1、细胞作为一个最基本的生命系统，细胞作为一个最基本的生命系统，只有不断只有不断输入能量输入能量，才能维持生命的，才能维持生命的有有序性。序性。能量的获得与利用都离不开能量的获得与利用都离不开化学反化学反应应，而反应速率与，而反应速率与酶酶的催化密切相关。的催化密切相关。第节降低化学反应活化能的酶第节降低化学反应活化能的酶问题探讨：问题探讨：P76P76 斯帕兰札尼研究鹰的消化作用实验。斯帕兰札尼研究鹰的消化作用实验。背景：背景：当时认为鹰的胃当时认为鹰的胃只有物理性消化只有物理性消化。讨论：讨论：.为什么要将肉块放在金属笼内？为什么要将肉块放在金属笼内？排除排除了物理性消化，观察有无了物理性消化
2、，观察有无化学性消化。化学性消化。.是什么物质使肉块消失了？是什么物质使肉块消失了？胃液里的胃液里的消化酶消化酶进行进行化学性消化化学性消化，使肉块，使肉块 消失了。消失了。.怎样才能证明你的推测？怎样才能证明你的推测？从鹰胃中提取从鹰胃中提取胃液胃液，在，在体外体外进行消化实验。进行消化实验。探究探究实践实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解 新鲜肝脏中有较多的新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶过氧化氢酶。质量分。质量分数为数为3.5%FeCl3.5%FeCl3 3溶液和质量分数为溶液和质量分数为20%20%的肝脏研的肝脏研磨液相比，每滴磨液相比，每滴FeClFeCl3
3、 3溶液中的溶液中的FeFe3+3+，大约是过，大约是过氧化氢酶分子数的氧化氢酶分子数的2525万倍。万倍。（一）酶在细胞代谢中的作用（一）酶在细胞代谢中的作用细细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为称为细胞代谢细胞代谢。而化学反应通常需要。而化学反应通常需要酶酶的参与。的参与。那么，酶有什么作用呢？那么，酶有什么作用呢？一、酶的作用和本质一、酶的作用和本质 本实验用观察本实验用观察气泡产生的数量气泡产生的数量及及点燃卫生点燃卫生香的复燃情况香的复燃情况来比较反应速率。来比较反应速率。目的要求目的要求 通过比较通过比较H H2 2O O2 2在不同条件下
4、分解的快慢，了在不同条件下分解的快慢，了解解过氧化氢酶过氧化氢酶的作用。的作用。材料用具材料用具材料：材料：3%H3%H2 2O O2 2溶液，溶液，20%20%肝脏研磨液，肝脏研磨液，3.5%FeCl3.5%FeCl3 3溶液溶液用具：用具：量筒，试管，滴管，试管架，卫生香，火柴，量筒，试管，滴管，试管架，卫生香，火柴，酒精灯，试管夹，大烧杯，三脚架，石棉网，酒精灯，试管夹，大烧杯，三脚架，石棉网，温度计。温度计。方法步骤：方法步骤：见课文见课文P77P77页页方法步骤、实验结果与结论：方法步骤、实验结果与结论：2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%3%3%3%3%
5、常温常温90FeClFeCl3 3肝脏研肝脏研磨液磨液2 2滴清水滴清水 2 2滴清水滴清水2 2滴滴2 2滴滴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 2 22 2 浓度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组对照组实实 验验 组组对照实验对照实验讨论：讨论：P77P771.1.与与1 1号试管相比，号试管相比，2 2号试管出现什么不同现象？这一现象号试管出现什么不同现象？这一现象 说明什么？说明什么？2 2号试管气泡号试管气泡较多较多，说明，说明加热加热能使反应速率加快。能使反应速率加快。2.2.在细胞内，能够通过加热来提高反应速率吗？在细胞内，能够通
6、过加热来提高反应速率吗？不能；因为加热会不能；因为加热会杀死细胞杀死细胞。3.33.3号和号和4 4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？说明催化剂有说明催化剂有催化作用催化作用，加快了反应速率。，加快了反应速率。4.34.3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快？这号试管相比，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利进行说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行 至关重要？至关重要？4 4号试管中的反应速率号试管中的反应速率快快；说明酶的催化效率比无机催；说明酶的催化效率比无机催 化
