第2章 第3节 生物大分子(3)

1、第第3 3节节 生物大分子生物大分子生物催化剂生物催化剂酶酶 17731773年，意大利科学年，意大利科学家家斯帕兰扎尼斯帕兰扎尼做了一做了一个巧妙的实验：将肉个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉出来，发现笼内的肉块消失了。块消失了。1 1、这个实验要解决什么问题？为何要、这个实验要解决什么问题？为何要将肉放在金属笼子里？将肉放在金属笼子里？2 2、是什么物质使肉块、是什么物质使肉块消失了？消失了？3 3、怎样才能证明你的推、怎样才能证明你的推测？测？

2、 细胞中所有的反应都是在细胞中所有的反应都是在酶酶的的作用下进行的。那么，什么是作用下进行的。那么，什么是酶？酶在生化反应中如何起作酶？酶在生化反应中如何起作用？用？（一）酶的化学本质（一）酶的化学本质1、1920年，德国科学家维尔斯塔特年，德国科学家维尔斯塔特 酶既不是蛋白质，也不是糖类，它是活性基团附酶既不是蛋白质，也不是糖类，它是活性基团附着在无活性的蛋白质上的一种物质。着在无活性的蛋白质上的一种物质。2、1926年，美国生化学家萨姆纳年，美国生化学家萨姆纳 脲酶是一种蛋白质脲酶是一种蛋白质3、1930年，美国生化学家诺索普年，美国生化学家诺索普 获得多种酶的结晶，证明获得多种酶的结晶，

3、证明酶是蛋白质酶是蛋白质。4、20世纪世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼年代，美国科学家切赫和奥特曼 少数少数RNA也具有催化活性也具有催化活性。酶的定义酶的定义 酶是酶是活细胞活细胞产生的一类具有产生的一类具有生物催生物催化作用化作用的有机物，它能使生物体内的的有机物，它能使生物体内的化学反应在一定的条件下迅速地进行，化学反应在一定的条件下迅速地进行，而酶本身不发生变化。而酶本身不发生变化。绝大多数绝大多数酶的酶的化学本质是化学本质是蛋白质蛋白质，少数是少数是RNA。 1、酶的产生部位：、酶的产生部位：活细胞活细胞 2、功能：、功能：催化各种生理生化反应催化各种生理生化反应 3、特性：、特

4、性：反应前后酶的性质和数量没有变化。反应前后酶的性质和数量没有变化。 4、本质：、本质：蛋白质或蛋白质或RNA 5、基本单位：、基本单位：氨基酸、核糖核苷酸氨基酸、核糖核苷酸 6、酶在、酶在细胞内细胞内和和细胞外细胞外都能催化化学反应。都能催化化学反应。对酶定义的理解对酶定义的理解酶的作用本质酶的作用本质（二）酶的特点（二）酶的特点 作为一种生物催化剂，酶具有一般作为一种生物催化剂，酶具有一般化学催化剂所具有的特性。但是，化学催化剂所具有的特性。但是，与一般化学催化剂相比，酶还具有与一般化学催化剂相比，酶还具有许多独有的催化特点。许多独有的催化特点。酶的特点有哪些呢？酶的特点有哪些呢？1、酶的

5、催化作用具有高效性、酶的催化作用具有高效性实验：比较过氧化氢酶和实验：比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率的催化效率活动目标：活动目标： 1、比较过氧化氢酶和、比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率。的催化效率。 2、尝试探究酶的催化效率的方法。、尝试探究酶的催化效率的方法。实验原理：实验原理： 新鲜新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，它和无机催化剂的肝脏中含有过氧化氢酶，它和无机催化剂Fe3+都能催化过氧化氢分解成水和氧气。分别用一定都能催化过氧化氢分解成水和氧气。分别用一定量的过氧化氢酶和量的过氧化氢酶和Fe3+催化过氧化氢的分解，通过观催化过氧化氢的分解，通过观察溶液中气泡数量的多少可以比较二者的催化

6、效率。察溶液中气泡数量的多少可以比较二者的催化效率。材料用具：材料用具： 质量分数为质量分数为20%的的新鲜新鲜肝脏研磨液；质量肝脏研磨液；质量分数为分数为3%的过氧化氢溶液；质量分数为的过氧化氢溶液；质量分数为3.5%的的FeCl3溶液；量筒，试管，滴管，试溶液；量筒，试管，滴管，试管架，卫生香，火柴。管架，卫生香，火柴。2 H2 H2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 2Fe3 /过氧化氢酶过氧化氢酶经计算，质量分数为经计算，质量分数为3.5%的的FeCl3溶液和质量溶液和质量分数为分数为20%的肝脏研磨液相比，每滴的肝脏研磨液相比，每滴FeCl3溶溶液中的液中的Fe3+数，大约

