1、酶与细胞代谢酶与细胞代谢细胞代谢：细胞代谢：细胞中每时每刻都进行的许多化学反应。细胞中每时每刻都进行的许多化学反应。复杂复杂高效高效温和温和有序有序一、酶的发现史一、酶的发现史 酶在希腊语里，就是存在于酵母中的意思。酶在希腊语里，就是存在于酵母中的意思。酶的发现和酵酶的发现和酵母的酒精发酵密切相关。在母的酒精发酵密切相关。在1919世纪初，当时的人们已经知道，世纪初，当时的人们已经知道，酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳的过程酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳的过程，当时很，当时很多化学家都相信这是一个纯化学过程，与生命活动无关。多化学家都相信这是一个纯化学过程，与生命活动无关。1
2、8571857年年巴斯德巴斯德用显微镜观察发酵液，发现发酵液中有酵母用显微镜观察发酵液，发现发酵液中有酵母菌，而且还发现酒精的产量与酵母菌的繁殖量成正比菌，而且还发现酒精的产量与酵母菌的繁殖量成正比。巴斯。巴斯德认为：德认为：发酵离不开酵母菌的生命活动，发酵的动力蕴藏于发酵离不开酵母菌的生命活动，发酵的动力蕴藏于活细胞中，具有生命力。活细胞中，具有生命力。同时代的化学权威同时代的化学权威李比希李比希则认为：发酵是纯化学反应，引则认为：发酵是纯化学反应，引起发酵的最多是细胞中的某种物质，但这种物质只在细胞死起发酵的最多是细胞中的某种物质，但这种物质只在细胞死亡裂解后才发挥作用。亡裂解后才发挥作用
3、。18971897年德国的年德国的毕希纳毕希纳发现：无细胞的酵母汁可完成发酵。发现：无细胞的酵母汁可完成发酵。发酵确实可以在无细胞的条件下进行。发酵确实可以在无细胞的条件下进行。发酵所需要的物质是活细胞产生的，称之为发酵所需要的物质是活细胞产生的，称之为酿酶酿酶。在发酵过程中，细胞内的生命活动和细胞外的化学反应在发酵过程中，细胞内的生命活动和细胞外的化学反应得到的完美的统一。得到的完美的统一。此后，利用无细胞的酵母液进行研究开始盛行，一系列此后，利用无细胞的酵母液进行研究开始盛行，一系列新发现陆续出现。新发现陆续出现。19041904年，英国人年，英国人哈登哈登用用透析袋透析袋对酵母提取液进行
4、了分析，对酵母提取液进行了分析，发现透析后的酵母提取液仍然可以完成发酵。哈登推测：发现透析后的酵母提取液仍然可以完成发酵。哈登推测：对发酵起关键作用的是一种大分子物质，可能是蛋白质。对发酵起关键作用的是一种大分子物质，可能是蛋白质。19261926年美国人年美国人萨姆纳萨姆纳从刀豆种子中提取到酶的结晶，并从刀豆种子中提取到酶的结晶，并用多种方法证明，这种结晶是蛋白质。此后又有多位科学用多种方法证明，这种结晶是蛋白质。此后又有多位科学家用萨姆纳的方法结晶出其它的酶，而且都是蛋白质。家用萨姆纳的方法结晶出其它的酶，而且都是蛋白质。此后相当长一段时间，学术界都普遍认为酶的本质是蛋此后相当长一段时间，
5、学术界都普遍认为酶的本质是蛋白质，白质，但是但是生物学总是有很多的意外。生物学总是有很多的意外。2020世纪世纪8080年代，美年代，美国人国人切赫和奥特曼切赫和奥特曼发现：发现：少数少数RNARNA也具有生物催化功能，称也具有生物催化功能，称之为之为核酶核酶。（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发酵与死细胞中的物质有关中的物质有关发酵与发酵与活细胞活细胞有关有关 死细胞中的物死细胞中的物质和活细胞都质
6、和活细胞都能引起发酵能引起发酵脲酶是脲酶是蛋白质蛋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RNARNA二、酶的概念二、酶的概念酶活细胞产生的。活细胞产生的。具有催化作用。具有催化作用。有机物，绝大多是蛋白有机物，绝大多是蛋白质，少数的是质，少数的是RNA。化学本质化学本质绝大多数是蛋白绝大多数是蛋白质质少数是少数是RNARNA合成原料合成原料氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸合成场所合成场所核糖体核糖体细胞核（真核生物）、细胞质（原细胞核（真核生物）、细胞质（原核生物）核生物）来源来源一般来说，活细胞都能产生酶一般来说，活细胞都能产生酶存在场所存在场所细胞内或细
