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第5章 细胞的能量供应和利用
我饿！我要吃~~吃~~吃~~
1773年，意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。
讨论：
1、为什么要将肉块放在金属笼内？
2、是什么物质使肉块消失了？
3、怎样才能证明你的推测
问题探讨
细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应，统称为细胞代谢。
细胞代谢是细胞生命活动的基础
(场所在哪？）
细胞代谢也可以加热吗？
思考：化学中我们要想使一个化学反应顺利进行，可以怎样？
加热、催化剂
不行，只有用催化剂——酶
第一节
降低化学反应活化能的酶
酶的作用和本质
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
一、酶在细胞代谢中的作用
2 H2O2 2 H2O + O2
高温 /Fe3＋ /过氧化氢酶
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。
过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。
实验目的：
实验原理：
实验材料：
实验步骤
试管编号 1 2 3 4
第一步 每支试管加2ml过氧化氢溶液
第二步 不处理
90℃水浴 滴入2 滴FeCl3溶液 滴入2滴肝脏研磨液
实验现象
1min分钟后，将点燃的卫生香放在液面的上方
试管编号 1 2 3 4
第一步 每支试管加2ml过氧化氢溶液
第二步 不处理
90℃水浴 滴入2 滴FeCl3溶液 滴入2滴肝脏研磨液
实验现象
实验结论
单一变量原则
对照实验
对照组
实验组
无关变量
自变量
因变量
①对照原则:设计对照实验,既要有对照组又要有实验组。
②单一变量原则：在对照实验中,除了要观察的变量发生变化外,其他变量都应保持相同。
③ 等量原则：各组加入的试剂要等量
实验设计原则:
实验步骤
试管编号 1 2 3 4
第一步 每支试管加2ml过氧化氢溶液
第二步 不处理
90℃水浴 滴入2 滴FeCl3溶液 滴入2滴肝脏研磨液
实验现象
1min分钟后，将点燃的卫生香放在液面的上方
1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡较多，这一现象说明了什么？
2）3、4号试管未经加热，
也有大量气泡产生，这说明了什么？
Fecl3中Fe3+和新鲜肝脏研磨液中过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率；
3）3号试管和4号试管相比，
4号试管中反应速率快，说明了什么？
酶的作用机理
1. 加热为什么能促进过氧化氢的分解呢？
加热使H2O2分子获得能量（提供活化能），
从常态转变为容易分解的活跃状态。
活化能：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。
酶的作用机理
2. Fe3+和过氧化氢酶为什么能促进过氧化氢分解呢？
催化剂的催化原理：降低化学反应的活化能
酶作用的机理：
同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。
酶只缩短反应的时间，不改变生成物的量。
m
加酶
加无机
催化剂
无催
化剂
生成物的量
时间
0
1
3
4
2
加热
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，酶在常温、常压下可以高速地完成对化学反应的催化。
各条件使反应加快的本质：
加热：
Fe3+：
酶：
提高分子的能量
降低化学反应的活化能
同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。
二、酶的本质
阅读P79页, 关于酶本质的探索
1、巴斯德的观点哪些是正确的,哪些是错误的 李毕希的观点呢
2、从毕希纳的实验可以得出什么结论？
3、萨姆纳用了9年才证明脲酶是蛋白质，并获诺贝尔化学奖，你认为他成功的主要原因是什么？
4、请给酶下一个较完整的定义。
巴斯德之前
巴斯德
李比希
毕希纳
萨姆纳
切赫和奥特曼
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
发酵与活细胞有关，发酵是
整个细胞而不是细胞中的某
些物质在起作用
引起发酵的是细胞中的某些
物质，但是这些物质只有在
酵母细胞死亡后才能发挥作用
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起
催化作用，就象在活酵母细胞中一样
酶是蛋白质
