降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶上課

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用本節(jié)聚集：1.細(xì)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)活化能的酶一酶的作用和本質(zhì)細(xì)胞代謝=細(xì)胞中的化學(xué)反應(yīng)一酶的作用和本質(zhì)細(xì)胞代謝過程中會(huì)產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)，如過氧化氫。幸而細(xì)胞中的過氧化氫酶能分解過氧化氫，使其變成氧和水。2H2O2

2

H2O+O21.常溫2.加熱3.FeCl3

4.加肝臟研磨液（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用步驟試管編號(hào)

1234

一

H2O2濃度

劑量二

劑量結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒“對(duì)照實(shí)驗(yàn)”與“控制變量”2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%不處理90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴不明顯少量較多大量變亮復(fù)燃反應(yīng)條件自變量因變量無關(guān)變量對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組對(duì)照實(shí)驗(yàn)細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效率地進(jìn)行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。酶憑什么能擔(dān)此大任？1molH2O2由常態(tài)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)時(shí)需要吸收75KJ的熱量，這75KJ就是每molH2O2的活化能。但加入過氧化氫酶時(shí)，H2O2只要吸收29KJ的熱量就可以轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的狀態(tài)。如何解釋需要吸收的熱量減少了呢？

酶和一般催化劑的作用就是降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，從而使活化分子數(shù)增多，反應(yīng)速度加快。使細(xì)胞代謝在溫和條件下快速進(jìn)行。1.從探求葡萄酒為什么變酸開始說起(2)那時(shí)人們認(rèn)為釀酒過程是一個(gè)純化學(xué)過程，與生命活動(dòng)無關(guān)。(1)釀酒的基本原理：糖類發(fā)酵酒精+二氧化碳（二）關(guān)于酶本質(zhì)的探索巴斯德認(rèn)為糖類轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭仨氂惺裁磪⑴c？酵母菌活細(xì)胞人物巴斯德李比希爭(zhēng)論的焦點(diǎn)發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)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)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用

美國(guó)生物化學(xué)家薩姆納從1917年開始用刀豆粉為原料，分離提純其中的脲酶（這種酶能使尿素分解成氨和二氧化碳，刀豆中脲酶多，易于測(cè)定）。他嘗試了各種方法，經(jīng)歷一次又一次的失敗，終于在1926年成功地分離出了脲酶結(jié)晶，并用多種方法證明脲酶是蛋白質(zhì)。

直到1930年至1936年間，諾塞洛潑和庫尼茲相繼得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶結(jié)晶，并用相應(yīng)方法證實(shí)酶是一種蛋白質(zhì)，酶是蛋白質(zhì)的屬性才普遍被人們所接受。

很多年來，人們一直認(rèn)為所有的酶都是蛋白質(zhì)。20世紀(jì)80年代，美國(guó)科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化功能。巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)巴斯德糖發(fā)酵成酒精必須有酵母菌活細(xì)胞參與引起糖發(fā)酵的是酵母菌細(xì)胞中的某些物質(zhì)，并且這些物質(zhì)只有在細(xì)胞外才起作用畢希納酵母細(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，稱該物質(zhì)為釀酶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？酶(Enzyme)的概念:絕大多數(shù)是蛋白質(zhì),還有極少數(shù)的是RNA。酶是

產(chǎn)生的一類具有

作用的

?；罴?xì)胞催化有機(jī)物下列說法正確嗎？A.酶只能在細(xì)胞內(nèi)起作用（）B.酶都是在核糖體上合成的（）C.凡是活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶（）D.分解胃蛋白酶的酶是蛋白酶（）E.酶是細(xì)胞代謝所必需的（）××√√√1、酶的基本組成單位是（）

A．氨基酸B.核苷酸

C.氨基酸或核苷酸D.甘油和脂肪酸C2、多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶,這種藥片的主要功能是()

A.增強(qiáng)免疫力B.提供能量

C.減肥D.助消化D3、絕大多數(shù)酶徹底水解后的產(chǎn)物為()

A.多肽B.氨基酸

C.核苷酸D.核糖核苷酸B4、下列關(guān)于酶本質(zhì)的研究,按研究時(shí)間的先后順序,排列正確的是()①證明了脲酶是一種蛋白質(zhì)②酒精發(fā)酵需要活細(xì)胞的參與③發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具具有生物催化功能④人們認(rèn)識(shí)到釀酒就是讓糖類通過發(fā)酵變成酒精和二氧化碳⑤用不含酵母菌的提取液進(jìn)行發(fā)酵獲得成功,證明生物體內(nèi)的催化反應(yīng)也可能在體外進(jìn)行A.①⑤④②③B.③④⑤②①C.⑤③④①②D.④②⑤①③D

路易斯·巴斯德（公元1822-1895年）法國(guó)微生物學(xué)家、化學(xué)家。他研究了微生物的類型、習(xí)性、營(yíng)養(yǎng)、繁殖、作用等，奠定了工業(yè)微生物學(xué)和醫(yī)學(xué)微生物學(xué)的基礎(chǔ)，并開創(chuàng)了微生物生理學(xué)。循此前進(jìn)，在戰(zhàn)勝狂犬病、雞霍亂、炭疽病、蠶病等方面都取得了成果。英國(guó)醫(yī)生李斯特并據(jù)此解決了創(chuàng)口感染問題。從此，整個(gè)醫(yī)學(xué)邁進(jìn)了細(xì)菌學(xué)時(shí)代，得到了空前的發(fā)展，人們的壽命因此而在一個(gè)世紀(jì)里延長(zhǎng)了三十年之久。巴斯德曾任里爾大學(xué)、巴黎師范大學(xué)教授和巴斯德研究所所長(zhǎng)。在他的一生中，曾對(duì)同分異構(gòu)現(xiàn)象、發(fā)酵、細(xì)菌培養(yǎng)和疫苗等研究取得重大成就，從而奠定了工業(yè)微生物學(xué)和醫(yī)學(xué)微生物學(xué)的基礎(chǔ)，并開創(chuàng)了微生物生理學(xué)，被后人譽(yù)為“微生物學(xué)之父”。

