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1、第第1 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一一 酶的作用和本质酶的作用和本质斯帕兰札尼的实验斯帕兰札尼的实验讨论：讨论：1 1、这个实验要解决什么问题？、这个实验要解决什么问题？2 2、是什么物质使肉块消失了？、是什么物质使肉块消失了？3 3、怎样才能证明你的推测？、怎样才能证明你的推测？鸟类的胃是否只有物理性消化，鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化没有化学性消化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，看看这些物质在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了体外是否也能将肉块分解了一、细胞代谢一、细胞代谢 细胞中每时
2、每刻都进行着许多化学反应，细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为统称为细胞代谢。细胞代谢。C CCOOHCOOHH HN NR R1 1R R2 2OOH HH HC CNHNH2 2C OHC OHHH+R R1 1C CNHNH2 2C C H HO OCOOH+COOH+HH2 2OOC CHHN NR R2 2HH二、酶在细胞代谢中的作用二、酶在细胞代谢中的作用2 2 HH2 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猪肝研磨液加入试管直接观察加入试管直
3、接观察酒精灯水浴加热酒精灯水浴加热滴加滴加FeClFeCl3 3溶液溶液一、细胞代谢步骤步骤步骤步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 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 4 一一一一 H H H H2 2OOOO2 2 浓度浓度 剂量剂量剂量剂量 二二二二 剂量剂量剂量剂量 结结结结果果果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
4、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加热可以促进加热可以促进加热可以促进加热可以促进H H H H2 2 2 2O O O O2 2 2 2分解，提高反应速率，分解，提高反应速率，分解，提高反应速率，分解，提高反应速率，FeFeFeFe3+3+3+3+和过氧化氢酶都能加快和过氧化氢酶都能加快和过氧化氢酶都能加快和过氧化氢酶都能加快H H H H2 2 2 2O O O O2 2 2 2分解，但分解
5、，但分解，但分解，但过氧化氢酶的催化效率更高过氧化氢酶的催化效率更高过氧化氢酶的催化效率更高过氧化氢酶的催化效率更高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对照组对照组实实 验验 组组对照实验对照实验对照原则对照原则:设计对照实验设计对照实验,既要有对照既要有对照组又要有实验组。组又要有实验组。单一变量原则：单一变量原则：在对照实验中在对照实验中,除了要除了要观察的变量发生变化外观察的变量发生变化外,其他变量都应保其他变量都应保持相同。持相同。等量原则：等量原则：各组加入的试剂要等量各组加入的试剂要等量实验设计原则实验设计原则:巴斯德之前巴斯德之前发酵是纯化学反
6、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
7、生物催化功能也具有生物催化功能 酶是酶是活细胞活细胞产生的具有催化作用的产生的具有催化作用的有机物有机物，其中其中绝大多数酶是蛋白质绝大多数酶是蛋白质,少数酶是少数酶是RNARNA。三、酶的本质三、酶的本质二、酶在细胞代谢中的作用一、细胞代谢第第1 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二二 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+的催化效率的催化效率(活性活性)高得多。高得多。比较过氧化氢酶和比较过氧化氢酶和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
8、试管快得多？酶的催化效率一般是无机催化剂的酶的催化效率一般是无机催化剂的107 1013倍。倍。酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利 进行。进行。酶具有高效性的意义：酶具有高效性的意义：上述实验说明了：上述实验说明了：一、酶具有高效性一、酶具有高效性你能用其他更简捷的方法来验证酶的高效性吗？你能用其他更简捷的方法来验证酶的高效性吗？淀粉和蔗糖都是非还原性糖，淀粉在酶的催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、葡催化作用下能水解为葡萄糖和果
9、糖。麦芽糖、葡萄糖、果糖均属还原性糖。还原性糖能够与斐林萄糖、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。试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的沉淀。现在给你淀粉酶溶液，要观察淀粉酶能催现在给你淀粉酶溶液，要观察淀粉酶能催化哪种糖水解，应该如何设计这个实验？你又化哪种糖水解，应该如何设计这个实验？你又怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用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分别加入淀粉酶分别加入淀粉酶2 2滴，振荡，试管下半部浸入
10、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5min5min2 2号试管中加入号试管中加入2mL2mL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6060水浴水浴2min2min1 1号试管中加入号试管中加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液无变化无变化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，不能催化蔗糖水解探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实实验验步步骤骤一一二二1 1号加入号加入 淀粉酶淀粉酶2 2号加入号加入 蛋白酶蛋白酶三三 碘液碘液碘液碘液实验实验现象现象不变蓝不变蓝变蓝变蓝结论结论
