1、第5章 细胞的能量供应和应用第1节 降低化学反应活化能的酶问题探讨思考：将肉块放入小巧的金属笼内，让鹰把小笼子吞下去。一段时间后，取出小笼子，发现笼内的肉块消失了。斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用3.怎样才能证明你的推测？1.为什么要将肉块儿放在金属笼内？2.是什么物质使肉块消失了？排除物理性消化，确定有化学性消化。排除物理性消化，确定有化学性消化。胃内的化学物质将肉块分解了。胃内的化学物质将肉块分解了。收集胃内的化学物质，在体外是否发挥作用。收集胃内的化学物质，在体外是否发挥作用。后来，科学家发现胃液中含有大量盐酸，于是推测盐酸是使食物分解的物质。1835年，德国科学家施旺，通过实验发现，胃腺分
2、泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。 酶 有什么作用呢？ 它是什么物质呢？ 酶的作用（比较过氧化氢在不同条件下的分解）探究实践细胞代谢：细胞内各种化学反应的统称，是细胞生命活动的基础。背景信息细胞在代谢中会产生代谢废物，甚至是有害的物质，如H2O2 。幸而细胞中含有过氧化氢酶，能将过氧化氢及时分解为氧气和水，解除对细胞的毒害。 H2O2O2H2O 实验材料新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液质量分数为3.5%的FeCl3溶液。较过氧化氢在不同条件下的分解2ml H2O2溶液1号2滴FeCl3溶液2滴
3、肝脏研磨液2号2ml H2O2溶液90水浴3号2ml H2O2溶液3号4号4号探究实践实验过程及结果常温思考讨论：1. 与1号试管相比 ，2号试管产生的气泡多 。说明了什么 ？2. 在细胞内 ，能通过加热来提高反应速率吗 ？4. 3号试管和4号试管相比 ，4号试管中的反应速率快 , 说明了什么 ？3. 3号和4号试管未经加热 ，也有大量气泡产生 ，说明了什么 ？探究实践实验注意事项1、肝脏研磨液要新鲜。2、不能共用一个滴管吸取 液和 溶液。3、H H2 2O O2 2溶液氧化性强，有腐蚀性，使用时不要让其接触到皮肤。 最好 （ 因为因为H H2 2O O2 2常温下易 ）。肝脏研磨氯化铁现配现
4、用分解科学方法控制变量和设计对照实验 变量： 概念: 实验过程中的变化因素称为变量。 类型: 1. 人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量。 2. 因自变量改变而变化的变量叫作因变量。 3. 除自变量外,实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。 对照实验： 概念: 除作为自变量的因素外,其余因素(无关变 量)都保持一致,并将结果进行比较的实验叫作对照实验。 类型: 对照实验一般要设置对照组和实验组,未作任何处理的对照组叫作空白对照。探究实践较过氧化氢在不同条件下的分解变量分析对照组对照组实验组实验组试管编号试管编号1 12 23 34 4加入物质处理不处理 加2滴
5、 溶液加2滴 液现象基本无气泡产生有_气泡产生有_气泡产生，并使卫生香燃烧有_气泡产生，并使卫生香猛烈燃烧2 mL 2 mL 3% 3% H H2 2O O2 2溶液溶液90水浴加热FeClFeCl3 3肝脏研磨肝脏研磨变量无关变量自变量因变量少量少量较多较多大量大量酶的作用机理1. 加热为什么能促进过氧化氢的分解呢？加热加热使使H H2 2O O2 2分子分子获得能量获得能量（提供活化能提供活化能），），从从常态常态转变为容易分解的转变为容易分解的活跃活跃状态。状态。 2. Fe3+和过氧化氢酶为什么能促进过氧化氢分解呢？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要的能量。酶的作
