1、第5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“仪狄始作，酒醪，变五味，少康（一作杜康）作秣酒。仪狄始作，酒醪，变五味，少康（一作杜康）作秣酒。”世本八种世本八种酶，酒母也酶，酒母也康熙字典康熙字典1 1酶的本质酶的本质巴斯德之前，许多化学家都认为发酵是纯化学反应，与生命巴斯德之前，许多化学家都认为发酵是纯化学反应，与生命活动无关。活动无关。毕希纳的实验结束了这场争论，酵母细胞提取液与活酵母细毕希纳的实验结束了这场争论，酵母细胞提取液与活酵母细胞作用相同。他将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。胞作用相同。他将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。190719
2、07年的诺贝尔化学奖年的诺贝尔化学奖1783年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间他把小笼子取出来发现笼内的肉块消失了。1为什么要将肉块放在金属笼内？2是什么物质让肉块消失了？3怎样才能证明你的推测？排除物理性消化消化道内的化学物质将肉块分解了收集消化道内的化学物质，看看这些化学物质在体外是否也能将肉块分解一、酶的本质的发现一、酶的本质的发现 从刀豆中从刀豆中提纯得到脲酶，提纯得到脲酶，并证明其化学并证明其化学本质是本质是蛋白质蛋白质一、酶的本质的发现一、酶的本质的发现酶的本质：酶的本质：酶是酶是活细胞活细胞产生的具有产生的
3、具有催化催化作用的有机作用的有机物，其中绝物，其中绝大多数是蛋白质大多数是蛋白质，少数少数RNARNA也具有也具有催化功能。催化功能。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物质有关。发酵与活细胞有关。死细胞中的物质和活细胞一样，都能引起发酵。脲酶是蛋白质胃蛋白酶等许多酶是蛋白质。少数酶是RNA酶的本质酶的本质结论：酶绝大多数是蛋白质，只有少部分是RNA酶的来源：酶的功能：酶的化学本质：活细胞催化作用多数是蛋白质，少数是RNA酶的定义：酶是活细胞活细胞产生
4、的具有催化作用催化作用的有机物，有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，蛋白质，少数是RNARNA。酶促反应：由酶催化的化学反应称为酶促反应酶促反应：由酶催化的化学反应称为酶促反应底物：受酶催化而发生化学反应的分子叫底物（反应物）底物：受酶催化而发生化学反应的分子叫底物（反应物）2 2酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用H2O2H2OO2细胞中每时每刻都进行着细胞中每时每刻都进行着许多化学反应许多化学反应，统称为，统称为细胞代谢细胞代谢。细胞代谢会产生对细胞有害的物质，如细胞代谢会产生对细胞有害的物质，如H H2 2O O2 2等，细等，细胞依靠过胞依靠过氧化氢酶氧化氢酶能快速将过氧化氢分解。能快
5、速将过氧化氢分解。二、酶的的作用二、酶的的作用探究过氧化氢在不同条件下的分解速率探究过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温常温903.5%FeCl320%肝脏肝脏研磨液研磨液2 2滴蒸馏水滴蒸馏水 2 2滴蒸馏水滴蒸馏水2 2滴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反应条件自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量变量变量 22 浓度剂量剂量剂量剂量气泡产生气泡产生卫生香燃烧卫生香燃烧对照实验对照实验对照组对照组实验组实验组实验处理：1、配
6、置常量等量原则 2、设置自变量单一变量原则 3、检测因变量科学性原则 二、酶的的作用二、酶的的作用过氧化氢过氧化氢的分解速的分解速率率二、酶的的作用二、酶的的作用（1）1与与2对照，结论为：对照，结论为：（2）1与与3对照，结论为：对照，结论为：（3）1与与4对照，结论为：对照，结论为：（4）3与与4对照，结论为：对照，结论为：常态常态活跃态活跃态思考：为什么自然条件下过氧化氢的分思考：为什么自然条件下过氧化氢的分解速率很慢？解速率很慢？常态常态活跃态活跃态 活化能：活化能：常态常态活跃态活跃态活化能活化能常态常态活跃态活跃态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
7、活跃状态所需要的能量。活跃状态所需要的能量。思考：结合活化能的知识，分析加热加快化学反应的思考：结合活化能的知识，分析加热加快化学反应的原理。原理。常态常态活跃态活跃态加热：加热：使过氧化氢分子得到能量，从常态变为活跃态。使过氧化氢分子得到能量，从常态变为活跃态。活跃活跃态态小组讨论：分析酶加快化学反应的原理。小组讨论：分析酶加快化学反应的原理。【资料】【资料】过氧化氢酶上有两个过氧化氢结合位点，过氧化氢酶上有两个过氧化氢结合位点，其催化过氧化氢分解时，必须有两个其催化过氧化氢分解时，必须有两个H H2 2O O2 2与过氧化氢与过氧化氢酶相遇且碰撞在两个结合位点上，才能发生反应。该酶相遇且碰
8、撞在两个结合位点上，才能发生反应。该酶空间结构与活跃态酶空间结构与活跃态H H2 2O O2 2相匹配。相匹配。位点位点1 1位点位点2 2位点位点1 1位点位点2 2过氧化氢酶过氧化氢酶酶空间结构与活跃态酶空间结构与活跃态H H2 2O O2 2相匹配相匹配活跃态活跃态常态常态酶的催化机理：酶的催化机理：降低了化学反应的活化能。降低了化学反应的活化能。活跃活跃态态酶的作用机理酶的作用机理与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。酶是一种生物催化剂，能显著降低活化能高效性意义：酶的催化作用，使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行。意义：酶的催化作用，使细胞代谢在温和条件下快速有序
