2022年医学专题-第5章-细胞的能量供应和利用

第5章细胞(xìbāo)的能量供应和利用第1节降低(jiàngdī)化学反应活化能的酶第一页，共四十七页。第一(dìyī)课时第二页，共四十七页。细胞代谢这些化学反应(huàxuéfǎnyìng)一般是在酶的催化作用下进行的细胞(xìbāo)中每时每刻都进行着许多化学反应，统称细胞代谢（cellularmetabolism）活细胞(xìbāo)中每分钟要完成7000－8000次化学反应，这些反应互不干扰，各自迅速地进行第三页，共四十七页。酶的发现(fāxiàn)史1、这个实验要解决什么问题？2、对这个问题可以做出哪些假设？3、这个实验的巧妙之处在哪里？4、实验结果是肉块消失了，据此你能得出什么结论？5、斯帕兰札尼推测胃液中一定(yīdìng)含有消化肉块的物质，那么怎么证明有这种物质呢？

1773年意大利科学家斯巴兰札尼（L.Spallanzani,1729－1799）设计了一个巧妙的实验，将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰吞下，过一段时间后取出，观察(guānchá)肉块变化情况。第四页，共四十七页。酶的发现(fāxiàn)史酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精(jiǔjīng)和二氧化碳，糖类是怎么变成酒精(jiǔjīng)？纯化学(huàxué)过程1857年，法国微生物学家巴斯德（L.Pasteur,1822-1895)通过显微镜观察，提出酿酒中的发酵时由于酵母细胞的存在。德国化学家李比希（J.V.Liebig,1803-1873)认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质。第五页，共四十七页。酶的发现(fāxiàn)史德国化学家毕希纳（E.buchner,1860-1917)利用不含酵母细胞(xìbāo)的提取液，加入葡萄糖，一段时间后冒出气泡，糖液变成酒。不含酵母细胞的提取液的制备：把酵母细胞放在石英砂中用力研磨(yánmó)，加水搅拌，再进行加压过滤。实验结果与糖液中含有活酵母细胞是一样的。活酵母细胞产生的某种物质能引起发酵，该物质称为酿酶。第六页，共四十七页。酶本质(běnzhì)的探索JohnH.Northrop（1891－1987）1930年美国生化学家诺斯罗普得到了胃蛋白酶(wèidànbáiméi)的结晶，并证实它是一种蛋白质。第七页，共四十七页。1926年萨姆纳首次(shǒucì)从刀豆中提出脲酶结晶，并证明其具有蛋白质性质。J.B.Sumner（1887－1955）20世纪30年代(niándài)，科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结晶。这些事实说明酶的本质(běnzhì)是什么？酶是一类具有生物催化作用的蛋白质

Sumner和Northrop共同获1949年诺贝尔化学奖。第八页，共四十七页。1982年美国科学家切赫、奥特曼等人发现具有催化活性的RNA，并命名(mìngmíng)这一类酶为核酶，2人共同获1989年诺贝尔化学奖ThomasR.Cech（1947－）UniversityofColoradoatBoulder,USASidneyAltman（1939－）YaleUniversityNewHaven,CT,USA科学家们的这一发现(fāxiàn)使酶的概念又扩展成什么？酶本质(běnzhì)的探索第九页，共四十七页。酶的定义(dìngyì)酶(enzyme)是活细胞产生的一类具有(jùyǒu)催化作用的有机物,绝大多数是蛋白质,少数是RNA。思考(sīkǎo)导致酶的概念发展的因素是什么？酶的定义包含哪些重要信息？第十页，共四十七页。H2O2H2O+O2酶的作用(zuòyòng)原理△加热促使过氧化氢分解，是因为加热使过氧化氢分子得到能量，从常态(chángtài)转变为容易分解的活跃状态分子从常态转变(zhuǎnbiàn)为容易分解的活跃状态所需要的能量称为活化能催化剂则是降低反应活化能加热，加压相当于给反应分子提供能量，使反应分子由常态转化成活跃态第十一页，共四十七页。发现问题(wèntí)：酶与无机催化剂的催化效率，哪个更高？提出假设：知识铺垫：Fe3＋和过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解成水和氧气。过氧化氢酶可从动植物体内获得－－新鲜的动物肝脏设计实验：实验材料：新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为3.5%FeCl3溶液，新鲜的质量分数为20％的肝脏研磨液。量筒，试管，滴管，试管架，卫生香，火柴，酒精灯等。实验方案：实验预测：实施实验：观察现象：得到结论：经计算(jìsuàn)，每滴质量分数为3.5%FeCl3溶液中的Fe3＋数大约是质量分数为20％的肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。第十二页，共四十七页。比较过氧化氢酶和Fe3+催化(cuīhuà)效率