二酶的特性（一）酶具有高效性比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率為什么4號(hào)試管的反應(yīng)速率比3號(hào)試管快得多？

3.FeCl3

4.加肝臟研磨液酶的具有高效性1、事實(shí)上，酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的

倍。107～10133、酶具有高效性的意義：

保證了細(xì)胞代謝的順利進(jìn)行。2、上述實(shí)驗(yàn)說明了：探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用

現(xiàn)在給你淀粉酶溶液，要觀察淀粉酶能催化哪種糖水解，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)？你有怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？淀粉溶液蔗糖溶液實(shí)驗(yàn)步驟一二三實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論加入淀粉酶2滴，振蕩，試管下半部浸入60℃左右的熱水中，反應(yīng)5min2號(hào)試管中加入2mL蔗糖溶液加入斐林試劑振蕩約60℃水浴2min1號(hào)試管中加入2mL淀粉溶液白色無變化棕色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(duì)淀粉和蔗糖的水解作用每一種酶只能催化

化學(xué)反應(yīng)。細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行，與酶的

是分不開的。（二）酶具有專一性一種或一類4000專一性目前發(fā)現(xiàn)的酶有

多種,它們分別催化不同的化學(xué)反應(yīng)。許多無機(jī)催化劑能夠在高溫、高壓、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件下催化化學(xué)反應(yīng)（鹽酸催化淀粉水解需要245kPa的高壓和140---150℃的高溫下進(jìn)行）。

酶起催化作用需要怎樣的環(huán)境條件呢？探究影響酶活性的條件酶活性:酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率。初中做消化酶實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要控制溫度。加酶洗衣粉的包裝袋上，往往注明這種洗衣粉的適用濃度范圍。探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響(1)自變量：溫度（已知淀粉酶的適用溫度范圍是50～75℃）(2)因變量：(3)無關(guān)變量：不同溫度條件下淀粉酶的活性實(shí)驗(yàn)操作順序、溶液的量、時(shí)間、溫度是否達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度等（0℃、60℃、100℃）如何檢測(cè)？淀粉淀粉酶麥芽糖2.實(shí)驗(yàn)用品：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的可溶性淀粉溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的淀粉酶溶液、冰水（0℃）、熱水、碘液(4)實(shí)驗(yàn)原則：?jiǎn)我蛔兞吭瓌t、重復(fù)性原則1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的問題：

試管

3.具體操作步驟加入淀粉酶溶液保溫5分鐘加入淀粉溶液1231mL1mL1mL0℃60℃100℃2mL2mL2mL1滴1滴1滴滴入碘液觀察顏色變化1’2’3’0℃60℃100℃將對(duì)應(yīng)編號(hào)的溶液混合將1’試管淀粉溶液倒入1號(hào)管，2’試管的倒入2號(hào)管，3’試管的倒入3號(hào)管，振蕩搖勻0℃60℃100℃////////////保溫5分鐘4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)/實(shí)驗(yàn)：探究溫度對(duì)酶活性的影響材料用具：碘液。新鮮的淀粉酶溶液。可溶性淀粉溶液。60℃左右的熱水。大燒杯和沸水。冰水。試管架、試管、溫度計(jì)、量筒、石棉網(wǎng)、三腳架、酒精燈、火柴。實(shí)驗(yàn)步驟：取三只潔凈的試管，編上號(hào)1，2，3，并分別注入1ml淀粉酶溶液。將三只試管分別放入沸水，60℃左右的熱水，冰水中，維持各自的溫度5分鐘。再向1'，2'，3'，三只試管中各注入2ml新鮮的淀粉溶液。依次放入沸水，60℃左右的熱水，冰水中，維持各自的溫度5分鐘。分別將1'，2'，3'試管中的淀粉溶液倒入1號(hào)，2號(hào)，3號(hào)試管中，然后搖勻，再放入各自溫度的燒杯中，維持各自的溫度5分鐘。再向1號(hào)，2號(hào)，3號(hào)試管中各滴入一滴碘液，然后搖勻。觀察并記錄這三只試管中，溶液顏色的變化情況。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：2號(hào)試管中的液體未變藍(lán)，1號(hào)和3號(hào)試管中的液體變藍(lán)。

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1滴1滴1滴滴入碘液觀察顏色變化變藍(lán)不變藍(lán)變藍(lán)0℃60℃100℃保溫5.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論

溫度會(huì)影響酶的活性溫度過高和過低對(duì)酶活性的影響其本質(zhì)相同嗎？唾液淀粉酶、胃蛋白酶等消化酶都是在消化道中起作用的。唾液pH為6.2—7.4，胃液的pH為0.9—1.5，小腸液的pH為7.6。探究pH對(duì)過氧化氫酶活性的影響(1)自變量：(2)因變量：(3)無關(guān)變量：(4)實(shí)驗(yàn)原則：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的問題：無氣泡產(chǎn)生

（三）酶的作用條件較溫和思維拓展：①當(dāng)分析底物濃度對(duì)酶催化反應(yīng)速率的影響時(shí)，一定要考慮酶濃度條件，如圖5-1-3所示。圖5-1-3②當(dāng)分析酶濃度對(duì)酶催化反應(yīng)速率的影響時(shí)，一定要考慮底物濃度的條件，如圖5-1-4所示。丙（底物濃度一定)?。ǖ孜锍渥悖﹫D5-1-4酶酶[2014·