2022年醫(yī)學專題-第5章-細胞的能量供應和利用

第5章細胞(xìbāo)的能量供應和利用第1節(jié)降低(jiàngdī)化學反應活化能的酶第一頁，共四十七頁。第一(dìyī)課時第二頁，共四十七頁。細胞代謝這些化學反應(huàxuéfǎnyìng)一般是在酶的催化作用下進行的細胞(xìbāo)中每時每刻都進行著許多化學反應，統稱細胞代謝（cellularmetabolism）活細胞(xìbāo)中每分鐘要完成7000－8000次化學反應，這些反應互不干擾，各自迅速地進行第三頁，共四十七頁。酶的發(fā)現(fāxiàn)史1、這個實驗要解決什么問題？2、對這個問題可以做出哪些假設？3、這個實驗的巧妙之處在哪里？4、實驗結果是肉塊消失了，據此你能得出什么結論？5、斯帕蘭札尼推測胃液中一定(yīdìng)含有消化肉塊的物質，那么怎么證明有這種物質呢？

1773年意大利科學家斯巴蘭札尼（L.Spallanzani,1729－1799）設計了一個巧妙的實驗，將肉塊放入小巧的金屬籠內，然后讓鷹吞下，過一段時間后取出，觀察(guānchá)肉塊變化情況。第四頁，共四十七頁。酶的發(fā)現(fāxiàn)史釀酒就是讓糖類通過發(fā)酵變成酒精(jiǔjīng)和二氧化碳，糖類是怎么變成酒精(jiǔjīng)？純化學(huàxué)過程1857年，法國微生物學家巴斯德（L.Pasteur,1822-1895)通過顯微鏡觀察，提出釀酒中的發(fā)酵時由于酵母細胞的存在。德國化學家李比希（J.V.Liebig,1803-1873)認為引起發(fā)酵的是酵母細胞中的某些物質。第五頁，共四十七頁。酶的發(fā)現(fāxiàn)史德國化學家畢希納（E.buchner,1860-1917)利用不含酵母細胞(xìbāo)的提取液，加入葡萄糖，一段時間后冒出氣泡，糖液變成酒。不含酵母細胞的提取液的制備：把酵母細胞放在石英砂中用力研磨(yánmó)，加水攪拌，再進行加壓過濾。實驗結果與糖液中含有活酵母細胞是一樣的?；罱湍讣毎a生的某種物質能引起發(fā)酵，該物質稱為釀酶。第六頁，共四十七頁。酶本質(běnzhì)的探索JohnH.Northrop（1891－1987）1930年美國生化學家諾斯羅普得到了胃蛋白酶(wèidànbáiméi)的結晶，并證實它是一種蛋白質。第七頁，共四十七頁。1926年薩姆納首次(shǒucì)從刀豆中提出脲酶結晶，并證明其具有蛋白質性質。J.B.Sumner（1887－1955）20世紀30年代(niándài)，科學家們相繼提取出多種酶的蛋白質結晶。這些事實說明酶的本質(běnzhì)是什么？酶是一類具有生物催化作用的蛋白質