6、用机理 2. Fe3+和过氧化氢酶为什么能促进过氧化氢分解呢？催化剂降低了非活化分子转变为活化分子的门槛催化剂的催化原理：降低化学反应的活化能酶作用的机理：同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。易错提醒1. 酶只能降低化学反应的活化能，只起催化作用，不能为化学反应提供活化能。2. 加热、加压、点燃等剧烈条件为化学反应反应物提供能量（活化能）。3. 因为酶的催化作用，使细胞代谢中的化学反应能在温和的条件下快速的进行。活化能活化能bacd反应过程反应过程能量能量初态（反应物）终态（产物）活跃状态ac_。酶酶降低的活化能降低的活化能无催化剂条件下，反应所无催化剂条件下，
7、反应所需要的活化能需要的活化能无催化剂无催化剂无机催化剂无机催化剂 酶酶ab 。酶催化时，反应所需的活化能酶催化时，反应所需的活化能bc 。思维提升思考讨论阅读课本79-80页“资料分析”找出每一位科学家的研究背景、过程、结论及贡献完成课后练习“T2图解”酶到底是什么物质呢？19世纪发酵是纯化学反应，与生命活动无关李比希引起发酵的是细胞中的某些物质，这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用萨姆纳脲酶是蛋白质巴斯德发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用。毕希纳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切赫、奥特曼少数RNA也具有生物催
8、化功能思考讨论酶的本质酶是由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。由细胞产生，在细胞内和细胞外都能发挥催化作用化学本质绝大多数是蛋白质合成原料合成场所来源生理功能作用部位作用原理少数是RNA氨基酸核糖核苷酸核糖体催化作用降低化学反应的活化能主要在细胞核（真核）活细胞一般都能合成酶的本质细胞内、细胞外都可以酶与无机催化剂的共性特别提醒1、酶与无机催化剂的催化机理相同，都是降低化学反应的活化能。2、酶和无机催化剂在反应前后数量和性质不发生改变，一段时间内可以重复利用。3、酶与无机催化剂都不改变反应的平衡点，只是缩短了到达平衡点的时间。如下图所示。无机催化剂生物酶酶的特性1、高效
9、性内容：与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 （实验数据表明，酶的催化效率是无机催化剂的1071013倍）意义：保证了细胞内化学反应的快速进行。原因：与无机催化剂相比，酶能显著降低化学反应的活化能。曲线表示：酶的特性无机催化剂催化范围比较广。酸能催化蛋白质、脂肪、淀粉水解。 酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗?无机催化剂生物酶实验原理探究实践探究探究淀粉酶淀粉酶对对淀粉淀粉和和蔗糖蔗糖的水解作用的水解作用淀粉（非还原性） 麦芽糖（还原性）淀粉酶蔗糖（非还原性） 葡萄糖（还原性）+果糖（还原性）蔗糖酶实验思路1. 不同种底物 + 同种酶2. 同种底物 + 不同种酶观察是否有反应进行探究实践
10、探究探究淀粉酶淀粉酶对对淀粉淀粉和和蔗糖蔗糖的水解作用的水解作用 试管试管1 1试管试管2 2实验步骤12ml可溶性 溶液 / /2 / /2ml 溶液32ml新鲜 溶液 4振荡 60水浴 保温5 min 2ml 试剂沸水浴1min实验现象砖红色沉淀无 沉淀结论淀粉酶能使 水解，不能使 水解。酶具有 性。淀粉酶斐林蔗糖砖红色淀粉淀粉蔗糖专一 实验自变量：_ 因变量：_无关变量： 。 底物种类底物是否水解溶液浓度等实验步骤 能否用碘液对实验结果进行检测？不能，不能， 因为碘液无法检测蔗糖是否发生水解。因为碘液无法检测蔗糖是否发生水解。无机催化剂生物酶酶的特性2、专一性内容：每一种酶只能催化一种或