7、剂化剂高高；酶使细胞内的化学反应在；酶使细胞内的化学反应在温和温和的条件下的条件下快速快速 有序有序地进行。地进行。3443少量肝脏少量肝脏研磨液研磨液结论结论：说明：说明过氧化氢酶过氧化氢酶比比FeFe3+3+（无机催化剂）（无机催化剂）的催化效率的催化效率高得多高得多。结论：结论：结果：结果：4 4号试管的反应速率比号试管的反应速率比3 3号试管号试管快得多快得多科学方法科学方法 控制变量和设计对照实验控制变量和设计对照实验自变量自变量：人为改变人为改变的变量的变量。因变量因变量：随随自变量变化自变量变化而变化的变量。而变化的变量。无关变量无关变量：实：实验过程中，可能还存在一些验过程中，
8、可能还存在一些可变可变 因素因素，对实验结果造成影响，但，对实验结果造成影响，但 跟要跟要探讨的问题探讨的问题无关，这些变量称无关，这些变量称 为无关变量。为无关变量。除了除了一个因素一个因素以外，其余因素都保持不变以外，其余因素都保持不变的实验叫做的实验叫做对照实验对照实验，在对照实验中除了要观，在对照实验中除了要观察的变量外，其他无关变量都应当察的变量外，其他无关变量都应当相同且适宜相同且适宜。这就是这就是对照原则对照原则和和单一变量原则。单一变量原则。活化能：活化能：分子从分子从常态常态转变为转变为容易发生化学容易发生化学 反应的活跃状态反应的活跃状态所需要的能量称所需要的能量称 为为活
9、化能。活化能。2 H2O2 2 H2O +O2加热使过氧化氢分子得到加热使过氧化氢分子得到能量能量，使更多的分子使更多的分子从从常态常态变为容易分解变为容易分解的的活跃状态。活跃状态。反应速率改变的原理反应速率改变的原理思考：思考：FeFe3+3+和酶为反应提供了能量吗？和酶为反应提供了能量吗？酶酶降低降低了了反应物分子反应物分子活化时所需活化时所需的能量。的能量。（EaEa：活：活化能化能）酶降低化学反应活化能的图解酶降低化学反应活化能的图解 同等同等的能量，的能量，有酶有酶会使会使更多的分子更多的分子处处在在活化活化状态，从而使反应大大加快。状态，从而使反应大大加快。由于由于酶酶的催化作用
10、，细胞代谢才能在的催化作用，细胞代谢才能在温和温和的条件下的条件下快速有序快速有序地进行。地进行。1.1.加热：加热：2.Fe2.Fe3+3+：3.3.酶：酶：使过氧化氢得到了的能量使过氧化氢得到了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地降低更显著地降低化学反应的活化能，化学反应的活化能，催化效率更高。催化效率更高。小结：各条件使反应加快的原理小结：各条件使反应加快的原理（二）酶的本质（二）酶的本质拓展：拓展：酶与酶与无机催化剂无机催化剂的比较的比较FeFeMnOMnO2 2等等过氧化氢酶过氧化氢酶性质性质无机无机催化剂催化剂有机有机催化剂催化剂条件条件高温、高压高温、高压条件条
11、件温和（常温、常压）温和（常温、常压）催化效率催化效率较低较低（降低活化能）（降低活化能）高效高效(10(107 7-10-101313)（更显著更显著的降低活化能）的降低活化能）催化对象催化对象多种多种反应反应一种一种或或一类一类的反应的反应共同特点共同特点 反应前后反应前后质量质量不变；不变；性质性质不变；不不变；不改变改变化学平衡点化学平衡点及产物的及产物的生成量生成量。只改变化学只改变化学反应速率。反应速率。思考思考讨论讨论P79P79 关于酶本质的探索关于酶本质的探索认为发酵是纯化学反应，与生命活动无关认为发酵是纯化学反应，与生命活动无关发酵与发酵与整个活细整个活细胞胞的活动有关的活
12、动有关发酵与发酵与细胞中细胞中的某种物质的某种物质有关有关酵母细胞中的某物质能在酵母细胞中的某物质能在细胞外细胞外起作用起作用酶是酶是蛋白质蛋白质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萨姆纳萨姆纳少数少数RNARNA也具有生物催化功能也具有生物催化功能切赫和奥特曼切赫和奥特曼讨论：讨论：P80P801 1、巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？什么局限性？都认为发酵与都认为发酵与酵母菌酵母菌有关；巴斯德局限于与有关；巴斯德局限于与整个活整个活细胞细胞有关，李比希局限于有关，李比希局限于细胞裂解后细胞裂解后才发挥作用。才
