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1、第第5 5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第第1 1节节 降低化学反应活化能的降低化学反应活化能的酶酶细胞代谢细胞代谢细胞中细胞中每时每刻进行的每时每刻进行的化学反化学反应应，统称为细胞代谢。，统称为细胞代谢。斯斯帕帕兰兰札札尼尼实实验验纯物理过程纯物理过程化学物质起作用化学物质起作用消化消化实验用金属小笼的实验用金属小笼的目的是什么，能否目的是什么，能否改为密封金属盒？改为密封金属盒？推测是胃内的化学推测是胃内的化学物质将肉块分解了。物质将肉块分解了。1834年，提取并命名胃年，提取并命名胃蛋白酶蛋白酶施施 旺旺1930年年Northrop分离得分离得到的到的胃蛋白酶结晶胃蛋白
2、酶结晶糖糖 酒精酒精+CO2对这一问题的争论有哪些观点？代表人物分别是谁？对这一问题的争论有哪些观点？代表人物分别是谁？巴斯德（微生物学家）巴斯德（微生物学家）是活酵母细胞是活酵母细胞的作用的作用李比希（化学家）李比希（化学家）是某些物质在是某些物质在细胞死亡裂解细胞死亡裂解后的作用后的作用一、酶的本质一、酶的本质糖糖 酒精酒精+CO2对这一问题的争论有哪些观点？代表人物分别是谁？对这一问题的争论有哪些观点？代表人物分别是谁？巴斯德（微生物学家）巴斯德（微生物学家）是活酵母细胞是活酵母细胞的作用的作用李比希（化学家）李比希（化学家）是某些物质在是某些物质在细胞死亡裂解细胞死亡裂解后的作用后的作
3、用他们争论的焦点是什么，出现争论的原因是什么？他们争论的焦点是什么，出现争论的原因是什么？糖糖 酒精酒精+CO2巴斯德（微生物学家）巴斯德（微生物学家）是活酵母细胞是活酵母细胞的作用的作用李比希（化学家）李比希（化学家）是某些物质在是某些物质在细胞死亡裂解细胞死亡裂解后的作用后的作用他们争论的焦点是什么，出现争论的原因是什么？他们争论的焦点是什么，出现争论的原因是什么？是谁通过怎样的实验结束了这场争论？得到什么结论？是谁通过怎样的实验结束了这场争论？得到什么结论？毕希纳（化学家）毕希纳（化学家）酵母细胞提取液与活酵母细胞作用相同酵母细胞提取液与活酵母细胞作用相同是谁最先鉴定出酶的化学本质？为什
4、么在他是谁最先鉴定出酶的化学本质？为什么在他之前很难鉴定？之前很难鉴定？萨姆纳萨姆纳脲酶是蛋白质脲酶是蛋白质脲酶是蛋白质脲酶是蛋白质切赫切赫奥特曼奥特曼少数少数少数少数RNARNA也具也具也具也具有生物催化作用有生物催化作用有生物催化作用有生物催化作用酶究竟是什么？酶究竟是什么？何处产生？何处产生？有什么作用？有什么作用？其化学本质是？其化学本质是？请给酶下一个比较完整的定义请给酶下一个比较完整的定义酶是酶是 产生的具有产生的具有 的的 来源来源酶的本质酶的本质功能功能活细胞活细胞催化作用催化作用 绝大多数是蛋白质绝大多数是蛋白质有机物有机物少量是少量是RNA比较过氧化氢在不同条件下的分解快慢
5、比较过氧化氢在不同条件下的分解快慢二、酶在细胞代谢中的作用二、酶在细胞代谢中的作用体外体外 2H2O2 2H2O+O2过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶2H2O2 2H2O +O2 2H2O2 2H2O +O2 Fe3+2H2O2 2H2O +O2 MnO22H2O2 2H2O +O2 体内体内步骤步骤试管编号试管编号 说明1 12 23 34 4 一 二 结果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2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%3%3%3%3%不处理不处理9090水浴水浴 2 2滴滴FeClFeCl3 32
6、2滴肝脏滴肝脏研磨液研磨液 不明显不明显 少量少量较多较多 大量大量不复燃不复燃不复燃不复燃 变亮变亮 复燃复燃反应条件反应条件反应条件反应条件H H2 2O O2 2 浓度浓度剂量剂量剂量剂量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变量变量无关变量无关变量自变量自变量因变量因变量 说明1 12 23 34 4 一 二 结果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2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%3%3%3%3%不处理不处理9090水浴水浴 2 2滴滴FeClFeCl3 32 2滴肝脏滴肝
