酶的本質(zhì)和作用

1、第五章第五章 細(xì)胞的能量供給和利用細(xì)胞的能量供給和利用第第1 1節(jié)節(jié) 降低化學(xué)反響活化能的降低化學(xué)反響活化能的酶酶肉塊消失不見了肉塊消失不見了對(duì)此，你會(huì)作出怎對(duì)此，你會(huì)作出怎樣的推測(cè)樣的推測(cè)討論：討論： CO CO2 2+H+H2 2O O （CHCH2 2O) +OO) +O2 2光能光能 C C6 6H H1212O O6 6+ +6H6H2 2O O+ +O O2 2 6CO 6CO2 2+ +12H12H2 2O O+ +能量能量氧氣氧氣 氨基酸氨基酸 多肽多肽細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反響的統(tǒng)稱。細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反響的統(tǒng)稱。一、酶的作用和本質(zhì)一、酶的作用和本質(zhì)葉綠體

2、葉綠體線粒體線粒體核糖體核糖體脫水縮合脫水縮合一些化學(xué)反響的條件一些化學(xué)反響的條件MnOMnO2 22KClO2KClO3 3 2KCl + 3O2KCl + 3O2 2在化學(xué)反響里能改變其它物質(zhì)的化學(xué)反在化學(xué)反響里能改變其它物質(zhì)的化學(xué)反響速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反響速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反響前后都沒(méi)有變化的物質(zhì)叫做響前后都沒(méi)有變化的物質(zhì)叫做 。催化劑催化劑催化劑只是改變反響速率催化劑只是改變反響速率一般化學(xué)反響的條件一般化學(xué)反響的條件 FeFeBrBr2 2BrBrHBrHBr水浴水浴高溫高溫 高壓高壓 強(qiáng)酸強(qiáng)酸 強(qiáng)堿強(qiáng)堿 催化劑催化劑 細(xì)胞內(nèi)外的環(huán)境：細(xì)胞內(nèi)外的環(huán)境：是很溫和

3、的是很溫和的常溫常溫 常壓常壓 水溶液環(huán)境水溶液環(huán)境 pHpH接近中性接近中性 細(xì)胞內(nèi)發(fā)生著一系列的化學(xué)反響，細(xì)胞內(nèi)發(fā)生著一系列的化學(xué)反響，細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境條件是怎樣的？細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境條件是怎樣的？ 1 1、酶在細(xì)胞代謝中的作用、酶在細(xì)胞代謝中的作用2 H2 H2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 21 1、常溫下反響、常溫下反響2 2、加熱、加熱3 3、Fe3+Fe3+做催化劑做催化劑4 4、過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化氫酶豬肝研磨液（過(guò)氧化氫酶）豬肝研磨液（過(guò)氧化氫酶）加入試管直接觀察加入試管直接觀察9090o oC C水浴加熱水浴加熱滴加滴加FeCl3溶液溶液高溫高溫 /Fe3 /過(guò)氧化氫酶過(guò)

4、氧化氫酶實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)比較過(guò)氧化氫在不同條件下分解實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)比較過(guò)氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解酶的作用和意義。的快慢，了解酶的作用和意義。過(guò)氧化氫在過(guò)氧化氫在高溫高溫或或鐵離子鐵離子或或過(guò)氧化氫酶過(guò)氧化氫酶的作用下的作用下都可分解成水和氧氣。都可分解成水和氧氣。 比較過(guò)氧化氫酶在不同條件下的分解比較過(guò)氧化氫酶在不同條件下的分解 方法步驟方法步驟: 取取4支潔凈試管，編上序號(hào)，并且各注入支潔凈試管，編上序號(hào)，并且各注入2mL過(guò)氧化氫溶液，按序號(hào)依次放置在試管架過(guò)氧化氫溶液，按序號(hào)依次放置在試管架上。上。 將將2號(hào)試管放在號(hào)試管放在90左右的水浴中加熱，觀左右的水浴中加熱，觀察氣泡冒出的

5、情況，并與察氣泡冒出的情況，并與2號(hào)試管作比較。號(hào)試管作比較。 向向3號(hào)試管內(nèi)滴入號(hào)試管內(nèi)滴入2滴氯化鐵溶液，向滴氯化鐵溶液，向4號(hào)試號(hào)試管內(nèi)滴入管內(nèi)滴入2滴肝臟研磨液。輕輕地振蕩兩只試滴肝臟研磨液。輕輕地振蕩兩只試管，使試管內(nèi)的物質(zhì)混合均勻。仔細(xì)觀察哪支管，使試管內(nèi)的物質(zhì)混合均勻。仔細(xì)觀察哪支試管產(chǎn)生的氣泡多。試管產(chǎn)生的氣泡多。 將點(diǎn)燃但無(wú)火焰的衛(wèi)生香分別放入將點(diǎn)燃但無(wú)火焰的衛(wèi)生香分別放入3、4號(hào)試號(hào)試管內(nèi)液面的上方，觀察哪支衛(wèi)生香燃燒猛烈。管內(nèi)液面的上方，觀察哪支衛(wèi)生香燃燒猛烈。比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫

6、常溫90FeCl3肝臟研磨液肝臟研磨液2 2滴滴不明顯不明顯少量少量較多較多大量大量不復(fù)燃不復(fù)燃不復(fù)燃不復(fù)燃變亮變亮復(fù)燃復(fù)燃過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣，過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣，過(guò)氧化氫過(guò)氧化氫酶催化過(guò)氧化氫分解效率比酶催化過(guò)氧化氫分解效率比Fe3+高得多，說(shuō)明酶是一高得多，說(shuō)明酶是一種高效的生物催化劑。種高效的生物催化劑。反響條件反響條件 2 22 2 濃度濃度劑量劑量劑量劑量氣泡產(chǎn)生氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒衛(wèi)生香燃燒1 1、與、與1 1號(hào)試管相比，號(hào)試管相比，2 2號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說(shuō)明了什么？象？這一現(xiàn)象說(shuō)明了什么？2 2、在細(xì)胞內(nèi)，

7、能通過(guò)加熱來(lái)提高反響速率嗎？、在細(xì)胞內(nèi)，能通過(guò)加熱來(lái)提高反響速率嗎？3 3、3 3號(hào)和號(hào)和4 4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說(shuō)明什么？這說(shuō)明什么？4 4、3 3號(hào)與號(hào)與4 4號(hào)相比，哪支試管中的反響速率快？號(hào)相比，哪支試管中的反響速率快？這說(shuō)明什么？為什么說(shuō)酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反響的這說(shuō)明什么？為什么說(shuō)酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反響的順利進(jìn)行至關(guān)重要？順利進(jìn)行至關(guān)重要？加熱能促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解加熱能促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解, ,提高反響速率提高反響速率FeCl3中中Fe3+和豬肝研磨液的過(guò)氧化氫酶都能加快過(guò)氧化氫分解的和豬肝研磨液的過(guò)氧化氫酶都能加快過(guò)氧化氫分解的速率速率

8、變量：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以變化的因素。變量：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以變化的因素。自變量：人為改變的變量。因變量：隨著自變量的變化而變化的變量。對(duì)照實(shí)驗(yàn)：除了一個(gè)因素以外，其余因?qū)φ諏?shí)驗(yàn)：除了一個(gè)因素以外，其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)。素都保持不變的實(shí)驗(yàn)。對(duì)照組：實(shí)驗(yàn)組：過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣，過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣，過(guò)氧化氫酶催化過(guò)氧化氫分解效率比過(guò)氧化氫酶催化過(guò)氧化氫分解效率比Fe3+高得多，說(shuō)明酶是一種高效的生物催化劑。高得多，說(shuō)明酶是一種高效的生物催化劑。比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫常溫90FeC

9、l3肝臟研肝臟研磨液磨液2 2滴滴不明顯不明顯少量少量較多較多大量大量不復(fù)燃不復(fù)燃 不復(fù)燃不復(fù)燃變亮變亮復(fù)燃復(fù)燃反響條件反響條件自變量自變量因變量因變量無(wú)關(guān)變量無(wú)關(guān)變量變量變量 2 22 2 濃度濃度劑量劑量劑量劑量氣泡產(chǎn)生氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒衛(wèi)生香燃燒對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組酶在細(xì)胞代謝中的作用酶在細(xì)胞代謝中的作用 分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反響的活潑狀態(tài)所需要的能量。各條件使反響加快的本質(zhì)：各條件使反響加快的本質(zhì)：加熱：加熱： Fe3+：酶：酶：提高分子的能量提高分子的能量降低化學(xué)反響的活化能降低化學(xué)反響的活化能同無(wú)機(jī)催化相比，酶能更顯著地降低化學(xué)同無(wú)機(jī)催化相比，酶能更顯著