11、一类化学反应（目前发现的酶有8000多种,它们分别催化不同的化学反应）意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行曲线表示：或空白对照a.在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时的变化是明显加快，说明酶A能催化该反应。b.在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不能催化该反应。酶的特性原因： 锁钥学说酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。酶的特性许多无机催化剂能在高温、高压、强酸和强碱条件下催化化学反应。 酶起催化作用需要怎样的条件呢?无机催化剂生物酶提示：酶的本质绝大多数是蛋白质，高温、高压、强酸或强碱会使其变
12、性失活。探究实践酶的活性：酶催化化学反应的能力，一般用化学反应的速率表示。背景信息在初中做消化酶实验时，需要控制温度等条件。不同的消化液的pH不一样。作出假设1. 在不同的温度下，同一种酶活性是否会受到影响？2. 在不同的pH下，同一种酶活性是否会改变？影响酶活性的条件影响酶活性的条件材料选择影响酶活性的条件影响酶活性的条件探究实践 质量分数为2%的淀粉酶溶液、质量分数为20%的肝脏研磨液（过氧化氢酶）、 质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、 物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸、物质的量浓度为0.01mol/L的NaOH溶液、缓冲液、 热水、蒸馏水、冰块、 碘液、
13、斐林试剂应该选择哪一种酶作实验材料 分别探究温度、pH对酶活性的影响呢 ？为什么 ?提示：温度会影响H2O2的分解，而酸性条件下淀粉会被分解，最终影响实验结果。 1. 本实验的自变量和因变量是什么？ 2. 本实验将设置几个组别？ 3. 如何控制自变量？ 4. 因变量将如何检测？ 5. 本实验中存在哪些无关变量？怎么控制？设计实验探究实践影响酶活性的条件影响酶活性的条件探究温度对淀粉酶活性的影响实验步骤试管1试管2试管3试管4试管5试管6第一步2 mL淀粉溶液 1 mL淀粉酶溶液 第二步分别保温5min冰浴，0水浴，60沸水浴第三步 将试管 中的溶液倒入试管 中混合将试管 中的溶液倒入试管 中混
14、合将试管 中的溶液倒入试管 中混合第四步分别保温2min冰浴水浴，60沸水浴用自来水冲凉第五步 加入2滴 ，观察 变化214365碘液颜色探究实践实验过程实验结论 温度会影响酶的活性，温度过低或过高酶活性都较低。探究实践小结类比影响酶活性的条件影响酶活性的条件探究pH对H2O2酶活性的影响实验步骤试管1试管2试管3第一步加入2滴 液第二步1mLpH=7的 液 mL盐酸溶液1mL 溶液第三步加入2mL 溶液第四步观察 速率，或插入卫生香、观察 时间实验现象气泡生成速率快气泡生成速率慢气泡生成速率慢肝脏研磨缓冲NaOH1H2O2气泡生成复燃所需探究实践实验过程实验结论 pH会影响酶的活性，pH过低
15、或过高酶活性都较低。酶的特性无机催化剂生物酶3、酶的作用条件较温和内容：酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的曲线表示：（通过系列梯度实验进行测定，绘制出温度和pH曲线图）最适最适pH/mmol. s/mmol. s-1 -1酶活性受pH影响示意图t/mmol. s/mmol. s-1 -1最适温度最适温度酶活性受温度影响示意图 酶的作用条件较温和最适最适pH/mmol. s/mmol. s-1 -1酶活性受pH影响示意图t/mmol. s/mmol. s-1 -1最适温度最适温度酶活性受温度影响示意图高温、强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。低温使酶活性受抑制，温度恢复，酶活性可以恢复；（适于酶的储存）（适于酶的储存）阅读P84 “相关性息”小结 与无机催化剂相比较，酶所具有的特性，使得细胞中的各类化学反应能在温和的环境中高效、有序的进行。当然，这些还与酶在细胞中的分布有关。无机催化剂生物酶补充拓展 酶促反应1. 酶促反应：由酶催化的化学反应，生物体内的化学反应绝大多数属于酶促反应。2. 酶促反应速率：单位时间内反应物或生成物浓度的改变量。3.影响酶促反应速率的因素：pH温度抑制剂激活剂活性浓度底物浓度酶酶促反应速率补充拓展 酶促反应课堂小结课堂小结