7、脏研磨液研磨液 不明显不明显 少量少量较多较多 大量大量不复燃不复燃不复燃不复燃 变亮变亮 复燃复燃反应条件反应条件反应条件反应条件H H2 2O O2 2 浓度浓度剂量剂量剂量剂量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变量变量无关变量无关变量自变量自变量因变量因变量对照实验对照实验对照组对照组 实验组实验组酶的催化效率比无机催化剂的高酶的催化效率比无机催化剂的高质量分数为质量分数为2020的新鲜的新鲜肝脏研磨液肝脏研磨液1 1滴滴质量分数为质量分数为3.53.5的的氯化铁溶液氯化铁溶液1 1滴滴所含酶的数量（个）所含酶的数量（个）aFeFe3 3+的数量（个
8、）的数量（个）2.5105 al l与无机催化剂相比，酶能显著降低化学反与无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应活化能，催化效率更高应活化能，催化效率更高表表 在在20 测得的过氧化氢分解的活化能测得的过氧化氢分解的活化能条件条件活化能活化能/kJmol-1没有催化剂催化没有催化剂催化用用Fe3+催化催化用过氧化氢酶催化用过氧化氢酶催化754329活化能：分子从常态转变为容易发生化学活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量反应的活跃状态所需的能量无催化无催化剂途径剂途径有催化有催化剂途径剂途径二、酶在细胞代谢中的作用二、酶在细胞代谢中的作用n更显著地更显著地降低化学反应的活化
9、能降低化学反应的活化能，催化效率更高。催化效率更高。酶作用的机理酶作用的机理 三三.酶的特性酶的特性 3443少量肝脏少量肝脏研磨液研磨液说明过氧化氢酶比说明过氧化氢酶比FeFe3+3+的催化效率高得多。的催化效率高得多。（一）比较过氧化氢酶和（一）比较过氧化氢酶和FeFe3+3+的催化效率的催化效率为什么为什么4 4号试管的反应速率比号试管的反应速率比3 3号试管快得多？号试管快得多？质量分数为质量分数为2020的新鲜的新鲜肝脏研磨液肝脏研磨液1 1滴滴质量分数为质量分数为3.53.5的的氯化铁溶液氯化铁溶液1 1滴滴所含酶的数量（个）所含酶的数量（个）aFeFe3 3+的数量（个）的数量（
10、个）2.5105 a酶的具有酶的具有高效性高效性 1 1、事实上，酶的催化效率一般是无机、事实上，酶的催化效率一般是无机 催化剂的催化剂的 倍。倍。107 10133 3、酶具有高效性的意义、酶具有高效性的意义：（1）、保证了细胞内化学反应的顺利进行）、保证了细胞内化学反应的顺利进行；（2）、保证了细胞内能量供应的稳定）、保证了细胞内能量供应的稳定。2 2、上述实验说明了：、上述实验说明了：淀粉溶液淀粉溶液蔗糖溶液蔗糖溶液实实验验步步骤骤一一二二三三实验实验现象现象结论结论加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，振荡，试管下半部浸入滴，振荡，试管下半部浸入6060左右的热水中，反应左右的热水中，反应5
11、5minmin2号试管中加入号试管中加入2mL蔗糖溶液蔗糖溶液加入斐林试剂加入斐林试剂 振荡振荡约约60水浴水浴2min1号试管中加入号试管中加入2mL淀粉溶液淀粉溶液白色白色无变化无变化棕色棕色砖红色沉淀砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。（二）探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用（二）探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用v每一种酶只能催化每一种酶只能催化 化学反应。化学反应。v细胞代谢能够细胞代谢能够有条不紊有条不紊地进行，与酶的地进行，与酶的 是是分不开的
