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1、酶为生酶为生活添姿活添姿彩彩 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酶降低化学反应活化能的酶酶的作用和本质酶的作用和本质问题探讨问题探讨:斯帕兰札尼对鹰的消化研究斯帕兰札尼对鹰的消化研究1783178317831783年，意大利科学家斯帕兰札尼年，意大利科学家斯帕兰札尼年，意大利科学家斯帕兰札尼年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入设计了一个巧妙的实验：将肉块放入设计了一个巧妙的实验：将肉块放入设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子
2、小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间他把小笼子取出吞下去。过一段时间他把小笼子取出吞下去。过一段时间他把小笼子取出吞下去。过一段时间他把小笼子取出来发现笼内的肉块消失了。来发现笼内的肉块消失了。来发现笼内的肉块消失了。来发现笼内的肉块消失了。讨论一讨论一：这个实验要解决什么问题？这个实验要解决什么问题？答：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化答：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化讨论二：是什么物质使肉块消失了？讨论二：是什么物质使肉块消失了？答：是胃内的化学物质将肉块分解了答：是胃内的化学物质将肉块分解了讨论三：怎样才能证明你的推测？讨论三：怎样才能证明你的推测？答
3、：收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否答：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。也能将肉块分解。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢称为细胞代谢一般化学反应的条件一般化学反应的条件 FeBr2BrHBr水浴水浴（1 1）高温（）高温（2 2）高压）高压（3 3）强酸（）强酸（4 4）强碱（）强碱（5 5）催化剂）催化剂在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质叫做质叫做 。催化剂只是
4、改变反应速率催化剂只是改变反应速率,并不改变化学平衡并不改变化学平衡催化剂催化剂2KClO3 2KCl +3O2MnO2一些化学反应的条件一些化学反应的条件细胞内外的环境细胞内外的环境是很温和的是很温和的1.1.常温常温2.2.常压常压3.3.水溶液环境水溶液环境4.pH4.pH接近中性接近中性细胞内会发生一系列的化学反应，这些化学细胞内会发生一系列的化学反应，这些化学反应发生的环境条件是什么？反应发生的环境条件是什么？在这种环境状态下发生的化学反应，应该有适在这种环境状态下发生的化学反应，应该有适合的生物催化剂合的生物催化剂 酶酶 细胞代谢是生命活动的基础，但代谢过程中细胞代谢是生命活动的基
5、础，但代谢过程中也会产生对细胞有害的物质，如也会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导致皮肤发黄，毛发体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白（包括头发）变白 ，会加速人体衰老，损害，会加速人体衰老，损害细胞。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，变成氧和水变成氧和水.过氧化氢酶在过氧化氢酶在肝脏肝脏里含量较多。里含量较多。资料：资料：实验探究：实验探究：比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解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 观观察察结论结论2ml2ml
6、2ml2ml3%3%3%3%常温常温90FeCl3肝脏研肝脏研磨液磨液2 2滴滴2 2滴滴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过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快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 H2 2OO2 2 浓度浓度剂量剂量剂量剂量气泡产生气泡产生带火星的卫生香带火星的卫生香对照实验对照实验对照组对照组实验组实验组实验步骤：实验步骤：实验的注意事项实验的注意事项：1 1 1 1 必须用新鲜肝脏做
7、实验材料。必须用新鲜肝脏做实验材料。必须用新鲜肝脏做实验材料。必须用新鲜肝脏做实验材料。2 2 2 2 实验使用肝脏的研磨液时实验使用肝脏的研磨液时实验使用肝脏的研磨液时实验使用肝脏的研磨液时,加大肝脏内过氧化氢酶与加大肝脏内过氧化氢酶与加大肝脏内过氧化氢酶与加大肝脏内过氧化氢酶与试管中过氧化氢分子的接触面积，从而加速过氧化氢试管中过氧化氢分子的接触面积，从而加速过氧化氢试管中过氧化氢分子的接触面积，从而加速过氧化氢试管中过氧化氢分子的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。的分解。的分解。的分解。3 3 3 3 不能共用一个吸管吸取肝脏研磨液和氯化铁溶液。不能共用一个吸管吸取肝脏研磨液和氯化铁溶液
