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 酶的作用和本质酶的作用和本质 酶为生活酶为生活 添姿彩添姿彩 问题探讨：走进斯巴兰让尼的实验问题探讨：走进斯巴兰让尼的实验 一、酶与细胞代谢 细胞中（如线粒体、叶绿体、内质网等）每时每刻都细胞中（如线粒体、叶绿体、内质网等）每时每刻都 进行着许多化学反应，统称为进行着许多化学反应，统称为细胞代谢细胞代谢. . C C COOHCOOH H H N N R R1 1 R R2 2 OO H H HH C C NHNH2 2 C OHC OH HH + R R1 1 C C NH
2、NH2 2 C C H H O O COOHCOOH C C HH N N R R2 2 HH 酶在细胞代谢中起到什么作用呢？酶在细胞代谢中起到什么作用呢？ 实验目的：实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解通过比较过氧化氢在不同条件下分解 的快慢，了解酶的作用和意义。的快慢，了解酶的作用和意义。 2 2 HH2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 2 1 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接观察 酒精灯加热酒精灯加热 滴加滴加FeClFeCl3
3、 3溶液溶液 酶的作用酶的作用 步骤 试管编号 说明 1 2 3 4 一 二 结 果 结论 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90 FeCl3 肝脏研 磨液 2滴 2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过氧化氢在不同条件下的分解 速率不一样速率不一样 反应条件 H2O2 浓度 剂量 剂量 气泡产生 卫生香燃烧 酶具有高效性酶具有高效性 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。 讨论：讨论：实验中为什么要
4、选用实验中为什么要选用新鲜新鲜的肝脏？为什么要将的肝脏？为什么要将 肝脏肝脏制成研磨液制成研磨液？滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，？滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时， 可否共用一个吸管？为什么？可否共用一个吸管？为什么？ 因为酶是蛋白质因为酶是蛋白质,如果肝脏不新鲜如果肝脏不新鲜,肝细胞内的过氧化氢肝细胞内的过氧化氢 酶等有机物就会以腐生细菌的作用下分解酶等有机物就会以腐生细菌的作用下分解,使组织中的酶分使组织中的酶分 子数量减少且活性降低。子数量减少且活性降低。 使用研磨液，这样可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中使用研磨液，这样可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中 过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化
5、氢的分解。过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。 酶具有高效性，将少量酶带入氯化铁溶液中会影响实验酶具有高效性，将少量酶带入氯化铁溶液中会影响实验 结果的准确性，甚至使人产生错觉，作出错误的判断。结果的准确性，甚至使人产生错觉，作出错误的判断。 步骤 试管编号 说明 1 2 3 4 一 二 结 果 结论 常温 90 FeCl3 肝脏研 磨液 2滴清水 2滴清水 2滴 2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过氧化氢在不同条件下的分解 速率不一样速率不一样 反应条件 自变量自变量 因变量因变量 无关变量无关
6、变量 变量变量 剂量 气泡产生 卫生香燃烧 对照组对照组 实验组实验组 对照实验对照实验 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% H2O2 浓度 剂量 分子从常态转变为容易发生化学反应的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跃状态所需要的能量称为活化能活化能。 2 H2O2 2 H2O + O2 H2O2 活跃状态活跃状态 酶是如何实现如此高效的催化效率的？酶是如何实现如此高效的催化效率的？ 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在 温和温和的条件下的条件下快速快速进行。进行。 提高分子的能量提高分子的能量 降低化学反应的
7、活化能降低化学反应的活化能 更显著地更显著地降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能 加热：加热： FeFe3+ 3+： ： 酶：酶： 二、酶的本质 酶的发现酶的发现 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 整个活整个活细胞参与细胞参与 了发酵了发酵 1.细胞某些物质引起发酵，此物质在细胞某些物质引起发酵，此物质在 细胞死亡并破裂后才释放出来细胞死亡并破裂后才释放出来 酵母细胞中某些物质会在细胞酵母细胞中某些物质会在细胞破裂后破裂后继继 续起催化作用续起催化作用,就如同在活细胞中一样就如同在活细胞中一样 巴斯德之前巴斯德之前 巴斯德巴斯德 李比希李比希 毕希纳毕希纳
8、萨姆纳萨姆纳 切赫、奥特曼切赫、奥特曼 酶是一种酶是一种蛋白质蛋白质 少数少数RNA也具有生物催化功能也具有生物催化功能 来源来源 功能功能 化学本质化学本质 多数是多数是蛋白质蛋白质类化合类化合 物，少数是物，少数是RNA。 活细胞产生的活细胞产生的 催化剂催化剂 酶是酶是活细胞活细胞产生的具有产生的具有催化催化作用的有机物作用的有机物 补充知识补充知识 2 H2O2 2 H2O + O2 过氧化氢过氧化氢酶酶 底物底物 三、酶的特性 (一一)、酶具有高效性、酶具有高效性 3 4 4 3 少量肝脏少量肝脏 研磨液研磨液 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
9、 事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂 的的 倍。倍。 107 1013 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 ( (二二) )、酶具有专一性、酶具有专一性 淀粉淀粉 葡萄糖葡萄糖 酶酶 蔗糖蔗糖 酶 酶 葡萄糖葡萄糖 果糖果糖 麦芽糖麦芽糖 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 加入加入淀粉酶淀粉酶2 2滴滴，振荡，试管下半部浸入，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5min5min 2号试管中加入号试管中加入2mL 蔗糖溶液蔗糖
10、溶液 加入加入斐林试剂斐林试剂 振荡振荡 约约60水浴水浴2min 1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。 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 每一种酶只能催化每一种酶只能催化 化学反应。化学反应。 细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的 是分不开的。是分不开的。 ( (二二) )、酶具有专一性、酶具有专一性 一种或一类一种或一类 4000 专一性专一性 目前发现的酶有目前发现的酶有
