降低化学反应化学能的酶

第5章细胞的能量供应和利用新叶伸向和煦的阳光蚱蜢觊觎(jiyu)绿叶的芬芳我一定要好好地饱餐一顿！！我就要抓住你了！他们都在为生存而获取？生命是什么？政治老师：生命是活的，会呼吸地理老师:生命能说话蒋老师：生命就是化学反应细胞代谢：细胞内发生的各种化学反应的总称

新城代谢：是生物体内全部有序化学变化的总称。1.物质代谢：指生物体与外界环境之间物质的交换和生物体内物质的转变过程。分为同化作用（合成）和异化作用（分解）2.能量代谢：指生物体与外界环境之间能量的交换生物体内能量的转变过程。分为同化作用（合成）和异化作用（分解）↓

生物学上根据同化作用的方式可以将生物分为自养生物和异养生物。

自养生物：能够利用无机物合成自身的有机物的生物。如蓝藻，硝化细菌，绿色植物等。异养生物：只能从外界摄取现成有机物的生物。如绝大多数动物、真菌等。根据生物的呼吸作用是否需要氧气，可将生物分为需氧生物、厌氧生物和兼性生物。

本节聚集：1.细胞代谢为什么离不开酶？2.酶是什么？3.科学家是怎样研究酶的本质的？第1节降低化学反应活化能的酶№1酶的发现

提出问题：食物的消化到底是只有食物的磨碎还是同时还有化学分解？

实验设计：让动物吃入的食物不能被磨碎预期结果：A、食物的消化只是被磨碎：不能被磨碎的食物不被消化。

B、食物的消化有化学分解：不能被磨碎的食物也会被消化。实验工具与操作：我们先看看科学家们是如何做的！广东省四会市四会中学方仲扬

思考1：为什么要将肉放到金属笼子里面？

思考2：用塑料袋行不行？用塑料网袋呢？

分析：该实验的巧妙之处在哪里？1773年意大利科学家斯帕兰札尼喂食鹰的实验广东省四会市四会中学方仲扬

1773年意大利科学家斯帕兰札尼喂食鹰的实验

1836年法国科学家施旺提取胃酶的实验

1926年美国科学家萨姆纳从刀豆中提取脲酶实验证明食物的消化是被消化酶分解而非简单地磨碎。证实胃液中存在催化食物消化的物质——酶。探明了酶的化学本质是生物合成的蛋白质。广东省四会市四会中学方仲扬（2）德国，李比希（化学家）结论：发酵是酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用（3）德国，毕希纳过程：酵母细胞提取液中加入葡萄糖，糖液变成了酒。结论：将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。（4）美国，萨姆纳

1926年，从刀豆种子中提出脲酶结晶，脲酶是一种蛋白酶；

20世纪30年代,相继提出了多种酶的蛋白结晶结论：酶是一类具有催化作用的蛋白质。（5）20世纪80年代，切赫、奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用结论：酶是具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。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脲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B.酶的定义：酶：是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA（核酶）。怎样验证酶的存在？与双缩脲反应生成紫色物质，与吡罗红出现红色催化脂肪酶水解的酶是？主要的合成部位？判断：脂肪酶是蛋白质所有的细胞都能产生酶来源：活细胞产生的（死细胞不产生酶，凡是活细胞都一定能产生酶）本质：绝大多数是蛋白质，少数酶是RNA。合成原料（基本单位)：氨基酸或核糖核苷酸功能：生物催化剂：

a.提高反应速率，缩短达到平衡的时间，但并不改变反应的方向和平衡常数；

b.反应前后酶的性质和数量均没有变化。作用分布：细胞外(胞外酶：如各种消化酶)；生物体外细胞内(胞内酶：如呼吸氧化酶);活细胞中全部有序的化学反应的总称.1、细胞代谢(新陈代谢)（是细胞生命活动的基础）这些化学反应发生的环境条件是什么？5.有适合的生物催化剂—酶一、酶的作用和本质细胞内外的环境是很温和的1.常温2.常压3.水溶液环境4.pH接近中性（1）概念：酶(Enzyme)是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物.2.酶的本质和作用（2）酶在细胞代谢中的作用：催化作用（3）酶的本质：