8、。不能共用一个吸管吸取肝脏研磨液和氯化铁溶液。不能共用一个吸管吸取肝脏研磨液和氯化铁溶液。4 4 4 4 过氧化氢有腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。过氧化氢有腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。过氧化氢有腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。过氧化氢有腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。5 5 5 5 观察产生氧气多少的途径：观察产生氧气多少的途径：观察产生氧气多少的途径：观察产生氧气多少的途径：一、观察产生气泡的数目的多少。一、观察产生气泡的数目的多少。一、观察产生气泡的数目的多少。一、观察产生气泡的数目的多少。二、用无火焰的卫生香来鉴定，氧气多会使无火焰二、用无火焰的卫生香来鉴定，氧气多会使无火焰二、用
9、无火焰的卫生香来鉴定，氧气多会使无火焰二、用无火焰的卫生香来鉴定，氧气多会使无火焰 的卫生香复燃。的卫生香复燃。的卫生香复燃。的卫生香复燃。对照原则对照原则:设计对照实验设计对照实验,一般既一般既要设置对照组又要设置实验组。要设置对照组又要设置实验组。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:思考：提高化学反应的途径有哪些？思考：提高化学反应的途径有哪些？反应物反应物产物产物活活化化能能反应进程反应进程能能量量提高化学反应速率的途径：提高化学反应速率的途径：(
10、1)1)用加热或光照给反应体系提供能量。用加热或光照给反应体系提供能量。(2)2)使用催化剂。使用催化剂。那么，为什么使用催化剂可以提高反应速率呢？那么，为什么使用催化剂可以提高反应速率呢？常态：常态：在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物分子平均能量水平较低，称为分子平均能量水平较低，称为“常态常态”。激发态：激发态：当反应物分子获得能量参与反应时，其内部当反应物分子获得能量参与反应时，其内部能量高于常态能量时所处的状态称为激发态。当分子能量高于常态能量时所处的状态称为激发态。当分子获得能量的时候，便由常态转变为容易分解的活跃状获得能量的时候，便由常
11、态转变为容易分解的活跃状态，即处于激发态。态，即处于激发态。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态所需要的能量称为活化能分子初态分子初态活化能活化能活跃状态活跃状态反应物反应物产物产物活活化化能能反应进程反应进程能能量量催催 化化 剂剂 在在 化化 学学 反反 应应 中中 的的 作作 用用.无机无机催化剂催化剂.加热加热 酶酶催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与无机催催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与无机催化剂相比较，生物催化剂酶有突出的优越性化剂相比较，生物催化剂酶有突出的优越性酶酶降低活化能的作用更显
12、著，因而催化效率更高。降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。正是酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快正是酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。速进行。2.酶的本质酶的本质阅读教材阅读教材P81页页,关于酶本质的探索关于酶本质的探索 巴斯德以前：巴斯德以前：发酵是纯化学反应发酵是纯化学反应,与生命活动无关。与生命活动无关。对比对比巴斯德巴斯德 和和 李比希李比希 观点的比较观点的比较18031873(德国德国)化学家化学家 通过对化学变化通过对化学变化的研究认为糖类变成的研究认为糖类变成酒精就是一个化学反酒精就是一个化学反应应 结论结论:引起发酵的引起发酵的是细胞中的某些物
13、质，是细胞中的某些物质，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母细胞死亡并裂解后才能发挥作用才能发挥作用18221895(法国法国)微生物学家微生物学家 通过显微镜观通过显微镜观察发现发酵的过程察发现发酵的过程中有酵母菌中有酵母菌 结论：结论：发酵与发酵与活细胞有关，发酵活细胞有关，发酵是整个细胞而不是是整个细胞而不是细胞中某些物质起细胞中某些物质起作用作用酵母细胞研磨酵母细胞研磨含酵母细胞的提取液含酵母细胞的提取液加水搅拌加水搅拌加压过滤加压过滤加入葡萄糖加入葡萄糖 现象：冒出气泡现象：冒出气泡 结论：酵母细胞中的某些物质能够在酵结论：酵母细胞中的某些物质能够在酵 母细胞破碎
14、后继续起催化作用，母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。就像在活酵母细胞中一样。18601917(德国德国):化学家化学家 过程：过程：2.酶的本质酶的本质(4)毕希纳：毕希纳：2.酶的本质酶的本质(5)萨姆纳：萨姆纳：18871955（美国）（美国）1926年从刀豆中提取脲酶实验年从刀豆中提取脲酶实验 结论结论:酶为蛋白质。酶为蛋白质。(6)切赫和奥特曼：切赫和奥特曼：(美国美国)20世纪世纪80年代发现年代发现:少数少数RNA也是酶。也是酶。酶的化学成分酶的化学成分酶的酶的来源来源 酶的功能酶的功能活细胞活细胞产生的产生的具有生物催化作用具有生物催化作用的的是是有机物有机物一类一类什么是酶？什么是酶？2.酶的本质酶的本质酶是一类生物催化剂酶是一类生物催化剂大部分酶是蛋白质，少数酶是大部分酶是蛋白质，少数酶是RNARNA。