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5.1 降低化学反应活化能的酶
第五章 细胞的能量供应和利用
酶的化学本质
1. 是什么物质使肉块消失了？
2. 怎样才能证明你的推测？
斯帕兰札尼研究鹰的消化
酶的化学本质
1. 消化是物理作用
2. 消化是化学作用
斯帕兰札尼实验的局限性
酶的化学本质
科学家 实验推论或结论
巴斯德以前 认为发酵是纯 ，与____________ 无关。
法国 巴斯德 发酵是由于 ___ 的存在，即有 ___ 的参与才能引起发酵。
德国 李比希 引起发酵的是 ___ 中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞 ___ 后才能发挥作用。
化学反应
生命活动
酵母细胞
活细胞
酵母细胞
死亡并裂解
酿酒/发酵是如何进行的？
酶的化学本质
科学家 实验推论或结论
德国 毕希纳 酵母细胞研磨后的提取液同样能引起发酵，并将酵母细胞中引起发酵的物质称为________。
美国 萨姆纳 从刀豆中提取脲酶结晶，并证明其本质是________。
美国 切赫和奥尔特曼 发现少数 也具有生物催化功能。
酿酶
蛋白质
RNA
酶的化学本质
定义：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（少数是核酸）。
注意酶的名称：
xxx酶就是分解xxx的酶。
RNA酶是水解RNA的酶，其化学本质是蛋白质。
化学本质是RNA的酶，称为“核酶”。
酶的化学本质
化学本质
合成原料
合成场所
来源 生理功能 作用场所 绝大多数是蛋白质
少数是核酸
氨基酸
核苷酸
核糖体
细胞核(主要)
一般活细胞中均能产生
具有生物催化功能
细胞内或细胞外
酶在细胞代谢中的作用
C
COOH
H
N
R1
R2
O
H
H
C
NH2
C OH
H
R1
C
NH2
C
H
O
COOH
C
H
N
R2
H
酶
H2O
+
+
细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
条件：需要酶的催化。
例如：
意义：细胞代谢是细胞生命活动的基础。
哪些因素可以促进化学反应的进行？
影响化学反应速率的因素：
细胞中的理化条件：
温度
pH
压强
催化剂
……
常温
pH接近中性
常压
？
……
影响人体细胞内化学反应速率的关键因素：催化剂
细胞使用的有机催化剂=酶
酶能降低化学反应活化能
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的能量。
活跃状态的分子才容易进行化学反应。
H2O2 （常态） H2O2（活跃状态） H2O + O2
能量
活化能
加热
酶能降低化学反应活化能
所有催化剂都能降低反应活化能
酶降低的更多，所以效果更好
酶能降低化学反应活化能
1. 假如曲线I/II是用酶催化和用无机催化剂的情况。问：
I、II中，哪条曲线是有酶催化的情况？
2. 纵轴上a/b/c/d表示不同的数值。问：
曲线I的活化能是？
曲线II的活化能是？
酶比无机催化剂多降低的活化能是？
酶和无机催化剂，谁更“好用”？
实验原理
2H2O2 → ________+ _____。
动物新鲜肝脏中含有较多的 ____________。每滴质量分数为3.5%的FeCl3中Fe3＋数大约是质量分数为20%肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的_______倍。
2H2O
O2
过氧化氢酶
25万
目的要求
通过比较过氧化氢在不同条件下___________，了解过氧化氢酶的作用。
分解的快慢
酶在细胞代谢中的作用
（一）比较过氧化氢在不同条件下的分解
1号
实验现象
2号
4号
3号
4号
3号
常温
热水
肝脏研磨液两滴
FeCl3两滴
酶在细胞代谢中的作用
试管号 3%过氧化氢溶液 控制变量 点燃的卫生香检测
实 验条件 H2O2分解速度 （气泡多少） 1 2mL 常温
2 2mL 水浴加热
3 2mL FeCl3两滴
4 2mL 肝脏研磨液两滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
复燃不猛烈
复燃很猛烈
实验现象
酶在细胞代谢中的作用
自变量：在实验过程中______________________________________。