12、。分不开的。酶具有专酶具有专一一 性性一种或一类一种或一类 4000专一性专一性v目前发现的酶有目前发现的酶有 多种多种,它们分别催化不同它们分别催化不同的化学反应的化学反应。实验方法：同底物不同酶，实验方法：同底物不同酶，因变量观察：碘液因变量观察：碘液 不同底物相同酶，因变量观察：婓林试剂不同底物相同酶，因变量观察：婓林试剂四、四、影响酶活性的影响酶活性的条件条件酶对化学反应的催化效率称为酶对化学反应的催化效率称为酶活性酶活性。实验探究实验探究提出问题温度的改变是否影响酶的活性，如何影响？温度的改变是否影响酶的活性，如何影响？pHpH的改变是否影响酶的活性，如何影响？的改变是否影响酶的活性
13、，如何影响？作出假设温度越高，酶的活性越低，温度越低，温度越高，酶的活性越低，温度越低，酶的活性越高酶的活性越高 。pHpH越高，酶的活性越低，越高，酶的活性越低，pHpH越低，酶的越低，酶的活性越高活性越高 。实验探究学生分组讨论，设计实验方案设计实验应遵循以下原则设计实验应遵循以下原则 等量原则等量原则 注意自变量的设置注意自变量的设置 单一变量原则单一变量原则 因变量的预期及测量的方法因变量的预期及测量的方法 对照原则对照原则 无关变量的控制无关变量的控制实验探究表达与交流表达与交流请分析如下两份方案，是否合理？请分析如下两份方案，是否合理？实验探究淀粉溶液实验步骤一二三四实验现象结论2
14、 2号试管号试管3 3号试管号试管加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，振荡滴，振荡试管各加入试管各加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液蓝色蓝色00冰水冰水中中5min5min加热至加热至605min605min各加入两滴碘液各加入两滴碘液振荡振荡无明显现象无明显现象只有在一定温度下酶的催化效率最好只有在一定温度下酶的催化效率最好蓝色蓝色探究温度对淀粉酶活性的影响探究温度对淀粉酶活性的影响加热至加热至1005min1005min1 1号试管号试管过氧化氢溶液实验步骤一二三四实验现象结论2 2号试管号试管3 3号试管号试管加盐酸加盐酸试管各加入试管各加入2mL2mL过氧化氢溶液过氧化氢溶液无明显变化无明显变
15、化pHpH7 7pH=12pH=12pHpH2 2各加几滴过氧化氢酶溶液，各加几滴过氧化氢酶溶液，3min3min后将点燃的卫生香放入试管中后将点燃的卫生香放入试管中只有在适合的只有在适合的pHpH下酶的催化效率最好下酶的催化效率最好复燃复燃无明显变化无明显变化探究探究pHpH对过氧化氢酶活性的影响对过氧化氢酶活性的影响加蒸馏水加蒸馏水 加氢氧化钠加氢氧化钠1 1号试管号试管最适最适pHpH最适温度最适温度总结：酶的作用条件较温和p酶的催化作用需要适宜的温度酶的催化作用需要适宜的温度B BC CA A 不同的酶，其最适温不同的酶，其最适温度可能不同。度可能不同。低温抑制酶的活性低温抑制酶的活性
16、，但酶的分子结构并没有破但酶的分子结构并没有破坏，酶的活性在适宜温度坏，酶的活性在适宜温度下下可恢复可恢复。高温破坏酶高温破坏酶的分子结构，酶的活性在的分子结构，酶的活性在适宜温度下适宜温度下不可恢复不可恢复。p酶的催化作用需要适宜的酶的催化作用需要适宜的pHpHABAB段表示：段表示：在一定的在一定的pHpH范围内，随范围内，随pHpH的升高，酶的活性逐的升高，酶的活性逐渐增强。渐增强。B B点表示：点表示：酶催化的酶催化的最适最适pHpHA AB BC C（在此（在此pHpH下，酶的催化效下，酶的催化效率最高）率最高）BCBC段表示：段表示：pHpH超过一定范围后，随超过一定范围后，随pH
17、pH的升高，酶的活性的升高，酶的活性下降。下降。酶的作用条件较温和A AB BC C 将胰蛋白酶置于将胰蛋白酶置于PHPH为为1(1(或或13)13)的环境下一段时间后，的环境下一段时间后，再将再将PHPH恢复为恢复为8 8，其不再，其不再具有催化作用，此事实具有催化作用，此事实说明了什么？说明了什么？pHpH过低过低(过高过高)会使酶的分子结构遭到会使酶的分子结构遭到破坏而失去活性。破坏而失去活性。p酶的催化作用需要适宜的酶的催化作用需要适宜的pHpH酶的作用条件较温和影响酶促反应速率的因素：影响酶促反应速率的因素：1 1、温度温度3 3、酶的浓度酶的浓度：反应速率随反应速率随 酶浓度的升高