7、胞外细胞内或细胞外生理功能生理功能生物催化作用生物催化作用作用原理作用原理降低化学反应所需的活化能降低化学反应所需的活化能（2 2）种类：）种类：按存在位置分按存在位置分：胞内酶胞内酶：合成后在细胞内起作用的酶，如呼吸：合成后在细胞内起作用的酶，如呼吸酶、酶、ATPATP合成酶合成酶 胞外酶胞外酶：合成后分泌到细胞外起作用的酶，如：合成后分泌到细胞外起作用的酶，如消化酶消化酶 按功能分：按功能分：水解酶水解酶：催化体内物质水解的酶：催化体内物质水解的酶 合成酶合成酶：在物质合成时起作用的酶：在物质合成时起作用的酶三、酶的催化特性三、酶的催化特性探究实验一：探究实验一：比较比较H2O2 在不同条
8、件下的分解在不同条件下的分解 过氧化氢酶过氧化氢酶Fe3 Fe3/过氧化氢酶过氧化氢酶比较比较H2O2 在不同条件下的分解在不同条件下的分解 2号试管号试管1号试管号试管2号试管号试管3号试管滴加号试管滴加2滴滴FeCl34号试管滴加号试管滴加2滴肝脏研磨液滴肝脏研磨液1号试管号试管2号试管号试管3号试管滴加号试管滴加2滴滴FeCl34号试管滴加号试管滴加2滴肝脏研磨液滴肝脏研磨液1 1和和2 2比较：比较：加热能加快加热能加快H2O2分解分解1 1和和3 3、1 1和和4 4比较：比较：Fe3+和过氧化氢酶具有催化作用和过氧化氢酶具有催化作用3 3和和4 4比较：比较：过氧化氢酶比过氧化氢酶
9、比FeFe3+3+的催化效率高得多的催化效率高得多探究实验二：探究实验二：淀粉的分解实验淀粉的分解实验 34+2ml+2ml淀粉酶液淀粉酶液2ml蔗糖液蔗糖液2ml淀粉液淀粉液+2ml+2ml淀粉酶液淀粉酶液你能提出什么假设？你能提出什么假设？根据假设，将有怎样的预期结果？根据假设，将有怎样的预期结果？如何用实验来验证预期结果？如何用实验来验证预期结果？探究实验二：探究实验二：淀粉的分解实验淀粉的分解实验 将上述四支试管在将上述四支试管在6060水浴中保温一段时间；水浴中保温一段时间；向上述四支试管中加入等量班氏试剂向上述四支试管中加入等量班氏试剂;将上述四支试管在将上述四支试管在6060水浴
10、中加热。水浴中加热。34+2ml+2ml淀粉酶液淀粉酶液2ml蔗糖液蔗糖液2ml淀粉液淀粉液+2ml+2ml淀粉酶液淀粉酶液3 3和和4 4对比：对比：淀粉酶只能催化淀粉分解，不能催化淀粉酶只能催化淀粉分解，不能催化蔗糖分解，蔗糖分解，淀粉酶具有专一性淀粉酶具有专一性。1 1号试管说明：号试管说明：淀粉不与班氏试剂发生颜色反应，而且加热也淀粉不与班氏试剂发生颜色反应，而且加热也没有使淀粉分解。没有使淀粉分解。2 2号试管说明号试管说明：淀粉酶不与班氏试剂发生颜色反应。淀粉酶不与班氏试剂发生颜色反应。三、酶的催化特性三、酶的催化特性高效性：高效性：酶的催化效率大约是无机催化酶的催化效率大约是无机
11、催化剂的剂的107-1013倍。倍。专一性：专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。一种酶只能催化一种或一类化学反应。如淀粉酶只能催化淀粉水解，二肽酶如淀粉酶只能催化淀粉水解，二肽酶则能催化所有二肽的分解。则能催化所有二肽的分解。3 3和和4 4对比：对比：淀粉酶只能催化淀粉分解，不能催化淀粉酶只能催化淀粉分解，不能催化蔗糖分解，蔗糖分解，淀粉酶具有专一性淀粉酶具有专一性。1 1号试管说明：号试管说明：淀粉不与班氏试剂发生颜色反应，而且加热也淀粉不与班氏试剂发生颜色反应，而且加热也没有使淀粉分解。没有使淀粉分解。2 2号试管说明号试管说明：淀粉酶不与班氏试剂发生颜色反应。淀粉酶不与班氏试剂发
12、生颜色反应。四、酶的催化原理四、酶的催化原理9090水水浴加热浴加热分子的分子的常态：常态：不活跃，不易发生化学反应。不活跃，不易发生化学反应。分子的分子的活跃态：活跃态：易发生化学反应。易发生化学反应。常态的分子如果常态的分子如果获得能量获得能量可转变为活跃态分子。可转变为活跃态分子。分子由常态转变为活跃态所需要的能量叫做分子由常态转变为活跃态所需要的能量叫做活化能。活化能。加热使部分过氧化氢分子获得能量转变为活跃加热使部分过氧化氢分子获得能量转变为活跃态而分解，所以加热可以加快过氧化氢的分解。态而分解，所以加热可以加快过氧化氢的分解。酶并没有给分子提供能量，而是酶并没有给分子提供能量，而是
