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1、Chapter Five细胞的能量细胞的能量 供应和利用供应和利用生物-5.1降低化学反应活化能的酶Section One降低化学反应降低化学反应 活化能的酶活化能的酶生物-5.1降低化学反应活化能的酶Key point 酶的高效催化作用酶的高效催化作用1酶的本质酶的本质2酶的特性酶的特性3生物-5.1降低化学反应活化能的酶斯帕兰扎尼实验斯帕兰扎尼实验过程：过程：现象：现象：推测：推测：证明：证明：本实验能证明：本实验能证明：问题探讨问题探讨肉块放入小金属笼内，让鹰吞下肉块放入小金属笼内，让鹰吞下肉块消失了肉块消失了是胃内的化学物质将肉块分解了是胃内的化学物质将肉块分解了收集胃内的化学物质，看
2、看这些物质在体外是收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解否也能将肉块分解胃具有化学消化的作用胃具有化学消化的作用生物-5.1降低化学反应活化能的酶生物-5.1降低化学反应活化能的酶一、酶的作用和本质一、酶的作用和本质 1. 细胞代谢：细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化细胞中每时每刻都进行着许多化 学反应，统称为细胞代谢学反应，统称为细胞代谢, ,是是生生 命活动的基础。命活动的基础。合成合成代谢（代谢（同化同化作用）作用）分解分解代谢（代谢（异化异化作用）作用）生物-5.1降低化学反应活化能的酶细胞代谢：细胞代谢：细胞中每时每刻进行的化学反应的细胞中每时每刻进行的化学反应
3、的统称。统称。酶和细胞代谢有关系吗？酶和细胞代谢有关系吗？酶酶细胞代谢细胞代谢生物-5.1降低化学反应活化能的酶2 H2O2 2 H2O + O21. 常温下反应常温下反应2. 加热加热3. Fe3+做催化剂做催化剂4. 过氧化氢酶过氧化氢酶猪肝研磨液猪肝研磨液加入试管直接观察加入试管直接观察酒精灯加热酒精灯加热滴加滴加FeClFeCl3 3溶液溶液2. 酶在代谢中的作用酶在代谢中的作用 生物-5.1降低化学反应活化能的酶步步步步 骤骤骤骤试管编号试管编号试管编号试管编号 说明说明说明说明1 12 23 34 4一一一一 H H2OO2 浓度浓度剂量剂量剂量剂量二二二二 剂量剂量剂量剂量结果结
4、果结果结果 气泡产生气泡产生气泡产生气泡产生卫生香燃烧卫生香燃烧卫生香燃烧卫生香燃烧结论结论结论结论比较过氧化氢在不同条件下的分解速率比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温常温常温常温90FeCl3肝脏研肝脏研肝脏研肝脏研磨液磨液磨液磨液2 2滴清水滴清水滴清水滴清水 2 2滴清水滴清水滴清水滴清水2 2滴滴滴滴2 2滴滴滴滴不明显不明显不明显不明显少量少量少量少量较多较多较多较多大量大量大量大量不复燃不复燃不复燃不复燃 不复燃不复燃不复燃不复燃变亮变亮变亮变亮复燃复燃复燃复燃过氧化氢在不同条件下的分解过氧化氢在不同条件下的分解过氧化氢在不同条件下的分解
5、过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样速率不一样速率不一样速率不一样 反应条件反应条件反应条件反应条件自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量变量变量生物-5.1降低化学反应活化能的酶讨论：讨论：(1)-(4)见教材见教材P79。(5) 这个实验为什么要选用新鲜的肝脏？为这个实验为什么要选用新鲜的肝脏？为什什 么要将肝脏制成研磨液？么要将肝脏制成研磨液？(6)滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，可否共滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，可否共 用一个吸管？为什么？用一个吸管？为什么？生物-5.1降低化学反应活化能的酶 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所状态所需