18、而加快。酶浓度的升高而加快。4 4、底物浓度底物浓度：在一定浓度在一定浓度 范围内，反应速率随浓范围内，反应速率随浓 度的升高而加快，但达度的升高而加快，但达 到一定浓度，反应速率到一定浓度，反应速率 不再变化不再变化酶酶促促反反应应速速率率酶的浓度酶的浓度酶酶促促反反应应速速率率底物浓度底物浓度酶量一定酶量一定2 2、pHpH酶酶的的应应用用课堂练习：课堂练习：1.人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是 A.A.所吃食物不能消化所吃食物不能消化 （）B.B.胃没有排空胃没有排空C.C.体温超过合适温度，消化酶的活性下降体温超过合适温度，消化酶的活
19、性下降D.D.吃药使人没有了胃口吃药使人没有了胃口 2.胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是（主要原因是（）A.pHA.pH不适合不适合B.B.胃中已经起了消化作用，不能再起作用了胃中已经起了消化作用，不能再起作用了C.C.被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用D.D.小肠中没有蛋白质可被消化小肠中没有蛋白质可被消化CA3.能够使唾液淀粉酶水解的是（能够使唾液淀粉酶水解的是（）A.A.淀粉酶淀粉酶 B.B.脂肪酶脂肪酶C.C.蛋白酶蛋白酶 D.D.肽酶肽酶 4.关于酶的特性，下列表述中错误的
20、一项是（关于酶的特性，下列表述中错误的一项是（）A.A.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物B.B.化学反应前后，酶的化学性质和数量不变化学反应前后，酶的化学性质和数量不变C.C.酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响D.D.一旦离开活细胞，酶就失去催化能力一旦离开活细胞，酶就失去催化能力CD5.5.加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶，请回答下面加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶，请回答下面的问题：的问题：（1 1）这种洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上）这种洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上的奶渍和血渍？的奶渍和血渍？（2 2）使用这
21、种洗衣粉为什么要用温水？）使用这种洗衣粉为什么要用温水？（3 3）含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪）含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪些衣料？（些衣料？（）A.A.化纤化纤 B.B.纯毛纯毛 C.C.纯棉纯棉 D.D.真丝真丝（4 4）为了更好地除去衣物上的油渍，在洗衣粉）为了更好地除去衣物上的油渍，在洗衣粉中还可以加入什么酶？中还可以加入什么酶？B D脂肪酶脂肪酶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绝大多数蛋白质绝大多数蛋白质少数少数RNA核糖体核糖体细胞核（真核）细胞核（真核）氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸一般来说，活细胞都能产生酶一般来说，活细胞都能产生酶具有生物催化作用具有生物催化作用降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能小结练习练习下列有关酶的正确叙述是（下列有关酶的正确叙述是（）是有分泌功能细胞产生的是有分泌功能细胞产生的有的从食物有的从食物中获得，有的是体内转化而来中获得，有的是体内转化而来凡是活细凡是活细胞都能产生酶胞都能产生酶绝大多数酶是蛋白质绝大多数酶是蛋白质有有的酶是蛋白质，有的是固醇的酶是蛋白质，有的是固醇酶只能在细酶只能在细胞内发挥作用胞内发挥作用在新陈代谢和生殖发育中在新陈代谢和生殖发育中起调控作用起调控作用酶只是起催化作用酶只是起催化作用A B C DC C