少数的RNA具有催化作用
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
绝大部分的酶是蛋白质。
酶的定义
来源
功能
化学本质
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
细胞内、细胞外、体外
二、酶的本质
活细胞产生的
催化剂
多数是蛋白质类化合物，
少数是RNA。
归纳酶的本质及生理功能
化学本质
绝大多数是________
少数是_____
合成原料
合成场所
来源
生理功能
作用原理
蛋白质
RNA
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
核仁
降低化学反应的活化能
生物催化作用
活细胞
高效性
酶的催化效率是无机催化剂的107 ~1013倍
三、酶的特性
酶具有高效性的意义：
思考1：酶的催化效率是如此的高效，那么酶是不是就是万能的了？就一种酶是不是就可以催化所有的化学反应了呢？
思考2：口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
现在给你淀粉酶溶液，要观察淀粉酶能催化哪种糖水解，应该如何设计这个实验？你又怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？
麦芽糖、葡萄糖、果糖为还原性糖
酶的专一性的验证实验
*
1、试管编号 1 2
2、可溶性淀粉溶液 2 mL －
2、蔗糖溶液 － 2 mL
3、新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL
水浴加热1 min
实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀
探究1：　淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
3.方法步骤
4.实验结论
对照组
实验组
自变量
因变量
碘行吗？
本实验的设计思路是什么？你还有其他设计思路吗？
酶的专一性是普遍存在的
准确地说，酶的专一性是指一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。
目前发现的酶有4000多种，它们分别催化不同的化学反应。
专一性
三、酶的特性
A
D
B
C
D
F
A
A
E
酶具有专一性的意义：
小结与继续研究：
酶具有高效性和专一性；那么它的这两个特性
的发挥是不是在任何条件下都可以呢？
思考：感冒发烧的你为什么不想吃饭呢？
探究二：影响酶活性的条件
酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。
酶活性可用在一定条件下，酶所催化某一化学反应的速率表示。
资料一：感冒发烧的你为什么不想吃饭呢？加酶洗衣粉一般对水温有要求，用温水浸泡效果更好，但水温不要超过60℃。
资料二：不同消化液的pH不一样，唾液的pH为6.2-7.4，胃液的pH为0.9-1.5，小肠的pH为7.6。
根据以上资料，请你提出影响酶活性的可能因素是？
温度、pH
课题名称 探究温度对酶活性的影响
实验材料
自变量
自变量的设置方法
因变量
因变量的观测指标
无关变量
实验预测
①探究温度对酶活性的影响
温度
酶活性
实验思路：
t1条件下 底物+酶液
t2条件下 底物+酶液
t3条件下 底物+酶液
t4条件下 底物+酶液
……
检测
思考：你认为至少设置几组温度条件？
三组：60℃、沸水、冰水
底物分解速率或剩余量
①探究温度对酶活性的影响
温度梯度法
材料用具：
质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，体积分数为3%的过氧化氢溶液， 热水，蒸馏水，冰块，碘液，斐林试剂。试管，量筒，小烧杯，大烧杯，滴管，试管夹，酒精灯，三脚架，石棉网，温度计， 火柴。
思考：你将选择哪一种酶和底物作为实验材料？为什么选择这种酶和底物？
质量分数2%的淀粉酶溶液，质量分数为20%的肝脏研磨液
①探究温度对酶活性的影响
思考：你将选择哪种试剂检测淀粉是否被分解？ 碘液还是斐林试剂？
课题名称 探究温度对酶活性的影响
实验材料
自变量
自变量的设置方法
因变量
因变量的观测指标
无关变量
实验预测
淀粉溶液、淀粉酶溶液
温度
60℃、沸水、冰水
酶活性
加碘液后观察溶液颜色变化
pH相同且适宜等
60℃处理组不变色，其他组变蓝色
根据上面分析完善下面表格：
①探究温度对酶活性的影响
组别 第一组 第二组 第三组
试管 1号 2号 3号 4号 5号 6号
实
验
步
骤 一 2mL淀粉溶液 2mL淀粉酶溶液 2mL 淀粉溶液 2mL淀粉酶溶液 2mL 淀粉溶液 2mL淀粉酶溶液
