1、第第5 5章细胞的能量供应和利用章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一、酶的作用和本质一、酶的作用和本质 南溪二中南溪二中 袁胜聪袁胜聪1 1、这个实验要解决什么问题？、这个实验要解决什么问题？2 2、是什么物质使肉块消失了？、是什么物质使肉块消失了？鸟类的胃是否只有物理性消鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化。化，没有化学性消化。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。3 3、怎样才能证明你的推测？、怎样才能证明你的推测？1773年，意大利科学家斯帕兰札年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了这样一个巧妙的实验尼设计了这样一个巧妙的
2、实验问题探讨问题探讨证明：证明：胃具有化学消化的作用胃具有化学消化的作用17731773年，年，将肉块放入小巧的金属笼将肉块放入小巧的金属笼内，内，然后让鹰把小笼子吞下去，这样，肉块然后让鹰把小笼子吞下去，这样，肉块就可以不受胃的物理性消化的影响，而就可以不受胃的物理性消化的影响，而胃液却可以流入笼内。过一段时间后，胃液却可以流入笼内。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。于是，他推断胃液中一定含有失了。于是，他推断胃液中一定含有消化肉块的物质。消化肉块的物质。收集胃内化学物质，看这些物质在体外是否收集胃内化学物质，看这些物质在体外是否能将肉块
3、分解能将肉块分解?能能胃内的化学物质到底是什么？胃内的化学物质到底是什么？酶酶一、酶的作用和本质一、酶的作用和本质细胞代谢细胞代谢：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，统称为细胞代谢。化学反应，统称为细胞代谢。是生命活动的基础是生命活动的基础1 1、酶在细胞代谢中的作用、酶在细胞代谢中的作用 实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解（1 1）H H2 2O O2 2 可以在过氧化氢酶（可以在过氧化氢酶（生物催化剂或有生物催化剂或有机催化剂机催化剂)、FeFe3+3+(无机催化剂无机催化剂)的催化下或者的催化下或者加热的条件下加热的条件
4、下分解分解为为H H2 2O O 和和O O2 2。（2）肝脏细胞中含有过氧化氢酶，可以用）肝脏细胞中含有过氧化氢酶，可以用新鲜新鲜的肝脏研磨液研究过氧化氢酶的作的肝脏研磨液研究过氧化氢酶的作（3）通过观察溶液中冒出）通过观察溶液中冒出气泡的多少气泡的多少，即可判，即可判断过氧化氢分解速率的快慢。断过氧化氢分解速率的快慢。实验原理实验原理2 H2O2 2 H2O +O21.1.常温下反应常温下反应2.2.加热加热3.Fe3.Fe3+3+做催化剂做催化剂4.4.过氧化氢酶过氧化氢酶新鲜新鲜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溶液溶
5、液H2O2 过氧化氢酶H2O2 H2O +O2（气泡）（气泡）H2O2 H2O +O2（气泡）（气泡）H2O2 H2O +O2（气泡）（气泡）Fe 3+加 热常温常温H2O +O2（气泡）（气泡）1.1.取取4 4支洁净试管，编上序号支洁净试管，编上序号1 1、2 2、3 3、4 4，并且各注入，并且各注入2mL2mL过氧化氢溶液，按序号依次放置在试管架上。过氧化氢溶液，按序号依次放置在试管架上。2.2.将将2 2号试管号试管放在约放在约9090左右左右的水浴中加热，观察气泡的水浴中加热，观察气泡冒出的情况，并与冒出的情况，并与1 1号试管作比较。号试管作比较。3.3.向向3 3号试管号试管内
6、滴入内滴入2 2滴滴e el l3 3溶液，向溶液，向4 4号试管号试管内滴内滴 入入2 2滴滴新鲜肝脏研磨液新鲜肝脏研磨液。轻轻地振荡两只试管，使试管内。轻轻地振荡两只试管，使试管内的物质混合均匀。仔细观察哪支试管产生的气泡多。的物质混合均匀。仔细观察哪支试管产生的气泡多。4.24.23min3min后，将点燃但无火焰的卫生香分别放入后，将点燃但无火焰的卫生香分别放入3 3、4 4号试管内液面的上方，观察哪支试管中的卫生香燃烧猛号试管内液面的上方，观察哪支试管中的卫生香燃烧猛烈。烈。方方 法法 步步 骤骤现现 象象 与与 结结 论论 常温常温 90摄氏度摄氏度 Fe 3+过氧化氢酶过氧化氢酶
7、 1 2 3 4 加热加热 能促进过氧化氢的分解，提高反应速。能促进过氧化氢的分解，提高反应速。Fe 3+和过氧化氢酶和过氧化氢酶均能促进过氧化氢的分。均能促进过氧化氢的分。过氧化氢酶过氧化氢酶 比比（无机催化剂）（无机催化剂）Fe 3+的催化效率的催化效率高得多。高得多。121343411 1号试管与号试管与2 2号试管对照，说明号试管对照，说明1 1号试管与号试管与3 3号试管对照，说明号试管对照，说明1 1号试管与号试管与4 4号试管对照，说明号试管对照，说明3 3号试管与号试管与4 4号试管对照，说明号试管对照，说明加热可以促进过氧化氢分解加热可以促进过氧化氢分解FeClFeCl3 3