6、要的能量需要的能量称为称为活化能活化能活化能活化能反应物反应物反应物反应物产物产物产物产物活活活活化化化化能能能能反应进程反应进程反应进程反应进程能能能能量量量量 加热加热生物-5.1降低化学反应活化能的酶催化剂在化学反应中的作用催化剂在化学反应中的作用反应物反应物反应物反应物产物产物产物产物活活活活化化化化能能能能反应进程反应进程反应进程反应进程能能能能量量量量主要特点主要特点降低反应所需的活化能降低反应所需的活化能参与反应，不提供能量参与反应，不提供能量本身的量与化学性质不变本身的量与化学性质不变 75 无催化剂催化无催化剂催化 29 过氧化氢酶过氧化氢酶 54 用胶态铂催化用胶态铂催化活
7、化能活化能/ kJ.mol-1 条件条件. 无机无机催化剂催化剂生物-5.1降低化学反应活化能的酶酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。和的条件下快速进行。各条件使反应加快的本质：各条件使反应加快的本质：加热加热： Fe3+：酶酶：提高分子的能量提高分子的能量降低化学反应的降低化学反应的活化能活化能更显著地降低化学反应的更显著地降低化学反应的活化能活化能生物-5.1降低化学反应活化能的酶酶的作用：酶的作用： 同无机催化剂相比，酶同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著降低活化能的作用更显著，因
8、而因而催化效率更高催化效率更高。 生物-5.1降低化学反应活化能的酶生物-5.1降低化学反应活化能的酶3.3.酶的本质酶的本质A. 酶本质的探索：酶本质的探索：（1 1）18571857年，法国，巴斯德（年，法国，巴斯德（生物学家生物学家） 通过显微镜观察，提出酿酒中发酵是由于酵通过显微镜观察，提出酿酒中发酵是由于酵母细胞的存在。母细胞的存在。结论：结论：没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒 精的精的生物-5.1降低化学反应活化能的酶（2 2）德国，李比希（）德国，李比希（化学家化学家）结论：结论：发酵是酵母细胞中的某些物质，但这些物发酵是酵母细胞中的某些物
9、质，但这些物 质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥 作用作用（3 3）德国，毕希纳）德国，毕希纳过程：酵母细胞提取液中加入葡萄糖，糖液变成过程：酵母细胞提取液中加入葡萄糖，糖液变成 了酒。了酒。结论：结论：将酵母细胞中引起发酵的物质称为将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。酿酶。生物-5.1降低化学反应活化能的酶（4 4）美国，萨姆纳美国，萨姆纳 1926年，从刀豆种子中提出年，从刀豆种子中提出脲酶结晶，脲酶结晶，脲酶脲酶 是一种是一种蛋白酶；蛋白酶； 20世纪世纪30年年代代, ,相继提出了相继提出了多种酶的蛋白结晶多种酶的蛋白结晶结论：结论：酶是一类具有催
10、化作用的酶是一类具有催化作用的蛋白质。蛋白质。（5 5）20世纪世纪80年代，切赫、奥特曼年代，切赫、奥特曼 发现发现少数少数RNA也具有生物催化作用也具有生物催化作用结论：结论：酶是具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是具有催化作用的有机物，其中绝大多数 是蛋白质，是蛋白质，少数是少数是RNA。生物-5.1降低化学反应活化能的酶B. 酶的定义：酶的定义：酶：酶：是是活细胞活细胞产生的具有生物产生的具有生物催化作用催化作用的的有机物有机物。 绝大多数的酶是绝大多数的酶是蛋白质蛋白质，少数的酶是，少数的酶是RNA（核（核 酶）。酶）。怎样验证酶的存在？怎样验证酶的存在？ 与双缩脲反应生成紫色物质
