第5章 细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应活化能的酶0

第5章细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶主讲人：张晓燕斯帕兰札尼鹰的消化作用实验1.为何要将肉块放在笼子中？2.对肉起消化作用的是什么物质？3.进行肉类消化的过程的条件是怎样的？4.在实验室中能否也让肉分解？能的话需要怎样的条件？问题探讨一、酶的作用和本质细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。（一）细胞代谢2H2O2

→2

H2O+O2（二）酶在细胞代谢中的作用实验比较过氧化氢在不同条件下的分解1、常温下反应:2、加热:加入试管直接观察90℃水浴加热3、Fe3+做催化剂4、过氧化氢酶猪肝研磨液（过氧化氢酶）滴加FeCl3溶液3443少量肝脏研磨液实验组试管编号12343%H2O22ml2ml2ml2ml实验处理90℃左右水浴加热＼加热＼＼

2%FeCl3＼＼2滴＼20%肝脏研磨液＼＼＼2滴实验观察产生气泡数量卫生香燃烧程度实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解结论：不明显少量较多最多不复燃几乎无变化轻度燃烧猛烈燃烧过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，加热、FeCl3和过氧化氢酶都可以使过氧化氢分解，但过氧化氢酶的催化效率较高。对照实验等量原则对照组自变量因变量无关变量讨论提示（教材P79）1.2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。2.不能。3.说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。（催化剂）4.4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。为什么以上各条件能够加快反应速度呢？加热——提高了H2O2分子的能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。

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称为活化能。Fe3+、过氧化氢酶——降低化学反应的活化能。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称为活化能。想一想，若再画一条无机催化剂的曲线，应该怎样画？活化能是否一成不变？在本实验中应该注意哪些事项？1.实验时肝脏必须要新鲜。因为酶是蛋白质，如果取材过早，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶的数量减少且活性降低。2.要使用肝脏研磨液，这样可加大过氧化氢酶与过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。3.滴加氯化铁和肝脏研磨液不能合用一支滴管。原因是酶的催化效率具有高效性，少量酶带入氯化铁溶液中也会影响实验结果的准确性，导致得出错误的结论。4.过氧化氢具有一定的腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。一般化学反应的条件

（1）高温（2）高压（3）强酸（4）强碱（5）催化剂细胞代谢中，细胞内外的环境条件1.常温2.常压3.水溶液环境4.pH接近中性苛刻温和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。各条件使反应加快的本质：加热：Fe3+：酶：提高分子的能量降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能复习小结阅读课本81页资料分析：

关于酶本质的探索尝试完成82页的四个讨论题及课后练习第1小题。（三）酶的本质思考：从巴斯德研究的领域来看，他得出结论的出发点主要是什么？从李比希研究的领域来看，他得出结论的出发点主要是什么？巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？请分析一下毕希纳的研究过程，从毕希纳的实验可以得出什么结论？萨姆纳的实验结论是什么？他成功的主要原因是什么？切赫和奥特曼的发现是什么？6.请给酶下一个较完整的定义。阅读关于酶本质的探究2.巴斯德是微生物学家，他主要强调生物体或细胞的整体作用。李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们二人的争论为后来的科学研究确定了方向。人物巴斯德李比希合理性认为发酵与活细胞有关引起发酵的是细胞中的某些物质局限性发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用参考答案：1、3、毕希纳的实验说明，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。即酵母菌细胞中的某些物质发挥作用不依赖于细胞本身的死活。酵母细胞研磨加水搅拌加压过滤含酵母细胞的提取液加入葡萄糖现象：冒出气泡毕希纳的研究过程：4、萨姆纳成功的主要原因是：坚持不懈、百折不挠、不畏艰辛等。5、酶的定义：所有活细胞产生、具有生物催化作用的、有机物（多数为蛋白质、少数为RNA）1773年意大利科学家斯巴兰札尼喂食鹰的实验1836年法国科学家施旺提取胃液实验1926年美国科学家萨姆纳从刀豆中提取脲酶实验20C80th美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也有催化功能关于酶本质的探究小结酶的化学成分

酶的来源

酶的功能酶是一类生物催化剂活细胞产生的具有生物催化作用的是有机物。蛋白质是酶吗？一类大部分酶是蛋白质，也有少数是RNA。什么是酶？细胞代谢：设计实验的原则：单一变量原则对照原则等量原则酶降低化学反应活化能，提高化学反应速率的作用；酶的本质：课堂小结练一练基础题1.巴斯德：发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。李比希：引起发酵的是细胞中的某些物质，但是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。2.提示：（1）细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要高效率地进行，酶的催化效率比无机催化剂高得多。（2）细胞内的化学反应需要在常温、常压、酸碱度适中等温和条件下进行，无机催化剂常常需要辅助以高温、高压、强酸、强碱等剧烈条件才能有较高的催化效率。3.D。拓展题1.提示：可用第2章中学过的鉴定蛋白质的方法。在萨姆纳之前，之所以很难鉴定酶的本质，主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。2.提示：（1）如四膜虫的rRNA前体具有催化活性。（2）目前已有发现具催化活性的DNA的报道。二、酶的特性㈠酶具有高效性思考：口腔里只有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化?酶的催化效率是无机催化剂的107~1013

