细胞的结构和功能细胞的分裂精编版

1、 问题探讨问题探讨 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称 为为细胞代谢细胞代谢。是细胞生命活动的基础。是细胞生命活动的基础。 CO2+H2O 有机物有机物 +O2 光能光能 叶绿体叶绿体 氨基酸氨基酸 多肽多肽( (蛋白质）蛋白质） 脱水缩合脱水缩合 核糖体：核糖体： 线粒体线粒体: :有机物有机物 +O2 CO2+H2O+能量能量 酶酶 酶酶 酶酶 细胞代谢细胞代谢 常温常态的状态下，常温常态的状态下，有适合的生物催化剂有适合的生物催化剂 酶酶 这些化学反应发生的环境条件是什么？这些化学反应发生的环境条件是什么？ 实验过程的变量及对照实验实验过程的

2、变量及对照实验 变量：变量： 自变量：自变量： 因变量：因变量： 无关变量：无关变量： 对照实验：对照实验： 实验过程中可以变化的因素称为实验过程中可以变化的因素称为变量。变量。 人为改变的变量。人为改变的变量。 随着自变量的变化而变化的变量。随着自变量的变化而变化的变量。 除自变量外，实验过程中可能存在的一些对实除自变量外，实验过程中可能存在的一些对实 验结果造成影响的可变因素。验结果造成影响的可变因素。 除了一个因素外，其余因素都保持不变的实验。除了一个因素外，其余因素都保持不变的实验。 生物实验设计的基本原则：生物实验设计的基本原则： 科学性原则；单一变量原则；对照性原则；重复性原则科学

3、性原则；单一变量原则；对照性原则；重复性原则 一、酶的作用和本质一、酶的作用和本质 H2O2H2O + O2 常温常温 H2O2H2O + O2 加热加热 H2O2H2O + O2 FeCL3 H2O2H2O + O2 H2O2酶酶 实验原理：实验原理： 通过比较过氧化氢在通过比较过氧化氢在不同条件不同条件下分解的下分解的 快慢，了解酶的作用和意义。快慢，了解酶的作用和意义。 实验目的：实验目的： 实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验步骤实验步骤 不做任何处理不做任何处理 放在放在9090 热水处理热水处理 2 2滴滴3.5% Fe3.5% Fe3+

4、3+ 溶液处理溶液处理 2 2滴滴H H2 2O O2 2酶酶 催化处理催化处理 1 2 3 4 试管编号 说明说明1234 3%3%的的 H H2 2O O2 2 溶液溶液 2ml2ml2ml2ml 反应条件反应条件常温常温9090 2 2滴滴 FeClFeCl3 3 2 2滴肝脏滴肝脏 研磨液研磨液 结果结果 无关无关 变量变量 自变自变 量量 因变因变 量量 对对 照照 组组 实实 验验 组组 实实 验验 组组 实实 验验 组组 实验前 不做任何处理不做任何处理 放在放在9090热热 水处理水处理 2 2滴滴3.5% Fe3.5% Fe3+ 3+ 溶液处理溶液处理 2 2滴滴H H2 2

5、O O2 2酶酶 催化处理催化处理 带火星卫生香 带火星卫生香 ？ ？ 1 1 2 2 3 3 4 4 试试 管管 号号 3%3% H H2 2O O2 2 控制变量控制变量 点燃的卫点燃的卫 生香检测生香检测 实验处理实验处理 （自变量）（自变量） H H2 2O O2 2分解速度分解速度 ( (气泡多少气泡多少) ) 1 12ml2ml 2 22ml2ml90900 0C C水浴加热水浴加热 3 32ml2ml滴加滴加3.5%3.5%氯化氯化 铁铁2 2滴滴 4 42ml2ml滴加滴加20%20%肝脏肝脏 研磨液研磨液2 2滴滴 无无 较多较多发亮发亮 较多较多 发亮发亮 很多很多复燃复燃

6、 实验结果实验结果 没有变化没有变化 肝脏离开活体时间过长，酶的数量和活性会下降。肝脏离开活体时间过长，酶的数量和活性会下降。 思考思考 1 1、为什么要选用新鲜的猪肝？、为什么要选用新鲜的猪肝？ 2 2、为什么要将猪肝制成研磨液？、为什么要将猪肝制成研磨液？ 3 3、滴入肝脏研磨液和、滴入肝脏研磨液和FeClFeCl3 3溶液时，能否共溶液时，能否共 用一个吸管？为什么？用一个吸管？为什么？ 使用肝脏时使用肝脏时, ,要充分研磨要充分研磨, ,使肝脏细胞内的酶能与底使肝脏细胞内的酶能与底 物接触物接触, ,使酶发挥正常催化作用。使酶发挥正常催化作用。 不能，否则滴的不能，否则滴的FeClFe

