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酶降低化学反应活化能的酶提出问题：提出问题：1 1、酶是怎样被发现的？、酶是怎样被发现的？2 2、什么是细胞代谢？、什么是细胞代谢？3 3、酶在细胞代谢中有什么作用？、酶在细胞代谢中有什么作用？4 4、酶的化学本质是什么？、酶的化学本质是什么？贴近生活：2.消化器官胃起到了什么样的作用？是不是只简单的磨碎食物？1.早晨吃过饭，肚子里的食物会发生怎样的变化？讨论一：金属笼子有什么作用呢？讨论一：金属笼子有什么作用呢？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？讨论三：怎样才能证明你的推
2、测？讨论三：怎样才能证明你的推测？排除了鸟胃中的物理性消化排除了鸟胃中的物理性消化胃内的化学物质胃内的化学物质收集胃内物质，在体外能否分解肉块收集胃内物质，在体外能否分解肉块 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 多肽多肽酶酶缩合脱水缩合脱水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。一、酶的作用和本质一、酶的作用和本质叶绿
3、体叶绿体线粒体线粒体核糖体核糖体是细胞生命活动的基础是细胞生命活动的基础小资料小资料 人体细胞内所发生的反应是非常快的，人体细胞内所发生的反应是非常快的，据估计人体内的细胞每分钟发生的反应超据估计人体内的细胞每分钟发生的反应超过几百万次；人体血液中的红细胞每秒钟过几百万次；人体血液中的红细胞每秒钟要更新要更新200200万个。万个。 这么多的化学反应能够在这么多的化学反应能够在常温常压常温常压下下顺利进行，正是因为细胞内存在着顺利进行，正是因为细胞内存在着生物催生物催化剂化剂酶酶。一、酶在细胞代谢中的作用一、酶在细胞代谢中的作用实验探究：实验探究：实验目的：实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件
4、下分解的快慢，了解酶的作用和意义。实验原理：实验原理：过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。2 H2 H2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 2高温高温 /Fe3 /过氧化氢酶过氧化氢酶想一想想一想1、为什么要选用新鲜的猪肝？2、为什么要将猪肝制成研磨液？3、滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个吸管？4、氧气的多少可以通过哪些途径观察？新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶使肝细胞破裂从而释放出过氧化氢酶使肝细胞破裂从而释放出过氧化氢酶不能，影响实验的准确性不能，影响实验的准确性气泡的数量、带火星木条复燃情况气泡的数量、带火星木条复燃情
5、况 与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？90水浴加热加热可以促进过氧化氢分解加热可以促进过氧化氢分解1、3号试管和4号试管未经加热也有大量的气泡产生，这说明什么？2、3号和4号试管相比，哪支试管反应速率快？说明什么？FeFe3+3+ 和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解4 4号，说明过氧化氢酶的催化效率更高号，说明过氧化氢酶的催化效率更高22 浓度2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%90FeCl3自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量变量变量对照组对照组实验组实验组对照实验对照实验等量性原则等量性原则单一变量原
6、则单一变量原则等量性原则等量性原则无关变量无关变量人为改变的变量人为改变的变量随自变量的变化而变化的变量随自变量的变化而变化的变量控制变量的科学方法：控制变量的科学方法： 自变量自变量 变量变量 因变量因变量 单一变量原则单一变量原则 无关变量无关变量 对照组对照组对照实验对照实验 对照原则对照原则 实验组实验组酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用 分子从分子从常态常态转变为容易发生化学转变为容易发生化学反应的反应的活跃状态活跃状态所需要的能量。所需要的能量。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： Fe3+：酶：酶：提高分子的能量提高分子的能量降低化学反应的降低化学反