10、地降低化學(xué)反響的活化能，因而催化效率更高。反響的活化能，因而催化效率更高。說(shuō)一說(shuō)：說(shuō)一說(shuō)：汽車可以通過(guò)哪些途徑穿過(guò)一座山？汽車可以通過(guò)哪些途徑穿過(guò)一座山？談一談：談一談：你對(duì)降低化學(xué)反響活化能的認(rèn)識(shí)。你對(duì)降低化學(xué)反響活化能的認(rèn)識(shí)。條件活化能(kj/mol)沒(méi)有催化劑催化75用膠態(tài)鉑催化54用過(guò)氧化氫酶催化29右表：右表：20測(cè)得的過(guò)氧測(cè)得的過(guò)氧化氫分解的化氫分解的活化能活化能二、酶的本質(zhì)二、酶的本質(zhì)資料分析：關(guān)于酶本質(zhì)的探索資料分析：關(guān)于酶本質(zhì)的探索2.2.酶的本質(zhì)酶的本質(zhì)一一 酶的作用和本質(zhì)酶的作用和本質(zhì) 巴斯德以前：巴斯德以前：發(fā)酵是純化學(xué)反響，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)。發(fā)酵是純化學(xué)反響，與生命活動(dòng)

11、無(wú)關(guān)。2.2.酶的本質(zhì)酶的本質(zhì)一一 酶的作用和本質(zhì)酶的作用和本質(zhì) 巴斯德：巴斯德： 18221895 18221895法國(guó)：微生物學(xué)家法國(guó)：微生物學(xué)家 通過(guò)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)發(fā)酵的過(guò)程中有酵母菌通過(guò)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)發(fā)酵的過(guò)程中有酵母菌 結(jié)論：沒(méi)有活細(xì)胞糖類不可能變成酒精結(jié)論：沒(méi)有活細(xì)胞糖類不可能變成酒精2.2.酶的本質(zhì)酶的本質(zhì)一一 酶的作用和本質(zhì)酶的作用和本質(zhì) 李比希：李比希： 18031873 18031873德國(guó)：化學(xué)家德國(guó)：化學(xué)家 通過(guò)對(duì)化學(xué)變化的研究認(rèn)為糖類變成酒精就通過(guò)對(duì)化學(xué)變化的研究認(rèn)為糖類變成酒精就 是一個(gè)化學(xué)反響是一個(gè)化學(xué)反響 結(jié)論結(jié)論: : 在這個(gè)變化過(guò)程中，只有細(xì)胞死之后在這個(gè)變

12、化過(guò)程中，只有細(xì)胞死之后 放出了某些物質(zhì)起了作用放出了某些物質(zhì)起了作用思考思考巴斯德和李比希的觀點(diǎn)各有什么積極意義？各有什么局巴斯德和李比希的觀點(diǎn)各有什么積極意義？各有什么局限性？限性？科學(xué)開展過(guò)程中出現(xiàn)爭(zhēng)論是正常的。試分析巴斯德和李科學(xué)開展過(guò)程中出現(xiàn)爭(zhēng)論是正常的。試分析巴斯德和李比希之間出現(xiàn)爭(zhēng)論的原因是什么，這一爭(zhēng)論對(duì)后人進(jìn)一步比希之間出現(xiàn)爭(zhēng)論的原因是什么，這一爭(zhēng)論對(duì)后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？ 巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)是合理的，但是認(rèn)為巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)是合理的，但是認(rèn)為發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用是不發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞

13、中的某些物質(zhì)在起作用是不正確的；李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)是正確的；李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)是合理的，但是認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解合理的，但是認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用是不正確的。后才能發(fā)揮作用是不正確的。 巴斯德是微生物學(xué)家，他主要強(qiáng)調(diào)生物體或細(xì)胞的巴斯德是微生物學(xué)家，他主要強(qiáng)調(diào)生物體或細(xì)胞的整體作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮整體作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問(wèn)題。他們的爭(zhēng)論促使后人把對(duì)酶的研究的目標(biāo)集中在問(wèn)題。他們的爭(zhēng)論促使后人把對(duì)酶的研究的目標(biāo)集中在他們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)上，使科學(xué)研究更加有的放矢。他們爭(zhēng)論

14、的焦點(diǎn)上，使科學(xué)研究更加有的放矢。2.2.酶的本質(zhì)酶的本質(zhì)一一 酶的作用和本質(zhì)酶的作用和本質(zhì) 畢希納：畢希納： 18601917 18601917德國(guó)：化學(xué)家德國(guó)：化學(xué)家 過(guò)程：過(guò)程：酵母細(xì)胞研磨酵母細(xì)胞研磨加水?dāng)嚢杓铀當(dāng)嚢?加壓過(guò)濾加壓過(guò)濾含酵母細(xì)胞的提取液含酵母細(xì)胞的提取液參加葡萄糖參加葡萄糖 現(xiàn)象：現(xiàn)象：冒出氣泡冒出氣泡 結(jié)論：結(jié)論：酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì) 胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母 細(xì)胞中一樣。細(xì)胞中一樣。1巴斯德和李比希的觀點(diǎn)爭(zhēng)論的巴斯德和李比希的觀點(diǎn)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)在哪里？焦點(diǎn)在哪里？2他們出現(xiàn)爭(zhēng)論的

