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第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
斯帕兰扎尼实验 P78讨论
结果：肉块消失了
问题：什么原因使肉块消失了？
推论：胃内含有消化肉块的某种物质。
如何证明这种物质的存在？
推敲：金属小笼的作用？
结论：
——胃具有化学性消化的功能。
谁在起作用呢？
一、酶的作用及本质
实验探究：
比较过氧化氢在不同条件的分解。
实验原理： 2H2O2 2H2O + O2
条件1：常温下分解。
条件2：加热分解。
条件3：加入FeCl3后分解。
条件4：加入新鲜的肝脏研磨液（H2O2酶）后分解。
一、酶在细胞代谢中的作用
细胞代谢：细胞内所有有序化学反应的总称。
实验操作、现象和结论
试 管 编 号
1 2 3 4
加入过氧化氢的量
加入催化剂
温度
现象 产生气泡多少
卫生香燃烧情况
步骤及记录
2ml
2ml
2ml
2ml
2滴FeCl3
2滴肝脏研磨液
90℃水 浴加热
《 比较过氧化氢在不同条件下的分解》 P79讨论
1、与1试管相比，2号试管出现什么不同的现象？
这一现象说明什么？为什么？
2号试管放出的气泡多，这一现象说明加热使过氧化氢（得到能量）分解，提高反应速率。
比较１号与２号试管的现象
１号试管
90OC水浴
２号试管
P80 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称为活化能。
《 比较过氧化氢在不同条件下的分解》
2.在细胞内，能通
过加热来提高
反应速度吗？
《 比较过氧化氢在不同条件下的分解》
3、 3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？为什么？
Fe3+和过氧化氢酶促进过氧化氢分解，但它们并未供给过氧化氢能量，而是降低了过氧化氢分解反应的活化能。
4、3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？说明什么？为什么说酶对细胞内化学反应顺利进行至关重要？
本实验的结论：加热和催化剂都能提高化学反应速率，有机催化剂比无机催化剂效率更高。
《 比较过氧化氢在不同条件下的分解》
结论：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
变量：实验过程中可以变化的因素。
自变量：
因变量：
无关变量：
人为改变的变量。
随着自变量的变化而变化的变量。
除自变量外，对实验结果造成影响的变量。（ 可控性）
P79 控制变量及对照实验
对照实验：
除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。
对照组：
实验组：
对照实验的设计原则：
1、单一变量原则。
2、等量原则。
对照的类型：
空白对照、条件对照、自身对照、相互对照
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4
一 H2O2 浓度
剂量
二
结果 气泡产生
卫生香燃烧
结论
比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
反应条件
自变量
因变量
无关变量
变量
对照组
实验组
对照实验
控制变量及对照实验
二、酶的本质
酶的本质的探索总结
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
李比希
毕希纳
萨姆纳
争论
其他科学家
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都能引起发酵
脲酶是蛋白质
胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质
少数酶是RNA
资料分析P81
活细胞产生的一类具催化作用的有机物。
来源
功能
化学本质
（绝大多数是蛋白质，少数是RNA）
(2)反应前后酶的性质和数量均没有变化。
注意：(1)酶能降低反应的活化能，提高反应速率，缩短到达平衡的时间，但并不改变反应的方向
酶、激素和
蛋白质的区别？
二、酶的本质
酶所催化的反应叫酶促反应。酶促反应中被酶作用的物质叫做底物，经反应生产的物质叫做产物。
简要回答
1、什么叫活化能？
2、酶的作用？
3、加热为什么能促进过氧化氢的分解？
4、酶的化学本质是什么？
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态
所需要的能量称为活化能
酶降低化学反应所需的活化能
加热促进分子得到能量，从常态转变为容易分解
的活跃状态。
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。
二、酶的特性
酶的特性1
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？
《 比较过氧化氢在不同条件下的分解》
质量分数为20％的 新鲜肝脏研磨液 1滴 质量分数为3.5％的
氯化铁溶液
1滴
生物催化剂：过氧化氢酶 所含酶的相对数量： 1 无机催化剂：Fe3+
Fe3+的相对数量：
25万
酶的特性1
1、酶具有高效性
酶的催化效率是无机催化剂的107 ~1013 倍
如果酶的催化效率很低会怎样？
酶的特性2
过氧化氢酶除了能催化过氧化氢分解外，能否催化其他物质的化学反应？
淀粉酶能催化淀粉分解，能否催化其他的化学反应（例如：蔗糖）？
现在给你淀粉酶溶液，应该如何设计这个实验？
淀粉溶液 蔗糖溶液
实验步骤 一
二
三
实验 现象
结论
加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，反应5min
2号试管中加入2mL
蔗糖溶液
加入斐林试剂
振荡
约60℃水浴2min