绝大多数为蛋白质，少数为RNA(各种消化酶都是蛋白质)所有的酶在一定的条件下，能使生物体内复杂的化学反应迅速地进行，酶本身并不发生变化。

那么，酶与无机催化剂相比，具有哪些不同呢？

(4)实验:比较过氧化氢在不同条件下的分解

2H2O2

→2H2O+O2目的要求：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢的作用和意义大象的牙膏材料用具：

新鲜的质量分数为20%的肝脏（如猪肝、鸡肝）研磨液。新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为3．5%的FeCl3溶液。

用具：

量筒，试管，滴管，试管架，卫生香，火柴，酒精灯，试管夹，大烧杯，三脚架，石棉网，温度计方法步骤：1.取4支洁净的试管，分别编上序号1,2,3,4，向各试管内分别加入2ml过氧化氢溶液，按序号依此放在试管架上2.将2号试管放在90摄氏度左右水浴加热观察气泡冒出的情况，并与1号（对照组）做比较3.向3号试管内滴入2滴FeCl3溶液，向4号试管内滴入2滴肝脏研磨液，仔细观察哪只试管内产生的气泡多。1、常温下反应2、加热3、Fe3+做催化剂4、过氧化氢酶猪肝研磨液加入试管直接观察酒精灯加热滴加FeCl3溶液质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液1滴质量分数为3.5%的氯化铁溶液1滴生物催化剂：过氧化氢酶所含酶的相对数量：1无机催化剂：Fe3+

Fe3+的相对数量：25万试管编号1234H2O2溶液2ml2ml2ml2ml变量不处理900C中水浴

加FeCl3溶液

加肝脏研磨液现象带火星的卫生香检验对照实验比较过氧化氢酶在不同条件下的分解

无

少量

较大量

大量火星变亮

复燃对照组

实验组讨论1、与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？ 这一现象说明什么？2、在细胞内能通过加热提高反应速度吗？3、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生说明什 么？4、3号和4号试管相比，哪支试管中的反应速度快？说明什么？为什么酶对于细胞内的化学反应的顺利进行至关重要？过氧化氢酶的催化效率更高酶具有高效性加热可以促进H2O2分解，提高反应速率Fe3+和过氧化氢酶都能加快H2O2分解，讨论：(1)-(4)见教材P79。(5)这个实验为什么要选用新鲜的肝脏？为什么要将肝脏制成研磨液？(6)滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，可否共用一个吸管？为什么？提高化学反应速率的途径：

(1)用加热或光照给反应体系提供能量。

(2)使用催化剂。

得出结论：同无机催化剂相比，酶降活化能的作用更为显著，因而催化效率更高。1、大多数酶在水解过程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明（）

A.大多数酶石油或细胞产生的

B.大多数酶是生物催化剂

C.大多数酶的化学本质是蛋白质

D.大多数酶的基本组成单位是多肽2、酶的基本组成单位是（）

A.氨基酸B.核苷酸

C.核糖核苷酸D.A或C练习反馈CD1号试管无明显气泡放出：常温反应速率较慢，过氧化氢分解较少常态：在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物分子平均能量水平较低，成为常态。?为什么加热能促使过氧化氢分解呢？加热使过氧化氢分子得到能量,从常态转变为容易分解的活跃状态（激发态）.活化能分子从常态变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。?为什么Fe3+和过氧化氢酶能促使过氧化氢分解呢降低了过氧化氢分解反应的活化能加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高？催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与无机催化剂相比较，生物催化剂酶有突出的优越性——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酶降低化学反应活化能，提高化学反应速率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反应物产物………………活化能反应进程能量