11、1 1、2 2号试管中分别加入号试管中分别加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液（两试管中（两试管中PHPH和温度正常且相同）和温度正常且相同）淀粉酶能催化淀粉水解，蛋白酶不能催化淀粉淀粉酶能催化淀粉水解，蛋白酶不能催化淀粉水解水解探究淀粉酶和蛋白酶对淀粉的水解作用探究淀粉酶和蛋白酶对淀粉的水解作用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细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行，与细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行，与酶的酶的 是分不开的。是分不开的。二、酶具有专一二、酶具有专一 性性一种或一类一种或一类 40004000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
12、催化不同它们分别催化不同的化学反应。的化学反应。一、酶具有高效性一、酶具有高效性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分别加入淀粉酶分别加入淀粉酶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5min5min2 2号试管中加入号试管中加入2mL2mL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6060水浴水浴2min2min1 1号试管中加入号试管中加入2mL2mL淀粉溶液淀粉溶液探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 从上面进行的实验我们看出进行实验需要从上面进行的实验我们看出进行实
13、验需要比较温和的条件，比如淀粉酶在比较温和的条件，比如淀粉酶在6060左右最好。左右最好。能不能设计一个实验，来证明温度会影响酶的催能不能设计一个实验，来证明温度会影响酶的催化效率（活性）？化效率（活性）？1 1、选择淀粉酶还是、选择淀粉酶还是HH2 2OO2 2酶作为实验材料？酶作为实验材料？三组，高温，低温和常温！三组，高温，低温和常温！2 2、我要设计几组实验？选择几个温度？、我要设计几组实验？选择几个温度？淀粉酶。因为淀粉酶。因为 HH2 2OO2 2受温度影响也会分解受温度影响也会分解3 3、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？碘液，看是
14、否变蓝碘液，看是否变蓝问题聚焦问题聚焦序号项目试管1231淀粉溶液 1ml2ml1ml2淀粉酶1ml1ml1ml3温度60 沸水冰水4碘液12滴12滴12滴5实验现象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 1号试管号试管淀粉溶液淀粉溶液实验实验步骤步骤一一二二三三四四实验现象实验现象结论结论2 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保持保持00冰水中冰水中约约5min5min加热至加热至100100，约约5min5min
15、加热至加热至6060，约约5min5min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 除了注意对照实验设计，还要注意实验的顺序，除了注意对照实验设计，还要注意实验的顺序，如果有时间，实验组可等梯度多做几组，得出的结如果有时间，实验组可等梯度多做几组，得出的结果更准确。果更准确。在最适温度的两侧，反应速率都比较在最适温度的两侧，反应速率都比较较高的温度容易使酶的较高的温度容易使酶的 遭到破坏，蛋白质遭到破坏，蛋白质变性，而失去变性，而失去 。每种酶都有自己的每
16、种酶都有自己的低低活性活性最适温度最适温度空间结构空间结构动物：动物：35-4035-40摄氏度摄氏度植物植物 40-5040-50摄氏度摄氏度细菌、真菌细菌、真菌 差别较大差别较大在合适的条件下将肉块和蛋白酶放到一起在合适的条件下将肉块和蛋白酶放到一起疑问：疑问：60时，为什么肉块长时间不能被分解？时，为什么肉块长时间不能被分解？如何找到酶活性最高时的温度？如何找到酶活性最高时的温度？通过以上实验可以知道，酶在最适温度下，通过以上实验可以知道，酶在最适温度下，活性最高。活性最高。那么那么PHPH值不同，对酶的活性有没有影响呢？值不同，对酶的活性有没有影响呢？设计一个实验，来探究设计一个实验，
17、来探究pHpH会影响酶的催化会影响酶的催化效率（活性）？效率（活性）？以上设计缺少对照组。以上设计缺少对照组。以上设计是否科学？以上设计是否科学？序号项目试管121淀粉酶溶液 1ml1ml2PH NaOH 1ml Hcl 1ml 3可溶性淀粉溶液 2ml 2ml 4温度 60 60 5斐林试剂 2ml 2ml 6实验现象 1 1号试管号试管过氧化氢过氧化氢溶液溶液实验实验步骤步骤一一二二三三四四实验现象实验现象结论结论2 2号试管号试管3 3号试管号试管加入过氧化氢酶加入过氧化氢酶2 2滴，振荡滴，振荡2 23min3min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
18、显变化pHpH7 7pH=12pH=12pHpH2 2将带火星的卫生香分别放入试管中将带火星的卫生香分别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过氧化氢酶过氧化氢酶在最适合的在最适合的pHpH下，下，酶的活性酶的活性 最高最高动物体里的酶最适动物体里的酶最适PHPH大大多在多在6.5-8.06.5-8.0之间，之间，（但胃蛋白酶为但胃蛋白酶为1.51.5，胰液中的酶为胰液中的酶为8-98-9）植物体里的酶最适植物体里的酶最适PHPH大大多在多在4.5-6.54.5-6.
19、5之间之间过酸、过碱的，会使酶的过酸、过碱的，会使酶的空间结构空间结构遭到破坏遭到破坏,蛋白质蛋白质变性变性，使酶永久失活。，使酶永久失活。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、pH
20、pH1 1 1 1、酶的特性、酶的特性、酶的特性、酶的特性（1 1 1 1）酶具有高效性）酶具有高效性）酶具有高效性）酶具有高效性（2 2 2 2）酶具有专一性）酶具有专一性）酶具有专一性）酶具有专一性（3 3 3 3）酶的作用条件较温和）酶的作用条件较温和）酶的作用条件较温和）酶的作用条件较温和温度影响酶的活性温度影响酶的活性温度影响酶的活性温度影响酶的活性PHPHPHPH值影响酶的活性值影响酶的活性值影响酶的活性值影响酶的活性2 2 2 2、对照性实验设、对照性实验设、对照性实验设、对照性实验设计原则计原则计原则计原则 （1 1 1 1）单因子变量原则）单因子变量原则）单因子变量原则）单因子变量原则 （2 2 2 2）对照性原则）对照性原则）对照性原则）对照性原则 （3 3 3 3）等量原则）等量原则）等量原则）等量原则课堂小结课堂小结