11、与双缩脲反应生成紫色物质催化脂肪酶水解的酶是？主要的合成部位？催化脂肪酶水解的酶是？主要的合成部位？ 判断：酶是蛋白质判断：酶是蛋白质所有的细胞都能产生酶所有的细胞都能产生酶生物-5.1降低化学反应活化能的酶来源：来源：活细胞产生的（死细胞不产生酶，凡是活细胞都一定活细胞产生的（死细胞不产生酶，凡是活细胞都一定 能产生酶）。能产生酶）。 本质：本质：绝大多数是蛋白质，绝大多数是蛋白质，少数酶是少数酶是RNA。合成原料：合成原料：氨基酸氨基酸 或或 核糖核苷酸（组成核糖核苷酸（组成RNA）功能：功能：生物催化剂：生物催化剂： a. a.在催化某一反应时，与其他一般无机催化剂一样，在催化某一反应时
12、，与其他一般无机催化剂一样， 能显著降低反应的活化能，提高反应速率，能显著降低反应的活化能，提高反应速率，缩短达到缩短达到 平衡的时间平衡的时间，但并不改变反应的方向和平衡常数；，但并不改变反应的方向和平衡常数； b. b.反应前后酶的性质和数量均没有变化。反应前后酶的性质和数量均没有变化。作用分布：作用分布：细胞外细胞外( (胞外酶：如各种消化酶胞外酶：如各种消化酶) )；细胞内；细胞内( (胞内酶：胞内酶： 如呼吸氧化酶如呼吸氧化酶) )生物-5.1降低化学反应活化能的酶每一种酶只能催化每一种酶只能催化一种一种化合物或一类化合物化合物或一类化合物的的化学反应化学反应酶的催化效率是无机催酶的
13、催化效率是无机催化剂的化剂的1071013 倍倍二、酶的特性：二、酶的特性：酶的催化作用酶的催化作用需要适宜的条件需要适宜的条件1）需要适宜）需要适宜pH值值2）需要适宜的温度需要适宜的温度酶的高效性酶的高效性酶的专一性酶的专一性生物-5.1降低化学反应活化能的酶酶的活性受酶的活性受pH影响的示意图影响的示意图B点对应的点对应的pH值表示：值表示：AB段表示：段表示：BC段表示段表示：酶的最适酶的最适pH值值超过最适超过最适pH后，随后，随pH上升，酶活性下降。上升，酶活性下降。在一定在一定pH范围内，随范围内，随pH上升，酶活性上升。上升，酶活性上升。CBA. pH生物-5.1降低化学反应活
14、化能的酶酶反应最适酶反应最适pH动物体内：动物体内：6.58.0（接近中性接近中性）植物体内：植物体内：4.56.5酶的名称酶的名称最最 适适 pH pH胃蛋白酶胃蛋白酶唾液淀粉酶唾液淀粉酶胰蛋白酶胰蛋白酶过氧化氢酶过氧化氢酶核糖核酸酶核糖核酸酶1.5787.67.8过酸过碱和高温过酸过碱和高温-酶被杀死酶被杀死 低温低温-酶暂时失活酶暂时失活生物-5.1降低化学反应活化能的酶酶的活性受温度酶的活性受温度影响的示意图影响的示意图CBAB点对应的温度表示：点对应的温度表示：AB段表示：段表示：BC段表示：段表示：酶的最适温度酶的最适温度超过最适温度后，随温度上升，酶活性下降。超过最适温度后，随温
15、度上升，酶活性下降。在一定温度范围内在一定温度范围内，随温度升高，酶活性上升。，随温度升高，酶活性上升。. 温度温度生物-5.1降低化学反应活化能的酶酶反应最适温度酶反应最适温度动物体内：动物体内：3540植物体内：植物体内：4045细菌：细菌：30 60 ，有的在，有的在60 以上，如细菌淀粉水以上，如细菌淀粉水 解酶的最适温度解酶的最适温度90以上。以上。生物-5.1降低化学反应活化能的酶三、影响酶活性的因素：三、影响酶活性的因素：1、pH值值2、温度温度3、酶的浓度酶的浓度4、底物浓度底物浓度CBACBA生物-5.1降低化学反应活化能的酶反反应应速速率率V V酶的浓度酶的浓度（E）酶的浓
16、度：酶的浓度：底物充足时底物充足时反应速率随酶浓度的反应速率随酶浓度的 升高而加快。升高而加快。3、酶的浓度酶的浓度生物-5.1降低化学反应活化能的酶反反应应速速率率V V底物浓度底物浓度（S S）底物浓度：底物浓度：在在一定浓度范围内一定浓度范围内，反应速率随底，反应速率随底 物浓度的物浓度的升高而加快升高而加快，但达到一定，但达到一定 浓度，反应速率浓度，反应速率不再变化不再变化。酶数量限制酶数量限制4、底物浓度底物浓度生物-5.1降低化学反应活化能的酶 在在底底物物浓浓度度很很低低时时，反反应应速速度度随随底底物物浓浓度度的的增增加加而而急骤加快，两者呈急骤加快，两者呈正比正比关系；关系