无关(wúguān)变量：对实验结果（因变量）造成影响的因素自变量：实验过程中人为(rénwéi)改变的变量因变量：随着自变量的变化而变化的变量对照实验：仅有一个因素（自变量）不同的实验第十三页，共四十七页。探究(tànjiū)的过程作出假设(jiǎshè)设计(shèjì)实验分析数据得出结论交流反思发现新问题材料仪器方案预测实施实验发现问题实验设计的关键：原则：设置对照组和实验组控制变量对照原则设置自变量控制无关变量第十四页，共四十七页。第二(dìèr)课时实验

第十五页，共四十七页。一、酶的定义(dìngyì)二、酶的作用(zuòyòng)原理三、酶的特性(tèxìng)1、酶具有

2、酶具有

酶(enzyme)是

产生的一类具有

作用的有机物,绝大多数是

,少数是

。酶作用的原理是

。第十六页，共四十七页。比较(bǐjiào)过氧化氢酶和Fe3+催化效率

无关变量：对实验结果（因变量）造成影响(yǐngxiǎng)的因素自变量：实验(shíyàn)过程中

的变量因变量：随着

的变化而变化的变量对照实验：仅有一个因素（自变量）不同的实验第十七页，共四十七页。探究淀粉(diànfěn)酶对淀粉(diànfěn)和蔗糖水解作用()溶液(róngyè)淀粉酶溶液(róngyè)()

5min淀粉溶液()水浴加热（50-65℃）()斐林试剂砖红色沉淀设置自变量：

类()

5min控制无关变量检测因变量()对照试验第十八页，共四十七页。比较过氧化氢在不同条件(tiáojiàn)下的分解：2H2O22

H2O+O21.常温(chángwēn)2.加热3.FeCl3

4.加肝液第十九页，共四十七页。实验：比较过氧化氢在不同(bùtónɡ)条件下的分解试管编号1234实验原理第一步第二步观察现象将点燃的卫生香放在液面上原因结论过氧化氢在高温或Fe3+或过氧化氢酶的作用(zuòyòng)下都可分解成水和氧气每支试管各加入(jiārù)2ml3%的H2O2溶液90℃热水浴2滴FeCl3溶液2滴肝脏研磨液观察气泡冒出情况，并记录无较少较多很多没变化火头变亮火头变亮复燃没有生成氧气生成了少量氧气生成了少量氧气生成了大量氧气酶的催化效率比无机催化剂的催化作用更显著自变量因变量无关变量对照组实验组第二十页，共四十七页。1号试管(shìguǎn)过氧化氢溶液实验步骤一二三四实验现象结论2号试管(shìguǎn)3号试管(shìguǎn)加入过氧化氢酶2滴，振荡试管各加入2mL过氧化氢溶液无明显变化pH＝7pH=12pH＝2各加入几滴过氧化氢酶溶液，2—3min后将点燃的卫生香分别放入试管中只有在适合的pH下酶的催化效率最好复燃无明显变化探究pH对过氧化氢酶活性的影响第二十一页，共四十七页。1号试管(shìguǎn)淀粉溶液实验步骤一二三四实验现象结论2号试管(shìguǎn)3号试管(shìguǎn)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第二十二页，共四十七页。第三课时第二十三页，共四十七页。据下图能得出(déchū)的结论酶具有(jùyǒu)高效性第二十四页，共四十七页。淀粉酶催化淀粉水解成麦芽糖麦芽糖酶催化麦芽糖水解成葡萄糖肠肽酶催化肽链水解成氨基酸蛋白酶催化蛋白质的水解酶具有(jùyǒu)专一性第二十五页，共四十七页。一、酶的定义(dìngyì)二、酶的作用(zuòyòng)原理三、酶的特性(tèxìng)1、酶具有高效性催化效率大约是无机催化剂的107~1013倍每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应2、酶具有专一性影响酶活性的条件？第二十六页，共四十七页。酶活性：

酶对化学反应(huàxuéfǎnyìng)的催化效率

思考：1.人体温升高到38℃，人会感觉(gǎnjué)食欲不振，没有精神；如果升高到40℃以上，而且持续高烧，就会出现一系列严重的反应，如昏迷、惊厥、甚至危及生命。2.唾液pH值：6.2-7.4胃液pH值：0.9-1.5小肠液pH值：7.6第二十七页，共四十七页。1.在最适温度(wēndù)下，酶的活性最大。2.温度(wēndù)过高或过低，酶的活性都会明显降低。3.高温会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久(yǒngjiǔ)失活；低温虽然使酶活性明显降低，但能使酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复。第二十八页，共四十七页。1.在最适pH下，酶的活性最高。2.pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。3.过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏(pòhuài)，使酶永久失活。第二十九页，共四十七页。酶促反应(fǎnyìng)速率与酶浓度成正比第三十页，共四十七页。A