7、应的活化能活化能同无机催化相比，酶能同无机催化相比，酶能更显著更显著地降低化学地降低化学反应的活化能，因而反应的活化能，因而催化效率更高催化效率更高。75无催化剂催化无催化剂催化29过氧化氢酶过氧化氢酶54用胶态铂催化用胶态铂催化活化能活化能(kJ.mol-1)条件条件催化剂在化学反应中的作用催化剂在化学反应中的作用酶作用的本质：降低酶作用的本质：降低化学反应的活化能化学反应的活化能？当皮肤上出现小伤口时，用双氧当皮肤上出现小伤口时，用双氧水消毒时，能观察到什么现象？你能水消毒时，能观察到什么现象？你能解释这一现象的原因吗？解释这一现象的原因吗？ 当皮肤上出现小伤口时，常用双氧当皮肤上出现小伤
8、口时，常用双氧水消毒，消毒时常能观察到有气泡产水消毒，消毒时常能观察到有气泡产生。这是因为人体细胞中的过氧化氢生。这是因为人体细胞中的过氧化氢酶能将过氧化氢分解成水和氧气。这酶能将过氧化氢分解成水和氧气。这气泡就是氧气。气泡就是氧气。细胞中的酶很多，它们都是蛋白质吗？细胞中的酶很多，它们都是蛋白质吗？（二）酶的本质（二）酶的本质1 1、资料分析、资料分析发酵是纯化学反应，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李比希李比希毕希纳毕希纳萨姆纳萨姆纳争论争论其他科学家其他科学家切赫和奥特曼切赫和奥特曼发酵与死细胞中的发酵与死细胞中的物质有关物质有关发酵与活细发酵与活细胞有关胞有关
9、 死细胞中的物质和活死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵细胞都能引起发酵脲酶是蛋脲酶是蛋白质白质胃蛋白酶等许多胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质酶也是蛋白质 少数酶是少数酶是RNA2.归纳酶的本质及生理功能化学本质化学本质绝大多数是绝大多数是_少数是少数是_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蛋白质蛋白质RNA氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸核糖体核糖体核仁核仁降低化学反应的降低化学反应的活化能活化能生物生物催化作用催化作用活细胞活细胞酶的定义酶的定义酶是酶是活细胞活细胞产生的一类具有产生的一类具有生物催化作用生物催化作用的的有机物有机物。绝大多数绝大多数酶是酶是蛋白
10、质蛋白质，少数少数的酶是的酶是RNARNA. .来源来源作用作用化学本质化学本质什么是酶？什么是酶？酶的作用与本质酶的作用与本质 作用：作用： 由酶催化的化学反应，称由酶催化的化学反应，称 酶促反应酶促反应 酶对化学反应的催化效率为酶对化学反应的催化效率为 酶的活酶的活性性参与参与细胞代谢细胞代谢，催化化学反应。，催化化学反应。三、酶的特性三、酶的特性 和无机催化剂相比，酶的催化效率大约是和无机催化剂相比，酶的催化效率大约是其的其的1071013倍倍你在打球或赛跑时，需要大量的能量供应，如果酶的催化效率很低，会发生什么情况呢？资料11 1、无机催化剂、无机催化剂酸酸既能催化蛋白质的水解，也能既
11、能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。催化脂肪、淀粉水解。2 2、蛋白酶、蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。肪、淀粉等的水解。3 3、口腔里有口腔里有唾液淀粉酶唾液淀粉酶，可塞进牙缝里的肉丝，可塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化。两天后还没被消化。 由上述资料大胆的提出问题，作出你的假设。由上述资料大胆的提出问题，作出你的假设。步骤步骤试管试管1试管试管212ml2ml可溶性淀粉可溶性淀粉2ml蔗糖溶液蔗糖溶液22ml2ml新鲜淀粉酶溶液，振荡，新鲜淀粉酶溶液，振荡，6060水浴保温水浴保温5min5min32ml2ml斐林试剂，边加边
