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1、第五章 细胞的能量供应和利用,细胞代谢是细胞生命活动的基础。,细胞代谢细胞中每时每刻进行的化学反应，统称为细胞代谢。,酶,第 1 节,斯帕兰札尼实验,？,纯物理过程,化学物质起作用,消化,？,问题探讨,排除物理性消化,2、是什么物质使肉块消失了？,是胃内的化学物质将肉块分解了。,3、胃内起催化消化作用的物质主要是什么？,1、为什么将肉块放入金属笼内？ 能否改为密封金属盒？,酶在细胞代谢中起到什么作用？ 酶的作用原理是怎样的？ 和无机催化剂相比有什么不同？,2 H2O2 2 H2O + O2,2 H2O2 2 H2O + O2,2 H2O2 2 H2O + O2,Fe3+,过氧化氢酶,2 H2O
2、2 2 H2O + O2,比较过氧化氢在不同条件下的分解快慢,实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解,目的： 原理： 实验步骤：,检验方法？,观察气泡多少以及 用带火星的卫生香,1、为什么要选用新鲜的肝脏？,2、为什么要将肝脏制成研磨液？,想一想,将肝脏细胞中的过氧化氢酶释放出来,很少,较少,较多,发亮,很多,燃烧猛烈,不复燃,气泡多少,卫生香燃烧度,结论：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,不复燃,变量,自变量：实验中 的变量。 因变量：随 而变化的变量。 无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一 些 ，对 造成影响。,实验设计的基本原则：对照
3、性原则； 单一变量原则； 等量性原则；,对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。 对照实验一般要设置对照组与实验组。,人为控制改变,自变量,实验结果,可变因素,很少,较少,较多,发亮,很多,燃烧猛烈,不复燃,气泡多少,卫生香燃烧度,不复燃,对照组,实验组,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
4、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,问题质疑：,？,1、与1号试管相比，为什么2号试管加热后过氧化氢就能分解？,加热使反应加快的本质：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发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能,FeCl3中Fe3+和肝脏研磨液的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解，原因与2号试管的相同吗？,表 在20测得的过氧化氢分解所需活化能,催化剂加快反应的原理：降低了化学反应的活化能,与无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。,能量,反应过程,酶使活化能降低,没有酶催化,有酶的催化,2、现象解释
5、：,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,更显著地降低化学反应的活化能,二、 酶的本质,阅读教材P8182,“关于酶本质的探索”思考：,巴斯德、李毕希、毕希纳、萨姆纳、切赫和奥特曼的观点各是什么？,酶,来源,功能,化学本质,活细胞,催化,降低化学反应活化能,大部分是蛋白质，少部分是RNA,酶的定义：,酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数RNA也具有催化功能。,1、酶主要在哪里合成的？ 2、酶的合成原料？ 3、如何验证酶的化学本质？,说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。,比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率,为什
6、么4号试管的反应速率比3号试管快得多？,二 酶的特性,酶具有高效性的原因：更大程度的降低化学反应的活化能。 酶的催化效率一般是无机催化剂的107 1013倍。,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 。,酶具有高效性的意义：,上述实验说明了：,(一)酶具有高效性,体现酶高效性的曲线 （1）酶可加快化学反应速率 （2）酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间, 不改变化学反应的平衡点。 （3）酶只能催化已存在的化学反应。,无机催化剂既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。 口腔里有唾液淀粉酶，可塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化。,由上述资料大胆的提出问题，作出你的假设。,酶具有
7、专一性,材料：淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶、蔗糖酶、试管等材料工具,试验原理： 淀粉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。,探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用,分别加入淀粉酶2滴，振荡，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,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,1、2号试管中分别加入2mL淀粉溶液 （两