二 冰水中水浴3分钟 60℃中水浴3分钟 沸水中水浴3分钟
三 1与2试管混合摇匀，充分反应 3与4试管混合摇匀，充分反应 5与6试管混合摇匀，充分反应
四 取出试管，滴4滴碘，观察 取出试管，滴4滴碘，观察 取出试管，滴4滴碘，观察
预期现象
实验结论
对照组
自变量
因变量
蓝色
不变蓝
蓝色
温度会影响酶的活性
①探究温度对酶活性的影响
酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的最适温度
0
最适温度
t/℃
υ/mmol. s-1
酶活性受温度影响示意图
温度对酶活性的影响
在最适温度的两侧，反应速率都比较
较高的温度容易使酶 遭到破坏而失去 。
低
空间结构
活性
低温(0～4 ℃)下保存酶
1.选择H2O2酶还是淀粉酶作为实验材料？
2.本实验的自变量是什么？如何控制自变量？
②探究pH对过氧化氢酶活性的影响
3.本实验的因变量是什么？怎样观察或检测因变量？
4.本实验的无关变量有哪些？应怎么控制？
5.至少要设计几组实验？
6.本实验的设计思路是？
pH梯度法
反应溶液pH会对酶的活性有影响
υ/mmol. s-1
最适pH
0
pH
酶活性受pH影响示意图
pH对酶活性的影响
在最适合的pH下，
酶的活性
在过酸过碱的条件下，都会使酶的 遭到破坏而失去 。
最高
空间结构
活性
酶的名称 最适PH
过氧化氢酶（肝） 6.8
唾液淀粉酶 6.8
脂肪酶 8.3
胰蛋白酶 8.0~9.0
胃蛋白酶 1.5~2.2
pH对酶活性的影响
酶一般在比较温和的条件下催化化学反应的进行。
酶的作用条件较温和
三、酶的特性
高温、低温、过酸和过碱对酶活性 的影响其本质相同吗？
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。
酶的高效性
酶的专一性
每一种酶只能催化一种
化合物或一类化合物的
化学反应
酶的催化效率是无机催化剂的107 ~1013倍
酶的作用条件较温和
三、酶的特性小结
易变性：容易被高温、强酸、强碱等破坏
多样性：种类繁多
★影响酶促反应速率的因素：
1、温度
3、酶的浓度：
4、底物浓度：
酶促反应速率
酶的浓度
酶促反应速率
底物浓度
酶量一定
2、pH
在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化
反应速率随酶浓度的升高而加快。
1）pH为多少时，酶活性最大？
2）从图中可以得到什么结论？
2.反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
0
反应物剩余量（相对值）
PH
30℃
33 ℃
37 ℃
35 ℃
3.反应溶液温度的变化不影响酶作用的最适pH。
1）温度为多少时，酶活性最大？
1.温度和pH均影响反应的速率
课堂练习：
1.人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是
A.所吃食物不能消化 （ ）
B.胃没有排空
C.体温超过合适温度，消化酶的活性下降
D.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，
主要原因是（ ）
A.pH不适合
B.胃中已经起了消化作用，不能再起作用了
C.被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用
D.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（ ）
A.淀粉酶 B.脂肪酶
C.蛋白酶 D.肽酶
4.关于酶的特性，下列表述中错误的一项是（ ）
A.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
B.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
D.一旦离开活细胞，酶就失去催化能力
C
D
5.加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶，请回答下面的问题：
（1）这种洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上的
奶渍和血渍？
（2）使用这种洗衣粉为什么要用温水？
（3）含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪些
衣料？（ ）
A.化纤 B.纯毛 C.纯棉 D.真丝
（4）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？
B D
脂肪酶

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