降低化学反应活化能的酶

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1节降低化学反应活化能的酶本节聚集：1.细胞代谢为什么离不开酶？2.酶是什么？活化能是什么？3.科学家是怎样研究酶的本质的？问题探讨讨论：1.1783年斯巴兰让尼的实验要解决什么问题？鸟类的胃是否具有物理消化，没有化学性消化问题探讨讨论：2.是什么物质使肉块消失了？是胃内的化学物质将肉块分解了问题探讨讨论：3.怎样才能证明你的推测？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一、酶的作用和本质：

1.酶在细胞代谢中的作用：用实验证明酶的催化效率：2H2O22

H2O+O21.常温2.加热3.FeCl3

4.加肝液2H2O22

H2O+O22H2O22

H2O+O22H2O22

H2O+O22H2O22

H2O+O2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、在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？不能3、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？

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；

4、3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？

4号试管的反应速率比3号试管的快得多，说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多；为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？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。通过对实验结果的分析和讨论，你对于酶的作用形成了哪些认识？请将结论写下来。本实验的结论：(酶具有高效催化性)

1、氯化铁溶液中的Fe离子是无机催化剂，能将过氧化氢分解成水和氧。

2、新鲜猪肝中含有过氧化氢酶，也能催化过氧化氢分解成水和氧。

3、二者的催化效率不同，过氧化氢酶的催化效率比Fe离子高10～10713

实验要求1、什么是变量？

实验过程中可以变化的因素称为变量。例：常温、加热、氯化铁溶液、肝脏研磨液等。2、什么是自变量？

人为改变的变量称做自变量。例：实验中氯化铁溶液和肝脏研磨液控制变量3、什么是因变量？随着自变量的变化而变化的变量称做因变量。例：实验中过氧化氢分解速率称做因变量。4、什么是无关变量？实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。例：过氧化氢的量、试管的清洁程度、肝脏是否新鲜等5、什么是额外变量？实验中，由无关变量所引起的变化和结果称为额外变量。额外变量对因变量起干扰作用。例：几支试管中过氧化氢量不等同、不均衡、不稳定，肝脏新鲜与不新鲜等则会在实验过程中产生额外变量，出现干扰，造成误差。

故实验中要控制无关变量或减少额外变量。6、单一变量原则：单一变量原则是处理实验中的复杂关系的准则之一。

有两层意思：

一是确保“单一变量”的实验观测，即：不论一个实验中有几个自变量，都应做到一个自变量对应观测一个因变量。二是确保“单一变量”的操作规范，即实验操作中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。7、实验对照：对照是实验控制的手段之一，目的还是在于清除无关变量对实验结果的影响。实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照进行对比，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。实验组：是接受实验变量处理的对象组对照组：是不接接受实验变量处理的对象组空白对照：是不做任何实验处理的对象组自身对照：指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。例：质壁分离和质壁分离复原实验条件对照：指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的。例：动物激素饲喂小动物饲喂甲状腺激素(实验组)

饲喂甲状腺抑制激素(条件对照组)

不饲喂药剂(空白对照组)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)使用催化剂那么，为什么使用催化剂可以提高反应速率呢？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分子初态活化能活跃状态2.作用机理：驾车翻越一座高山，加热加压相当于给汽车加大油门，用催化剂则相当干帮司机找到一条穿山隧道。走隧道需要能量少。活化能酶的催化机理是降低活化能酶降低化学反应活化能的图解

Fe离子和过氧化氢酶促使过氧化氢分解，但它们并未供给过氧化氢能量，而是降低了过氧化氢反应的活化能。酶降低活化能的催化效率比无机催化剂显著。由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。酶的本质资料分析关于酶本质的探索

P81

1、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？看p81讨论提示：巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用；

李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用的。提示：巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。

2、科学发展过程中出现争论是正常的。试分析巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么，这一争论对后人进一步研究酶的本质起了什么作用毕希纳的实验说明：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。

3、从毕希纳的实验可以得出什么结论？提示：萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。4、萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质、并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他成功的主要原因是什么？酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。(四膜虫的rRNA前体具有催化活性)正由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。5、请给酶下一个较完整的定义P82练习2

为什么说酶是细胞代谢所必须的？说出两条理由。

(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。拓展题：P821、给你一份某种酶的结晶，你能设计实验鉴定它是不是蛋白质吗？请简略写出实验骤，想一想，在萨姆纳之前，为什么很难鉴定酶的本质？提示：可用鉴定蛋白质的方法，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。拓展题2

你想知道哪些RNA具有生物催化活性吗？是否还存在具有催化活性的DNA呢？请查阅资料或击提示(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的报道酶的特性

高效性：催化效率很高，大大提高反应速率

专一性：任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物

多样性：种类繁多

易变性：容易被高温、强酸、强碱等破坏

反应条件较温和：一般是在比较温和的条件下进行的探究：影响酶活性的条件P83一、提出问题

影响酶活性有哪些？二、作出假设

例：温度、pH值、酶的浓度、底物浓度、抑制剂、激活剂等三、实验材料：

2％淀粉酶溶液、20％肝脏研磨液、3％可溶性淀粉溶液、体积分数为30％的过氧化氢溶液、5％HCl、5％NaOH、热水、蒸馏水、冰块、碘液、斐林试剂四、实验用具：试管、量筒、小烧杯、大烧杯、滴管、试管夹、酒精灯、三角架、石棉网、温度计、PH试纸、火柴五、设计实验六、进行实验七、分析结果八、结论和应用九、表达和交流十、感兴趣的同学进一步探究

影响酶促反应的因素常有：

温度：动物35～40度植物40～50度细菌、真菌体70度

PH值：动物6.5～8.0胃蛋白酶1.5

酶的浓度底物浓度抑制剂激活剂

酶所催化的反应叫酶促反应。酶促反应中被酶作用的物质叫做底物，经反应生产的物质叫做产物。Ｐ８６：３下图表示的是某类酶作用的模型，尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释酶的什么特性？提示:这个模型中A代表某类酶,B代表反应底物,C和D代表反应产物.这个模型的含义是:酶A与底物B专一性结合,催化化学反应的发生,产生了产物C和D.这个模型揭示了酶的专一性.Ｐ８６：３下图表示的是某类酶作用的模型，尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释酶的什么特性？拓展题:Ｐ８６：1.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.(1)请解释在A、B、C三点时刻化学反应的状况.

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:反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平.ABCO反应速率反应物浓度拓展题:Ｐ８６：1.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.(2)如果在A点温度升高10℃,曲线会发生什么变化?为什么?请画出变化后的曲线.ABCO如果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.反应物浓度反应速率拓展题:Ｐ８６：1.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