Sumner和Northrop共同獲1949年諾貝爾化學獎。第八頁，共四十七頁。1982年美國科學家切赫、奧特曼等人發(fā)現具有催化活性的RNA，并命名(mìngmíng)這一類酶為核酶，2人共同獲1989年諾貝爾化學獎ThomasR.Cech（1947－）UniversityofColoradoatBoulder,USASidneyAltman（1939－）YaleUniversityNewHaven,CT,USA科學家們的這一發(fā)現(fāxiàn)使酶的概念又擴展成什么？酶本質(běnzhì)的探索第九頁，共四十七頁。酶的定義(dìngyì)酶(enzyme)是活細胞產生的一類具有(jùyǒu)催化作用的有機物,絕大多數是蛋白質,少數是RNA。思考(sīkǎo)導致酶的概念發(fā)展的因素是什么？酶的定義包含哪些重要信息？第十頁，共四十七頁。H2O2H2O+O2酶的作用(zuòyòng)原理△加熱促使過氧化氫分解，是因為加熱使過氧化氫分子得到能量，從常態(tài)(chángtài)轉變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)分子從常態(tài)轉變(zhuǎnbiàn)為容易分解的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能催化劑則是降低反應活化能加熱，加壓相當于給反應分子提供能量，使反應分子由常態(tài)轉化成活躍態(tài)第十一頁，共四十七頁。發(fā)現問題(wèntí)：酶與無機催化劑的催化效率，哪個更高？提出假設：知識鋪墊：Fe3＋和過氧化氫酶都能催化過氧化氫分解成水和氧氣。過氧化氫酶可從動植物體內獲得－－新鮮的動物肝臟設計實驗：實驗材料：新配制的體積分數為3%的過氧化氫溶液，質量分數為3.5%FeCl3溶液，新鮮的質量分數為20％的肝臟研磨液。量筒，試管，滴管，試管架，衛(wèi)生香，火柴，酒精燈等。實驗方案：實驗預測：實施實驗：觀察現象：得到結論：經計算(jìsuàn)，每滴質量分數為3.5%FeCl3溶液中的Fe3＋數大約是質量分數為20％的肝臟研磨液中過氧化氫酶分子數的25萬倍。第十二頁，共四十七頁。比較過氧化氫酶和Fe3+催化(cuīhuà)效率

無關(wúguān)變量：對實驗結果（因變量）造成影響的因素自變量：實驗過程中人為(rénwéi)改變的變量因變量：隨著自變量的變化而變化的變量對照實驗：僅有一個因素（自變量）不同的實驗第十三頁，共四十七頁。探究(tànjiū)的過程作出假設(jiǎshè)設計(shèjì)實驗分析數據得出結論交流反思發(fā)現新問題材料儀器方案預測實施實驗發(fā)現問題實驗設計的關鍵：原則：設置對照組和實驗組控制變量對照原則設置自變量控制無關變量第十四頁，共四十七頁。第二(dìèr)課時實驗

第十五頁，共四十七頁。一、酶的定義(dìngyì)二、酶的作用(zuòyòng)原理三、酶的特性(tèxìng)1、酶具有

2、酶具有

酶(enzyme)是

產生的一類具有

作用的有機物,絕大多數是

,少數是

。酶作用的原理是

。第十六頁，共四十七頁。比較(bǐjiào)過氧化氫酶和Fe3+催化效率

無關變量：對實驗結果（因變量）造成影響(yǐngxiǎng)的因素自變量：實驗(shíyàn)過程中

的變量因變量：隨著

的變化而變化的變量對照實驗：僅有一個因素（自變量）不同的實驗第十七頁，共四十七頁。探究淀粉(diànfěn)酶對淀粉(diànfěn)和蔗糖水解作用()溶液(róngyè)淀粉酶溶液(róngyè)()

5min淀粉溶液()水浴加熱（50-65℃）()斐林試劑磚紅色沉淀設置自變量：

類()