7、Cl3 3溶液中会含少量肝脏研磨液，溶液中会含少量肝脏研磨液， 而研磨液中而研磨液中H H2 2O O2 2具有高效性，会使两个试管中气泡具有高效性，会使两个试管中气泡 一样多，从而影响实验结果的准确性。一样多，从而影响实验结果的准确性。 酶在细胞代谢中的作用酶在细胞代谢中的作用 分子从分子从常态常态转变为容易发生化学反应的转变为容易发生化学反应的活跃活跃 状态状态所需要的能量。所需要的能量。 活化能：活化能： 各条件使反应加快的本质各条件使反应加快的本质 提高分子的能量提高分子的能量 1 1、加热：、加热： 活化能活化能 加热加热 实验分析实验分析 2 2、FeFe3+ 3+： ： 降低化学

8、反应的活化能降低化学反应的活化能 . 无机无机 催化剂催化剂 3 3、酶：、酶：同无机催化相比，酶 同无机催化相比，酶能更能更显著地降低显著地降低 化学反应的活化能，催化效率化学反应的活化能，催化效率更高更高。 . 无机无机 催化剂催化剂 . 酶酶 酶酶 使使 活活 化化 能能 降降 低低 能量能量 反应过程反应过程 没有酶催化没有酶催化 有酶的催化有酶的催化 酶的作用及原理酶的作用及原理 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才正是由于酶的催化作用，细胞代谢才 能在温和的条件下快速进行。能在温和的条件下快速进行。 酶的本质酶的本质 二、酶的本质二、酶的本质 巴斯德以前：巴斯德以前： 发酵是纯化学反应

9、，与生命活动无关。发酵是纯化学反应，与生命活动无关。 （2 2）巴斯德）巴斯德 微生物学家微生物学家: （3 3）李比希）李比希 化学家化学家: 发酵与活细胞有关发酵与活细胞有关, ,发酵发酵 是整个细胞而不是细胞中是整个细胞而不是细胞中 的某些物质在起作用的某些物质在起作用. . 引起发酵的是细胞中的某引起发酵的是细胞中的某 些物质些物质, ,但是这些物质只但是这些物质只 有在酵母细胞死亡并裂解有在酵母细胞死亡并裂解 后才能发挥作用。后才能发挥作用。 存在争论存在争论 （4）毕希纳）毕希纳 化学家化学家 过程：过程：酵母细胞研磨 酵母细胞研磨 加水搅拌加水搅拌 加压过滤加压过滤 含酵母细胞的

10、提取液含酵母细胞的提取液加入葡萄糖加入葡萄糖 现象：现象：冒出气泡冒出气泡 结论：结论：酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞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，就像在活酵母细胞中破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中 一样。一样。 （5） 萨姆纳萨姆纳 美国美国 19261926年从刀豆中提取脲酶实验。年从刀豆中提取脲酶实验。 结论结论: : 酶为蛋白质。酶为蛋白质。 尿素尿素 氨氨 二氧化碳二氧化碳 脲酶脲酶 共获共获19891989年诺年诺 贝尔化学奖贝尔化学奖 切赫切赫 奥特曼奥特曼 少数少数RNARNA也有催化作用也有催化作用 （6 6）切赫和奥特曼）切赫和奥特曼

11、（美国）（美国）20C 80th 20C 80th : : 现象或实验现象或实验推论或结论推论或结论 斯帕兰扎尼实斯帕兰扎尼实 验验 巴斯德实验巴斯德实验 李比希实验李比希实验 毕西纳实验毕西纳实验 萨姆纳实验萨姆纳实验 切赫和奥特曼切赫和奥特曼 实验实验 小结小结 探索酶的发现历程探索酶的发现历程 发酵与发酵与活细胞活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的 某些物质在起作用某些物质在起作用 引起发酵的是细胞中的某些引起发酵的是细胞中的某些物质物质，但是这些物质只有，但是这些物质只有 在酵母细胞死亡后才能发挥作用在酵母细胞死亡后才能发挥作用 酵母细胞中的某些物