13、发挥作用。2 2、巴斯德和李比希争论的原因是什么？对研究酶的巴斯德和李比希争论的原因是什么？对研究酶的本质起到什么作用？本质起到什么作用？争论的原因是争论的原因是只提出观点，未进行实验验证只提出观点，未进行实验验证；促使；促使后来的科学家用实验去验证，结束争论。后来的科学家用实验去验证，结束争论。3 3、从毕希纳的实验可以得出什么结论？从毕希纳的实验可以得出什么结论？是是酵母细胞的产物酵母细胞的产物引起发酵。引起发酵。4 4、萨姆纳取得成功靠的是什么样的精神品质？萨姆纳取得成功靠的是什么样的精神品质？尝试不同的方法，持之以恒的努力。尝试不同的方法，持之以恒的努力。5.5.请给酶下一个比较完整的
14、定义请给酶下一个比较完整的定义 活细胞活细胞产生的具有产生的具有催化作用催化作用的的有机物有机物，其中绝大多数是其中绝大多数是蛋白质蛋白质。少数少数RNARNA也具有生物催化的功能。也具有生物催化的功能。来源：来源：活细胞。活细胞。作用：作用：催化作用（活性用反应速率表示）。催化作用（活性用反应速率表示）。本质：本质：有机物。有机物。（多数是（多数是蛋白质蛋白质，少数是少数是）二、酶的特性（与无机催化剂相比）二、酶的特性（与无机催化剂相比）酶具有酶具有高效性高效性 酶具有酶具有专一性专一性酶的催化效率大约是无机催酶的催化效率大约是无机催化剂的化剂的10107 7-10-101313倍。倍。每一
15、种酶每一种酶只能只能催化催化一种化合物一种化合物或或一类化合物一类化合物的化学反应。的化学反应。酶的酶的作用条件较温和作用条件较温和常压、适宜的常压、适宜的温度温度和和PHPH。以上特性可以通过探究实验证明。以上特性可以通过探究实验证明。思考：酶的高效性、专一性对细胞有什么意义呢？思考：酶的高效性、专一性对细胞有什么意义呢？酶的高效性和专一性能使细胞的化学反应酶的高效性和专一性能使细胞的化学反应快速、快速、有序有序地进行，满足机体代谢的需要。地进行，满足机体代谢的需要。回顾：回顾：酶具有酶具有高效性高效性的实验的实验 结果结果H H2 2O O2 2在在H H2 2O O2 2酶酶条件下比在条
16、件下比在FeFe3+3+下的分解速下的分解速率更快，说明率更快，说明酶具有高效性。酶具有高效性。（一）酶具有高效性（一）酶具有高效性3443少量肝脏少量肝脏研磨液研磨液思考：酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？思考：酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？步骤步骤试管试管1 1试管试管2 21 12ml2ml可溶性可溶性淀粉淀粉2ml2ml蔗糖蔗糖溶液溶液2 22ml2ml新鲜淀粉酶新鲜淀粉酶溶液，振荡，溶液，振荡，6060水浴保温水浴保温5min5min3 32ml2ml斐林试剂斐林试剂，边加边轻轻振荡，边加边轻轻振荡4 4酒精灯煮沸酒精灯煮沸1min1min，观察溶液颜色变化，观察
17、溶液颜色变化结果结果产生砖红色产生砖红色不产生砖红色不产生砖红色探究探究实践：实践：淀粉淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用酶对淀粉和蔗糖的水解作用结论：结论：淀粉酶能够促使淀粉水解，但不能使蔗糖淀粉酶能够促使淀粉水解，但不能使蔗糖 水解，具有水解，具有专一性专一性。（二）酶具有专一性（二）酶具有专一性步骤步骤试管试管 1 1试管试管 2 21 12ml2ml可溶性可溶性淀粉淀粉2ml2ml可溶性可溶性淀粉淀粉2 2 2ml2ml工业工业淀粉酶淀粉酶溶液溶液 2ml2ml蛋白酶蛋白酶溶液溶液 3 3振荡摇匀，振荡摇匀，6060o oC C保温保温15min15min4 42ml2ml斐林试剂斐林试剂，
18、边加边轻轻振荡，边加边轻轻振荡5 5水浴煮沸水浴煮沸1min1min(或或50-6050-60o oC C保温保温2 2minmin)结果结果产生砖红色产生砖红色不产生砖红色不产生砖红色探究酶具有专一性方案二探究酶具有专一性方案二：换酶不换底物：换酶不换底物结论：结论：蛋白酶不能使淀粉水解，具有专一性蛋白酶不能使淀粉水解，具有专一性探究探究实践实践 P82P82 影响酶活性的条件影响酶活性的条件 酶催化化学反应的酶催化化学反应的能力能力称为酶活性，用催称为酶活性，用催化化学反应速率表示（可测化化学反应速率表示（可测底物的消耗量底物的消耗量或或产产物的生成量物的生成量）。细胞环境条件改变，酶的活