13、降低了分子降低了分子的活化能的活化能。酶降低分子活化能的本领比无机催化剂。酶降低分子活化能的本领比无机催化剂高，因而催化效率更高。高，因而催化效率更高。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：FeFe3+3+：酶酶：提高提高分子的能量分子的能量降低降低化学反应的活化能化学反应的活化能更显著更显著地降低化学反应的活化能地降低化学反应的活化能酶酶高效性高效性的曲线的曲线 （1 1）催化剂可）催化剂可加快化学反应速率加快化学反应速率，与无机催化，与无机催化 剂相比，酶的催化效率更高。剂相比，酶的催化效率更高。（2 2）酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间）酶只能缩短达到化学反应平衡所
14、需时间,不改变化学反应的平衡点。不改变化学反应的平衡点。（3 3）酶只能催化已存在的化学反应。酶只能催化已存在的化学反应。酶A未加酶（酶B）2、酶具有专一性、酶具有专一性底物A浓度反应速率酶催化反应的机制（底物酶催化反应的机制（底物-酶结合）酶结合）2、酶具有专一性、酶具有专一性锁和钥匙学说锁和钥匙学说诱导契合学说 如果某种物质的结构和反应物非常相似，如果某种物质的结构和反应物非常相似，将其加入到反应体系中，会出现什么后果？将其加入到反应体系中，会出现什么后果？竞争性抑制可通过增加底物浓度最终可解除抑竞争性抑制可通过增加底物浓度最终可解除抑制，恢复酶的活性制，恢复酶的活性。这种物质也会与这种物
15、质也会与酶的活性部位酶的活性部位结合，从而降低结合，从而降低化学反应速度，这种作用称为竞争性抑制。化学反应速度，这种作用称为竞争性抑制。3 3、酶的作用条件较温和、酶的作用条件较温和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活性受温度影响示意图温度低于最适温度时温度低于最适温度时酶活性随着温度的升高酶活性随着温度的升高而上升而上升温度高于最适温度时温度高于最适温度时酶活性随着温度的升酶活性随着温度的升高而下降高而下降最适温度时：最适温度时：酶活性最高酶活性最高动物动物:3540oC；植物植物:4050oC之间；之间；微生物最适温度差别很大微生物最适温度差别很
16、大有些人工酶：有些人工酶：60oC三、酶的催化特性及相关实验三、酶的催化特性及相关实验v提出问题提出问题：v作出假设作出假设：过氧化氢酶的催化效率更高过氧化氢酶的催化效率更高v设计实验设计实验:验证假设验证假设v预期结果预期结果：加入过氧化氢酶的一组会释放更：加入过氧化氢酶的一组会释放更多的气泡多的气泡Fe3/过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶比过氧化氢酶比FeFe3+3+的哪个催化效率高？的哪个催化效率高？v几乎无气泡 气泡较多 大量气泡Fe3/过氧化氢酶过氧化氢酶1号试管号试管2号试管号试管3号试管滴加号试管滴加2滴滴FeCl34号试管滴加号试管滴加2滴肝脏研磨液滴肝脏研磨液1 1和和2 2比
17、较：比较：Fe3+能促进能促进H2O2分解，具有催化作用分解，具有催化作用1 1和和3 3比较：比较：过氧化氢酶具有催化作用过氧化氢酶具有催化作用2 2和和3 3比较：比较：过氧化氢酶比过氧化氢酶比FeFe3+3+的催化效率高得多的催化效率高得多几乎无气泡 气泡较多 大量气泡实验结论v1.酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可酶具有催化作用，同无机催化剂一样都可以加快化学反应速率。以加快化学反应速率。v2.酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。催化效率更高。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
18、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、带火星木条复燃情况 实验注意事项v选用新鲜的猪肝：新鲜肝脏中有较多的过氧新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶化氢酶v要将猪肝制成研磨液使肝细胞破裂从而释放使肝细胞破裂从而释放出过氧化氢酶出过氧化氢酶v滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时不能共用一个吸管：影响实验的准确性影响实验的准确性v观察现象:气泡的数量、带火星木条气泡的数量、带火星木条(
