降低化學(xué)反應(yīng)化學(xué)能的酶

第5章細胞的能量供應(yīng)和利用新葉伸向和煦的陽光蚱蜢覬覦(jiyu)綠葉的芬芳我一定要好好地飽餐一頓??！我就要抓住你了！他們都在為生存而獲??？生命是什么？政治老師：生命是活的，會呼吸地理老師:生命能說話蔣老師：生命就是化學(xué)反應(yīng)細胞代謝：細胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱

新城代謝：是生物體內(nèi)全部有序化學(xué)變化的總稱。1.物質(zhì)代謝：指生物體與外界環(huán)境之間物質(zhì)的交換和生物體內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)變過程。分為同化作用（合成）和異化作用（分解）2.能量代謝：指生物體與外界環(huán)境之間能量的交換生物體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)變過程。分為同化作用（合成）和異化作用（分解）↓

生物學(xué)上根據(jù)同化作用的方式可以將生物分為自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物。

自養(yǎng)生物：能夠利用無機物合成自身的有機物的生物。如藍藻，硝化細菌，綠色植物等。異養(yǎng)生物：只能從外界攝取現(xiàn)成有機物的生物。如絕大多數(shù)動物、真菌等。根據(jù)生物的呼吸作用是否需要氧氣，可將生物分為需氧生物、厭氧生物和兼性生物。

本節(jié)聚集：1.細胞代謝為什么離不開酶？2.酶是什么？3.科學(xué)家是怎樣研究酶的本質(zhì)的？第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶№1酶的發(fā)現(xiàn)

提出問題：食物的消化到底是只有食物的磨碎還是同時還有化學(xué)分解？

實驗設(shè)計：讓動物吃入的食物不能被磨碎預(yù)期結(jié)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、食物的消化有化學(xué)分解：不能被磨碎的食物也會被消化。實驗工具與操作：我們先看看科學(xué)家們是如何做的！廣東省四會市四會中學(xué)方仲揚

思考1：為什么要將肉放到金屬籠子里面？

思考2：用塑料袋行不行？用塑料網(wǎng)袋呢？

分析：該實驗的巧妙之處在哪里？1773年意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼喂食鷹的實驗廣東省四會市四會中學(xué)方仲揚

1773年意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼喂食鷹的實驗

1836年法國科學(xué)家施旺提取胃酶的實驗

1926年美國科學(xué)家薩姆納從刀豆中提取脲酶實驗證明食物的消化是被消化酶分解而非簡單地磨碎。證實胃液中存在催化食物消化的物質(zhì)——酶。探明了酶的化學(xué)本質(zhì)是生物合成的蛋白質(zhì)。廣東省四會市四會中學(xué)方仲揚（2）德國，李比希（化學(xué)家）結(jié)論：發(fā)酵是酵母細胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用（3）德國，畢希納過程：酵母細胞提取液中加入葡萄糖，糖液變成了酒。結(jié)論：將酵母細胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為釀酶。（4）美國，薩姆納

1926年，從刀豆種子中提出脲酶結(jié)晶，脲酶是一種蛋白酶；

20世紀(jì)30年代,相繼提出了多種酶的蛋白結(jié)晶結(jié)論：酶是一類具有催化作用的蛋白質(zhì)。（5）20世紀(jì)80年代，切赫、奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用結(jié)論：酶是具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)巴斯德發(fā)酵與活細胞有關(guān)，發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中某些物質(zhì)起作用引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用畢希納酵母細胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣薩姆納脲酶是蛋白質(zhì)李比希切赫、奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能B.酶的定義：酶：是活細胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機物。絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA（核酶）。怎樣驗證酶的存在？與雙縮脲反應(yīng)生成紫色物質(zhì)，與吡羅紅出現(xiàn)紅色催化脂肪酶水解的酶是？主要的合成部位？判斷：脂肪酶是蛋白質(zhì)所有的細胞都能產(chǎn)生酶來源：活細胞產(chǎn)生的（死細胞不產(chǎn)生酶，凡是活細胞都一定能產(chǎn)生酶）本質(zhì)：絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。合成原料（基本單位)：氨基酸或核糖核苷酸功能：生物催化劑：