8、能催化能催化H H2 2O O2 2分解分解过氧化氢酶能催化过氧化氢酶能催化H H2 2O O2 2的分解的分解过氧化氢酶的催化效率比过氧化氢酶的催化效率比FeClFeCl3 3高高在本实验中应该注意哪些事项？在本实验中应该注意哪些事项？3.3.滴加氯化铁和肝脏研磨液不能合用一支滴管。滴加氯化铁和肝脏研磨液不能合用一支滴管。2.2.要使用肝脏的要使用肝脏的研磨液研磨液：使：使酶酶充分释放、充分与充分释放、充分与接触接触 。1.1.实验时肝脏实验时肝脏必须要新鲜必须要新鲜：不新鲜，酶的活性会降低或：不新鲜，酶的活性会降低或失活。失活。4.4.过氧化氢有一定的腐蚀性，请尽量避免接触皮肤过氧化氢有一
9、定的腐蚀性，请尽量避免接触皮肤 。5.5.滴加试剂时，务必保证试管直立以避免试剂吸附在滴加试剂时，务必保证试管直立以避免试剂吸附在试管壁上。试管壁上。6.6.卫生香使用完后，要立即熄灭。卫生香使用完后，要立即熄灭。7.7.检测卫生香复燃时，要将卫生香插入试管内接近液检测卫生香复燃时，要将卫生香插入试管内接近液面的位置，但要防止卫生香熄灭。面的位置，但要防止卫生香熄灭。2 22 2 浓度浓度2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%90FeCl3思考讨论思考讨论1 1、与号试管相比，号试管出现什么不同的现象？、与号试管相比，号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？这一现象说明什么？放出的气泡多
10、。说明加热能促进放出的气泡多。说明加热能促进的分解，的分解，提高反应速率。提高反应速率。不能不能2 2、在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？、在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？3 3、3 3号和号和4 4号试管未经加热，也有大量气泡产生，号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？这说明什么？e e和和酶能加快酶能加快的分解。的分解。4 4、3 3号试管与号试管与4 4号试管相比，哪支试管中的反应速率号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？利进行至关重要？4 4号快。这说明号快。这说
11、明酶比酶比e e的催化效率高得多。的催化效率高得多。细胞内化学反应都需要在常温、常压下才能高效进行，细胞内化学反应都需要在常温、常压下才能高效进行，只有酶能满足这样的条件。只有酶能满足这样的条件。加入加入H H2 2O O2 2、FeClFeCl3 3和肝脏研磨液的量和肝脏研磨液的量及浓度及浓度;H;H2 2O O2 2和肝脏研磨液的新鲜程度和肝脏研磨液的新鲜程度H H2 2O O2 2分解速度（气泡的多少）分解速度（气泡的多少）控制变量控制变量变量：变量：实验过程中可以变化的因素。实验过程中可以变化的因素。9090水浴加热；水浴加热；3.5%FeCl3.5%FeCl3 3溶液；溶液；20%2
12、0%肝脏研磨液肝脏研磨液自变量：自变量：人为改变的变量人为改变的变量无关变量：无关变量：除自变量外，除自变量外，实验过程中可能还会存实验过程中可能还会存 在一些对实验结果造成在一些对实验结果造成 影响的可变因素。影响的可变因素。因变量：因变量：随自变量的变随自变量的变化而变化的量化而变化的量对照实验：对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。不变的实验。在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。量都应当始终保持相同。对照组对照组1 1号试管号试管实验组实验组2 2、3 3、4 4号试管号试管
13、1、单一变量原则、单一变量原则2、对照原则、对照原则3、等量原则、等量原则2 22 2 浓度浓度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对照组对照组实验组实验组对照实验对照实验无关变量无关变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：FeFe3+3+：酶：酶：提高分子的能量提高分子的能量降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的更显著地降低化学反应的活化能活化能酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用 分子从常态转变为容易发生化学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。反应的活跃状态所需
14、要的能量。加热加热加快了反应进程，提高了反应速度加快了反应进程，提高了反应速度催化剂的催化剂的主要特点主要特点3、参与反应，、参与反应，不提不提 供能量供能量1、降低反应所需的、降低反应所需的 活化能活化能、本身的、本身的量与化学量与化学 性质不变性质不变催化剂在化学反应中的作用催化剂在化学反应中的作用.H2O2参与化学反应的反应物具有参与化学反应的反应物具有两种状态两种状态：常常 态态活跃状态活跃状态能量低，不能分解能量低，不能分解能量高，可以分解能量高，可以分解加热加热活化能活化能返回活化活化 同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更
