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降低化学反应活化能的酶
第五章 细胞的能量供应和利用
第一节
老鹰如何消化食物？
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？
资料分析
斯帕兰扎尼的实验表明：
食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。
科学家发现胃液中含有大量的胃酸，推测：
盐酸是使食物分解的物质。
施旺通过实验发现：
胃腺分泌物中有一种物质和盐酸混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。
你还能列举出需要酶参与的生命活动吗？
CO2+H2O 有机物 +O2
光能
叶绿体:
氨基酸 多肽(蛋白质）
脱水缩合
核糖体：
线粒体:
有机物 +O2 CO2+H2O+能量
酶
酶
酶
物质和能量
能量的释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实现
一、酶在细胞代谢中的作用
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
（1)主要场所：细胞质基质
（2)实质：细胞内各种化学反应的统称。
（3)意义：细胞代谢是细胞生命活动的基础。
酶在细胞代谢中有什么作用？
一、酶在细胞代谢中的作用
资料一：细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。
2H2O2
2H2O + O2↑
加热、加催化剂（如MnO2、FeCl3)
细胞中含有过氧化氢酶
过氧化氢在体外分解需要什么条件？
细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？
探究实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
比较H2O2在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用原理和意义
2H2O2 2H2O + O2
反应条件
①点燃的卫生香的复燃情况
②气泡冒出情况
加热是化学反应的常见条件
Fe3+是无机催化剂
新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶
实验目的
实验原理
实验材料
实验现象
实验用具
实验结果
实验设计
判断H2O2的分解快慢依据：
O2的产生量
探究实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验目的
实验原理
实验材料
实验现象
实验用具
实验结果
实验设计
①新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液
（含较多的过氧化氢酶）
②质量分数为3.5%的FeCl3溶液
③新配制的体积分数为3%的H2O2溶液
探究实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验目的
实验原理
实验材料
实验现象
实验用具
实验结果
实验设计
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、温度计
探究实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验目的
实验原理
实验材料
实验现象
实验用具
实验结果
实验设计
试管编号 1 2 3 4
一 H2O2 浓度
二
实验现象 气泡产生
卫生香
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
鲜肝研磨液
反应条件
实验步骤
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
探究实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验目的
实验原理
实验材料
实验现象
实验用具
实验结果
实验设计
实验结果
不明显
少量
较多
大量
观察产生气泡的多少
3号
4号
1号
2号
实验结果
3号
4号
观察卫生香的燃烧情况
变亮
复燃
实验分析
2）在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？
实验分析
（注：3号试管FeCl3数比4号试管H2O2酶高25万倍）
4）3号、4号试管相比，哪支试管反应速率快？这说明什么？
过氧化氢酶比FeCl3 的催化效率高得多
3）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
实验分析
5）2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多,为什么？
一样多，几支试管的H2O2 溶液的体积和浓度都相同。
实验结论
（1）过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
（2）过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快
科学方法
——控制变量与设计对照实验
自变量：实验中 的对实验对象进行处理的因素
因变量：因 改变而变化的变量
无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些对__________ 造成影响的可变因素
人为控制
自变量
变量:实验过程中变化的因素
实验结果
（一）控制变量
科学方法——控制变量与设计对照实验（二）设计对照实验对照实验：除作为自变量的因素外，其余无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。试管编号1234H2O2溶液（3%）2mL2mL2mL2mL实验条件观察指标常温90℃水浴加热2滴FeCl32滴肝匀浆1.气泡冒出情况2.卫生香复燃情况对照组实验组(空白对照)科学方法
——控制变量与设计对照实验
（三）实验设计的基本原则
自变量
因变量
无关变量
对照组：
实验组：
变量
1、单一变量原则：
2、对照原则：
对照实验
未做任何处理、添加清水或生理盐水
人为处理过
3、平行重复原则
4、科学性原则
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
思考：为什么自然条件下过氧化氢的分解速率很慢？
一、酶在细胞代谢中的作用
不同反应条件加快化学反应速率的原理是什么呢？
一、酶在细胞代谢中的作用
1. 加热为什么能促进过氧化氢的分解呢？
2. Fe3+和酶为反应提供了能量吗？
加热使过氧化氢分子得到能量，从常态变为活跃态
一、酶在细胞代谢中的作用
3.Fe3+和过氧化氢酶为什么能促进过氧化氢分解呢？