a.提高反應(yīng)速率，縮短達到平衡的時間，但并不改變反應(yīng)的方向和平衡常數(shù)；

b.反應(yīng)前后酶的性質(zhì)和數(shù)量均沒有變化。作用分布：細胞外(胞外酶：如各種消化酶)；生物體外細胞內(nèi)(胞內(nèi)酶：如呼吸氧化酶);活細胞中全部有序的化學(xué)反應(yīng)的總稱.1、細胞代謝(新陳代謝)（是細胞生命活動的基礎(chǔ)）這些化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的環(huán)境條件是什么？5.有適合的生物催化劑—酶一、酶的作用和本質(zhì)細胞內(nèi)外的環(huán)境是很溫和的1.常溫2.常壓3.水溶液環(huán)境4.pH接近中性（1）概念：酶(Enzyme)是活細胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機物.2.酶的本質(zhì)和作用（2）酶在細胞代謝中的作用：催化作用（3）酶的本質(zhì)：

絕大多數(shù)為蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNA(各種消化酶都是蛋白質(zhì))所有的酶在一定的條件下，能使生物體內(nèi)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)迅速地進行，酶本身并不發(fā)生變化。

那么，酶與無機催化劑相比，具有哪些不同呢？

(4)實驗:比較過氧化氫在不同條件下的分解

2H2O2

→2H2O+O2目的要求：通過比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解過氧化氫的作用和意義大象的牙膏材料用具：

新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟（如豬肝、雞肝）研磨液。新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3．5%的FeCl3溶液。

用具：

量筒，試管，滴管，試管架，衛(wèi)生香，火柴，酒精燈，試管夾，大燒杯，三腳架，石棉網(wǎng)，溫度計方法步驟：1.取4支潔凈的試管，分別編上序號1,2,3,4，向各試管內(nèi)分別加入2ml過氧化氫溶液，按序號依此放在試管架上2.將2號試管放在90攝氏度左右水浴加熱觀察氣泡冒出的情況，并與1號（對照組）做比較3.向3號試管內(nèi)滴入2滴FeCl3溶液，向4號試管內(nèi)滴入2滴肝臟研磨液，仔細觀察哪只試管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡多。1、常溫下反應(yīng)2、加熱3、Fe3+做催化劑4、過氧化氫酶豬肝研磨液加入試管直接觀察酒精燈加熱滴加FeCl3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的新鮮肝臟研磨液1滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的氯化鐵溶液1滴生物催化劑：過氧化氫酶所含酶的相對數(shù)量：1無機催化劑：Fe3+

Fe3+的相對數(shù)量：25萬試管編號1234H2O2溶液2ml2ml2ml2ml變量不處理900C中水浴

加FeCl3溶液

加肝臟研磨液現(xiàn)象帶火星的衛(wèi)生香檢驗對照實驗比較過氧化氫酶在不同條件下的分解

無

少量

較大量

大量火星變亮

復(fù)燃對照組

實驗組討論1、與1號試管相比，2號試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？ 這一現(xiàn)象說明什么？2、在細胞內(nèi)能通過加熱提高反應(yīng)速度嗎？3、3號和4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生說明什 么？4、3號和4號試管相比，哪支試管中的反應(yīng)速度快？說明什么？為什么酶對于細胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)的順利進行至關(guān)重要？過氧化氫酶的催化效率更高酶具有高效性加熱可以促進H2O2分解，提高反應(yīng)速率Fe3+和過氧化氫酶都能加快H2O2分解，討論：(1)-(4)見教材P79。(5)這個實驗為什么要選用新鮮的肝臟？為什么要將肝臟制成研磨液？(6)滴入肝臟研磨液和氯化鐵溶液時，可否共用一個吸管？為什么？提高化學(xué)反應(yīng)速率的途徑：

(1)用加熱或光照給反應(yīng)體系提供能量。

(2)使用催化劑。

得出結(jié)論：同無機催化劑相比，酶降活化能的作用更為顯著，因而催化效率更高。1、大多數(shù)酶在水解過程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，這說明（）

A.大多數(shù)酶石油或細胞產(chǎn)生的

B.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)