12、轻轻振荡斐林试剂，边加边轻轻振荡4水浴煮沸水浴煮沸1min1min结果结果出现出现砖红色沉淀砖红色沉淀无无砖红色沉淀砖红色沉淀 酶的专一性是普遍存在的酶的专一性是普遍存在的 生物体内有些酶能够催化某些分子结构生物体内有些酶能够催化某些分子结构相近的矿物质，如二肽酶，可以催化任相近的矿物质，如二肽酶，可以催化任何两种氨基酸组成的二肽水解。何两种氨基酸组成的二肽水解。 所以，准确地说，所以，准确地说，酶的专一性是指一酶的专一性是指一种酶只能催化一种化合物或一类化种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。合物的化学反应。酶的特性酶的特性 专一性专一性 例例1： 酪氨酸酶酪氨酸酶 代谢途径：酪氨酸
13、代谢途径：酪氨酸 黑色素黑色素 例例2：多肽的水解：多肽的水解多肽多肽氨基酸氨基酸肠肽酶肠肽酶东方骄子东方骄子P53酶专一性的图像分析酶专一性的图像分析温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响实验操作内容实验操作内容试管试管1 1试管试管2 2试管试管3 3试管试管1试管试管2试管试管31注入可溶性淀粉溶液注入可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml2注入新鲜淀粉酶溶液注入新鲜淀粉酶溶液1ml1ml1ml3放置温度放置温度6010006010004保温时间保温时间5分钟分钟5分钟分钟5分钟分钟5分钟分钟5分钟分钟5分钟分钟5混合混合试管试管1试管试管2试管试管36保温时间保温时间5分钟分钟5分钟分钟5分钟
14、分钟7滴碘液滴碘液1滴滴1滴滴1滴滴8观察实验现象观察实验现象（是否变蓝）（是否变蓝）1、能否使用过氧化氢酶催化H2O2分解来探究温度对酶活性的影响？2、1和1，2和2，3和3为什么要各自在相同的温度下保温5min后再混合？东方骄子东方骄子P54“特别提醒特别提醒” 酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的的最适温度最适温度0最适温度最适温度t/mmol. s-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，动物体内一般地，动物体内的酶最适温度在的酶最适温度在35403540之间；植物之间；植物体内的酶最适温度在体内的酶最适温度在40504
15、050之间；细菌之间；细菌和真菌体内的酶最适和真菌体内的酶最适温度差别较大。温度差别较大。温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响试管编号试管编号处理处理C1C2C3C4C5加入新鲜淀粉酶溶液加入新鲜淀粉酶溶液1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升加入缓冲液调节加入缓冲液调节PH值值更酸更酸酸酸7碱碱更碱更碱加入可溶性淀粉液加入可溶性淀粉液2毫升毫升2毫升毫升2毫升毫升2毫升毫升2毫升毫升振荡试管后，在振荡试管后，在60恒温水浴中静置恒温水浴中静置1min加入配好的斐林试剂加入配好的斐林试剂1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升1毫升毫升轻轻振荡试管，放到热水中用酒精灯加热煮沸轻轻振
16、荡试管，放到热水中用酒精灯加热煮沸1min结果（颜色）结果（颜色）结论结论pH对酶活性的影响对酶活性的影响1、步骤2和步骤3能否对调，为什么？2、能否用碘液作鉴定试剂？为什么东方骄子东方骄子P54、P55“特别提醒特别提醒” 反应溶液反应溶液pH会对酶的活性有影响会对酶的活性有影响/mmol. s-1最适最适pH0pH酶活性受酶活性受pH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6.58.06.58.0之间；植物体内的酶之间；植物体内的酶最适温度在最适温度在4.56.54.56.5之之间；细菌和真菌体内间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较的酶最适温度差别