19、卫生香卫生香)复燃情况复燃情况 一、酶具有高效性探究实验二：探究实验二：淀粉的分解实验淀粉的分解实验 34+2ml+2ml淀粉酶液淀粉酶液2ml蔗糖液蔗糖液2ml淀粉液淀粉液+2ml+2ml淀粉酶液淀粉酶液你能提出什么假设？你能提出什么假设？根据假设，将有怎样的预期结果？根据假设，将有怎样的预期结果？如何用实验来验证预期结果？如何用实验来验证预期结果？有的无机催化剂能催化多种化学反应，酶是不是也有这样的本领?v淀粉酶能催化淀粉的分解实验淀粉酶能催化淀粉的分解实验v提出问题：提出问题：淀粉酶只能催化淀粉酶只能催化淀粉淀粉分解吗？淀分解吗？淀粉酶能催化粉酶能催化蔗糖蔗糖分解吗？分解吗？v作出假设作
20、出假设:淀粉酶只能催化淀粉分解淀粉酶只能催化淀粉分解,不能催化不能催化蔗糖分解。蔗糖分解。v设计实验设计实验：验证假设：验证假设探究实验二：探究实验二：淀粉的分解实验淀粉的分解实验 将上述四支试管在将上述四支试管在6060水浴中保温一段时间；水浴中保温一段时间；向上述四支试管中加入等量班氏试剂向上述四支试管中加入等量班氏试剂;将上述四支试管在将上述四支试管在6060水浴中加热。水浴中加热。34+2ml+2ml淀粉酶液淀粉酶液2ml蔗糖液蔗糖液2ml淀粉液淀粉液+2ml+2ml淀粉酶液淀粉酶液作出假设作出假设:淀粉酶只能催化淀粉分解淀粉酶只能催化淀粉分解,不能催化蔗糖分解。不能催化蔗糖分解。3
21、3和和4 4对比：对比：淀粉酶只能催化淀粉分解，不能催化淀粉酶只能催化淀粉分解，不能催化蔗糖分解，蔗糖分解，淀粉酶具有专一性淀粉酶具有专一性。1 1号试管说明：号试管说明：淀粉不与班氏试剂发生颜色反应，而且加热也淀粉不与班氏试剂发生颜色反应，而且加热也没有使淀粉分解。没有使淀粉分解。2 2号试管说明号试管说明：淀粉酶不与班氏试剂发生颜色反应。淀粉酶不与班氏试剂发生颜色反应。若上述实验中，两只试管都有砖红色沉淀，分析原因：v1.试管不干净，残留还原糖。v2.蔗糖纯度不高，里面混有果糖、葡萄糖等还原糖。v3 .蔗糖放置时间过长，被溶液中的微生物分解成了还原糖。二、酶具有专一性1号试管号试管2号试管
22、号试管3号试管滴加号试管滴加2滴滴FeCl34号试管滴加号试管滴加2滴肝脏研磨液滴肝脏研磨液1 1和和2 2比较：比较：Fe3+能促进能促进H2O2分解，具有催化作用分解，具有催化作用1 1和和3 3比较：比较：过氧化氢酶具有催化作用过氧化氢酶具有催化作用2 2和和3 3比较比较过氧化氢酶比过氧化氢酶比FeFe3+3+的催化效率高得多的催化效率高得多几乎无气泡 气泡较多 大量气泡v实验对象：实验对象：过氧化氢过氧化氢v自变量：自变量：催化剂的种类催化剂的种类v因变量：因变量：过氧化氢分解的速率过氧化氢分解的速率，可观测指标可观测指标气泡的数量、大小、带火星木条气泡的数量、大小、带火星木条(卫生
23、香卫生香)复复燃情况燃情况 v无关变量无关变量：过氧化氢的量和浓度，滴入催化过氧化氢的量和浓度，滴入催化剂的量，实验室的温度等。剂的量，实验室的温度等。关于实验设计的基础知识关于实验设计的基础知识实验对象：实验对象：指在实验中要接受某种因素处理的实验材料指在实验中要接受某种因素处理的实验材料 。自变量：自变量：在实验中，由实验操作者人为改变的变量叫做自变量。在实验中，由实验操作者人为改变的变量叫做自变量。因变量：因变量：在实验中，由于自变量而引起的实验对象的变化和结在实验中，由于自变量而引起的实验对象的变化和结果。因变量一般都应有容易检测的指标。果。因变量一般都应有容易检测的指标。无关变量：无
24、关变量：在实验中，实验对象发生的变化，往往是由多种因在实验中，实验对象发生的变化，往往是由多种因素引起的。除自变量以外能使实验对象发生变化的其他因素都素引起的。除自变量以外能使实验对象发生变化的其他因素都叫无关变量。包括实验对象的叫无关变量。包括实验对象的外界因素外界因素和实验对象的和实验对象的自身因素自身因素。变量：变量：指在实验中可以变化的因素。指在实验中可以变化的因素。自变量实验对象因变量因果关系无关变量（对照实验）对照实验：对照实验：除了一个因素外，其余因素都保持相同的实验。除了一个因素外，其余因素都保持相同的实验。对照试验一般要设置对照试验一般要设置对照组和实验组对照组和实验组。对照