倍。㈡酶具有专一性一种酶只能催化一种或一类化学反应。思考：P86基础题3▲案例一：探究PH对过氧化氢酶活性的影响：▲案例二：探究温度对淀粉酶活性的影响：探究⒈PH对酶活性的影响㈢酶的作用条件较温和过酸过碱会使酶的空间结构遭到破坏，酶永久失活。⒉温度对酶活性影响温度过高会使酶的空间结构遭到破坏，酶永久失活。低温使酶的活性降低，但恢复温度后，酶的活性可恢复。过酸、过碱和高温---酶被杀死低温------------------酶活性低，并未失活，适宜保存。注意：1、温度2、pH影响酶促反应速率的因素有哪些？讨论酶活性酶促反应速率3、酶的浓度：影响酶促反应速率的因素有哪些？讨论酶促反应速率酶的浓度0反应速率随酶浓度的升高而加快。(底物充足)思考：底物一定呢？4、底物浓度：[见拓展题]影响酶促反应速率的因素有哪些？讨论酶促反应速率底物浓度0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（酶量一定）。思考：若酶量充足呢？本节小结二、酶的特性：

高效性

专一性

作用条件较温和三、影响酶促反应速率的因素：

温度、PH、酶浓度、底物浓度练一练练一练◆1783年，斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用时做了一个巧妙的实验，这个实验的巧妙之处在于（）A．排除了鸟的胃中物理性消化的干扰B．证明了何种消化酶对食物起了消化作用C．证明了胃对于食物只有化学性消化D．证明了细胞代谢离不开消化酶◆下列关于过氧化氢的叙述中，正确的是（）A．在没有催化剂时过氧化氢不会分解成水和氧气B．过氧化氢和水一样无色无味，对细胞无害C．Fe3+和过氧化氢酶都能加速过氧化氢的分解D．从最终结果看，在有催化剂存在时，过氧化氢分解反应会进行得更彻底AC练一练◆在过氧化氢酶和Fe3+的催化效率比较的实验中，把肝脏制成研磨液的目的是（

）。A．有利于过氧化氢酶的释放

B．保护过氧化氢酶C．提高过氧化氢酶的活性

D．以上说法都不正确◆下列有关对照实验设置的叙述中，错误的是（

）。A．要设置对照组和实验组

B．要遵循单因子变量原则C．无关变量要始终相同且适宜

D．自变量要始终保持相同AD练一练◆同无机催化剂相比，酶具有更高的催化效率的原因是（

）。A．能降低反应的活化能

B．能供给反应物能量C．改变了反应的途径

D．降低反应活化能的作用更显著■关于活化能，下列说法不正确的是（

）。A．是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量B．加热、加压通常能使反应物分子获得足够的活化能C．无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量更多而加快反应速率D．酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应更容易进行DC练一练■有一种化学反应P＋Q＝R，图中所示的实线表示在没有酶的时候此反应的进程，在t1时将催化此反应的酶加入反应底物混合物中，图中能表示加入酶以后此反应进程的曲线是（）。A．a

B．b

C．c

D．dC练一练■下列关于酶的说法中，正确的是（

）。①生物体内的酶在不断钝化、失活、更新②A＋B→B＋C＋D可表示酶促分解过程③酶只有在活细胞内才具有催化效能④酶可提高反应速度而改变反应的平衡点⑤酶都是活细胞产生的具有催化能力的蛋白质⑥化学反应前后酶的化学性质和数量不变A．①②⑥

B．②③⑤

C．①②③④

D．②④⑤⑥A练一练■20世纪80年代初，Cech和Altman分别发现了具有催化功能的核酶，打破了酶只是蛋白质的传统观念，为此双双获得了1989年的诺贝尔化学奖。“核酶”是指某些（

）。A．DNA

B．RNA

C．染色体

D．ATPB练一练■下图纵轴为酶反应速率，横轴为底物浓度，其中正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速率关系的是（

）。B■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

■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CA练一练■能够使唾液淀粉酶水解的是（）A.淀粉酶B.脂肪酶C.蛋白酶D.肽酶

■关于酶的特性，下列表述中错误的一项是（）A.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物B.化学反应前后，酶的化学性质和数量不变C.酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响D.一旦离开活细胞，酶就失去催化能力CD练一练练一练■果子酒放久了易产生沉淀，只要加入少量蛋白酶就可以使沉淀消失，而加入其他的酶无济于事，这说明（

）。A．酶的催化作用具有专一性

B．酶的化学成分是蛋白质C．酶的催化作用受环境影响

D．酒中的这种沉淀是氨基酸A