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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 第第1节节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶 细胞代谢是生命细胞代谢是生命活动的基础活动的基础一、细胞代谢一、细胞代谢 CO CO2 2+H+H2 2O O （CHCH2 2O)+OO)+O2 2光能光能 酶酶 C C6 6H H1212O O6 6+6H6H2 2O O+O O2 2 6CO 6CO2 2+12H12H2 2O O+能量能量氧气氧气酶酶 氨基酸氨基酸 多肽多肽酶酶脱水脱水缩合缩合细胞中每时每刻都进行着许多细胞中每时每刻都进行着许多化学反应化学反应的统称。的统称。叶绿体叶绿体线粒体线粒体核糖体核糖体强氧化性，不
2、稳定，易分解。强氧化性，不稳定，易分解。2H2O22H2O+O21 1、酶在细胞代谢中的作用、酶在细胞代谢中的作用2 H2 H2 2OO2 2 2 2 H2 2O +O2 21 1、常温下反应、常温下反应2 2、加热、加热3 3、FeFe3+3+做催化剂做催化剂4 4、过氧化氢酶、过氧化氢酶猪肝研磨液（过氧化氢酶）猪肝研磨液（过氧化氢酶）加入试管直接观察加入试管直接观察水浴加热水浴加热滴加滴加FeCl3溶液溶液常温常温/高温高温实验目的：通过比较过氧化氢在实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件不同条件下分解的快慢，下分解的快慢，了解酶的作用和意义。了解酶的作用和意义。实验原理：过氧化氢在实验原理
3、：过氧化氢在常温、常温、高温高温或或铁离子铁离子或或过氧化氢过氧化氢酶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。Fe3/过氧化氢酶过氧化氢酶步骤步骤试管编号试管编号说明说明1 12 23 34 4一一二二 结结果果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90FeCl3肝脏研磨液肝脏研磨液2 2滴滴少量少量大量大量迅速迅速 复燃复燃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 H HH H2 2OOOO2 2 浓度浓度剂量剂量剂量剂量气泡产生气泡产生卫生香卫生香 燃烧燃烧对照实
4、验对照实验实验组实验组2H2O2 2H2O+O2？不明显不明显较多较多对照组对照组复燃复燃 不明显不明显2 2 2 2滴滴滴滴等量对照原则等量对照原则单一变量原则单一变量原则1.酶同无机催化剂一样具有催化作用。2.酶同无机催化剂相比，催化效率更高。活化能活化能分子从常态转变为容易发生化学反应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。所需要的能量称为活化能。酶的作用及原理酶的作用及原理 酶酶并未供给过氧化氢能量，而是并未供给过氧化氢能量，而是降低降低了过氧化了过氧化氢分解反应的氢分解反应的活化能活化能。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：
5、FeFe3+3+：酶：酶：提高分子的能量提高分子的能量降低降低化学反应的活化能化学反应的活化能同无机催化剂相比，酶能同无机催化剂相比，酶能更显著地更显著地降低降低化学反应的活化能，因而催化化学反应的活化能，因而催化效率更效率更高高。正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和温和条件下条件下快速快速进行。进行。同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更明显，因而催化效率更高。更明显，因而催化效率更高。阅读教材阅读教材P81页页,关于酶本质的探索关于酶本质的探索巴斯德巴斯德李比希李比希毕希纳毕希纳萨姆纳萨姆纳切郝和奥特曼切郝和奥特曼
6、完成完成82页基础题页基础题1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发酵与活细胞活细胞有关，发有关，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引起发酵的是细胞中的某些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细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后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，就像在活酵母细胞中一样继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样萨姆纳萨姆纳酶是酶是蛋白质蛋白质李