25、组：对照组：不经自变量处理；不经自变量处理；实验组：实验组：经过自变量处理（施加经过自变量处理（施加或减除）或减除）自身对照自身对照空白对照空白对照相互对照相互对照1号试管号试管2号试管号试管3号试管滴加号试管滴加2滴滴FeCl34号试管滴加号试管滴加2滴肝脏研磨液滴肝脏研磨液实验对象：实验对象：过氧化氢的分解反应过氧化氢的分解反应自变量：自变量：催化剂的种类催化剂的种类H H2 2O O2 2的分解速度，的分解速度，可观测指标可观测指标：产生气泡的多少、：产生气泡的多少、大小或卫生香的复燃程度。大小或卫生香的复燃程度。因变量：因变量：温度温度不同的条件不同的条件无关变量：无关变量：H H2
26、2O O2 2的量和浓度、滴入的催化剂的量的量和浓度、滴入的催化剂的量自变量实验对象因变量因果关系无关变量（对照组抵消）实验目的控制变量的科学方法：控制变量的科学方法：单一变量原则和对照实验单一变量原则和对照实验 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 实验组实验组单一变量原则单一变量原则：自变量：实验中自变量：实验中 的变量。的变量。因变量：随因变量：随 而变化的变量。而变化的变量。无关变量：无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一除自变量外，实验过程中可能还会存在一 些些 ，对，对 造成影响造成
27、影响。1.一个一个自变量对应一个因变量。自变量对应一个因变量。2.2.无关变量被对照组平衡和抵消，增加可信度和说无关变量被对照组平衡和抵消，增加可信度和说服力，这样两组实验就只有一个自变量。服力，这样两组实验就只有一个自变量。人为控制改变人为控制改变自变量自变量实验结果实验结果可变因素可变因素v对照实验对照实验对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。的实验叫做对照实验。对照实验一般要设置对照组与实验组。对照实验一般要设置对照组与实验组。对照组：实验对象对照组：实验对象不经自变量处理；不经自变量处理；实验组：实验对象实验组：
28、实验对象经过经过自变量处理（施加或减除）自变量处理（施加或减除）v几乎无气泡 气泡较多 大量气泡Fe3/过氧化氢酶过氧化氢酶对照类型v空白对照空白对照v相互对照相互对照v自身对照自身对照1.自身对照v 指实验和对照在同一实验对象上进行，不另设对照组。这样的实验关键是，要看清楚实验前后实验对象本身变化的差异，用实验前和实验后的对象变化形成对照。例如，在观察植物细胞的质壁分离的实验中，植物细胞是实验对象，一定浓度的蔗糖溶液是自变量。实验中处理和观察的是同一植物细胞，即实验后细胞的质壁分离状态是实验组，实验前细胞的正常状态是对照组。2.空白对照 在对实验对象施加或减除自变量的实验中，施加或减除了自变
29、量的实验为一个实验组，另设一组未施加或减除自变量的实验组。这两组实验中，处于自然状态（常态）的一组为对照组，处于非自然状态（非常态）的一组为实验组。其所以叫空白对照，是因为在两组实验中，有一组有自变量的处理，而另一组没有自变量的处理，即有一组在自变量上是空白的。3.相互对照 指不另设对照组，而是对两个或几个实验都用自变量进行处理，但自变量对各实验组的处理方式或物理量各不相同。然后，对两个或几个实验组的实验结果进行比较来得出结论。象这种两个或几个实验组称为相互对照。（1）实验结果：v实验结果是对实验中的因变量的客观真实记录。实验对象发生的因变量往往有多方面的信息反映出来。在大多数情况下，实验结果
30、就是以实验数据的形式表现的。（2）实验结论：v实验结论是对实验研究的总结和发现。实验结论需要根据实验数据得出，这就要求实验者对数据进行处理，以便更好地理解它们的含义。处理实验数据的工具主要有记录表、柱形图、曲线图等。总之，得出实验结论的过程是对实验数据的理性认识过程，是从实验现象中寻找本质规律的过程。v （3）实验结果是对实验现象的客观记录，实验结论是对实验结果的主观能动性的思考。v实验结果现象感性认识实践性 具体性 特殊性 材料性v实验结论本质理性认识理论性 抽象性 一般性 观点性1、单因子实验和多因子实验：v（1）单因子实验：在一般的实验设计中，我们要遵循单因子变量原则，即在实验设计中，要
31、保证处理实验对象的自变量只有一个，而其他无关变量都应当始终保持相同，这样的实验称为单因子实验。v（2）双因子实验和多因子实验：在有些实验中，人们也可以同时考察两个或多个自变量对实验对象的影响，这样的实验称为单因子实验和多因子实验。v值得特别注意的是，双因子实验和多因子实验都是以单因子实验为基础的，实际上在一个多因子实验包含着一系列单因子实验。在双因子实验和多因子实验的实验设计中，往往有多个实验组，有的实验驵是探究这个自变量的，有的实验组是探究那个自变量的。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