5min控制無關變量檢測因變量()對照試驗第十八頁，共四十七頁。比較過氧化氫在不同條件(tiáojiàn)下的分解：2H2O22

H2O+O21.常溫(chángwēn)2.加熱3.FeCl3

4.加肝液第十九頁，共四十七頁。實驗：比較過氧化氫在不同(bùtónɡ)條件下的分解試管編號1234實驗原理第一步第二步觀察現象將點燃的衛(wèi)生香放在液面上原因結論過氧化氫在高溫或Fe3+或過氧化氫酶的作用(zuòyòng)下都可分解成水和氧氣每支試管各加入(jiārù)2ml3%的H2O2溶液90℃熱水浴2滴FeCl3溶液2滴肝臟研磨液觀察氣泡冒出情況，并記錄無較少較多很多沒變化火頭變亮火頭變亮復燃沒有生成氧氣生成了少量氧氣生成了少量氧氣生成了大量氧氣酶的催化效率比無機催化劑的催化作用更顯著自變量因變量無關變量對照組實驗組第二十頁，共四十七頁。1號試管(shìguǎn)過氧化氫溶液實驗步驟一二三四實驗現象結論2號試管(shìguǎn)3號試管(shìguǎn)加入過氧化氫酶2滴，振蕩試管各加入2mL過氧化氫溶液無明顯變化pH＝7pH=12pH＝2各加入幾滴過氧化氫酶溶液，2—3min后將點燃的衛(wèi)生香分別放入試管中只有在適合的pH下酶的催化效率最好復燃無明顯變化探究pH對過氧化氫酶活性的影響第二十一頁，共四十七頁。1號試管(shìguǎn)淀粉溶液實驗步驟一二三四實驗現象結論2號試管(shìguǎn)3號試管(shìguǎn)加入淀粉酶2滴，振蕩試管各加入2mL淀粉溶液藍色保持0℃冰水中反應約5min加熱至100℃，反應約5min加熱至60℃，反應約5min各加入兩滴碘液振蕩無明顯現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第二十二頁，共四十七頁。第三課時第二十三頁，共四十七頁。據下圖能得出(déchū)的結論酶具有(jùyǒu)高效性第二十四頁，共四十七頁。淀粉酶催化淀粉水解成麥芽糖麥芽糖酶催化麥芽糖水解成葡萄糖腸肽酶催化肽鏈水解成氨基酸蛋白酶催化蛋白質的水解酶具有(jùyǒu)專一性第二十五頁，共四十七頁。一、酶的定義(dìngyì)二、酶的作用(zuòyòng)原理三、酶的特性(tèxìng)1、酶具有高效性催化效率大約是無機催化劑的107~1013倍每一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學反應2、酶具有專一性影響酶活性的條件？第二十六頁，共四十七頁。酶活性：

酶對化學反應(huàxuéfǎnyìng)的催化效率

思考：1.人體溫升高到38℃，人會感覺(gǎnjué)食欲不振，沒有精神；如果升高到40℃以上，而且持續(xù)高燒，就會出現一系列嚴重的反應，如昏迷、驚厥、甚至危及生命。2.唾液pH值：6.2-7.4胃液pH值：0.9-1.5小腸液pH值：7.6第二十七頁，共四十七頁。1.在最適溫度(wēndù)下，酶的活性最大。2.溫度(wēndù)過高或過低，酶的活性都會明顯降低。3.高溫會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久(yǒngjiǔ)失活；低溫雖然使酶活性明顯降低，但能使酶的空間結構保持穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以恢復。第二十八頁，共四十七頁。1.在最適pH下，酶的活性最高。2.pH偏高或偏低，酶的活性都會明顯降低。3.過酸、過堿會使酶的空間結構遭到破壞(pòhuài)，使酶永久失活。第二十九頁，共四十七頁。酶促反應(fǎnyìng)速率與酶濃度成正比第三十頁，共四十七頁。A

在一定濃度范圍(fànwéi)內，酶促反應速率隨底物濃度增加而增加第三十一頁，共四十七頁。影響(yǐngxiǎng)酶活性的因素1.pH對酶活性的影響2.溫度對酶活性的影響3.酶濃度對酶促反應(fǎnyìng)的影響4.底物濃度對酶促反應的影響

酶的永久失活(高溫、重金屬、紫外線、過酸過堿)3、酶的作用(zuòyòng)條件較溫和第三十二頁，共四十七頁。反應速率溫度(wēndù)酶的濃度(nóngdù)底物(dǐwù)濃度PH在底物足夠,其他條件固定的條件下,反應系統中不含有抑制酶活性的物質及其他不利酶發(fā)揮作用的因素時,酶促反應的速度與酶濃度成正比第三十三頁，共四十七頁。課堂練習1、下圖表示在不同條件(tiáojiàn)下，酶催化反應的速率(或生成物量)的變化曲線圖，有關敘述不正確的是A．圖①虛線表示酶量加一倍后，底物濃度和反應(fǎnyìng)