17、较大。大。pH对酶活性的影响对酶活性的影响酶的名称酶的名称最适最适PHPH过氧化氢酶（肝）过氧化氢酶（肝）6.86.8唾液淀粉酶唾液淀粉酶 6.86.8脂肪酶脂肪酶 8.38.3胰蛋白酶胰蛋白酶8.09.08.09.0胃蛋白酶胃蛋白酶 1.52.21.52.2pH对酶活性的影响对酶活性的影响酶的作用条件较温和酶的作用条件较温和 娇气的酶娇气的酶 酶一般在酶一般在比较温和的条件比较温和的条件下催化化学反下催化化学反应的进行。应的进行。 过酸过碱和高温过酸过碱和高温-酶被杀死，酶被杀死，低温低温-酶暂时失活酶暂时失活结论：结论：在最适宜的温度和最适宜的在最适宜的温度和最适宜的pH下，酶下，酶的活性
18、最高。温度和的活性最高。温度和pH偏高或偏低，偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。过酸、过碱和酶的活性都会明显降低。过酸、过碱和高温，都能使酶的分子结构遭到破坏而高温，都能使酶的分子结构遭到破坏而失去活性，且不可逆。失去活性，且不可逆。小结：酶的特性小结：酶的特性 酶的高效性酶的高效性 酶的专一性酶的专一性酶酶需要适宜的条件需要适宜的条件每一种酶只能催化每一种酶只能催化一种化合物一种化合物或一类化合物或一类化合物的化学反应的化学反应酶的催化效率是无机催化剂的酶的催化效率是无机催化剂的107 1013倍倍1 1下列有关对照实验设置的叙述中，错误的是（下列有关对照实验设置的叙述中，错误的是（ ）。）
19、。A A要设置对照组和实验组要设置对照组和实验组 B B要遵循单因子变量原则要遵循单因子变量原则C C无关变量要始终相同且适宜无关变量要始终相同且适宜 D D自变量要始终保持相同自变量要始终保持相同2 2同无机催化剂相比，酶具有更高的催化效率的原因同无机催化剂相比，酶具有更高的催化效率的原因是（是（ ）。）。A A能降低反应的活化能能降低反应的活化能 B B能供给反应物能量能供给反应物能量C C改变了反应的途径改变了反应的途径 D D降低反应活化能的作用降低反应活化能的作用更显著更显著课堂巩固3 3关于活化能，下列说法不正确的是（关于活化能，下列说法不正确的是（ ）。）。A A是反应物分子从常
20、态变为活跃状态所需要的能量是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量B B加热、加压通常能使反应物分子获得足够的活化加热、加压通常能使反应物分子获得足够的活化能能C C无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量更无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量更多而加快反应速率多而加快反应速率D D酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应更容易进行更容易进行4 4、 同一个体内的各类活细胞所含有的酶（同一个体内的各类活细胞所含有的酶（ ） A A、种类有差异，数量相同、种类有差异，数量相同 B B、种类有差异，数量不同、种类有差异，数量不同 C C、种类无差异
21、，数量相同、种类无差异，数量相同 D D、种类无差异，数量不同、种类无差异，数量不同5 5、在探究、在探究pHpH对酶活性的影响的实验中，温度对酶活性的影响的实验中，温度和和pHpH分别属于分别属于( () )A A自变量和因变量自变量和因变量 B B无关变量和因变量无关变量和因变量C C无关变量和自变量无关变量和自变量 D D因变量和自变量因变量和自变量 生黄豆中含有胰蛋白酶生黄豆中含有胰蛋白酶抑制抑制物，食用后容易导致恶物，食用后容易导致恶心、呕吐、腹泻。黄豆应高温久煮，煮熟煮透即可心、呕吐、腹泻。黄豆应高温久煮，煮熟煮透即可食用；豆浆煮沸后多煮片刻。食用；豆浆煮沸后多煮片刻。酶缺失、失活
22、与疾病酶缺失、失活与疾病 某些有机磷农药，如敌百虫、敌敌畏等，能某些有机磷农药，如敌百虫、敌敌畏等，能与神经组织中胆碱酯酶的活性中心结合，使与神经组织中胆碱酯酶的活性中心结合，使酶失去活性，人体也就出现肌肉震颤、瞳孔酶失去活性，人体也就出现肌肉震颤、瞳孔缩小、心跳减慢等症状。缩小、心跳减慢等症状。 当人体患病时，某些酶的活性会出现异常。当人体患病时，某些酶的活性会出现异常。疾病名称疾病名称酶的情况酶的情况肝炎肝炎血清中转氨酶活性增高血清中转氨酶活性增高糖尿病糖尿病血清中超氧化物歧化酶活性降低血清中超氧化物歧化酶活性降低恶性肿瘤（癌）转移扩散恶性肿瘤（癌）转移扩散血清中乳酸脱氢酶活性增高血清中乳酸脱氢酶活性增高佝偻病佝偻病血清中碱性磷酸酶活性增高血清中碱性磷酸酶活性增高