15、原因是什么？他們出現(xiàn)爭(zhēng)論的原因是什么？這一爭(zhēng)論對(duì)后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)這一爭(zhēng)論對(duì)后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)有什么意義？有什么意義？3你認(rèn)為薩納姆成功的主要原因你認(rèn)為薩納姆成功的主要原因是什么？是什么？討論：討論：2.2.酶的本質(zhì)酶的本質(zhì)一一 酶的作用和本質(zhì)酶的作用和本質(zhì) 切赫和奧特曼：美國(guó)切赫和奧特曼：美國(guó) 20C80th20C80th 發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn): :少數(shù)少數(shù)RNARNA也是酶。也是酶。發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，是整個(gè)細(xì)胞在起作用是整個(gè)細(xì)胞在起作用引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，這些物質(zhì)只有在細(xì)胞死亡并裂解這些物質(zhì)只有在細(xì)胞死亡并裂解后才發(fā)揮作用。后才發(fā)揮作用

16、。酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起作用，酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起作用，就像在或酵母細(xì)胞中一樣。就像在或酵母細(xì)胞中一樣。酶是蛋白質(zhì)酶是蛋白質(zhì)酶的化學(xué)成分酶的化學(xué)成分 酶的來(lái)源酶的來(lái)源 酶的功能酶的功能酶是一類生物催化劑酶是一類生物催化劑活細(xì)胞活細(xì)胞產(chǎn)生的產(chǎn)生的具有生物催化作用具有生物催化作用的的是是有機(jī)物有機(jī)物。思考：蛋白質(zhì)是酶嗎？思考：蛋白質(zhì)是酶嗎？一類一類大局部酶是蛋白質(zhì)，也有少數(shù)是大局部酶是蛋白質(zhì)，也有少數(shù)是RNARNA。酶的本質(zhì)酶的本質(zhì)什么是酶？什么是酶？一一 酶的作用和本質(zhì)酶的作用和本質(zhì)試一試：根據(jù)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，給酶下一個(gè)定義。根據(jù)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，給酶

17、下一個(gè)定義。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物。催化作用的有機(jī)物。本節(jié)課小結(jié)：1、酶在細(xì)胞代謝中的作用、酶在細(xì)胞代謝中的作用降低化學(xué)反響活化能。同無(wú)機(jī)催降低化學(xué)反響活化能。同無(wú)機(jī)催化劑相比，催化效率更高。化劑相比，催化效率更高。2、酶的本質(zhì)、酶的本質(zhì)絕大多數(shù)酶是蛋絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。3、酶的定義、酶的定義酶是活細(xì)胞產(chǎn)生酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化效率的有機(jī)物。的具有催化效率的有機(jī)物。1、大多數(shù)酶在水解過(guò)程中，通常能得到多、大多數(shù)酶在水解過(guò)程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，這說(shuō)明肽，最后能得到氨基酸，這說(shuō)明 A.大多數(shù)酶石油或細(xì)胞產(chǎn)生的大多數(shù)

18、酶石油或細(xì)胞產(chǎn)生的 B.大多數(shù)酶是生物催化劑大多數(shù)酶是生物催化劑 C.大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì) D.大多數(shù)酶的根本組成單位是多肽大多數(shù)酶的根本組成單位是多肽2、酶的根本組成單位是、酶的根本組成單位是 A.氨基酸氨基酸 B.核苷酸核苷酸 C.核糖核苷酸核糖核苷酸 D.A或或CCD3、在編號(hào)為、在編號(hào)為14的的4支試管內(nèi)各注支試管內(nèi)各注10ml3%過(guò)氧化氫溶液，過(guò)氧化氫溶液，1號(hào)試管作為對(duì)照，在號(hào)試管作為對(duì)照，在2號(hào)試號(hào)試管內(nèi)迅速放入新鮮豬肝管內(nèi)迅速放入新鮮豬肝12小塊，小塊，3號(hào)試管號(hào)試管放入一枚銹鐵釘，放入一枚銹鐵釘，4號(hào)試管內(nèi)放入煮熟的豬肝號(hào)試管內(nèi)放入煮熟的豬肝12小塊。根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程答復(fù)以下問(wèn)題：小塊。根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程答復(fù)以下問(wèn)題：1立即出現(xiàn)大量氣泡的試管是立即出現(xiàn)大量氣泡的試管是 號(hào)，號(hào)，這種氣泡是什么氣體？