1号试管中加入2mL
淀粉溶液
无变化
砖红色沉淀
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
可以用碘液鉴定吗？
每一种酶只能催化 化学反应。
细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的
是分不开的。
一种或一类
专一性
从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件。（比如淀粉酶60℃左右最好）
能不能设计一个实验，来证明温度会影响酶的活性？
酶活性：酶对化学反应的催化效率。
酶的特性
1、酶具有高效性
2、酶具有专一性
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，酶催化作用所需的条件是怎样的呢？
探究一、探究温度对酶活性的影响
1、对问题1、2你会做出怎样的假设？_____________________________
2、如何验证你的假设？（设计实验）
实验的自变量？ _______________
如何控制自变量？_____________________
无关变量？ ____________________________
3、实验材料用具：（P84）
4、你选择的酶是 ，反应物是 。
5、实验程序：
根据你的选择，写出实验操作过程：（可以以表格形式反映）
温度影响酶的活性，温度过高、过低，酶的活性都会降低
温度
使用水浴恒温箱，底物与酶混合前要先预热处理。
反应物的浓度，滴加的量；滴加酶的量；PH值-------
淀粉酶
淀粉
淀粉溶液
实验步骤 一
二
三
四
实验现象
结论
1号试管
2号试管
3号试管
加入淀粉酶2滴，振荡
试管各加入2mL淀粉溶液
蓝色
保持0℃冰水中反应约5min
加热至100℃，反应约5min
加热至60℃，
反应约5min
各加入两滴碘液
振荡
无明显现象
只有在一定温度下酶的催化效率最好
蓝色
探究温度对淀粉酶活性的影响
本实验设计合理吗？
淀粉溶液 1号试管 2号试管 3号试管
实 验 步 骤 一
二
三
四
五
实验现象
结　论
试管各加入2mL淀粉溶液
取3支试管，分别加入等量淀粉酶溶液
取1号试管和一支加有酶溶液的试管，共同加热至60℃，保持约5min
取2号试管和一支加有酶溶液的试管，共同在0℃冰水保持约5min
取3号试管和一支加有酶溶液的试管，共同加热至100℃，保持约5min
给１、２、３号试管分别加入对应的淀粉酶溶液2滴，振荡保温5min
３支试管各加入两滴碘液，震荡观察。
无明显变化
蓝色
蓝色
只有在适合的温度下酶的催化效率最高
探究温度对酶活性的影响
应先调控温度再加酶
用斐林试剂可以吗？
在最适宜温度下，酶的活性最高，温度偏高或偏低酶的活性都会明显降低。
较高的温度容易使酶的空间结构遭到破坏而失去活性。
探究二、探究pH值对酶活性的影响
1、自变量是_____________，怎样控制自变量？ 。
2、因变量是_____________，
3、实验材料用具：（P84）
4、你选择的酶是 ，反应物是 。
5实验程序：
根据你的选择，写出实验操作过程：（可以以表格形式反映）
pH值
通过给酶溶液中滴加酸或碱溶液
酶促反应速率
过氧化氢酶
过氧化氢
H2O2溶液 1号试管 2号试管 3号试管
实 验 步 骤 一
二
三
四
现象
结论
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
加入过氧化氢酶2滴
滴加2滴盐酸
滴加2滴蒸馏水
滴加2滴NaOH
试管各加入2mL H2O2溶液
2—3min后将点燃的卫生香分别放入试管中
无明显变化
复燃
无明显变化
只有在适合的pH下酶的催化效率最高
在最适宜pH下，酶的活性最高，pH偏高或偏低酶的活性都会明显降低。
在过酸过碱的条件下，都会使酶的空间结构遭到破坏而失去活性
思考： 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、过碱或高温，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。
此图说明什么？
反应溶液pH的变化不影响
酶作用的最适温度
小结：
1、酶的特性：酶具有__________性。酶具有__________性。酶的作用条件___________。
2、影响酶催化的变化因素：受到__________、__________等的影响。
3、影响因素的变化与酶的催化效率：在最适温度或最适pH之前，随温度或pH的逐步增加，酶的催化效率也__________，在最适温度或最适pH之后，随温度或pH的不断增加，酶的催化效率_____________，
4、酶的失活：过_____、过______或温度______，会使酶的_______遭到破坏，使酶________。
5、酶的活性恢复：0℃左右时，酶的_________很低，但酶的空间结构_________，在适宜的温度下酶的活性可以________。
高效
专一
比较温和
温度
PH值
逐渐升高
不断降低
酸 碱
过高
空间结构
失活
活性
没遭破坏
恢复
　影响酶促反应的因素：温度、PH值、酶的浓度、底物浓度等。
(一般来说影响蛋白质活性的因素都能影响酶的活性。)
低温：抑制
高温：失活
过酸：失活
过碱：失活
(1)温度、pH
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。
　影响酶促反应的因素：温度、PH值、酶的浓度、底物浓度等。
(2)酶的浓度：反应速率随酶浓度的升高而加快。
酶促反应速率
酶的浓度
生成物的量
时间
酶的浓度(a)
酶的浓度(2a)
(3)底物浓度：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。
酶促反应速率
底物浓度
酶量一定
(4)抑制剂和激活剂