因变量：随_________的改变而变化的变量。
无关变量：除_______外，实验过程中可能还存在一些对实验结果__________的可变因素。
对照实验：除了一个因素以外，其余因素都__________的实验。
单一变量原则：在对照实验中，除了____________外，其他变量都应当_____________。
人为控制的对实验对象进行处理的因素
自变量
自变量
造成影响
保持一致
自变量
相同且适宜
酶的特性——高效性
酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。
意义：使细胞代谢能够快速有序地进行。
用什么实验证明酶的高效性？
（区别：探究实验与验证实验；注意实验目的）
酶的特性——专一性
酶
相应底物
酶
相应底物
每种酶只能催化一种或者一类化学反应
用什么实验证明酶的专一性？
实验探究：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
试管编号 1 2
可溶性淀粉溶液 2mL
蔗糖溶液 2mL
工业用淀粉酶 2mL 2mL
实验操作 试管下部浸到温水中，保温5min 加入新制斐林试剂，2mL 水浴加热 实验现象
酶的特性——专一性
为了便于淀粉溶解，常常要加热煮沸。
淀粉溶液要完全冷却后才能使用，为什么？
该实验中能否将斐林试剂改成碘液？
这个实验的自变量、因变量是？有哪些无关变量？
酶的特性——专一性
也有人把专一性理解为，一个化学反应只被一种或少数几种酶催化，而不被别的酶催化。
如何设计实验去验证这一点？
酶的特性——作用条件温和
酶活性：酶催化特定化学反应的能力。
酶需要适宜的温度和pH，条件往往比较温和。
影响酶活性的因素常有：
激活剂
温度
pH值
酶的浓度
底物浓度
抑制剂
酶的特性——作用条件温和——酶需要适宜的温度
酶催化
淀粉水解
酶催化
过氧化氢分解
想证明酶促反应需要适宜的温度，选取下面哪个反应来做实验？
酶的特性——作用条件温和——酶需要适宜的温度
步骤 项目 试管 1 2 3
1 可溶性淀粉溶液 1ml 2ml 1ml
2 淀粉酶 1ml 1ml 1ml
3 温度 60℃ 沸水 冰水
4 操作 将两种试剂混合后，控制到指定温度保温5min 5 碘液 1－2滴 1－2滴 1－2滴
6 实验现象
下面的实验中，有两处错误。你能找出来吗？
温度对酶促反应速率影响的作用曲线
在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的最适温度。
【注意】低温影响酶的活性，但不会使酶的空间结构破坏，温度升高后，酶仍能恢复活性。但高温会导致酶变性，使其永久失活。
酶的特性——作用条件温和——酶需要适宜的温度
酶的特性——作用条件温和——酶需要适宜的pH
酶催化
淀粉水解
酶催化
过氧化氢分解
想证明酶促反应需要适宜的pH，
选取下面哪个反应来做实验？
酶的特性——作用条件温和——酶需要适宜的pH
步骤 试管编号 A B C D E
①加入血浆或缓冲液各2 mL 血浆 pH5.0 缓冲液 pH6.0 缓冲液 pH7.0 缓冲液 pH8.0
缓冲液
②加入10%的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
③加入新鲜肝脏研磨液 2滴 2滴 2滴 2滴 2滴
④观察、记录
该实验的自变量、因变量、无关变量是？血浆/缓冲液的作用是？
酶的特性——作用条件温和
酶的特性——作用条件温和
（1）沿着消化道向下：唾液淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶会发生什么？
（2）植物、动物体内酶的最适温度有何区别？
（3）一些酶有特殊的最适条件
其他影响酶促反应速率的条件
影响酶活性的因素：除温度和PH对酶活性的影响外，酶浓度和反应底物的浓度也能影响酶促反应的速度。
底物浓度对酶促反应速率的影响
细胞代谢与酶
细胞代谢的概念：
酶的作用原理：
酶的概念：
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是核酸。
酶的特性：
专一性
高效性
作用条件较温和
细胞内每时每刻进行着许多化学 反应，统称为细胞代谢。
降低化学反应的活化能
酶降得比无机催化剂多，所以催化效率更高
课堂小结

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