12、质能够在酵母细胞破碎后继续起酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起 催化作用催化作用，就象在活酵母细胞中一样，就象在活酵母细胞中一样 酶是蛋白质酶是蛋白质 少数的少数的RNA具有具有催化作用催化作用 酶是酶是活细胞活细胞产生的一类具有产生的一类具有催化作用催化作用的的有机物有机物， 其中绝大多数是蛋白质，少数是其中绝大多数是蛋白质，少数是RNARNA。 鸟类的胃是既有物理性消化，也有化学性消化鸟类的胃是既有物理性消化，也有化学性消化 探究探究争论争论继承继承创新创新完善完善酶的发现：酶的发现： 酶是酶是活细胞活细胞产生的具有产生的具有生物催化作用生物催化作用的的有机物有机物。 其中绝大

13、多数酶是蛋其中绝大多数酶是蛋 白质少数是白质少数是RNARNA。 酶的来源酶的来源酶的作用酶的作用酶的化学成分酶的化学成分 降低活化能降低活化能 酶的催化功能和无机催化剂有什么不同呢？酶的催化功能和无机催化剂有什么不同呢？ 一些化学反应的条件一些化学反应的条件 MnOMnO2 2 浓浓H H2 2SOSO4 4 CH CH3 3CHCH2 2OH + CHOH + CH3 3COOH COOH CH CH3 3COOCHCOOCH2 2CHCH3 3 + H + H2 2O O 2KClO2KClO3 3 2KCl + 3O 2KCl + 3O2 2 乙醇乙醇 醋酸醋酸 乙酸乙酯乙酸乙酯 一般

14、化学反应的条件：一般化学反应的条件： FeFe BrBr2 2 BrBr HBrHBr 水浴水浴 高温高温 高压高压 强酸强酸 强碱强碱 催化剂催化剂 在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率， 而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变 化的物质叫做化的物质叫做 。 催化剂只是改变反应速率催化剂只是改变反应速率, ,并不改变化学平衡。并不改变化学平衡。 催化剂催化剂 细胞内外的环境：细胞内外的环境：温和温和 常温常温 常压常压 水溶液环境水溶液环境 pHpH接近中性接近中性 细胞内会发生一系列的化学反应，这些细胞

15、内会发生一系列的化学反应，这些 化学反应发生的环境条件是什么？化学反应发生的环境条件是什么？ 在这种环境状态下发生的化学反应，应该在这种环境状态下发生的化学反应，应该 有适合的生物催化剂。有适合的生物催化剂。 酶酶 二、酶的特性二、酶的特性 1 1、酶具有高效性、酶具有高效性 3443 少量肝脏少量肝脏 研磨液研磨液 因为过氧化氢酶比因为过氧化氢酶比FeFe3+ 3+的催化效率高得多。 的催化效率高得多。 比较过氧化氢酶和比较过氧化氢酶和FeFe3+ 3+的催化效率 的催化效率 为什么为什么4 4号试管的反应速率比号试管的反应速率比3 3号试管快得多？号试管快得多？ 酶的催化效率一般是无机催化

16、剂的酶的催化效率一般是无机催化剂的10107 7-10-1013 13倍。 倍。 酶具有高效性的意义酶具有高效性的意义 保证了细胞内化学反应的顺利进行和能量供应的稳定。保证了细胞内化学反应的顺利进行和能量供应的稳定。 每一种酶只能催化每一种酶只能催化 化学反应。化学反应。 意义：意义：保证细胞代谢能够有条不紊地进行。保证细胞代谢能够有条不紊地进行。 2 2、酶具有专一性、酶具有专一性 一种或一类一种或一类 淀粉溶液淀粉溶液(1(1号试管号试管) )蔗糖溶液蔗糖溶液(2(2号试管号试管) ) 实验原理实验原理 实验实验 步骤步骤 一一 二二 三三 实验现象实验现象 结结 论论 探究酶的专一性探究

17、酶的专一性 淀粉酶能让淀粉水解成还原淀粉酶能让淀粉水解成还原 性糖，还原性糖能与斐林试性糖，还原性糖能与斐林试 剂反应生成砖红色沉淀剂反应生成砖红色沉淀 淀粉酶不能让蔗糖水解，淀粉酶不能让蔗糖水解， 所以与斐林试剂反应不能所以与斐林试剂反应不能 生成砖红色沉淀生成砖红色沉淀 加入加入2ml2ml淀粉溶液淀粉溶液加入加入2ml2ml蔗糖溶液蔗糖溶液 加入淀粉酶加入淀粉酶2 2滴，振荡，放在滴，振荡，放在6060的左右，反应约的左右，反应约5min5min 加斐林试剂加斐林试剂振荡振荡水浴加热煮沸水浴加热煮沸 蓝色蓝色棕色棕色砖红色沉淀砖红色沉淀无变化无变化 酶具有专一性酶具有专一性 1、在、在不