19、性）。细胞环境条件改变，酶的活性会怎样变化呢？会怎样变化呢？背景知识背景知识 唾液的唾液的PHPH为为6.2-7.46.2-7.4，胃液的胃液的PHPH为为0.9-1.50.9-1.5，小肠液的小肠液的PHPH为为7.67.6。唾液淀粉酶会随唾液流入胃，胃蛋白酶会随唾液淀粉酶会随唾液流入胃，胃蛋白酶会随食糜进入小肠食糜进入小肠你能提出什么问题？你能提出什么问题？案例：案例：探究探究不同不同PHPH对对淀粉酶活性淀粉酶活性的影响的影响提出问题提出问题 淀粉酶在不同淀粉酶在不同PHPH条件下的活性是一样吗？条件下的活性是一样吗？作出假设作出假设 淀粉酶是淀粉酶是蛋白质蛋白质，在不同的，在不同的PH
20、PH条件下，它条件下，它的活性是的活性是不一样不一样的。的。材料用具材料用具 2%2%淀粉酶溶液，缓冲液，淀粉酶溶液，缓冲液，3%3%可溶性淀粉溶液，可溶性淀粉溶液，0.01mol/LHCl0.01mol/LHCl溶液，溶液，0.01mol/NaOH0.01mol/NaOH溶液，斐林试剂。溶液，斐林试剂。实验原理实验原理 淀粉酶的淀粉酶的活性越高活性越高，促使淀粉水解产生的，促使淀粉水解产生的还还原糖就越多原糖就越多，加入斐林试剂加热后，加入斐林试剂加热后颜色越深颜色越深。实验实验1 1：不同不同PHPH对对淀粉酶活性淀粉酶活性的影响的影响试管编号试管编号1 12 23 34 45 5新鲜淀粉
21、酶溶液新鲜淀粉酶溶液1 1毫升毫升1 1毫升毫升1 1毫升毫升1 1毫升毫升1 1毫升毫升缓冲液缓冲液调节调节PHPH1 13 37 710101313 可溶性淀粉液可溶性淀粉液2 2毫升毫升2 2毫升毫升2 2毫升毫升2 2毫升毫升2 2毫升毫升振荡试管振荡试管10min10min后，在后，在6060恒温水浴恒温水浴15min15min刚配好的斐林试剂刚配好的斐林试剂1 1毫升毫升1 1毫升毫升1 1毫升毫升1 1毫升毫升1 1毫升毫升 轻轻振荡试管，煮沸轻轻振荡试管，煮沸1min1min结果（颜色）结果（颜色）无砖红色无砖红色浅砖红浅砖红色色砖红色砖红色浅砖红色浅砖红色无砖红无砖红色色结论
22、结论淀粉酶在淀粉酶在pHpH为为左右的活性最高，强酸、强碱使淀左右的活性最高，强酸、强碱使淀粉酶粉酶失活失活。实验实验2 2：不同温度不同温度对对淀粉酶活性淀粉酶活性的影响的影响 试管编号处理试管编号处理1 12 23 34 4工业淀粉酶溶液工业淀粉酶溶液1 1毫升毫升1 1毫升毫升1 1毫升毫升1 1毫升毫升各自温度各自温度3 3分钟分钟0025256060100100可溶性淀粉液可溶性淀粉液2 2毫升毫升2 2毫升毫升2 2毫升毫升2 2毫升毫升振荡混和后，静置振荡混和后，静置3 3分钟，然后各滴分钟，然后各滴2 2滴滴碘液碘液结果（颜色）结果（颜色）蓝色蓝色浅蓝色浅蓝色不变蓝不变蓝蓝色蓝
23、色结论结论温度温度过高过高或或过低过低都会都会影响酶的活性影响酶的活性说明：说明：工业淀粉酶的最适温度在工业淀粉酶的最适温度在6060o oC C左右，本实验测左右，本实验测底底 物的消耗速度物的消耗速度，淀粉消失则遇碘不变蓝。，淀粉消失则遇碘不变蓝。温度对酶活性的影响 酶所催化的化学反应一般是在比较酶所催化的化学反应一般是在比较温和温和的条件下进行的。的条件下进行的。相关信息：相关信息：动物动物体内的酶最适温度在体内的酶最适温度在35-4035-40之间；之间；植物植物体内的酶最适温度在体内的酶最适温度在40-5040-50之间；之间；细菌和真菌细菌和真菌体内的酶最适温度体内的酶最适温度差别
24、较大差别较大。（三）酶的作用条件较温和（三）酶的作用条件较温和动物动物体内的酶最适体内的酶最适pHpH在在6.5-8.06.5-8.0之间之间；植物植物体内的酶最适体内的酶最适pHpH在在4.5-6.54.5-6.5之间之间；细菌和真菌细菌和真菌体内的酶最适体内的酶最适pHpH差别较大。差别较大。例外：例外：胃蛋白酶的最适胃蛋白酶的最适PHPH为为1.51.5。温度、温度、pHpH对酶活性影响的曲线对酶活性影响的曲线/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在在最适宜最适宜的的温
25、度温度和和PHPH条件下，酶的活性条件下，酶的活性最高最高。各条件影响酶活性的原理各条件影响酶活性的原理低温低温过酸、过碱或温度过高过酸、过碱或温度过高不破坏酶的不破坏酶的空间结构空间结构酶的酶的空间结构空间结构遭到破坏遭到破坏酶的活性酶的活性很低很低酶的活性酶的活性永久丧失永久丧失在适宜的温度下，在适宜的温度下，酶的活性酶的活性可以恢复可以恢复在适宜的温度下，酶在适宜的温度下，酶的活性的活性不可以恢复。不可以恢复。因此，酶制剂适宜在因此，酶制剂适宜在低温低温下保存。下保存。pHpH6 67 78 89 910101111相对反应速率（相对反应速率（1010-2-2 ss-1-1 ）1.01.
