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1、第五章第五章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用 组成生物体的细胞内外环境是很温和的：组成生物体的细胞内外环境是很温和的：常温、常温、常压、水溶液环境、常压、水溶液环境、pHpH接近中性接近中性。而细胞内每时每刻。而细胞内每时每刻都进行着各种生化反应，为什么这些生化反应能迅速都进行着各种生化反应，为什么这些生化反应能迅速有序地完成的呢？有序地完成的呢？酶酶问题质疑：问题质疑： 在生物体外，许多化学反应的顺利进行需要一些在生物体外，许多化学反应的顺利进行需要一些条件，如条件，如高温、高压、强酸、强碱、催化剂高温、高压、强酸、强碱、催化剂细胞细胞内是否具备这些条件呢？内是否具备这些条件呢？
2、细胞中细胞中每时每刻都在进行着的每时每刻都在进行着的化学反应。化学反应。一一 酶的作用和本质酶的作用和本质-生命活动的基础生命活动的基础 细胞代谢是生命活动的基础，但代谢过程中也会细胞代谢是生命活动的基础，但代谢过程中也会产生对细胞有害的物质，如产生对细胞有害的物质，如过氧化氢过氧化氢。 体内过氧化氢过多会损害细胞。体内过氧化氢过多会损害细胞。 细胞中的细胞中的过氧化氢酶能将过氧化氢及时分解过氧化氢酶能将过氧化氢及时分解. .过氧过氧化氢酶在化氢酶在肝脏肝脏里含量较多。里含量较多。资料：资料： 过氧化氢在体外能分解吗？需要什么条件？过氧化氢在体外能分解吗？需要什么条件？在体内分解和在外界分解情
3、况有什么不一样吗？在体内分解和在外界分解情况有什么不一样吗？2 2 HH2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 2常温下反应常温下反应加热加热FeFe3+3+做催化剂做催化剂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水浴加热酒精灯水浴加热滴加滴加FeClFeCl3 3溶液溶液实验原理：实验原理：过氧化氢在过氧化氢在高温高温或或铁离子铁离子或或过氧化氢酶过氧化氢酶 的作用下都可分解成水和氧气。的作用下都可分解成水和氧气。实验目的实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解：通过比较过氧化氢在不同条件下分解 的快慢，了解酶的作用和意义。的快慢，了解酶的作用
4、和意义。比较过氧化氢不同条件下的分解实验比较过氧化氢不同条件下的分解实验实验思路：实验思路：试管编号试管编号1 12 23 34 4第一步第一步每支试管加每支试管加2ml 2ml 过氧化氢溶液过氧化氢溶液第二步第二步不处理不处理 9090水水浴浴滴入滴入2 2 滴滴FeClFeCl3 3溶液溶液滴入滴入2 2滴滴肝脏研磨肝脏研磨液液实验结果实验结果实验结果实验结果实验步骤：实验步骤：1.为什么要对肝脏进行为什么要对肝脏进行研磨研磨？而且肝脏要？而且肝脏要新鲜新鲜？2.能否用能否用同一滴管同一滴管滴加滴加FeCl3 溶液和肝脏研磨液的？溶液和肝脏研磨液的？研磨利于过氧化氢酶的释放研磨利于过氧化氢
5、酶的释放,过氧化氢酶多且活性高。过氧化氢酶多且活性高。不能，共用滴管会让肝脏研磨液（或不能，共用滴管会让肝脏研磨液（或FeCl3 ）残留在试）残留在试管内，难以判断出管内，难以判断出H2O2的分解是滴加哪种溶液的作用，的分解是滴加哪种溶液的作用，影响实验结果的准确。影响实验结果的准确。变量变量自变量：自变量：人为改变的变量人为改变的变量因变量：因变量：随着自变量的变化而变化的变量随着自变量的变化而变化的变量无关变量：无关变量：除自变量外，实验过程中可能除自变量外，实验过程中可能 还会存在一些可变因素，对实验结果造成还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为影响，这些变量称为无关变量