7、是每滴研磨液中过氧化数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的氢酶分子数的25万倍万倍。方法步骤：方法步骤：1、取两支洁净的试管，编号分别为、取两支洁净的试管，编号分别为1号和号和2号，号，各注入各注入2mL过氧化氢溶液。过氧化氢溶液。2、分别向、分别向1号试管中加入号试管中加入2滴肝脏研磨液；向滴肝脏研磨液；向2号试管加入号试管加入2滴滴FeCl3溶液。溶液。3、轻轻振荡这两支试管，使试管内的物质混、轻轻振荡这两支试管，使试管内的物质混合均匀。合均匀。4、仔细观察并记录哪支试管中产生的气泡多。、仔细观察并记录哪支试管中产生的气泡多。5、把点燃而无火焰的卫生香，分别放入两支、把点燃而无火焰的卫生

8、香，分别放入两支试管内液面的上方，观察卫生香的燃烧情试管内液面的上方，观察卫生香的燃烧情况。况。试管试管121HH2 2OO2 2溶液溶液2 mL2 mL2肝脏研磨液肝脏研磨液2滴滴/3F Fe eClCl3 3溶液溶液/2滴滴4温度温度室温室温室温室温5结果现象结果现象气泡多气泡多气泡少气泡少序号序号项目项目酶的催化具有酶的催化具有高效性高效性 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1221肝脏研肝脏研磨液磨液总结与讨论：总结与讨论： 1、实验现象显示，哪支试管中产生的气、实验现象显示，哪支试管中产生的气泡多？哪支试管内的卫生香燃烧剧烈？泡多？哪支试管内的卫生香

9、燃烧剧烈？ 2、这个实验结果说明了什么？、这个实验结果说明了什么？ 3、某同学操作结束后，发现两支试管内、某同学操作结束后，发现两支试管内都能产生大量的气泡，分析这可能是什么都能产生大量的气泡，分析这可能是什么操作失误引起的？操作失误引起的？与无机催化剂与无机催化剂Fe3+相比，过氧化氢酶的催化相比，过氧化氢酶的催化效率比效率比Fe3+的催化效率高得多。的催化效率高得多。酶的催化效酶的催化效率是无机催化剂的率是无机催化剂的1071013倍倍。 实验设计原则：实验设计原则： 1 1、对照原则、对照原则 2 2、等量原则、等量原则 3 3、单一变量原则、单一变量原则控制变量控制变量 1、实验过程中

10、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； 2、人为改变的变量称为、人为改变的变量称为自变量自变量；（研究的；（研究的因素）因素） 3、随着自变量的变化而变化的变量称做、随着自变量的变化而变化的变量称做因因变量变量；（实验的结果，即实验现象）；（实验的结果，即实验现象） 4、除自变量之外，实验过程中还会存在一、除自变量之外，实验过程中还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为变量称为无关变量无关变量。（不是要研究的变量）。（不是要研究的变量）对照实验对照实验：对照实验：除了一个因素以外，其余除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实

11、验叫做对照实验。因素都保持不变的实验叫做对照实验。对照实验一般要设置对照实验一般要设置对照组对照组和和实验组实验组。在对照实验中，除了要观察的变量外，在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量应当始终保持相同。其他变量应当始终保持相同。（控制（控制相同且相等）相同且相等）专一性：专一性：一种酶只能催化一种或一类化一种酶只能催化一种或一类化学反应。学反应。 口腔里有唾液淀粉酶，为什么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塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化化? ?2、酶的催化作用具有专一性、酶的催化作用具有专一性如：淀粉酶只能催化淀粉水解，而不如：淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化

12、蔗糖催化。能催化蔗糖催化。 1、酶是如何发挥其催化作用的？、酶是如何发挥其催化作用的？ 2、酶的专一性对生物体是否必要？、酶的专一性对生物体是否必要？对生物体有什么意义？对生物体有什么意义？思考与讨论思考与讨论酶的作用机制：酶的作用机制： 1890年，德国化学家年，德国化学家费舍尔费舍尔提出了提出了锁钥学说锁钥学说你知道下图中哪个是酶吗？你知道下图中哪个是酶吗？酶的锁钥学说酶的锁钥学说酶酶酶酶酶酶酶酶 生物体内同时进行着成千上万种化生物体内同时进行着成千上万种化学反应，根据酶的专一性特点，也学反应，根据酶的专一性特点，也存在着催化各种化学反应的酶，所存在着催化各种化学反应的酶，所以以酶具有酶具

13、有多样性多样性的特点的特点。 酶的命名：酶的命名：对于酶来说，催化什么对于酶来说，催化什么物质反应，就叫什么酶物质反应，就叫什么酶 生物体对体内化学反应控制的方式：生物体对体内化学反应控制的方式： 酶的合成量；酶的合成量； 酶的催化作用效率。酶的催化作用效率。3、酶的催化作用容易受到外界、酶的催化作用容易受到外界因素的影响因素的影响 人体的正常体温是人体的正常体温是37。临床研究表。临床研究表明，体温低于明，体温低于28时，人会丧失意识；时，人会丧失意识；低于低于22时，可能导致死亡；而当体时，可能导致死亡；而当体温高于温高于41时，会引起中枢神经系统时，会引起中枢神经系统障碍，出现说胡话、神