26、31.82.22.01.4拓展：拓展：根据实验数据绘制曲线图根据实验数据绘制曲线图建立坐标；建立坐标；描点；描点；连曲线。连曲线。024680.51.01.52.02.53.0107911pH相对反应速率相对反应速率（10-2 s-1）拓展：影响酶促反应的其他因素拓展：影响酶促反应的其他因素1.1.酶浓度酶浓度对酶促反应的影响对酶促反应的影响2.2.底物浓度底物浓度对酶促反应的影对酶促反应的影响响酶的浓度酶的浓度反反应应速速率率底物的浓度底物的浓度反反应应速速率率底物足够，其他条件不变底物足够，其他条件不变酶浓度一定，其他条件不变酶浓度一定，其他条件不变酶的特性：酶的特性：高效性、专一性高效性
27、、专一性及作用条件较及作用条件较温和温和（适宜的温度和（适宜的温度和 pH pH）。）。酶的活性：酶的活性：过酸、过碱、高温都会使酶过酸、过碱、高温都会使酶永久性失活永久性失活，低温低温能抑能抑 制酶的活性，酶结构没未被破坏，温度升高时酶的活性可制酶的活性，酶结构没未被破坏，温度升高时酶的活性可恢复恢复。酶的活性可能随着温度的升高会表现为升高再降低；酶的活性可能随着温度的升高会表现为升高再降低；酶在最适酶在最适pHpH时，活性随着时，活性随着pHpH的升高，会逐渐降低；的升高，会逐渐降低；反应物溶液酸碱度的变化不影响酶促反应的最适温度。反应物溶液酸碱度的变化不影响酶促反应的最适温度。酶促反应：
28、酶促反应：酶作为催化剂进行催化的化学反应酶作为催化剂进行催化的化学反应 。酶促反应速率的测量指标酶促反应速率的测量指标：（1 1）测量单位时间内测量单位时间内底物底物的消耗量。的消耗量。（2 2）测量单位时间内）测量单位时间内产物产物的生成量。的生成量。本节总结：本节总结：1.1.下列各项是关于酶的叙述，其中正确的一项是：下列各项是关于酶的叙述，其中正确的一项是：酶是活细胞产生的酶是活细胞产生的 酶都有消化功能酶都有消化功能 酶的本质是蛋白质、蛋白质都是酶酶的本质是蛋白质、蛋白质都是酶 酶具有专一性、高效性酶具有专一性、高效性 酶降低细胞代谢化学反应活化能酶降低细胞代谢化学反应活化能 淀粉酶能促进淀粉水解淀粉酶能促进淀粉水解 A A B B C C D D练习练习.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是：能够促使唾液淀粉酶水解的酶是：A.A.蛋白酶蛋白酶 B.B.淀粉酶淀粉酶 C.C.脂肪酶脂肪酶 D.D.麦芽糖酶麦芽糖酶3.3.通常胃液的通常胃液的pHpH约为约为1.41.4左右，在测定胃蛋左右，在测定胃蛋 白酶活性时，将溶液白酶活性时，将溶液pHpH由由1010降到降到1 1的过程的过程 中，胃蛋白酶的活性将中，胃蛋白酶的活性将 A A、不断上升不断上升 B B、没有变化没有变化 C C、先升后降先升后降 D D、先降后升先降后升