15、高。显著，因而催化效率更高。酶的作用：酶的作用：酶的作用：酶的作用：降低活化能，催化作用。降低活化能，催化作用。正是酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的正是酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。条件下快速进行。2 2、酶的本质、酶的本质A.A.酶本质的探索：酶本质的探索：（1 1）18571857年，法国年，法国 巴斯德巴斯德 通过显微镜观察，提出酿酒中发酵是由于酵母细通过显微镜观察，提出酿酒中发酵是由于酵母细胞的存在胞的存在结论：结论：没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的(2)(2)德国德国 李比希李比希结论：结论：发酵是酵母细胞中的某些
16、物质，但这些物发酵是酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用（3 3）德国）德国 毕希纳毕希纳过程：过程：结论：将酵母细胞中引起发酵的物质称为结论：将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶酿酶（4 4）美国）美国 萨姆纳萨姆纳 1926 1926年，从刀豆种子中提出年，从刀豆种子中提出脲酶结晶，脲酶是脲酶结晶，脲酶是一种蛋白酶一种蛋白酶 20 20世纪世纪3030年代年代,相继提出了相继提出了多种酶的蛋白结晶多种酶的蛋白结晶结论：结论：酶是一类具有催化作用的蛋白质酶是一类具有催化作用的蛋白质（5 5）2020世纪世纪8080年代年
17、代 切赫、奥特曼切赫、奥特曼发现发现少数少数RNARNA也具有生物催化作用也具有生物催化作用结论：结论：酶是具有催化作用的有机物，其中酶是具有催化作用的有机物，其中绝大绝大多数是蛋白质，少数是多数是蛋白质，少数是RNARNAB.B.酶的定义酶的定义 酶：酶：是是活细胞活细胞产生的具有生物产生的具有生物催化作用催化作用的的有有机物机物。绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNARNA怎样验证酶的存在？怎样验证酶的存在？蛋白质与双缩脲反应：产生紫色蛋白质与双缩脲反应：产生紫色反应；反应；RNARNA与吡罗红反应：产生与吡罗红反应：产生红色。红色。催化脂肪酶水解的酶是什么
18、？催化脂肪酶水解的酶是什么？蛋白酶蛋白酶酶的主要的合成部位？酶的主要的合成部位？核糖体核糖体 所有的活细胞都能产生酶所有的活细胞都能产生酶82课后练习课后练习一、基础题一、基础题1、仔细阅读本节的、仔细阅读本节的“资料分析资料分析”，完成下列图解。完成下列图解。、为什么说酶是细胞代谢所必需的？说出两条理由。、为什么说酶是细胞代谢所必需的？说出两条理由。3 3、下列关于酶的表述，全面而准确的是：、下列关于酶的表述，全面而准确的是：、酶不能脱离生物体起作用；、酶是蛋白质；、酶不能脱离生物体起作用；、酶是蛋白质；、酶与无机催化剂没有本质区别；、酶与无机催化剂没有本质区别；、酶是活细胞产生的有催化作用
19、的有机物。、酶是活细胞产生的有催化作用的有机物。细胞代谢的催化效率高，细胞代谢需要在常温常压、酸碱度细胞代谢的催化效率高，细胞代谢需要在常温常压、酸碱度适中等温和条件下进行，酶符合此条件。适中等温和条件下进行，酶符合此条件。二、拓展题二、拓展题1 1、给你一份某种酶的结晶，你能设计实验鉴定它是不是、给你一份某种酶的结晶，你能设计实验鉴定它是不是蛋白质吗？想一想，在萨姆纳之前，为什么很难鉴定酶的本质？蛋白质吗？想一想，在萨姆纳之前，为什么很难鉴定酶的本质？用双缩脲试剂产生紫色反应。细胞中酶的提取和纯化非常困难用双缩脲试剂产生紫色反应。细胞中酶的提取和纯化非常困难2 2、你想知道哪些、你想知道哪些
20、RNARNA具有生物催化活性吗？具有生物催化活性吗？是否还存在具有活性的是否还存在具有活性的DNADNA呢？呢？四膜虫的四膜虫的rRNArRNA前体前体已有报道已有报道课堂练习课堂练习1、关于酶的特性，下列表述中、关于酶的特性，下列表述中错误错误的是的是A、酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物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、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、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2、用纯唾液和用稀释、用纯唾液和用稀释10倍的唾液做唾液淀粉酶倍的唾液做唾液淀粉酶 的催化实验，其效果完全相同，这说明酶具有的催化实验，其效果完全相同，这说明酶具有A、专一性专一性 B、多样性多样性 C、高效性高效性 D、多变性多变性3、能水解脂肪酶的酶是、能水解脂肪酶的酶是A、淀粉酶淀粉酶 B、蛋白酶蛋白酶 C、脂肪酶脂肪酶 D、麦芽糖酶麦芽糖酶123ACDCEFAAA反应前后本身反应前后本身 不变不变专一性专一性B、C、D同时存在时，只催化同时存在时，只催化C物质的反应物质的反应。葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖麦芽糖酶麦芽糖酶BD
