第1节-降低化学反应活化能的酶(上课用)

第5章细胞的能量供应和利用降低化学反应活化能的酶细胞的能量“通货”——ATPATP的主要来源——细胞呼吸能量之源——光与光合作用第五章第一节降低化学反应活化能的酶

本节聚集：1.酶在细胞代谢中的作用2.酶的化学本质3.酶在起作用时的特征一酶的作用和本质（第1、2课时）斯帕兰札尼对鹰的消化研究1783年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间他把小笼子取出来发现笼内的肉块消失了。问题探讨讨论一：这个实验要解决什么问题？讨论二：是什么物质使肉块消失了？讨论三：怎样才能证明你的推测？答：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化

答：是胃内的化学物质将肉块分解了答：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。

细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，所有这些有序的化学反应统称为细胞代谢。一、细胞代谢（新陈代谢）叶绿体：CO2+H2O（CH2O)+O2

光能

叶绿体线粒体:

C6H12O6+H2O+O2CO2+H2O+能量核糖体：

氨基酸

多肽脱水缩合

细胞代谢是细胞生命活动的基础，对于细胞来说，能量的获得和物质的转化都必须通过化学反应来实现。糖类等有机物化学上的化学反应很容易顺利进行吗？化学上采用什么方式解决这一问题的？2H2O2

2H2O+O2高温/Fe3＋/过氧化氢酶

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。过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。实验目的：实验原理：二.酶在细胞代谢中的催化作用1.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验试管编号1234第一步每支试管加2ml过氧化氢溶液第二步不处理90℃水浴滴入2滴FeCl3溶液滴入2滴肝脏研磨液实验现象实验结论注意事项1min分钟后，将点燃的卫生香放在液面的上方单一变量原则对照实验对照组实验组无关变量自变量因变量对照原则《学习与测评》P47过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样①科学性原则2、实验设计遵循原则：④简便可行性原则③设计对照原则②单一变量原则⑤可重复性原则④检测因变量，观察记录实验结果。注意问题：实验时要选用新鲜的肝脏肝脏要制成研磨液滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时，不可共用同一个吸管同无机催化剂相比较又有哪些相同点？生成物量时间加入酶无机催化剂未加酶0只改变化学反应的速率，加速化学反应的进行，而不改变化学反应的平衡点。反应前后本身的

质量和性质不变。只催化已经存在的化学反应。都可以在生物体外发挥作用。结论：酶能催化生物化学反应，催化效率比无机催化剂高得多。研究发现，酶的催化效率是无机催化剂催化效率的107~1013倍。因此，酶具有高效性。思考：酶有高效性的意义？保证细胞代谢快速的进行为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？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称为活化能。3.活化能H2O2(常态)

H2O2(活跃状态)能量活化能问题：为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高呢？1molH2O2由常态变为活跃的状态时需要吸收75KJ的热量，这75KJ就是每molH2O2的活化能。但加入过氧化氢酶时，H2O2只要吸收29KJ的热量就可以转变为活跃的状态。少了的46KJ的热量。活化能：

在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物分子的平均能量水平较低，为“初态”。在反应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有了比初态更高一些的能量，高出的这一部分能量称为“活化能”在一定温度下，1mol反应底物全部进入活化态所需要的自由能就是该反应底物的活化能。单位J/mol

酶和一般催化剂的作用就是降低化学反应所需的活化能，从而使活化分子数增多，反应速度加快。思考：酶和一般的催化剂有什么作用？从动画中我们可以看出，同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。正是由于酶的催化作用，细胞代谢能在温和条件下快速进行。巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用毕希纳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一样萨姆纳酶是蛋白质李比希切赫、奥特曼少数RNA也具有生物催化功能绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。①②⑤③④⑥结论：P81资料分析：三、酶的本质例题：下列有关酶的叙述中，正确的结论有（）①产生酶的细胞都有分泌功能②酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸③酶是生物催化剂④生长激素与呼吸酶可来自于同一个细胞⑤能降低化学反应的活化能A.①②③⑤B.①③⑤C.②③④⑤D.②③④C1.定义：活细胞产生的（来源）具有催化作用的（作用）有机物。（化学本质）2.化学本质：绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是RNA。四、酶的特性（第3课时）1.高效性:

催化效率很高,大大提高反应速率

酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍想一想：如何设计实验验证酶的催化作用具有高效性？确定自变量思考！口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化？酶具有专一性探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用

现在给你淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液，要观察淀粉酶能催化哪种糖水解，应该如何设计这个实验？你又怎么知道淀粉酶催化了糖类的水解呢？（淀粉酶的最适温度为60℃）淀粉麦芽糖蔗糖

果糖＋葡萄糖酶酶非还原糖还原糖斐林试剂淀粉溶液蔗糖溶液实验步骤一二三实验现象结论各加入淀粉酶溶液2ml，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，反应5min2号试管中加入2mL蔗糖溶液加入斐林试剂振荡约60℃水浴2min1号试管中加入2mL淀粉溶液无砖红色沉淀有砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用酶的催化作用具有专一性酶促反应过程示意图分解反应酶对化学反应的催化效率称为酶活性底物酶活性部位产物+活性部位酶底物产物酶促反应过程示意图合成反应每一种酶只能催化一种或一类化学反应。2.专一性例子：酶具有专一性的意义：使细胞代谢有条不紊的进行一种H2O2酶：H2O2脲酶：尿素淀粉酶：淀粉一类蛋白酶：蛋白质→多肽肽酶：多肽→氨基酸反应速率反应物A浓度0酶A或酶B未加酶酶达到饱和3.酶的作用条件较温和酶一般在比较温和的条件下催化化学反应的进行。酶对化学反应的催化效率称为酶活性.酶活性的强弱以单位时间内底物减少量或产物生成量来表示(即酶促反应速率)。