7、比希李比希切赫、奥特曼切赫、奥特曼少数少数RNA也具有生物催化功能也具有生物催化功能 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。（一）酶具有高效性（二）酶具有专一性（三）酶的作用条件温和（一）酶具有高效性说明酶具有高效性。说明酶具有高效性。该实验说明了什么？回顾比较过氧化氢在不同条件下的分解回顾比较过氧化氢在不同条件下的分解回顾比较过氧化氢在不同条件下的分解回顾比较过氧化氢在不同条件下的分解意义：保证细胞代谢反应的顺利进行。意义：保证细胞代谢反应的顺利进行。意义：保证细胞代谢反应的顺利进行。意义：保证细胞代谢反应的顺利进行。（二）酶具有专一性实验：探究淀粉酶
8、对淀粉和蔗糖水解的作用原理：1.淀粉 麦芽糖+葡萄糖 砖红色沉淀 （还原性糖）2.蔗糖 葡萄糖+果糖 砖红色沉淀 （还原性糖）斐林试剂分解分解斐林试剂实验：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用步骤步骤试管编号试管编号变量分析变量分析1 12 2一一2ml2ml淀粉溶液淀粉溶液 mlml蔗糖溶液蔗糖溶液 二二 mlml淀粉酶溶液淀粉酶溶液1ml1ml淀粉酶溶液淀粉酶溶液 三三分别加入等量斐林试剂，振荡，分别加入等量斐林试剂，振荡，6060水水浴浴2min2min 结果结果 21有砖红色沉淀有砖红色沉淀无砖红色沉淀无砖红色沉淀自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量无关变量无关变量结论：淀粉酶只能催化
9、淀粉分解，不能催化蔗糖分解，酶具有专一性.生物体内有些酶能够催化某些分子结构相近的物质，生物体内有些酶能够催化某些分子结构相近的物质，如如二肽酶二肽酶可以催化任何两种氨基酸组成的可以催化任何两种氨基酸组成的二肽二肽水解。水解。意义：使细胞代谢有条不紊地进行意义：使细胞代谢有条不紊地进行（二）酶具有专一性含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。过氧化氢酶淀粉酶脲酶（三）酶的作用条件温和酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。淀粉溶液实验步骤一二三四实验现象结论探究温度对淀粉酶活性的影响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
10、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酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的应的最适温度。最适温度。温度对酶活性的影响0最适温度最适温度t/mmol.s/mmol.s-1-1酶活性受温度影响示意图酶活性受温度影响示意图 一般地，动物体内的一般地，动物体内的酶最适温度在酶最适温度在35403540之间；之间；植物体内的酶最适植物体内的酶最适温度在温度在40504050之间；之间；细菌和真菌体内的细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达有的
11、酶最适温度可高达7070。过氧化氢溶液实验步骤一二三四实验现象结论探究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pH7pH=12pH2各加入几滴过氧化氢酶溶液，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/mmol.s/mmol.s-1-1最适最适pH0pH酶活性受酶活性受pHpH影响示意图影响示意图 一般地，动物体内一般地，动物体内的酶最适的酶最适pHpH在在6.56.58.08.0之间；也有例外，如胃之间；也有例外，如胃蛋白酶的最适为蛋白酶的最适为1.51.5，胰蛋白酶的最适胰
12、蛋白酶的最适PHPH为为8.0-9.0.8.0-9.0.植物体内的酶最适植物体内的酶最适PHPH在在4.54.56.56.5之间。之间。酶促反应速率最快时的环境酶促反应速率最快时的环境pHpH称为该酶促反应称为该酶促反应的的最适最适pHpH。pH对酶活性的影响酶活性受温度影响示意图酶活性受温度影响示意图最适温度最适温度t/mmol.s/mmol.s-1-1酶活性受酶活性受pH值影响示意图值影响示意图抑制抑制失活失活/mmol.s/mmol.s-1-1最适最适pH0pH失活失活失活失活影响酶促反应速率的因素：1温度3酶的浓度：反应速率随酶浓度的升高而加快。4底物浓度：在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化。2pH酶促反应速率底物浓度酶量一定酶促反应速率酶的浓度降低化学反应活化能的酶一、细胞代谢二、酶的作用三、酶的本质四、酶的特性生物催化剂机理：降低化学反应 的活化能细胞中各种化学反应的统称绝大多数是蛋白质少数是RNA高效性专一性作用条件温和