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酶和ATP
第07讲
阅读教材P76
【问题探讨】意大利科学家斯帕兰扎尼将肉放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去，一段时间后，笼内的肉块消失了。
1.斯帕兰扎尼所做的实验是想证明什么？
2.为什么要将肉块放在金属笼内？
3.是什么物质使肉块消失了？
4.怎样才能证明你的推测？
食物被消化是发生的物理变化还是化学反应
便于取出实验材料(肉块)，排除物理性消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学性消化。
胃内的某种化学物质
收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
阅读教材P76，思考与讨论
一、酶在细胞代谢中的作用
1.细胞代谢是指什么？
2.细胞代谢的场所是指什么？
3.细胞代谢的特点是指什么？
4.细胞代谢的意义是什么？
细胞中每时每刻进行的化学反应的统称
细胞质基质
一般需要酶的催化
细胞生命活动的基础
阅读教材P76，仔细研究内容
过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白 ，会加速人体衰老。
二、阅读教材P79，完成探究酶本质的探索历程
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
VS
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
巴斯德之前
二、酶的本质
2.酶的概念：
3.酶的本质：
4.酶的来源
5.合成原料：
6.合成场所：
7.功能：
酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物
绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。
一般来源于活细胞
哺乳动物成熟红细胞除外
（体内、体外均可发挥作用）
氨基酸、核糖核苷酸
核糖体、细胞核等
催化作用
唯一功能
检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。
阅读教材P77，完成实验设计过氧化氢在不同条件下的分解
1.实验设计原理是什么？
2.实验目的：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。
3.可以用什么观察实验指标？
4.实验材料用具：
质量分数3.5%Fecl3、新鲜质量分数20%肝脏研磨液、新配置的体积分数3%过氧化氢溶液
2H2O2 2H2O＋O2↑
△/Fe3+/过氧化氢酶
观察单位时间内产生气泡的多少
观察带火星的卫生香的复燃情况
阅读教材P77，完成实验设计过氧化氢在不同条件下的分解
5.请设计实验步骤
步骤 试管编号 1 2 3 4
一 H2O2 浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2ml 2ml 2ml 2ml
二 反应条件 常温 90℃ FeCl3 新鲜肝脏研磨液
剂量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴
结果 气泡产生
卫生香燃烧
阅读教材P77，完成实验设计过氧化氢在不同条件下的分解
6.实验现象：
几乎无气泡
少量气泡
较多气泡；卫生香复燃不明显
大量气泡；卫生香复燃明显
步骤 试管编号 1 2 3 4
一 H2O2 浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2ml 2ml 2ml 2ml
二 反应条件 常温 90℃ FeCl3 新鲜肝脏研磨液
剂量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴
结果 气泡产生
卫生香燃烧
7.分析实验，得出结论：
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
不明显
复燃明显
分析：
（1）①②对照，说明：
（2）①④对照，说明：
（3）③④对照，说明：
加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率
酶具有催化作用，可加快化学反应速率
酶具有高效性，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高
酶的催化效率比无机催化剂高。
对照组
实验组
自变量
因变量
无关变量
无关变量
科学方法：
控制变量、设计对照
控制变量和设计对照实验
若用数学表达式 类比三个变量间的关系，则 相当于因变量即实验结果； 相当于无关变量，除自变量外的其他影响实验结果的因素，与实验结果不是无关而是有关； 相当于自变量，需要控制的因素，自变量的控制有“加法原理”和“减法原理”，对自变量控制的为实验组，与之对应的不控制的为对照组
8.实验设计的原则与变量分析
（1）变量：实验过程中的变化因素称为变量。
（2）变量类型：
8.实验设计的原则与变量分析
（3）设计实验的原则：
①单一变量原则：即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜。如生物材料相同(大小、生理状况、年龄、性别等)、实验器具相同(型号、洁净程度等)、实验试剂相同(用量、浓度、使用方法等)和条件相同(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)。
②对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，以便减小实验误差。
（空白对照、条件对照、自身对照、相互对照）
③平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。
加热
无机催化剂
酶
加快化学反应速率
三种反应条件的作用原理一样吗？
三、酶的催化机理
（1）高效性（与无机催化剂相比）
酶与无机催化剂的相同点：
①都能降低化学反应的活化能；
②可加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点；
③化学反应前后酶的数量和性质不变。　　　
注意：
1.酶只是提高化学反应速率，缩短反应时间，不会改变化学平衡的位置（即不能改变最终生成物的量）。
2.在反应前后，酶的化学性质和数量将保持不变。
三、酶的催化机理
1.活化能：
2.酶的作用：
3.酶的作用机理：
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
显著降低化学反应的活化能
催化作用
同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。——高效性
4.思考：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。
思考：酶能增加产物的生成量吗？
四、酶的本质
1.酶的概念：
2.酶的本质：
3.酶的来源
4.合成原料：
5.合成场所：
6.功能：
酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物
绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。
一般来源于活细胞
哺乳动物成熟红细胞除外
（体内、体外均可发挥作用）
氨基酸、核糖核苷酸
核糖体、细胞核等
催化作用
唯一功能
检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。
如何鉴定酶的本质：
四、酶的本质
原理：双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应；RNA与吡罗红染液作用显红色
（1）试剂检测法
如何鉴定酶的本质：
四、酶的本质
（2）酶解法
方法原理：用蛋白酶和RNA酶处理待鉴定酶，再观察其功能是否受影响来确定该酶的本质。
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
（1）实验原理：淀粉和蔗糖都是__________，它们在酶的催化作用下都能水解
成还原糖，斐林试剂能与还原糖反应产生______色沉淀。在淀粉溶液和蔗糖溶液
中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂检测溶液中有无还原糖，就可以验证淀粉酶只能
催化特定的化学反应。
非还原糖
砖红
非还原糖
砖红
（2）实验过程
Ⅰ.取两支洁净的试管，编号为1、 ，然后按照下表中的要求操作。
操作 试管1 试管2
注入蔗糖溶液 2 0
注入可溶性淀粉溶液 0 ___
注入新鲜的淀粉酶溶液 2 2
2
斐林试剂
Ⅱ.轻轻振荡这两支试管，使试管内的液体混合均匀，然后将试管的下半部浸到
左右的热水中，保温 。
Ⅲ.取出试管，各加入 __________， 水浴加热。
（3）预期实验现象：___号试管产生颜色反应。
（4）实验结论：酶具有______性。
[提醒]该实验中不能用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为碘液只能检测淀粉是
否被水解，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。
2
专一
二、酶的特性
（2）专一性
每一种酶只能催化一种或一类化学反应
“梯度法”探究酶的最适温度或最适
1.探究酶的最适温度
（1）设计思路
（2）设计方案
2.探究酶的最适
（1）设计思路
（2）设计方案
二、酶的特性
（3）作用条件较温和
在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；
高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；
低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。　
思考：
1.唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活，原因是：
2.高温、过酸、过碱等条件下，酶失活后即使给予适宜的条件，活性仍不能够恢复正常，原因是：
3.人发烧时不想吃东西，原因是：
唾液的pH为6.2～7.4而胃液的pH为0.9～1.5，唾液淀粉酶没有了适宜的pH条件，酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用
高温、过酸、过碱等条件都会导致酶空间结构被破坏，使酶永久失活
体温升高导致消化酶活性降低，食物在消化道中消化缓慢
思考：
4.利用加酶洗衣粉洗涤衣服时：
①丝绸和毛皮类衣物不能用加酶洗衣粉来洗涤，因为：
②加酶洗衣粉使用的水温一般在50 ℃以下，切记不能用沸水，否则：
5.将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85 ℃水中热烫处理2 min,可较好地保持甜味，其原因是
加酶洗衣粉中含有蛋白酶，可能会损坏丝绸和毛皮类衣物的蛋白质
酶会失去活性
高温破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性。
思考：影响酶促反应速率的因素：
温度
pH
酶抑制剂
酶激活剂
酶活性
酶浓度
底物浓度
酶促反应速率
五、酶促反应速率的影响曲线分析
(1)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响
五、酶促反应速率的影响曲线分析
(1)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响
酶浓度
反应速率
0
底物有限
五、酶促反应速率的影响曲线分析
（2）酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线
五、酶促反应速率的影响曲线分析
(3)温度和pH对酶促反应速率的影响
六、ATP的结构和功能
（1）ATP的结构：
1.中文名称：
2.元素组成：
3.结构简式：
腺苷三磷酸
C H O N P
A–P～P～P
A:
P:
—:
~:
腺苷
磷酸
普通化学键
特殊化学键
水解时，第二个特殊化学键先断裂，释放出能量，同时生成ADP和Pi
直接能源物质（ATP不等同于能量）
腺苷二磷酸（ADP）
腺苷一磷酸（AMP）
（腺嘌呤核糖核苷酸）
1molATP水解释放出的能量高达30.54kJ，所以ATP是一种高能磷酸化合物
腺苷
腺苷
腺嘌呤
脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
腺嘌呤
脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
写出下列“A”的含义：
六、ATP的结构和功能
（1）ATP的结构：
4.ATP的供能原理：
（1）ATP的结构：
5.ATP和ADP的相互转化：
六、ATP的结构和功能
ATP与ADP的转化是可逆反应吗？
来源：
去路：
来源：
去路：
高能磷酸键内的化学能
直接转化形成其他形式的能量
有机物中的化学能或光能（光合作用、呼吸作用）
储存于高能磷酸键中
物质可以循环利用（物质可逆）但能量不可以（能量不可逆），所以不是可逆反应。
细胞中ATP含量很少，ATP与ADP转化非常迅速及时，且处于动态平衡。
（1）ATP的结构：
5.ATP和ADP的相互转化：
六、ATP的结构和功能
分析细胞内ATP合成与水解的生理过程及场所
（2）ATP的利用：
一、ATP的结构和功能
1.ATP为主动运输供能的过程(以Ca2＋释放为例)
2.ATP——细胞内流通的能量“货币”
（2）ATP的利用：
一、ATP的结构和功能
最终能源物质
热能（散失）
ATP中活跃的化学能
光能、化学能→ATP中的化学能→多种形式的能量
直接能量来源
①吸能反应：一般与ATP的 ___ 反应相联系，由ATP水解提供能量。如蛋白质的合成。②放能反应：一般与ATP的 _____ 相联系，释放的能量储存在ATP中。如细胞内有机物的氧化分解反应。
2.ATP——细胞内流通的能量“货币”
（2）ATP的利用：
一、ATP的结构和功能
水解
合成
（3）ATP产生量与O2供给量的关系分析
一、ATP的结构和功能
（3）ATP产生量与O2供给量的关系分析
一、ATP的结构和功能

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