11、 多种多种, ,它们分别催化不它们分别催化不 同的化学反应。同的化学反应。 酶的催化作用图解酶的催化作用图解 底物 酶 降解反应 产物 淀粉酶淀粉酶60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能不能设计一个实验，来证明温度会影响酶 的活性？的活性？ 酶活性：酶对化学反应的催化效率。酶活性：酶对化学反应的催化效率。 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号试管号试管 3号试管号试管 加入淀粉酶加入淀粉酶3滴，振荡滴，振荡 5min 试管各加入试管各加入2mL淀粉溶液淀粉溶液 蓝色蓝色 保持保持0冰水中冰水中
12、 约约4min 加热至加热至100， 约约4min 加热至加热至60， 约约4min 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 探究探究温度温度对淀粉酶活性的影响对淀粉酶活性的影响 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 遭到破坏遭到破坏 而失去而失去 。 每种酶都有自己的每种酶都有自己的 低低 活性活性 最适温度最适温度 空间结构空间结构 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
13、现象实验现象 结论结论 2号试管号试管 3号试管号试管 加入过氧化氢酶加入过氧化氢酶2滴，振荡滴，振荡 试管各加入试管各加入2mL过氧化氢溶液过氧化氢溶液 无明显变化无明显变化 pH7 pH=12 pH2 各加入几滴过氧化氢酶溶液，各加入几滴过氧化氢酶溶液，23min后后 将点燃的卫生香分别放入试管中将点燃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pH下，下， 酶的活性酶的活性 最高最高 空间结构空间结构 在
14、过酸过碱的条件下，都会使酶的在过酸过碱的条件下，都会使酶的 遭到破坏而失去遭到破坏而失去 。 活性活性 高温、低温、过酸和过碱对酶活性高温、低温、过酸和过碱对酶活性 的影响其本质相同吗？的影响其本质相同吗？ 不同，过酸、过碱或温度过高，会不同，过酸、过碱或温度过高，会 使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失 活；低温使酶活性明显下降，但在适宜活；低温使酶活性明显下降，但在适宜 温度下其活性可以恢复。温度下其活性可以恢复。 酶的特性：酶的特性： 具有高效性具有高效性 具有专一性具有专一性 作用条件较温和作用条件较温和 要有合适的温度要有合适的温度 要有合适的要有合适
15、的pH 总结：总结： 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 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 温度对淀粉酶活性的影响温度对淀粉酶活性的影响 pHpH对过氧化氢酶活性的影响对过氧化氢酶活性的影响 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
16、化不再变化 酶 促 反 应 速 率 酶 促 反 应 速 率 酶的浓度酶的浓度 酶 促 反 应 速 率 酶 促 反 应 速 率 底物浓度底物浓度 酶量一定酶量一定 2 2、pHpH 3.3.如果实验失败了，应该怎样做？如果实验失败了，应该怎样做？ 检查实验步骤是否出错，重复实验。检查实验步骤是否出错，重复实验。 思考：思考： 1.1.课本建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，课本建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响， 用过氧化氢酶探究用过氧化氢酶探究pHpH对酶活性的影响，为什么？对酶活性的影响，为什么？ 因为温度对淀粉酶活性的影响较大，因为温度对淀粉酶活性的影响较大，pHpH对过氧化氢对过氧化氢
17、酶的影响较大。这样做实验的现象才明显。酶的影响较大。这样做实验的现象才明显。 2.2.在测定淀粉酶的专一性时，为什么要用到蔗糖在测定淀粉酶的专一性时，为什么要用到蔗糖 溶液？溶液？ 设置对照实验。设置对照实验。 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
18、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 C A 3.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
19、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 C D 5.5.加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶，请回答下面的问题：加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶，请回答下面的问题： （1 1）这种洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上的）这种洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上的 奶渍和血渍？奶渍和血渍？ （2 2）使用这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
20、的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪些）含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪些 衣料？（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，在洗衣粉中）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？还可以加入什么酶？ B D 脂肪酶脂肪酶 练习练习 意大利科学家斯帕兰让尼发现，放在鹰胃意大利科学家斯帕兰让尼发现，放在鹰胃 内的肉块经过一段时间后消失了。这主要内的肉块经过一段时间后消失了。这主要 是由于鹰胃内有对肉块起作用的（是由于鹰胃内有对肉块起作用的（ ） A. 胃蛋白酶胃蛋白酶 B. 胃淀粉酶胃淀粉酶 C. 盐酸溶液
21、盐酸溶液 D. 物理性摩擦物理性摩擦 A 对细胞来说，能量的获得和利用都必须对细胞来说，能量的获得和利用都必须 通过通过 （ ） A化学反应化学反应 B细胞代谢细胞代谢 C细胞活动细胞活动 D细胞氧化细胞氧化 练习练习 B 选用新鲜肝脏做酶的高效性实验，是因为选用新鲜肝脏做酶的高效性实验，是因为 新鲜肝脏中（新鲜肝脏中（ ） A. 含含Fe3+ B. 过氧化氢酶易发挥作用过氧化氢酶易发挥作用 C. 含的酶的种类多含的酶的种类多 D. 过氧化氢酶多且活性强过氧化氢酶多且活性强 练习练习 D 在过氧化氢酶和在过氧化氢酶和Fe3+的催化效率的实验中，的催化效率的实验中， 把肝脏制成研磨液的目的是把肝脏制成研磨液的目的是 （ ） A有利于氧化氢酶的释放有利于氧化氢酶的释放 B保护过氧化氢酶保护过氧化氢酶 C提高过氧化氢酶的活性提高过氧化氢酶的活性 D以上说法都不对以上说法都不对 练习练习 A