加热实验中的变量：变量：实验中可以变化的因素统称为变量1、自变量（实验变量）由实验者操纵的变量叫自变量2、因变量（反应变量）随自变量的变化而变化的变量3、无关变量（控制变量）实验过程中出自变量以外，对实验结果有影响其他变量4、额外变量

由无关变量的变化而引起变化的量步骤试管编号说明1234一

H2O2浓度

二现象气泡产生卫生香燃烧结果比较过氧化氢在不同条件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃反应条件自变量因变量变量过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样实验设计原则:1、对照原则:设计对照实验,既要有对照组又要有实验组。对照组：除一个因素以外，其余因素都保持不变得实验。实验组：指接受自变量处理的对象组。思考：如果只用试管4能否证明酶具有高效性？步骤试管编号说明1234一

H2O2浓度剂量二剂量现象气泡产生卫生香燃烧结果2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样反应条件自变量因变量无关变量对照组实验组对照实验设计对照实验的意义：排除无关变量的干扰，增强实验结果的可信度和说服力思考：3、4两支试管的唯一区别是催化剂不同，如果两试管的温度也不同，对实验结果有影响吗？2、单一变量原则：在对照实验中,除了要观察的变量发生变化外,其他变量都应保持相同。3、等量原则：加入的试剂的量相等说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率(活性)高得多。

比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？3443少量肝脏研磨液二酶的特性酶的催化效率一般是无机催化剂的107

～1013倍。

酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行、能量供应的稳定。酶具有高效性的意义：上述实验说明了：(一)酶具有高效性你能用其他更简捷的方法来验证酶的高效性吗？思考1：酶的催化效率是如此的高效，那么酶是不是就是万能的了？就一种酶是不是就可以催化所有的化学反应了呢？思考2：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?原来酶还有专一性材料：

1、研究发现淀粉酶只能催化淀粉分解成麦芽糖，而不能分解别的物质。

2、二肽酶能将二肽分解成氨基酸我给你实验材料，你能设计实验，并自己动手做吗？实验设计原则：①对照原则②单一变量原则（等量原则）友情提示试验原理：

淀粉和蔗糖都是非还原性糖，淀粉在酶的催化作用下能水解为麦芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的催化作用下能水解为葡萄糖和果糖。麦芽糖、葡萄糖、果糖均属还原性糖。还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的沉淀。探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用淀粉溶液蔗糖溶液实验步骤一二三实验现象结论分别加入淀粉酶2滴，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淀粉溶液无变化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实验步骤一二1号加入淀粉酶2号加入蛋白酶三碘液碘液实验现象不变蓝变蓝结论1、2号试管中分别加入2mL淀粉溶液（两试管中PH和温度正常且相同）淀粉酶能催化淀粉水解，蛋白酶不能催化淀粉水解探究淀粉酶和蛋白酶对淀粉的水解作用

每一种酶只能催化

化学反应。意义：使细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行

(二)酶具有专一性一种或一类(三)酶的作用条件比较温和1、温度对酶活性的影响设计探究试验每种酶都有最适温度动物：35---40摄氏度植物40--50摄氏度细菌、真菌差别较大低温和高温都能抑制酶的活性，高温使酶失活，但低温不会破坏酶的分子结构，酶的活性在适宜的温度下可以恢复1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？三组，高温，低温和常温！2、我要设计几组实验？选择几个温度？淀粉酶。因为H2O2受温度影响也会分解3、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？碘液，看是否变蓝问题聚焦探究一、探究温度对酶活性的影响1、如何验证你的假设？（设计实验）实验的自变量？_______________如何控制自变量？_____________________无关变量？____________________________2、实验材料用具：（P84）3、你选择的酶是

，反应物是

。4、实验程序：根据你的选择，写出实验操作过程：（可以以表格形式反映）

温度水浴/恒温箱，底物与酶混合前要先预热处理反应物的浓度;滴加酶的量；PH值淀粉酶淀粉1号试管淀粉溶液实验步骤一二三四实验现象结论2号试管3号试管加入淀粉酶2滴，振荡试管各加入2mL淀粉溶液蓝色保持0℃冰水中约5min加热至100℃，