6、无关变量 对照原则对照原则: :设计对照实验设计对照实验, ,既要有既要有对照组对照组又要有又要有实验组实验组。 单一变量原则单一变量原则：在对照实验中在对照实验中, ,除除了要观察的变量发生变化外了要观察的变量发生变化外, ,其他变其他变量都应保持相同。量都应保持相同。实验设计原则实验设计原则: :自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量对照组对照组 实验组实验组实验过程的理论分析实验过程的理论分析H2O2分解速分解速率率用产生用产生气泡数气泡数目多少目多少表示表示加入试剂加入试剂的量的量;实验室的实验室的温度温度;氯化铁和氯化铁和肝脏研磨肝脏研磨液的新鲜液的新鲜程度等程度等1号试号试管管2
7、,3,4号号试管试管2号号:90水浴加热水浴加热3号号:加入加入3%的氯的氯化铁化铁4号号:加入加入20%肝脏肝脏研磨液研磨液1 1、和、和1 1号试管相比，号试管相比，2 2号试管出现什么不同的现号试管出现什么不同的现 象？这一现象说明什么？象？这一现象说明什么？ 加热能促进过氧化氢分解。加热能促进过氧化氢分解。2 2、在细胞内、在细胞内, ,能通过加热来提高反应速率吗能通过加热来提高反应速率吗? ? 不能不能3 3、3 3号和号和4 4号试管未经加热，也有大量的气泡产号试管未经加热，也有大量的气泡产 生，这说明什么？生，这说明什么？ FeFe3+3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解和过氧化
8、氢酶都能加快过氧化氢分解, , 起催化作用。起催化作用。4 4、3 3号和号和4 4号试管相比，哪支试管中的反应速率号试管相比，哪支试管中的反应速率 快？这说明什么？快？这说明什么？ 过氧化氢酶比过氧化氢酶比FeFe3+3+的催化效率高得多。的催化效率高得多。讨论讨论1.酶有催化作用：同无机催化剂一样，酶有催化作用：同无机催化剂一样， 都可加快化学反应速率。都可加快化学反应速率。2.酶有高效性：同无机催化剂相比，酶有高效性：同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶的催化效率更高。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： FeFe3+3+：酶：酶：提高分子的能量提高分子的能量降
9、低化学反应的活化能降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能, ,因而催化因而催化效率更高效率更高？酶的本质巴斯德之前巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德巴斯德发酵与活细胞有关发酵与活细胞有关，发，发酵是整个细胞而不是细酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用胞中某些物质起作用引起发酵的是细胞中的某些引起发酵的是细胞中的某些物质物质，但这些物质只有在酵，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发母细胞死亡并裂解后才能发挥作用挥作用毕希纳毕希纳酵母酵母细胞中的某些物质细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后能够在酵母细胞破碎
10、后继续继续起催化作用起催化作用，就像在活酵母细胞中一样，就像在活酵母细胞中一样萨姆纳萨姆纳脲酶是脲酶是蛋白质蛋白质李比希李比希切赫、奥特曼切赫、奥特曼少数少数RNARNA也具有生物催化功能也具有生物催化功能请给酶下一个较完整的定义。请给酶下一个较完整的定义。酶本质的探索酶本质的探索酶是酶是活细胞活细胞产生的具有产生的具有生物催化作用生物催化作用的的有机物有机物。其中绝大多数酶是蛋白质其中绝大多数酶是蛋白质少数是少数是RNARNA。酶的来源酶的来源酶的作用酶的作用酶的化学成分酶的化学成分显著降低活化能显著降低活化能酶是酶是活细胞活细胞产生的，只能在活细胞中发挥作用吗？产生的，只能在活细胞中发挥作