D.大多數(shù)酶的基本組成單位是多肽2、酶的基本組成單位是（）

A.氨基酸B.核苷酸

C.核糖核苷酸D.A或C練習(xí)反饋CD1號試管無明顯氣泡放出：常溫反應(yīng)速率較慢，過氧化氫分解較少常態(tài)：在一個化學(xué)反應(yīng)體系中，反應(yīng)開始時，反應(yīng)物分子平均能量水平較低，成為常態(tài)。?為什么加熱能促使過氧化氫分解呢？加熱使過氧化氫分子得到能量,從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)（激發(fā)態(tài)）.活化能分子從常態(tài)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。?為什么Fe3+和過氧化氫酶能促使過氧化氫分解呢降低了過氧化氫分解反應(yīng)的活化能加入催化劑相當(dāng)于給汽車找到了一條穿山隧道為什么酶的催化效率會比無機催化劑更高？催化劑可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，而且與無機催化劑相比較，生物催化劑酶有突出的優(yōu)越性——酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。正是由于酶的催化作用，細胞代謝才能在溫和的條件下快速進行。各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：加熱：Fe3+：酶：提高分子的能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能，提高化學(xué)反應(yīng)速率分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能反應(yīng)物產(chǎn)物………………活化能反應(yīng)進程能量

加熱實驗中的變量：變量：實驗中可以變化的因素統(tǒng)稱為變量1、自變量（實驗變量）由實驗者操縱的變量叫自變量2、因變量（反應(yīng)變量）隨自變量的變化而變化的變量3、無關(guān)變量（控制變量）實驗過程中出自變量以外，對實驗結(jié)果有影響其他變量4、額外變量

由無關(guān)變量的變化而引起變化的量步驟試管編號說明1234一

H2O2濃度

二現(xiàn)象氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒結(jié)果比較過氧化氫在不同條件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃反應(yīng)條件自變量因變量變量過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣實驗設(shè)計原則:1、對照原則:設(shè)計對照實驗,既要有對照組又要有實驗組。對照組：除一個因素以外，其余因素都保持不變得實驗。實驗組：指接受自變量處理的對象組。思考：如果只用試管4能否證明酶具有高效性？步驟試管編號說明1234一

H2O2濃度劑量二劑量現(xiàn)象氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒結(jié)果2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣反應(yīng)條件自變量因變量無關(guān)變量對照組實驗組對照實驗設(shè)計對照實驗的意義：排除無關(guān)變量的干擾，增強實驗結(jié)果的可信度和說服力思考：3、4兩支試管的唯一區(qū)別是催化劑不同，如果兩試管的溫度也不同，對實驗結(jié)果有影響嗎？2、單一變量原則：在對照實驗中,除了要觀察的變量發(fā)生變化外,其他變量都應(yīng)保持相同。3、等量原則：加入的試劑的量相等說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率(活性)高得多。

比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率為什么4號試管的反應(yīng)速率比3號試管快得多？3443少量肝臟研磨液二酶的特性酶的催化效率一般是無機催化劑的107

～1013倍。

酶的高效性保證了細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進行、能量供應(yīng)的穩(wěn)定。酶具有高效性的意義：上述實驗說明了：(一)酶具有高效性你能用其他更簡捷的方法來驗證酶的高效性嗎？思考1：酶的催化效率是如此的高效，那么酶是不是就是萬能的了？就一種酶是不是就可以催化所有的化學(xué)反應(yīng)了呢？思考2：口腔里有唾液淀粉酶，為什么塞進牙縫里的肉絲兩天后還沒被消化?原來酶還有專一性材料：

1、研究發(fā)現(xiàn)淀粉酶只能催化淀粉分解成麥芽糖，而不能分解別的物質(zhì)。

2、二肽酶能將二肽分解成氨基酸我給你實驗材料，你能設(shè)計實驗，并自己動手做嗎？實驗設(shè)計原則：①對照原則②單一變量原則（等量原則）友情提示試驗原理：