32、实验对照实验等量性原则等量性原则单一变量原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v实验设计和分析六个方面：v实验对象、自变量、因变量、对照类型、实实验对象、自变量、因变量、对照类型、实验结果、实验结论验结果、实验结论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
33、量的变化而变化的变量许多无机催化剂在高温、强酸、强碱下催化化学反应，细胞中的酶起催化作用在什么样的条件下？温度会影响酶的活性吗？酶活性：酶催化一定化学反应的能力。酶活性的高低，可用在一定条件下，酶所催化的化学反应的反应速率来表示。探究实验二：探究实验二：淀粉的分解实验淀粉的分解实验 将上述三支试管在将上述三支试管在00、6060、101000水浴中保温水浴中保温一段时间；一段时间；向上述三支试管中分别加入向上述三支试管中分别加入2ml淀粉酶溶液淀粉酶溶液;将上述三支试管在各自温度下保温一段时间；将上述三支试管在各自温度下保温一段时间；向上述三支试管中各加入向上述三支试管中各加入2滴碘液;2ml
34、淀粉液淀粉液2ml淀粉液淀粉液2ml淀粉液淀粉液123核心考点-72-考点一考点二考点三自主梳理核心突破典例精析探究实验二：探究实验二：淀粉的分解实验淀粉的分解实验 00 6060 10 1000变蓝变蓝 不变不变 变蓝变蓝2ml淀粉液淀粉液2ml淀粉液淀粉液2ml淀粉液淀粉液123核心考点-74-考点一考点二考点三自主梳理核心突破典例精析核心考点-75-考点一考点二考点三自主梳理核心突破典例精析核心考点-76-考点一考点二考点三自主梳理核心突破典例精析影响酶活性的因素v酶活性：酶催化一定化学反应的能力。酶活性的高低，可用在一定条件下，酶所催化的化学反应的反应速率来表示。v酶促反应速率：用单位
35、时间内，单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。pH低于最适低于最适pH时时酶活性随着酶活性随着pH的升高而的升高而上升上升pH高于最适高于最适pH时时酶活性随着酶活性随着pH的升高的升高而下降而下降最适最适pH时：时：酶活性最高酶活性最高动物动物:6.56.5 8.08.0例外，胃蛋白酶例外，胃蛋白酶的最适的最适pH:pH:1.51.5植物植物:4.54.5 6.56.5。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，蛋白遭到破坏，蛋白质变性，而失去质变性，而失去()()。每种酶都有自己的每种酶都有自己的
36、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 最高最高空间结构空间结构在过酸过碱的条件下，都会使酶的（在过酸过碱的条件下，都会使酶的（）遭）遭到破坏到破坏,蛋白质（蛋白质（变性变性），酶失去（），酶失去（）。）。活性活性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，胰液中的酶为中的酶为8-98-9）植物体里的酶
37、最适植物体里的酶最适PHPH大大多在多在4.5-6.54.5-6.5之间之间酶活性受温度影响示意图酶活性受温度影响示意图最适温度最适温度t/mmol.s/mmol.s-1-1酶活性受酶活性受pH值影响示意图值影响示意图低温、高温、过酸、过碱对酶活性的影响低温、高温、过酸、过碱对酶活性的影响一样的吗？一样的吗？抑制抑制失活失活失活失活失活失活实验实验探究探究PHPH值对酶活性影响实验的实验思路值对酶活性影响实验的实验思路一系列一系列PHPH梯度的溶液分别处理梯度的溶液分别处理H2O2酶，用酶，用不同不同PHPH值处理的值处理的H2O2酶催化酶催化H2O2分解，分解，其它因素一致，观察气泡的产生量