11、用吗？酶在细胞内外都能发挥作用酶在细胞内外都能发挥作用化学本质化学本质合成原料合成原料合成场所合成场所来源来源生理功能生理功能作用原理作用原理多数蛋白质多数蛋白质少数少数RNA氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸核糖体核糖体细胞核细胞核（真核生物）（真核生物）活细胞都能产生酶活细胞都能产生酶生物催化作用生物催化作用显著降低化学反应的活化能显著降低化学反应的活化能二、酶的特性二、酶的特性 生物体内的化学反应多种多样，由酶生物体内的化学反应多种多样，由酶的的 ，可推出酶的种类具有，可推出酶的种类具有 。 1.酶有高效性2.酶有专一性酶的特性酶的特性酶的催化效率大约是无酶的催化效率大约是无机催化剂的机催
12、化剂的1071013倍。倍。每一种酶只能催化一每一种酶只能催化一种或一类化学反应。种或一类化学反应。专一性专一性多样性多样性3.3.酶的作用条件酶的作用条件较温和较温和1 1）需要适宜）需要适宜pHpH值值2 2）需要适宜的）需要适宜的温度温度王一梅扣球王一梅扣球超市储物柜超市储物柜酶若没有高效性，王一梅扣球时酶若没有高效性，王一梅扣球时需要的大量能量是否能供应上？需要的大量能量是否能供应上？如果一个条形码不是专一如果一个条形码不是专一的开一个柜子，有何后果的开一个柜子，有何后果 酶专一性意义：酶专一性意义：保证了保证了细细胞代谢能够胞代谢能够有条不紊有条不紊地进地进行行酶高效性意义：酶高效性
13、意义：保证了细胞保证了细胞内代谢内代谢快速快速地进行地进行资料、下图表示的是某类酶作用的模型。资料、下图表示的是某类酶作用的模型。（1）图中的哪个英文字母代表酶？其它字母代表什么？）图中的哪个英文字母代表酶？其它字母代表什么？（2）这个模型的含义是什么？）这个模型的含义是什么？酶具有专一性酶具有专一性酶酶A与底物与底物B专一性结合，催化反应的发生，产专一性结合，催化反应的发生，产生了产物生了产物C和和D。这个模型揭示了酶的专一性。这个模型揭示了酶的专一性。 122ml2ml淀粉溶液淀粉溶液 2ml2ml蔗糖溶液蔗糖溶液1ml淀粉酶溶液淀粉酶溶液 1ml淀粉酶溶液淀粉酶溶液+ 斐林试剂斐林试剂（
14、水浴约（水浴约60）+ 等量斐林试剂等量斐林试剂 （水浴约（水浴约60）砖红色沉砖红色沉淀淀无砖红色沉淀无砖红色沉淀如果给你淀粉酶、淀粉、蔗糖、蔗糖酶以及其如果给你淀粉酶、淀粉、蔗糖、蔗糖酶以及其它必须的材料用具，能证明酶具有专一性吗？它必须的材料用具，能证明酶具有专一性吗？唾液淀粉酶唾液淀粉酶pH 6.27.4胃蛋白酶胃蛋白酶pH 0.1.5小肠内的酶小肠内的酶pH 7.6使用温水效果更佳使用温水效果更佳提出的问题：温度或提出的问题：温度或pHpH的改变会不会影响酶的活性呢？的改变会不会影响酶的活性呢？加酶加酶动物：动物：3545植物：植物：4550ABC胃蛋白酶：胃蛋白酶：1.5 1.5
15、2.22.2胰蛋白酶胰蛋白酶:8 :8 1010大多数动植物酶大多数动植物酶 4.5 4.5 8.08.0温度、温度、pH对酶活性影响的曲线对酶活性影响的曲线 高温、低温、过酸和过碱对酶活性高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？的影响其本质相同吗？练习练习为了验证加酶洗衣粉是否比普通洗衣粉有更强的为了验证加酶洗衣粉是否比普通洗衣粉有更强的去污力，有一个生物实验小组把同样的脏布条去污力，有一个生物实验小组把同样的脏布条放在不同的烧杯内浸泡。放在不同的烧杯内浸泡。6040水温水温20min20min500ml普通洗普通洗衣粉衣粉220min20min500ml加酶洗加酶洗衣粉衣粉1浸泡时浸泡时间间水量水量条件条件烧杯烧杯