14、志不清等症状；障碍，出现说胡话、神志不清等症状；当体温高于当体温高于43时，就有生命危险了。时，就有生命危险了。这是为什么？这是为什么？原来酶作为生物催化剂原来酶作为生物催化剂受到很多因素的影响。受到很多因素的影响。科学探究步骤科学探究步骤提出问题提出问题作出假设作出假设设计实验设计实验实施实验实施实验得出结论得出结论表达交流表达交流（温度（温度/pH 会影响酶的活性吗？）会影响酶的活性吗？）（温度（温度/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

15、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新鲜肝脏提取液中含有过氧化氢酶。过氧化新鲜肝脏提取液中含有过氧化氢酶。过氧化氢酶的最适温度为氢酶的最适温度为37，最适，最适pH为为77.3，温度和温度和pH的变化会影响酶的活性。的变化会影响酶的活性。 过氧化氢酶滤纸片的制作：过氧化氢酶滤纸片的制作：分别用镊子夹分别用镊子夹起若干同样大小的滤纸片浸在处理过的新鲜起若干同样大小的滤纸片浸在处理过的新鲜肝脏提取液中数秒，取出备用。肝脏提取液中数秒，取出备用。 实验时，向过氧化氢酶滤纸片上滴加实验时，向过氧化氢酶滤纸片上滴加H2O2溶液。根据相同时间内过氧化氢酶滤纸片上溶

16、液。根据相同时间内过氧化氢酶滤纸片上产生的产生的氧气泡大小和数量氧气泡大小和数量的不同，可以判断的不同，可以判断出不同条件下酶的活性。出不同条件下酶的活性。温度温度对酶活性的影响对酶活性的影响2mLH2O22mLH2O22mLH2O21mL肝肝脏研磨脏研磨液液1mL肝肝脏研磨脏研磨液液1mL肝肝脏研磨脏研磨液液AABBCC编号编号取液取液温度温度时间时间处理处理现象现象冰水（冰水（0）温水（温水（37）开水（开水（100）5 min5 min5 minA倒入倒入A中中B倒入倒入B中中C倒入倒入C中中无气泡无气泡产生大量气泡产生大量气泡无气泡无气泡结论结论 常温下，酶的活性最强，过高或过低的温常

17、温下，酶的活性最强，过高或过低的温度，酶活性都会减弱度，酶活性都会减弱pH对酶活性的影响对酶活性的影响编号编号ABC1mL1mol/LHCl1mL1mol/LNaOH1mL清水清水无气泡无气泡无气泡无气泡产生大量气泡产生大量气泡实验步骤实验步骤5mL肝脏肝脏研磨液研磨液5mL肝脏肝脏研磨液研磨液5mL肝脏肝脏研磨液研磨液125滴滴H2O25滴滴H2O25滴滴H2O23现现 象象结结 论论pH为为7时，过氧化氢酶的活性最高。溶液过时，过氧化氢酶的活性最高。溶液过酸或过碱时，酶的活性都会减弱酸或过碱时，酶的活性都会减弱表达交流表达交流 1 1、不同温度和、不同温度和pHpH分别对酶的活性有什分别对

18、酶的活性有什么影响？么影响？ 2 2、是否需要为实验装置提供适宜的温、是否需要为实验装置提供适宜的温度条件？度条件？ 3 3、你是否能提出其他的测定影响酶活、你是否能提出其他的测定影响酶活性的实验方法？性的实验方法？酶的活性对外界因素非常敏感，影响因素发生酶的活性对外界因素非常敏感，影响因素发生很小的变化，酶的活性就会受到很大的影响。很小的变化，酶的活性就会受到很大的影响。（1 1）温度对酶的活性的影响）温度对酶的活性的影响酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的促反应的最适温度最适温度。 温度高于或低于温度高于或低于最最适温度适温度，酶的催化活性，酶的催化活性都会降低。随着温度的都会降低。随着温度的升高，酶的催化活性会升高，酶的催化活性会丧失；丧失；温度降低，酶的温度降低，酶的活性也会降低，但低温活性也会降低，但低温不会破坏酶的空间结构，不会破坏酶的空间结构，酶的催化作用在适宜的酶的催化作用在适宜的温度下还可以恢复。温度下还可以恢复。 一般地，动物体内的酶最适温度在一般地，动物体内的酶最适温度在35-35-4040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之之间；间； 细菌和真菌体内的酶最适温度差别较细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大。大。（2 2）pH