38、及卫生其它因素一致，观察气泡的产生量及卫生香的助燃情况香的助燃情况，即达到实验目的。即达到实验目的。操纵自变量，控制无关变量。操纵自变量，控制无关变量。检测因变量，表达实验结果。检测因变量，表达实验结果。pH对酶活性的影响对酶活性的影响 实验程序实验程序步步骤骤实验操作实验操作内容内容试管试管1 1试管试管2 2试管试管3 31 1注入等量注入等量过氧化过氧化氢酶氢酶溶液溶液2 2滴滴2 2滴滴2 2滴滴2 2注入不同注入不同pH的溶液的溶液1 mL1 mL蒸蒸馏水馏水1 mL1 mL盐酸盐酸1 mL1 mLNaOHNaOH3 3注入等量的注入等量的H2 2O2 2溶液溶液2 2 mL2 2
39、mL2 2 mL4 4观察现象观察现象有大量气有大量气泡泡产生产生无气泡无气泡产生产生无气泡无气泡产生产生注意：实验程序中注意：实验程序中2、3步一定不能颠倒步一定不能颠倒核心考点-84-考点一考点二考点三自主梳理核心突破典例精析核心考点-85-考点一考点二考点三自主梳理核心突破典例精析核心考点-86-考点一考点二考点三自主梳理核心突破典例精析核心考点-87-考点一考点二考点三自主梳理核心突破典例精析核心考点-88-考点一考点二考点三自主梳理核心突破典例精析 答案解析解析关闭 答案解析关闭酶的特性：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影响酶促反应速率的
40、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、pHpHv5.反应的时间v就算是在最适条件下，酶发挥作用一段时间后，酶的活性也会逐渐下降，甚至失活。v6.抑制剂（竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂）比较：酶与无机催化
41、剂比较：酶与无机催化剂改变反应速度，但本身的质、量不变；改变反应速度，但本身的质、量不变；【但是，所有酶都必须参与反应过程！】【但是，所有酶都必须参与反应过程！】只能催化热力学允许进行的反应；只能催化热力学允许进行的反应；加快加快v，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点；，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点；降低活化能，使降低活化能，使v加快。加快。四、酶与一般催化剂的共同点四、酶与一般催化剂的共同点：（1）改变化学反应速率，本身不被消耗。（起）改变化学反应速率，本身不被消耗。（起催化作用时，反应前后酶的化学性质和数量不变）催化作用时，反应前后酶的化学性质和数量不变）酶酶 底物底物产物产物酶酶中
42、间产物中间产物酶促反应的两个方向酶促反应的两个方向四、酶与一般催化剂的共同点：四、酶与一般催化剂的共同点：（2）只能催化）只能催化已有的已有的化学反应。化学反应。（3）降低活化能降低活化能，使反应速率加快。，使反应速率加快。（4）加快化学反应速率，）加快化学反应速率，缩短达到平衡的时缩短达到平衡的时间间，但，但不改变平衡点不改变平衡点（在可逆反应中，正逆反（在可逆反应中，正逆反应速度相等时为反应的平衡点，此时反应物与应速度相等时为反应的平衡点，此时反应物与产物的浓度保持动态平衡，相对稳定）。产物的浓度保持动态平衡，相对稳定）。例：在温度、例：在温度、pHpH等适宜条件下，图中实线表示等适宜条件
43、下，图中实线表示在没有酶时此反应的过程。在在没有酶时此反应的过程。在t t1 1时，将催化此时，将催化此反应的酶加入反应混合物中，图中表示此反应反应的酶加入反应混合物中，图中表示此反应进程的是进程的是 A A曲线曲线A A B B曲线曲线B BC C曲线曲线C C D D曲线曲线D D1.1.温度、温度、pHpH2.2.底物浓度底物浓度 酶量一定的条件下，在一定范围内随着底物浓酶量一定的条件下，在一定范围内随着底物浓度的增加，反应速率也增加，但达到一定浓度后不度的增加，反应速率也增加，但达到一定浓度后不再增加，原因是受到再增加，原因是受到酶数量的限制酶数量的限制。（当酶浓度、温度和（当酶浓度、
44、温度和pHpH恒定时）恒定时）在底物浓度很低的范在底物浓度很低的范围内，反应速度与底物浓度成正比；继续增加围内，反应速度与底物浓度成正比；继续增加底物浓底物浓度，反应速度增加转慢度，反应速度增加转慢；达到最大后达到最大后保持不变。保持不变。酶数量一定时，底物浓度越大，形成的酶数量一定时，底物浓度越大，形成的酶酶底物底物复合物复合物越多；达到一定程度后，有限的酶全部与底物越多；达到一定程度后，有限的酶全部与底物结合而达到饱和。结合而达到饱和。反应速度达到最大，再增加反应速度达到最大，再增加底物浓度，底物浓度并不影响酶的活性。底物浓度，底物浓度并不影响酶的活性。酶浓度增加酶浓度增加1 1倍，曲线发