9、地进行。3 3酶的特性酶的特性一一 酶具有酶具有高效性高效性酶的催化效率是无机催化剂的1071013 倍酶具有高效性的意义：（1）保证了细胞内化学反应的顺利进行。（2）保证了细胞内能量供应的稳定。酶高效性的曲线分析时间产物浓度A、加酶 B、加无机催化剂C、不加催化剂酶具有催化剂的特点：反应前后性质、数量不变；能改变反应速率降低化学反应活化能；缩短达到平衡的时间，不改变平衡点（即产物的总量不变）A、B曲线比较，说明酶具有_A、C曲线比较，说明酶具有_高效性催化作用探究 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 淀粉和蔗糖都是非还原糖。淀粉和蔗糖在酶的作用下都能水解成还原糖。通过斐林试剂鉴定溶液中是否有还原糖
10、，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。1.实验原理探究 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用1.实验的自变量、因变量以及无关变量分别是什么？2.实验设计试管编号淀粉溶液蔗糖溶液淀粉酶溶液12 mL2 mL22 mL2 mL斐林试剂反应条件2 mL沸水浴1 min2 mL2.在已知淀粉酶能够催化淀粉水解的情况下，本实验设置1号试管还有没有必要？产物鉴定3.该实验能否用碘液进行鉴定？不能，碘液无法鉴定蔗糖是否发生水解，反应前后均不变蓝。探究 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用3.实验结果4.实验结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解！底物（反应物）酶产物（生成物）酶酶1.酶具有专一性的模型：锁
11、钥模型 二二 酶具有酶具有专一性专一性2.每一种酶只能催化_化学反应如：脲酶只能催化_分解。过氧化氢酶只能催化_分解。DNA酶可以催化所有的_分解。保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。一种或一类尿素过氧化氢DNA3.酶具有专一性的意义：二二 酶具有酶具有专一性专一性三三 酶的作用条件较温和酶的作用条件较温和探究影响酶活性的条件酶活性:酶催化特定化学反应的能力。可用在一定条件下催化某一化学反应的速率表示。思路:设置条件对照1 底物+条件1+酶2 底物+条件2+酶3 底物+条件3+酶 一段时间后检测底物的减少量或产物的生成量许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下，催化化学反应，酶起催化作用需
12、要怎样的条件？实验1：探究温度对酶活性的影响【思考】1、能否用H2O2和H2O2酶（猪肝研磨液）探究温度对酶活性的影响？H2O2本身受热易分解，会对实验结果造成干扰。3、该实验的原理是？2、能否用斐林试剂检验是否有还原糖的出现？不能，使用斐林试剂检验时需要水浴加热，会影响实验结果。1试管2试管3试管4试管5试管6试管加淀粉2ml2ml（）加淀粉酶（）2ml2ml保温混合将2加入1中将4加入3中保温0冰水保温5min60水浴保温5min100水浴保温5min加碘液2滴2滴2滴观察颜色 结论0冰水保温5min60水浴保温5min100水浴保温5min2ml2ml变蓝变蓝不变蓝温度对酶的活性有影响，
13、温度过高或过低都会降低酶的活性探究温度对酶活性的影响（用淀粉酶）将6加入5中自变量因变量无关变量无关变量/mmol.s-1/mmol.s-1ot/酶活性受温度影响示意图酶活性受温度影响示意图ABC在最适温度时，酶的活性最高。温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，不可恢复。在0左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。酶制剂适宜在低温下保存。三、酶的作用条件较温和【思考】1、能否用淀粉和淀粉酶探究PH对酶活性的影响？（1）淀粉遇酸水解（2）碘液在碱性环境下不显色（3）斐林试剂会与盐酸发生中和反应2、该实验的原理是？实验2：探究pH对酶活性的影响反应条件实
14、验步骤一取三支试管，编号1、2、3。二1号试管中加入 _。2号试管中加入等量 _。3号试管中加入等量 _。三三支试管都加入 _ 四三支试管都加入 ，振荡，反应实验现象 实验结论 2滴NaOH2 mLH2O2溶液产生少量气泡产生少量气泡酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏高或偏低都会影响酶的活性2滴新鲜肝脏研磨液稀盐酸清水产生大量气泡实验2：探究pH对酶活性的影响（用H2O2酶）自变量因变量无关变量酶的名称 最适pH动物体内酶 6.5-8.0植物体内酶 4.5-6.5胰蛋白酶 8.0-9.0胃蛋白酶 1.5-2.2在最适pH下，酶的活性最高。pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。过酸、过碱，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，不可恢复。酶的活性受pH的影响ABC三、酶的作用条件较温和细胞的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。拿植物叶肉细胞说，与光合作用有关的酶分布在叶绿体内。与呼吸作用有关的酶分布在细胞质基质和线粒体内，这样，光合作用与呼吸用在细胞内不同的区室同时进行，就可以互不干扰了。酶的应用溶菌酶溶解细菌的细胞壁含酶牙膏多酶片胰蛋白酶加酶洗衣粉果胶酶科学技术社会：酶为生活添姿彩