速率關系B．圖②虛線表示增加酶濃度，其他條件不變時，生成物量與時間的關系第三十四頁，共四十七頁。C．圖③不能表示在反應開始(kāishǐ)后的一段時間內，反應速率與時間的關系D．若圖②中的實線表示Fe3+的催化效率，則虛線可表示過氧化氫酶的催化效率第三十五頁，共四十七頁。2、下面(xiàmian)有關產生酶的場所的敘述，其中正確的是（）A、細胞核B、主要是核糖體C、細胞質D、全部在核糖體B3、將某種酶水解，最后(zuìhòu)得到的有機小分子是（）A、核苷酸B、氨基酸C、核苷酸和氨基酸D、核苷酸或氨基酸D第三十六頁，共四十七頁。4、將乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和適量的水混合(hùnhé)裝入一容器中，調整PH=2.0，保存于37℃的水浴鍋內。過一段時間后，容器內剩余的物質是（）A、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水B、唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水C、唾液淀粉酶、麥芽糖、胃蛋白酶、多肽、水D、唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水A第三十七頁，共四十七頁。5、在煮過和沒煮過的土豆片上分別(fēnbié)滴幾滴過氧化氫，在土豆片X上出現了泡沫，在土豆片Y上沒有出現泡沫，以下哪一項是正確解釋A．土豆片X是煮過的，因為過氧化氫只影響碳水化合物使之分解成單糖B．土豆片X是煮過的，因為在沒煮過的土豆片中的酶對過氧化氫分解不起作用C．土豆片X是沒煮過的，因為植物中含有酶，促使過氧化氫的分解，但酶會在高溫中失效D．土豆片X是沒煮過的，因為過氧化氫能分解土豆片中的酶C第三十八頁，共四十七頁。探究(tànjiū)影響酶活性的條件唾液，胃液，小腸液的pH值各不相同提出問題：作出假設：預期實驗結果：設計實驗：因變量的檢測：酶活性，即酶促反應的速度(sùdù)設計記錄實驗數據的表格實施實驗，記錄數據對照實驗，設置自變量，控制(kòngzhì)無關變量溫度對淀粉酶活性的影響人體溫升高到38℃，人會感覺食欲不振，沒有精神；如果升高到40℃以上，而且持續(xù)高燒，就會出現一系列嚴重的反應，如昏迷、驚厥、甚至危及生命第三十九頁，共四十七頁。練習(liànxí)1.同一個體內的各類活細胞所含酶的()A.種類(zhǒnglèi)有差異、數量相同B種類有差異、數量不同C種類無差異、數量相同D種類無差異、數量不同B第四十頁，共四十七頁。1、下圖縱軸為酶反應速度，橫軸為底物濃度，其中能正確表示(biǎoshì)酶量增加一倍時，底物濃度和反應速度關系的是（）ABCDB第四十一頁，共四十七頁。4、下列關于酶的化學成分的敘述，哪一項是不正確的（

）A、一般的說，酶的化學成分是蛋白質B、酶是由蛋白質和核酸組成(zǔchénɡ)的C、絕大多數酶是蛋白質，極少數是 RNAD、淀粉酶和過氧化氫酶都是蛋白質B第四十二頁，共四十七頁。例題1、酶在催化生物體內的化學反應時，反應速率與很多因素有關。下列(xiàliè)曲線中正確的是（假設其他條件都是適宜且穩(wěn)定的）反應速率溫度反應速率酶濃度反應速率反應物濃度反應速率PH值ABCD第四十三頁，共四十七頁。4、在常溫下用某種酶處理洋蔥表皮細胞，結果細胞壁完全分解，而細胞的其他結構保持完整。與以上事實關系最密切的是（