底物浓度一定) 丁（底物充足）,图5-1-4,酶,酶,2014启东中学高一期中酶在体外最适温度条件下，反应物浓度对酶催化反应速率的影响，据图分析，下列说法正确的是（ ） 图5-1-7 A. 如果在A点时，温度再提高5 ，则反应速率上升 B.在其他条件不变的情况下，在B点时，往反应物中加入少量同样的酶，反应速率不变 C.在A点时，限制反应速率的因素是反应物的浓度 D.在C点时，限制反应速率的因素是反应物的浓度和酶的浓度,C,