温度：在一定范围内，酶活性随温度升高而增强，直至某一温度（最适温度）活性达到最大，超过这一最适温度，酶活性随温度升高而减弱。甚至使酶空间结构遭到可修复的破坏，导致酶失去活性。（因为：酶是蛋白质，若温度过高会使蛋白质发生变性而失去活性）

大多数酶，在30-40℃范围内显示最高活性。

低温不会使酶失去活性，低温时酶活性降低（酶活性被抑制），但若再给予适宜的温度，酶活性又增强。过高温（70℃以上）导致酶的空间结构遭到破坏（不可修复），使酶失去活性。

0最适温度t/℃υ/mmol.s-1酶活性受温度影响示意图酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的

。0最适温度t/℃υ/mmol.s-1酶活性受温度影响示意图温度对酶活性的影响在最适温度的两侧，反应速率都比较较高的温度容易使酶遭到破坏而失去。低空间结构活性最适温度

思考与讨论:高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？

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；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。（参考课本P85：图5-3、5-4）课本P85：第4段反应溶液pH会对酶的活性有影响υ/mmol.s-1最适pH0pH酶活性受pH影响示意图pH对酶活性的影响在最适pH下，酶的活性

在过酸、过碱的条件下，都会使酶的遭到破坏而失去。最高空间结构活性酶的名称最适PH过氧化氢酶（肝）6.8唾液淀粉酶

6.8脂肪酶8.3胰蛋白酶8.0~9.0胃蛋白酶

1.5~2.2pH对酶活性的影响酶的专一性每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应酶的催化效率是无机催化剂的107~1013

倍

本课小结：酶的概念：活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物.酶的特性：酶的高效性酶的催化作用需要适宜的条件1）需要适宜pH值2）需要适宜的温度吃馒头，细嚼慢咽，感觉很甜，为什么？治疗糖尿病的胰岛素制剂为什么只能注射，不能口服？进入冬眠的动物体，代谢很缓慢，根本原因是什么？本节总结细胞代谢酶的作用酶的本质酶的特性影响酶促反应的因素常有：

温度

PH值酶的浓度底物浓度抑制剂激活剂★影响酶促反应速率的因素：1、温度3、酶的浓度：

在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化。酶促反应速率酶的浓度酶促反应速率底物浓度酶量一定2、pHpHυ/mmol.s-1最适PH0υ/mmol.s-1t/℃υ/mmol.s-1最适温度0

反应速率随酶浓度的升高而加快。4、底物浓度：课堂练习：1.人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是A.所吃食物不能消化（）B.胃没有排空C.体温超过合适温度，消化酶的活性下降D.吃药使人没有了胃口2.胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是（）A.pH不适合B.胃中已经起了消化作用，不能再起作用了C.被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用D.小肠中没有蛋白质可被消化CA3.在过氧氢酶和Fe3+的催化效率比较实验中，把肝脏制成研磨液的目的是（双选）（

）Ａ.有利于过氧化氢酶的释放Ｂ.保护过氧化氢酶Ｃ.提高H2O2酶的活性Ｄ.增大酶与反应底物的接触机会4.酶具有极强的催化功能，最根本的原因是（）①增加了反应物之间的接触②降低了反应物分子的活化能③提高了反应物分子的活化能④降低了反应物分子的自由能⑤本身的数量和性质不改变，可反复利用A.①④B.②③C.④⑤D.②⑤ADD5.20世纪80年代，T.R.Cech在研究四膜虫时，发现其rRNA前体加工除去某些的过程中发生“剪接反应”，该反应是在仅有RNA没有任何蛋白质参与的情况下完成的。下列推论最合理的是（）Ａ．该反应不需要酶的催化Ｂ．四膜虫体内的这种RNA具有酶的特性Ｃ．所有蛋白质和RNA都是酶Ｄ．有的DNA也可能是酶B科学探究的程序设计实验提出问题作出假设进行实验分析结果得出结论其中实验是实施探究的重要方式。表达交流预测实验结果探究性实验探究性实验的实验结果未知，实验的操作步骤按实验的假设进行设计。进行实验前要预期（测）实验结果，进行实验后得到实验结果，通过与预期实验结果的比较，确定实验假设是否成立，得到实验结论。探究“光的有无对种子萌发的影响”验证性实验的实验结果已经确定。进行实验时若操作无误，实验结果应是已知且唯一的，题干一般要求对预期的结果做出解释及得出实验结论。验证“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”验证性实验Ⅳ、设计实验：三、完成本实验设计表：因变量无关变量用何种酶完成实验如何检测因变量如何设置对照实验自变量其他变量温度酶活性改变反应物的量、反应时间、酸碱度(pH)等淀粉酶淀粉酶在温度改变时水解淀粉的作用减弱，可用碘液检测淀粉的存在，检测酶活性的强弱常温为对照组Ⅳ、设计实验：三、完成本实验设计表：因变量无关变量用何种酶完成实验如何检测因变量如何设置对照实验自变量其他变量pH酶活性改变反应物的量、反应时间、温度等过氧化氢酶过氧化氢酶在pH改变时水解过氧化氢的作用减弱，用带火星的卫生香复燃程度检测单位时间内氧气的产生量pH=7为对照组取三只大小相同的干净试管(1、2、3号)，各加入2滴管淀粉

(保证淀粉的量相等)。取三只大小相同的干净试管(4、5、6号)，各加