淀粉和蔗糖都是非還原性糖，淀粉在酶的催化作用下能水解為麥芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的催化作用下能水解為葡萄糖和果糖。麥芽糖、葡萄糖、果糖均屬還原性糖。還原性糖能夠與斐林試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成磚紅色的沉淀。探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用淀粉溶液蔗糖溶液實驗步驟一二三實驗現(xiàn)象結(jié)論分別加入淀粉酶2滴，振蕩，試管下半部浸入60℃左右的熱水中，反應(yīng)5min2號試管中加入2mL蔗糖溶液加入斐林試劑振蕩約60℃水浴2min1號試管中加入2mL淀粉溶液無變化磚紅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對淀粉和蔗糖的水解作用實驗步驟一二1號加入淀粉酶2號加入蛋白酶三碘液碘液實驗現(xiàn)象不變藍變藍結(jié)論1、2號試管中分別加入2mL淀粉溶液（兩試管中PH和溫度正常且相同）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對淀粉的水解作用

每一種酶只能催化

化學(xué)反應(yīng)。意義：使細胞代謝能夠有條不紊，互不干擾地進行

(二)酶具有專一性一種或一類(三)酶的作用條件比較溫和1、溫度對酶活性的影響設(shè)計探究試驗每種酶都有最適溫度動物：35---40攝氏度植物40--50攝氏度細菌、真菌差別較大低溫和高溫都能抑制酶的活性，高溫使酶失活，但低溫不會破壞酶的分子結(jié)構(gòu)，酶的活性在適宜的溫度下可以恢復(fù)1、選擇淀粉酶還是H2O2酶作為實驗材料？三組，高溫，低溫和常溫！2、我要設(shè)計幾組實驗？選擇幾個溫度？淀粉酶。因為H2O2受溫度影響也會分解3、觀察指標(biāo)怎么確定，選擇什么樣的鑒定試劑？碘液，看是否變藍問題聚焦探究一、探究溫度對酶活性的影響1、如何驗證你的假設(shè)？（設(shè)計實驗）實驗的自變量？_______________如何控制自變量？_____________________無關(guān)變量？____________________________2、實驗材料用具：（P84）3、你選擇的酶是

，反應(yīng)物是

。4、實驗程序：根據(jù)你的選擇，寫出實驗操作過程：（可以以表格形式反映）

溫度水浴/恒溫箱，底物與酶混合前要先預(yù)熱處理反應(yīng)物的濃度;滴加酶的量；PH值淀粉酶淀粉1號試管淀粉溶液實驗步驟一二三四實驗現(xiàn)象結(jié)論2號試管3號試管加入淀粉酶2滴，振蕩試管各加入2mL淀粉溶液藍色保持0℃冰水中約5min加熱至100℃，

約5min加熱至60℃，約5min各加入兩滴碘液振蕩無明顯現(xiàn)象只有在一定溫度下酶的催化效率最好藍色探究溫度對淀粉酶活性的影響在合適的條件下將肉塊和蛋白酶放到一起疑問：60℃時，為什么肉塊長時間不能被分解？如何找到酶活性最高時的溫度？交流與表達：

實驗過程中先加酶再調(diào)控溫度同樣能說明溫度對酶活性的影響，你贊同嗎？改用斐林試劑檢測有不妥之處嗎？為什么？不，因為酶的催化效率高，加酶后再做變量（溫度）的調(diào)控，底物已經(jīng)被催化分解一部分了。不行，因為斐林試劑檢測過程中要加熱，而本實驗中的變量是溫度。通過以上實驗可以知道，酶在最適溫度下活性最高。那么PH值不同，對酶的活性有沒有影響呢？設(shè)計一個實驗，來探究pH會影響酶的催化效率（活性）？2、PH對酶活性的影響過氧化氫酶在最適合的pH下，酶的活性

最高動物體里的酶最適PH大多在6.5---8.0之間（但胃蛋白酶為1.5，胰液中的酶為8---9）植物體里的酶最適PH大多在4.5-----6.5之間過酸、過堿的，會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,蛋白質(zhì)變性，使酶永久失活。探究二、探究PH值對酶活性的影響1、自變量是_____________，怎樣控制自變量？

。

2、因變量是_____________，3、實驗材料用具：（P84）4、你選擇的酶是

，反應(yīng)物是

。5實驗程序：根據(jù)你的選擇，寫出實驗操作過程：（可以以表格形式反映）PH值通過給酶溶液中滴加酸或堿溶液酶促反應(yīng)速率淀粉酶淀粉溶液以上設(shè)計缺少對照組。