在一定浓度范围(fànwéi)内，酶促反应速率随底物浓度增加而增加第三十一页，共四十七页。影响(yǐngxiǎng)酶活性的因素1.pH对酶活性的影响2.温度对酶活性的影响3.酶浓度对酶促反应(fǎnyìng)的影响4.底物浓度对酶促反应的影响

酶的永久失活(高温、重金属、紫外线、过酸过碱)3、酶的作用(zuòyòng)条件较温和第三十二页，共四十七页。反应速率温度(wēndù)酶的浓度(nóngdù)底物(dǐwù)浓度PH在底物足够,其他条件固定的条件下,反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利酶发挥作用的因素时,酶促反应的速度与酶浓度成正比第三十三页，共四十七页。课堂练习1、下图表示在不同条件(tiáojiàn)下，酶催化反应的速率(或生成物量)的变化曲线图，有关叙述不正确的是A．图①虚线表示酶量加一倍后，底物浓度和反应(fǎnyìng)

速率关系B．图②虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量与时间的关系第三十四页，共四十七页。C．图③不能表示在反应开始(kāishǐ)后的一段时间内，反应速率与时间的关系D．若图②中的实线表示Fe3+的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率第三十五页，共四十七页。2、下面(xiàmian)有关产生酶的场所的叙述，其中正确的是（）A、细胞核B、主要是核糖体C、细胞质D、全部在核糖体B3、将某种酶水解，最后(zuìhòu)得到的有机小分子是（）A、核苷酸B、氨基酸C、核苷酸和氨基酸D、核苷酸或氨基酸D第三十六页，共四十七页。4、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合(hùnhé)装入一容器中，调整PH=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、胃蛋白酶、多肽、水C、唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水D、唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水A第三十七页，共四十七页。5、在煮过和没煮过的土豆片上分别(fēnbié)滴几滴过氧化氢，在土豆片X上出现了泡沫，在土豆片Y上没有出现泡沫，以下哪一项是正确解释A．土豆片X是煮过的，因为过氧化氢只影响碳水化合物使之分解成单糖B．土豆片X是煮过的，因为在没煮过的土豆片中的酶对过氧化氢分解不起作用C．土豆片X是没煮过的，因为植物中含有酶，促使过氧化氢的分解，但酶会在高温中失效D．土豆片X是没煮过的，因为过氧化氢能分解土豆片中的酶C第三十八页，共四十七页。探究(tànjiū)影响酶活性的条件唾液，胃液，小肠液的pH值各不相同提出问题：作出假设：预期实验结果：设计实验：因变量的检测：酶活性，即酶促反应的速度(sùdù)设计记录实验数据的表格实施实验，记录数据对照实验，设置自变量，控制(kòngzhì)无关变量温度对淀粉酶活性的影响人体温升高到38℃，人会感觉食欲不振，没有精神；如果升高到40℃以上，而且持续高烧，就会出现一系列严重的反应，如昏迷、惊厥、甚至危及生命第三十九页，共四十七页。练习(liànxí)1.同一个体内的各类活细胞所含酶的()A.种类(zhǒnglèi)有差异、数量相同B种类有差异、数量不同C种类无差异、数量相同D种类无差异、数量不同B第四十页，共四十七页。1、下图纵轴为酶反应速度，横轴为底物浓度，其中能正确表示(biǎoshì)酶量增加一倍时，底物浓度和反应速度关系的是（）ABCDB第四十一页，共四十七页。4、下列关于酶的化学成分的叙述，哪一项是不正确的（

）A、一般的说，酶的化学成分是蛋白质B、酶是由蛋白质和核酸组成(zǔchénɡ)的C、绝大多数酶是蛋白质，极少数是 RNAD、淀粉酶和过氧化氢酶都是蛋白质B第四十二页，共四十七页。例题1、酶在催化生物体内的化学反应时，反应速率与很多因素有关。下列(xiàliè)曲线中正确的是（假设其他条件都是适宜且稳定的）反应速率温度反应速率酶浓度反应速率反应物浓度反应速率PH值ABCD第四十三页，共四十七页。4、在常温下用某种酶处理洋葱表皮细胞，结果细胞壁完全分解，而细胞的其他结构保持完整。与以上事实关系最密切的是（