17、； 随随着着底底物物浓浓度度的的升升高高，反反应应速速度度不不再再呈呈正正比比例例加加快，快，反应速度增加的幅度不断下降反应速度增加的幅度不断下降。 如如果果继继续续加加大大底底物物浓浓度度，反反应应速速度度不不再再增增加加，此此时时，无无论论底底物物浓浓度度增增加加多多大大，反反应应速速度度也也不不再再增增加加，说明说明酶已被底物所饱和酶已被底物所饱和。 所所有有的的酶酶都都有有饱饱和和现现象象，只只是是达达到到饱饱和和时时所所需需底底物浓度各不相同。物浓度各不相同。生物-5.1降低化学反应活化能的酶1、高效性高效性：酶的催化效率比无机催化剂更高，使反应速率更快；：酶的催化效率比无机催化剂更
18、高，使反应速率更快； 2、专一性专一性：一种酶只能催化一种或一类：一种酶只能催化一种或一类底物底物，如蛋白酶只能催化，如蛋白酶只能催化 蛋白质水解成蛋白质水解成多肽多肽； 3、多样性多样性：酶的种类很多，大约有：酶的种类很多，大约有4000多种；多种； 4、温和性温和性：是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进：是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进 行的。行的。 5、活性、活性可调节性可调节性：包括：包括抑制剂抑制剂和和激活剂激活剂调节、调节、反馈抑制反馈抑制调节、调节、共共 价修饰调节价修饰调节和和变构调节变构调节等。等。 6、有些酶的催化性与、有些酶的催化性与辅因子辅因子有
19、关。有关。 7、易变性易变性：由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱：由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱 等破坏。等破坏。 酶酶 的的 特特 性性生物-5.1降低化学反应活化能的酶固定酶：固定酶： 用物理、化学等方法将水溶性的酶固定到特定的载体用物理、化学等方法将水溶性的酶固定到特定的载体上使之成为水不溶性的酶称之为上使之成为水不溶性的酶称之为固定酶固定酶或或固相酶固相酶。1.1.以以固相固相状态作用于底物，反应完成后状态作用于底物，反应完成后, ,容易容易与水溶性反与水溶性反应物分离，可应物分离，可反复使用反复使用。2. 固定化酶不但仍具有酶的固定化酶不但仍具有酶的高度专
20、一性高度专一性和和高催化效率高催化效率的特的特点，且比点，且比水溶性酶稳定水溶性酶稳定，可较，可较长期使用长期使用，具有较高的经，具有较高的经济效益。济效益。 特点：特点：生物-5.1降低化学反应活化能的酶过过氧氧化化氢氢酶酶生物-5.1降低化学反应活化能的酶. .在其他条件不变而酶浓度增加时，下列图中能正确表示生在其他条件不变而酶浓度增加时，下列图中能正确表示生成物量变化的是成物量变化的是( (图中虚线为酶浓度增加后的变化曲线图中虚线为酶浓度增加后的变化曲线) )C生物-5.1降低化学反应活化能的酶.人在发高烧时，常常不思饮食，其根本原因时人在发高烧时，常常不思饮食，其根本原因时 A.消化道
21、内食物尚未消化消化道内食物尚未消化 B.发烧使胃肠蠕动减弱发烧使胃肠蠕动减弱 C.体内的食物残渣排出受阻体内的食物残渣排出受阻 D.高烧使酶的活性减弱高烧使酶的活性减弱.下列有关酶的叙述错误的是下列有关酶的叙述错误的是 A.组成大多数酶的基本单位是氨基酸组成大多数酶的基本单位是氨基酸 B.少数的酶是少数的酶是RNA C.每种酶都具有高效性，专一性每种酶都具有高效性，专一性 D.酶都具有消化功能酶都具有消化功能生物-5.1降低化学反应活化能的酶催催催催化化化化效效效效率率率率pHpH值值值值2 24 46 68 810101212胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶0