以上設(shè)計是否科學(xué)？序號項目試管121α－淀粉酶溶液1ml1ml2PHNaOH1ml

Hcl1ml

3可溶性淀粉溶液2ml2ml4溫度60℃60℃5斐林試劑2ml2ml6實驗現(xiàn)象H2O2溶液1號試管2號試管3號試管實驗步驟一二三四現(xiàn)象結(jié)論探究pH對過氧化氫酶活性的影響加入過氧化氫酶2滴滴加2滴鹽酸滴加2滴蒸餾水滴加2滴NaOH試管各加入2mLH2O2溶液2—3min后將點燃的衛(wèi)生香分別放入試管中無明顯變化復(fù)燃無明顯變化只有在適合的pH下酶的催化效率最高思考：高溫、低溫、過酸和過堿對酶活性的影響其本質(zhì)相同嗎？

不同，過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活；低溫使酶活性明顯下降，但在適宜溫度下其活性可以恢復(fù)。影響酶促反應(yīng)的因素：溫度、PH值、酶的濃度、

底物濃度等。(一般來說影響蛋白質(zhì)活性的因素都能影響酶的活性。)低溫：抑制高溫：失活過酸：失活過堿：失活(1)溫度、pH過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活；低溫使酶活性明顯下降，但在適宜溫度下其活性可以恢復(fù)。

(2)酶的濃度：反應(yīng)速率隨酶濃度的升高而加快。酶促反應(yīng)速率酶的濃度生成物的量時間酶的濃度(a)酶的濃度(2a)1.酶濃度對酶促反應(yīng)速率的影響甲圖說明：在底物充足，其他條件適宜的情況下，酶濃度與酶促反應(yīng)速率成正比。乙圖說明：①與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。②酶只會縮短達到化學(xué)平衡所需的時間，不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點。(3)底物濃度：在一定濃度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨濃度的升高而加快，但達到一定濃度，反應(yīng)速率不再變化。酶促反應(yīng)速率底物濃度酶量一定(4)抑制劑和激活劑生成物的量時間底物濃度(v)底物濃度(2v)(a)(2a)

甲圖說明：①在最適pH時，酶的催化作用最強，高于或低于最適pH，酶的催化作用將減弱。②過酸過堿都會使酶失活。③不同的酶最適pH不同。丙圖說明：反應(yīng)溶液pH的變化不影響酶作用的

最適溫度。影響酶活性的因素一定影響酶反應(yīng)的速率嗎？反之呢？影響酶活性的因素一定影響酶促反應(yīng)的速率，如上述中溫度、pH。但影響酶促反應(yīng)速率的因素不一定影響酶的活性。如上述中酶的濃度和反應(yīng)物濃度。習(xí)題鞏固下圖表示的是在最適溫度下，反應(yīng)物濃度對酶所催化的化學(xué)反應(yīng)速率的影響。ABC反應(yīng)速率反應(yīng)物濃度（1）請解釋在A、B、C三點時該化學(xué)反應(yīng)的狀況。A點：隨著反應(yīng)底物濃度的增加，反應(yīng)速率加快。B點：反應(yīng)速率在此時達到最高。C點：反應(yīng)速率不再隨著反應(yīng)底物濃度的增加而升高，維持在相對穩(wěn)定的水平。習(xí)題鞏固1、下圖表示的是在最適溫度下，反應(yīng)物濃度對酶所催化的化學(xué)反應(yīng)速率的影響。ABC反應(yīng)速率反應(yīng)物濃度（2）如果在A點時溫度升高10℃，曲線會發(fā)生什么變化？為什么？請畫出變化后的曲線。如果在A點時溫度升高10℃，曲線上升的幅度變小。因為圖中原曲線表示在最適溫度下催化速率隨底物濃度的變化。溫度高于或低于最適溫度，反應(yīng)速率都會變慢。習(xí)題鞏固1、下圖表示的是在最適溫度下，反應(yīng)物濃度對酶所催化的化學(xué)反應(yīng)速率的影響。ABC反應(yīng)速率反應(yīng)物濃度（3）如果在B點時往反