18、同的温度不同的温度下，同一种酶的活性是否会受到影响？下，同一种酶的活性是否会受到影响？ 2、在、在不同的不同的pH下，同一种酶其活性是否会改变？下，同一种酶其活性是否会改变？ 哪些因素会影响酶的活性？哪些因素会影响酶的活性？ 酶对化学反应的催化效率为酶对化学反应的催化效率为酶的活性酶的活性。 提出问题提出问题 作出假设作出假设 设计实验设计实验 进行实验进行实验 分析结果分析结果 表达与交流表达与交流 （温度（温度/pH /pH 会影响酶的活性吗？）会影响酶的活性吗？） （温度（温度/pH /pH 会影响酶的活性）会影响酶的活性） （设计方案、预期结果（设计方案、预期结果） （按预定方案进行实

19、验）（按预定方案进行实验） （分析实验结果，得出结论：分析实验结果，得出结论：） （总结，写实验报告并适当交流）（总结，写实验报告并适当交流） 影响酶活性的条件影响酶活性的条件 温度温度对酶活性的影响对酶活性的影响 1 1 2 2 3 3 3 3可溶性淀粉可溶性淀粉 2ml2ml 2ml2ml 2ml2ml 温度温度 2 2淀粉酶淀粉酶 碘液碘液 颜色颜色 结论结论 冰水中冰水中6060水浴水浴沸水浴沸水浴 放置放置2min2min 1ml1ml 1ml1ml1ml1ml 1 1滴滴1 1滴滴1 1滴滴 摇匀混合，放置反应摇匀混合，放置反应5min5min 变蓝变蓝变蓝变蓝不变蓝不变蓝 淀粉酶

20、在淀粉酶在60 60 中活性最强中活性最强 自变量自变量 因变量因变量 酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的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。最适温度。 一般地，动物体内的酶最适一般地，动物体内的酶最适 温度在温度在35-4035-40之间；之间； 植物体内的酶最适温度在植物体内的酶最适温度在 40-5040-50之间；之间； 细菌和真菌体内的酶最适温细菌和真菌体内的酶最适温 度差别较大。度差别较大。 温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响 pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响 1 1 2 2 3 3 2 2淀粉酶淀粉酶 1ml1ml 1ml1ml 1ml1ml p

21、HpH 3 3可溶性淀粉可溶性淀粉 斐林试剂斐林试剂 颜色颜色 结论结论 蒸馏水蒸馏水1mL1mLNaOH 1mLNaOH 1mL HCL 1mLHCL 1mL 2ml2ml2ml2ml2ml2ml 2mL2mL 摇匀混合，放置在摇匀混合，放置在6060水浴中反应水浴中反应5min5min 砖红色沉淀砖红色沉淀 无砖红色沉淀无砖红色沉淀 无砖红色沉淀无砖红色沉淀 淀粉酶在中性条件中活性最强淀粉酶在中性条件中活性最强 2mL2mL 2mL2mL 摇匀混合，沸水浴摇匀混合，沸水浴1min1min 一般地，动物体内的酶最一般地，动物体内的酶最 适适pHpH在在6.5-8.06.5-8.0之间；之间；

22、 植物体内的酶最适温度在植物体内的酶最适温度在 4.5-6.54.5-6.5之间；之间； 细菌和真菌体内的酶最适细菌和真菌体内的酶最适 温度差别较大。温度差别较大。 pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响 酶促反应速率最快时的环境酶促反应速率最快时的环境pHpH称为该酶促反应的称为该酶促反应的最最 适适pHpH。 高温、低温、过酸和过碱对酶活性的高温、低温、过酸和过碱对酶活性的 影响其本质相同吗？影响其本质相同吗？ 不同，过酸、过碱或温度过高，会使酶的不同，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使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活 性可以恢复。性可以恢复。 由此可看出酶的作用条件有什么特点？由此可看出酶的作用条件有什么特点？ 作用条件温和作用条件温和 酶的特性酶的特性 1、具有高效性、具有高效性 2、具有专一性、具有专一性 3、作用条件较温和、作用条件较温和 要有合适的