约5min加热至60℃，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在合适的条件下将肉块和蛋白酶放到一起疑问：60℃时，为什么肉块长时间不能被分解？如何找到酶活性最高时的温度？交流与表达：

实验过程中先加酶再调控温度同样能说明温度对酶活性的影响，你赞同吗？改用斐林试剂检测有不妥之处吗？为什么？不，因为酶的催化效率高，加酶后再做变量（温度）的调控，底物已经被催化分解一部分了。不行，因为斐林试剂检测过程中要加热，而本实验中的变量是温度。通过以上实验可以知道，酶在最适温度下活性最高。那么PH值不同，对酶的活性有没有影响呢？设计一个实验，来探究pH会影响酶的催化效率（活性）？2、PH对酶活性的影响过氧化氢酶在最适合的pH下，酶的活性

最高动物体里的酶最适PH大多在6.5---8.0之间（但胃蛋白酶为1.5，胰液中的酶为8---9）植物体里的酶最适PH大多在4.5-----6.5之间过酸、过碱的，会使酶的空间结构遭到破坏,蛋白质变性，使酶永久失活。探究二、探究PH值对酶活性的影响1、自变量是_____________，怎样控制自变量？

。

2、因变量是_____________，3、实验材料用具：（P84）4、你选择的酶是

，反应物是

。5实验程序：根据你的选择，写出实验操作过程：（可以以表格形式反映）PH值通过给酶溶液中滴加酸或碱溶液酶促反应速率淀粉酶淀粉溶液以上设计缺少对照组。

以上设计是否科学？序号项目试管121α－淀粉酶溶液1ml1ml2PHNaOH1ml

Hcl1ml

3可溶性淀粉溶液2ml2ml4温度60℃60℃5斐林试剂2ml2ml6实验现象H2O2溶液1号试管2号试管3号试管实验步骤一二三四现象结论探究pH对过氧化氢酶活性的影响加入过氧化氢酶2滴滴加2滴盐酸滴加2滴蒸馏水滴加2滴NaOH试管各加入2mLH2O2溶液2—3min后将点燃的卫生香分别放入试管中无明显变化复燃无明显变化只有在适合的pH下酶的催化效率最高思考：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。影响酶促反应的因素：温度、PH值、酶的浓度、

底物浓度等。(一般来说影响蛋白质活性的因素都能影响酶的活性。)低温：抑制高温：失活过酸：失活过碱：失活(1)温度、pH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。

(2)酶的浓度：反应速率随酶浓度的升高而加快。酶促反应速率酶的浓度生成物的量时间酶的浓度(a)酶的浓度(2a)1.酶浓度对酶促反应速率的影响甲图说明：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶浓度与酶促反应速率成正比。乙图说明：①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。②酶只会缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。(3)底物浓度：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。酶促反应速率底物浓度酶量一定(4)抑制剂和激活剂生成物的量时间底物浓度(v)底物浓度(2v)(a)(2a)

甲图说明：①在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用将减弱。②过酸过碱都会使酶失活。③不同的酶最适pH不同。丙图说明：反应溶液pH的变化不影响酶作用的

最适温度。影响酶活性的因素一定影响酶反应的速率吗？反之呢？影响酶活性的因素一定影响酶促反应的速率，如上述中温度、pH。但影响酶促反应速率的因素不一定影响酶的活性。如上述中酶的浓度和反应物浓度。习题巩固下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。ABC反应速率反应物浓度（1）请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。A点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。B点：反应速率在此时达到最高。C点：反应速率不再随着反应底物浓度的增加而升高，维持在相对稳定的水平。习题巩固1、下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。ABC反应速率反应物浓度（2）如果在A点时温度升高10℃，曲线会发生什么变化？为什么？请画出变化后的曲线。如果在A点时温度升高10℃，曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。习题巩固1、下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。ABC反应速率反应物浓度（3）如果在B点时往反