22、 0.在测定胃蛋白酶活性时，将溶液在测定胃蛋白酶活性时，将溶液pH由由10降到降到2的过程中，的过程中， 胃蛋白酶的活性将：（胃蛋白酶的活性将：（ ） A不断上升不断上升 B没有变化没有变化 C先升后降先升后降 D先降后升先降后升B生物-5.1降低化学反应活化能的酶5.下列有关酶的研究，按时间先后顺序，正确的是下列有关酶的研究，按时间先后顺序，正确的是 （ ）。）。 斯巴兰札尼证明鸟胃里有化学变化斯巴兰札尼证明鸟胃里有化学变化 施旺从胃液中提取出胃蛋白酶施旺从胃液中提取出胃蛋白酶 人们认为鸟胃里无化学变化人们认为鸟胃里无化学变化 科学家指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质科学家指出酶是一类具有
23、生物催化作用的蛋白质 科学家认为，酶是活细胞里产生的具有催化作用的有机科学家认为，酶是活细胞里产生的具有催化作用的有机 物，少数酶是物，少数酶是RNA A B C DB生物-5.1降低化学反应活化能的酶6、除下列哪种因素外，都可破坏酶的分子结构，从而使酶失去活、除下列哪种因素外，都可破坏酶的分子结构，从而使酶失去活 性（性（ ） A强碱强碱 B强酸强酸 C高温高温 D低温低温7在过氧化氢酶和在过氧化氢酶和Fe3+的催化效率的实验中，把肝脏制成研磨液的催化效率的实验中，把肝脏制成研磨液 的目的是（的目的是（ ） A有利于氧化氢酶的释放有利于氧化氢酶的释放 B保护过氧化氢酶保护过氧化氢酶 C提高过
24、氧化氢酶的活性提高过氧化氢酶的活性D以上说法都不对以上说法都不对8能使胰淀粉酶水解的酶是（能使胰淀粉酶水解的酶是（ ） A淀粉酶淀粉酶 B脂肪酶脂肪酶 C蛋白酶蛋白酶 D肽酶肽酶9对细胞来说，能量的获得和利用都必须通过（对细胞来说，能量的获得和利用都必须通过（ ） A化学反应化学反应 B细胞代谢细胞代谢 C细胞活动细胞活动 D细胞氧化细胞氧化生物-5.1降低化学反应活化能的酶10 、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水 混合装混合装 入一个容器内，调入一个容器内，调 整整 pH 至至 2.0 ，保存于，保存于 37 的水溶锅中，过一段时
25、间后，容器内剩余的物质是的水溶锅中，过一段时间后，容器内剩余的物质是 （ ）。）。 A. 淀粉、胃蛋白酶、多肽、水淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B. 唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水 C. 唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D. 唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水 A生物-5.1降低化学反应活化能的酶 不同不同。 过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间过酸、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；结构遭到破坏，使酶永久失活； 低温使酶活性明显下降，低温使酶活性明显下降，空间结构没有空间结构没有破坏，破坏，适宜温度下其活性适宜温度下其活性增强增强。 高温、低温、过酸和过碱对酶活高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？性的影响其本质相同吗？生物-5.1降低化学反应活化能的酶吃馒头，细嚼慢咽，感觉很甜，为吃馒头，细嚼慢咽，感觉很甜，为什麽？什麽？治疗糖尿病的胰岛素制剂为什麽只治疗糖尿病的胰岛素制剂为什麽只能注射，不能口服？能注射，不能口服？进入冬眠的动物体，代谢很缓慢，进入冬眠的动物体，代谢很缓慢，根本原因是？根本原因是？生物-5.1降低化学反应活化能的酶Power Bar中国专业PPT设计交流论坛Power Bar中国专业PPT设计交流论坛