降低化学反应的活化能
4.为什么酶的催化效率比无机催化剂快？
酶更显著地降低了化学反应所需要的活化能
一、酶在细胞代谢中的作用
（2）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
（高效性）
酶的作用原理
（1）酶是一种生物催化剂，能显著降低活化能
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。
二、酶的本质
巴斯德之前
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
切赫和奥特尔曼
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
二、酶的本质
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。
化学本质 绝大多数是蛋白质
合成原料
合成场所
来源 生理功能 作用部位 作用原理 少数是RNA
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
催化作用
降低化学反应的活化能
主要在细胞核（真核）
活细胞一般都能合成
细胞内、细胞外都可以
与生活的联系
有关概念掌握
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）
三、酶的特性
（注：3号试管FeCl3数比4号试管H2O2酶高25万倍）
酶的催化效率是无机催化剂的107－1013 倍
（一）酶具有高效性
1.该实验说明酶具有什么特性？
为什么？
高效性
酶同无机催化剂相比，其降低活化能的作用更显著
三、酶的特性
无机催化剂催化的化学反应范围较为广泛
酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？
探究酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究一种酶是否只能催化特定的化学反应。
淀粉酶溶液，蔗糖酶溶液，淀粉溶液，蔗糖溶液，碘液，
斐林试剂， 热水等。
目的要求：
材料用具：
你会如何设计实验方案
（1）选择什么反应物和酶进行实验，依据是什么？
（2）用什么鉴别生成物？
探究酶对淀粉和蔗糖的水解作用
方案一
酶相同，底物不同
①底物a+酶溶液
②等量底物b+等量相同酶溶液
方案二
底物相同，酶不同
①底物+酶溶液1
②等量相同底物+等量酶溶液2
实验材料：淀粉酶、淀粉、蔗糖
实验材料：淀粉、淀粉酶、蔗糖酶
鉴别试剂：斐林试剂
鉴别试剂：碘液
探究酶对淀粉和蔗糖的水解作用
方案一 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，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
【实验目的】
【实验原理】
探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
探究酶对淀粉和蔗糖的水解作用
方案一 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
【实验设计】
试管编号 试管1 试管2
淀粉溶液 2 mL
蔗糖溶液 2 mL
淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
斐林试剂 （沸水浴1 min） 2 mL 2 mL
实验结果
探究酶对淀粉和蔗糖的水解作用
方案一 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
【实验过程】
探究酶对淀粉和蔗糖的水解作用
方案一 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
【实验过程及现象】
步骤 项目 试管1 试管2
1 注入可溶性淀粉溶液
2 注入蔗糖溶液
3 注入新鲜的淀粉酶溶液
4 水浴加热 5 加入斐林试剂 6 沸水浴 7 观察颜色变化 2mL
—
—
2mL
2mL
2mL
60℃，保温5min
2mL
砖红色
无砖红色
保持1min
淀粉酶的最适温度为60℃，酶活性最高
探究酶对淀粉和蔗糖的水解作用
方案一 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
【实验结果】
【实验结论】
淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。
三、酶的特性
（二）酶具有专一性
底物
（反应物）
酶
产物
（生成物）
酶
酶
锁钥模型
①酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。
②反应前后酶的结构和性质不变。
三、酶的特性
（二）酶具有专一性
每一种酶只能催化___________化学反应
一种或一类
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。
尿素
过氧化氢
DNA
底物浓度
反应速率
底物A + 酶A
底物B + 酶A
意义：
使细胞代谢有条不紊地进行。
三、酶的特性
高压
高温
强酸
强碱
√
√
√
√
酶活性: 酶催化特定化学反应的能力
有哪些因素会影响酶活性呢？
三、酶的特性
1.为什么感冒发烧的时候不想吃饭？
2.唾液淀粉酶随食物进入胃液里还能催化淀粉的水解吗？
3.为什么加酶洗衣粉会标注洗涤用水的温度？
有哪些因素会影响酶活性呢？
酶起催化作用需要适宜的温度和pH
三、酶的特性
探究温度对酶活性的影响
1、材料：
2、原理：
温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，
根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
淀粉酶、淀粉、沸水、冰块、 60 ℃的水、碘液
如何控制温度？
先将酶与底物分别于不同温度下保温一段时间后再混合
确保混合后的酶促反应在预设温度下进行
3、思考：
三、酶的特性
探究温度对酶活性的影响
三、酶的特性
探究温度对酶活性的影响
操作 1号试管 2号试管 3号试管 4号试管 5号试管 6号试管
0℃ 0℃ 60℃ 60℃ 100℃ 100℃
加淀粉 2mL — 2mL — 2mL —
加淀粉酶 — 2mL — 2mL — 2mL
保温 在各自温度下保温5min 混合 将2号加入1号中 将4号加入3号中 将6号加入5号中 保温 在各自温度下保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 变蓝
不变蓝
变蓝
结论：温度对酶的活性有影响，温度偏低或偏高都会降低酶活性

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