生成物的量
时间
底物浓度(v)
底物浓度(2v)
(a)
(2a)
　影响酶促反应的因素：温度、PH值、酶的浓度、底物浓度等。
P85动植物最适温度和最适pH
几种常见酶最适pH
唾液淀粉酶：~6.8
胃蛋白酶（酸性）：1.5~2.2（胃）
胰蛋白酶（弱碱）：8.0~9.0（小肠）
与社会的联系
吃馒头，细嚼慢咽，感觉很甜，为什麽？
治疗糖尿病的胰岛素制剂为什麽只能注射，不能口服？
进入冬眠的动物体，代谢很缓慢，根本原因是？
科学-技术-社会 P87
1、胃蛋白酶的最适温度为37℃，在测定其活性时，将溶液从0 ℃ →37 ℃过程中，胃蛋白酶的活性将( )；
将溶液从100 ℃ →37 ℃过程中，胃蛋白酶的活性将( )。
A.不断上升　B.没有变化　
C.先升后降　D.不断下降
B
A
巩固练习
2、为了认识酶作用的特性，以20％过氧化氢溶液为反应底物的一组实验结果如下表所示。通过分析实验结果，能够得出相应的结论。在下列有关结论的描述中，从表中得不到实验依据的一项是( )
方法 观察结果
1 常温下自然分解 氧气泡少而小
2 常温下加入Fe3＋ 氧气泡稍多而小
3 常温下加入鲜肝提取液 氧气泡极多而大
4 加入煮沸后冷却的鲜肝提取液 氧气泡少而小
B
A.从催化反应效率看，酶有高效性
B.从催化底物范围看，酶有专一性
C.从催化反应条件看，酶有温和性
D.从催化活性看，酶变性后就失活
3.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
4.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
5、下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
A
B
C
反应速率
反应物浓度
（1）请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。
A点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。
B点：反应速率在此时达到最高。
C点：反应速率不再随着反应底物浓度的增加而升高，维持在相对稳定的水平。
下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
A
B
C
反应速率
反应物浓度
（2）如果在A点时温度升高10℃，曲线会发生什么变化？为什么？请画出变化后的曲线。
如果在A点时温度升高10℃，曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。
下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
A
B
C
反应速率
反应物浓度
（3）如果在B点时往反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化？为什么？请画出相应的曲线。
该曲线表明，B点的反应底物的浓度足够大，是酶的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快。
6、下列对“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验结果分析，正确的是：（ ）
A、在过氧化氢酶的作用下，过氧化氢分解最快，是因为20％的肝脏研磨液的浓度高于
3.5％的FeCl3溶液
B、3.5％的FeCl3对过氧化氢分解速率慢是因为其分子摩尔浓度过高，影响了活性的正常发挥
C、肝脏研磨液中过氧化氢分解速率快，是因为酶的催化效率比一般无机催化剂催化效率高
D、常温下的空白对照试管没有明显的气泡产生，原因是在无催化剂时，过氧化氢不会分解成水和氧气
C
7、关于酶作用的叙述，正确的是（ ）
A、提高化学反应的活化能
B、降低化学反应的活化能
C、提供了反应开始所需的活化能
D、是一种生物催化剂，和一般的无机催化剂完全相同
8、多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶,这种药片的主要功能是 ( )
A、增强免疫力 B、 提供能量
C、 减肥 D、 助消化
B
D
9、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
10、大多数酶在水解过程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明（ ）
A.大多数酶是由活细胞产生的
B.大多数酶是生物催化剂
C.大多数酶的化学本质是蛋白质
D.大多数酶的基本组成单位是多肽
11、酶的基本组成单位是（ ）
A.氨基酸 B.核苷酸
C.核糖核苷酸 D.A或C
C
D
12、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内，调整pH值至2.0，保存于37℃的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是
A．淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
B．唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
C．唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
D．唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
A
13.下列有关酶的叙述错误的是
A.组成大多数酶的基本单位是氨基酸
B.少数的酶是RNA
C.每种酶都具有高效性，专一性
D.酶都具有消化功能

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