8、试管中PH和温度正常且相同）,淀粉酶能催化淀粉水解，蔗糖酶不能催化淀粉水解,探究淀粉酶和蛋白酶对淀粉的水解作用,每一种酶只能催化 化学反应。,意义：使细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行,(二)酶具有专一 性,一种或一类,酶专一性机制：酶-底物结合形成酶-底物复合物,（二）酶具有专一性,（酶B）,2、体现酶具有专一性的曲线,底物A浓度,反应速率,验证酶专一性的方案,1、用同一种酶催化两种不同物质 2、用两种不同酶催化同一种物质,加酶洗衣粉包装袋上，往往注明洗衣粉的使用温度范围,观察现象 提出问题 作出假设 设计实验（根据所给材料用具）,1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？,三组，高温，低
9、温和常温！,2、我要设计几组实验？选择几个温度？,淀粉酶。因为 H2O2受温度影响也会分解,3、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？,碘液，看是否变蓝及蓝色的深浅来判断酶的活性,问题聚焦,探究温度对酶活性的影响,以上设计有两点错误: 一是加入的可溶性淀粉溶液没有遵循等量原则; 二是试剂加入的顺序错误2、3步应互换。,以上设计是否有错误？,1号试管,2号试管,3号试管,加入2ml淀粉溶液，振荡，反应5min,试管各加入2滴淀粉酶,蓝色,保持0冰水中约5min,加热至100， 约5min,加热至60， 约5min,各加入两滴碘液,振荡,无明显现象,温度会影响酶的活性在60温度下酶的活性最高,蓝
10、色,探究温度对淀粉酶活性的影响,t/,/mmol. s-1,最适温度,酶活性受温度影响示意图,温度低于最适温度时：,酶活性随着温度的升高而上升,温度高于最适温度时：,酶活性随着温度的升高而下降,最适温度时：,酶活性最高,最适温度,t/,/mmol. s-1,最适温度,酶活性受温度影响示意图,动物：35-40摄氏度 植物 40-50摄氏度 细菌、真菌差别较大,低温和高温都能抑制酶的活性，高温使酶失活，因为破坏了酶的空间结构使其变性。但低温不会破坏酶的分子结构，酶的活性在适宜的温度下可以恢复。 （ 低温保存）,变性失活,实验： 探究温度对酶活性影响实验 一系列温度梯度分别处理淀粉和淀粉酶溶液，淀粉
11、和相应温度淀粉酶溶液混合一段时间，其它因素一致，滴加碘液，检测是否出现蓝色及蓝色的深浅，即达到实验目的。,操纵自变量，控制无关变量。 检测因变量，表达实验结果。,探究pH对酶活性的影响,结论：pH会影响酶的活性，中性条件下酶的活性最高。 注意：实验程序中2、3步一定不能颠倒,pH低于最适pH时,酶活性随着pH的升高而上升,pH高于最适pH时,酶活性随着pH的升高而下降,最适pH时：,酶活性最高,动物:6.58.0 例外，胃蛋白酶的最适pH:1.5 植物:4.56.5。,变性失活,变性失活,实验 探究PH值对酶活性影响实验的实验思路 一系列PH梯度的溶液分别处理H2O2酶，用不同PH值处理的H2
12、O2酶催化H2O2分解，其它因素一致，观察气泡的产生量及卫生香的助燃情况，即达到实验目的。,操纵自变量，控制无关变量。 检测因变量，表达实验结果。,1、在温度对酶活性影响的实验中，为什么要在加入淀粉酶溶液之前控制好各自的温度？,防止在控制温度之前淀粉酶已将淀粉水解，从而失去对照作用，影响实验效果。,问题讨论,2、pH对酶活性影响的实验中，能不能先加淀粉溶液和淀粉酶溶液，后加蒸馏水、氢氧化钠、盐酸？为什么？,不能，这样可能在改变溶液pH之前淀粉酶已将淀粉水解，从而影响实验效果。,酶活性受温度影响示意图,最适温度,t/,/mmol. s-1,酶活性受pH值影响示意图,（三）酶的作用条件很温和,抑制
13、,失活,失活,失活,影响酶促反应速率的因素？,1.温度、pH,2.酶浓度 在底物充足、其他条件适宜且固定的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正相关。,3.底物浓度 酶量一定的条件下，在一定范围内随着底物浓度的增加，反应速率也增加，但达到一定浓度后不再增加，原因是受到酶数量的限制。,4.生成物浓度 在生成物浓度较低时，反应速率随反应时间能较长时间保持不变，在生成物浓度较高时，反应速率随明显下降,底物（生成物）浓度,反应速率,5.酶激活剂和抑制剂 酶的活性常受到某些物质影响，有些物质能增加酶的活性，称为酶的激活剂； 另一些物质则降低酶的活性，称为抑制剂。 很少量的激活剂或抑制剂就会影响酶的活性，而且常
14、具有特异性（值得注意的是激活剂和抑制剂不是绝对的，有些物质在低浓度时为某种酶的激活剂，而在高浓度时则成为该酶的抑制剂，NaCl是唾液淀粉酶的激活剂，但NaCl浓度到1/3饱和度时就可抑制唾液淀粉酶的活性）。,4.下图中的曲线是用过氧化氢作实验材料，根据有关实验结果绘制的。其中能说明酶具有高效性的是,（考点：影响酶活性的外界因素）,通常实验验证某种因素的作用时一般要遵循单一变量原则和对照原则。,判断： (1)有些结构不同的蛋白质具有相似的功能。( ) (2)与ATP水解酶合成相关的细胞器是核糖体和线粒体。有的酶还需要内质网和高尔基体的加工。( ) (3)将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味。这是因为加热会破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶。( ) (4)随着温度的降低，酶促反应的活化能降低。( ) (5)酶活性最高时的温度不适合酶的保存。( ) (6)酶可以自我合成，也可以来自成食物等( ) (7)酶是活细胞在核糖体产生的具有催化、调节作用的一类有机物。( ),THE END,