45、生怎样的变化？倍，曲线发生怎样的变化？如图的红色曲线如图的红色曲线。【理解【理解等等特征性变化特征性变化】相同底物浓度下，酶浓度越高，形成的酶相同底物浓度下，酶浓度越高，形成的酶底物复底物复合物越多，合物越多，v越大；酶浓度越高，使酶饱和需要的底越大；酶浓度越高，使酶饱和需要的底物浓度越大。说出曲线几段的限制因素。物浓度越大。说出曲线几段的限制因素。请举出两种能够影响这一曲线形状的因素。请举出两种能够影响这一曲线形状的因素。酶浓度、温度和酶浓度、温度和pHpH等等思考：思考：限制限制OA段的因素段的因素是是底物浓度；底物浓度；限制限制BC段的因素是段的因素是酶浓度酶浓度。底物浓度反应速度有限的
46、酶被饱和有限的酶被饱和酶浓度限制酶浓度限制vV受底物浓度受底物浓度限制限制底物浓度反应速度酶浓度增加一倍酶浓度增加一倍;【红线，注意斜率【红线，注意斜率和拐点变化】和拐点变化】（酶浓度不变）（酶浓度不变）再增加：再增加：O 底物浓度底物浓度反应速率反应速率竞争性抑制剂与底物竞争性地与竞争性抑制剂与底物竞争性地与酶的活性部位结合。它既与酶结合，酶的活性部位结合。它既与酶结合，又与酶分离，即酶与竞争性抑制剂又与酶分离，即酶与竞争性抑制剂的结合是可逆的。的结合是可逆的。竞争性抑制剂的竞争性抑制剂的效应取决于抑制剂与底物的相对浓效应取决于抑制剂与底物的相对浓度。增加底物浓度，使反应液中的度。增加底物浓
47、度，使反应液中的底物分子增大，进而使底物分子增大，进而使v不断接近不断接近vmax,即即竞争性抑制剂可以通过增加竞争性抑制剂可以通过增加底物浓度来降低抑制剂与酶结合的底物浓度来降低抑制剂与酶结合的概率，以缓解抑制。概率，以缓解抑制。因此因此表示竞表示竞争性抑制剂加入后的情形，随底物争性抑制剂加入后的情形，随底物浓度的增加抑制作用逐渐减弱并接浓度的增加抑制作用逐渐减弱并接近正常的最大反应速度。近正常的最大反应速度。某些抑制剂能某些抑制剂能可逆地可逆地与酶与酶。与底物结构相似，与底物结构相似，从而阻止酶与底物的结合。，从而阻止酶与底物的结合。可通过增加底物浓度而解除抑制。可通过增加底物浓度而解除抑
48、制。VVmax无抑制剂无抑制剂底物浓度底物浓度加竞争性抑制剂加竞争性抑制剂使使v下降的原因：下降的原因：酶（酶（E）与抑制剂（）与抑制剂（I）结合，使部分酶）结合，使部分酶被抑制剂占据而不能再同时与底物结合，被抑制剂占据而不能再同时与底物结合，但但EI不能生成产物。不能生成产物。增加底物浓度，使反应液中的底物分增加底物浓度，使反应液中的底物分子增大，进而使子增大，进而使v接近接近vmax。【E总总】【】【E游离游离】【】【ES】【】【EI】例如：喝酒能治疗甲醇中毒。因为例如：喝酒能治疗甲醇中毒。因为甲醇与乙醇竞争性结合酶的活性部位。甲醇与乙醇竞争性结合酶的活性部位。解读：加入竞争性抑制剂；解读
49、：加入竞争性抑制剂；【蓝线】【蓝线】底物浓度反应速度酶浓度限制酶浓度限制vV受底物浓度受底物浓度限制限制底物浓度反应速度竞争性抑制剂既与酶结合，又与酶分离。竞争性抑制剂既与酶结合，又与酶分离。竞争性抑制剂的效应取决于抑制剂与底物的相对浓度。竞争性抑制剂的效应取决于抑制剂与底物的相对浓度。增加底物浓度，使反应液中的底物分子增大，进而使增加底物浓度，使反应液中的底物分子增大，进而使v不不断接近断接近vmax。可通过增加底物浓度而解除抑制。可通过增加底物浓度而解除抑制。与底物结构毫无关系，与底物结构毫无关系，其结合的部位不是酶活性部位，其结合的部位不是酶活性部位，酶与酶与加非竞争性抑制剂加非竞争性抑
50、制剂无抑制剂无抑制剂Vmax底物浓度底物浓度Vmax变小变小解读：非竞争性抑制剂解读：非竞争性抑制剂.【紫线】【紫线】底物浓度反应速度酶浓度限制酶浓度限制vV受【底物】受【底物】限制限制底物浓度反应速度抑制剂抑制剂【C1P60】在生物化学反应中，当底物与酶的活性位点形成互补结构在生物化学反应中，当底物与酶的活性位点形成互补结构时，可催化底物发生变化，如图甲时，可催化底物发生变化，如图甲所示。酶的抑制剂是与酶结所示。酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性部位，合并降低酶活性的分子。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性部位，非竞争性抑制剂和酶活性部位以外的其它位点结合，从
