1、第五章 細胞的能量供應和利用第1節降低化學反應活化能的酶本節聚焦細胞代謝為什么離不開酶？酶是什么物質？通過對酶本質的探索過程的分析，你對科學史怎樣發展的有哪些領悟？新葉伸向和煦的陽光，蚱蜢覬覦綠葉的芬芳。它們為生存而獲取能量，能量在細胞里流轉激蕩。為什么？如何獲取？如何流轉？（能量的釋放、儲存和利用）細胞代謝：細胞中每時每刻都進行的許多化學反應，統稱為細胞代謝。第1節 降低化學反應活化能的酶-酶的作用資料1：細胞代謝是細胞生命活動的基礎，但代謝也會產生對細胞有害的物質，如過氧化氫，體內過氧化氫過多會導致皮膚發黃，毛發（包括頭發）變白 ，會加速人體衰老。幸而細胞中含有另一種物質，能將過氧化氫及時

2、分解為氧氣和水，這就是過氧化氫酶。資料2：溶菌酶能溶解細菌的細胞壁，具有抗菌消炎的作用。資料3：胰蛋白酶可用于促進傷口愈合和溶解血凝塊，去除壞死組織，抑制污染微生物的繁殖。資料4：果膠酶能分解果肉細胞壁中的果膠，提高果汁產量，使果汁變得清亮。資料5：加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更強的去污能力。資料6：含酶牙膏可以分解導致齲齒的細菌，使牙齒亮潔，口氣清新。資料7：多酶片中含有多種消化酶，幫助消化食物。資料8：脂肪酶可用于處理廢油脂，制造生物柴油。 酶有什么作用？請利用資料1的信息設計實驗來探究酶的作用。實驗原理：實驗目的：2H2O2 = 2H2O + O21.過氧化氫在體外分解需要什么條件？常溫、加

3、熱、加催化劑（如Fecl3)2.細胞內的過氧化氫又是怎樣被快速分解的呢？第1節 降低化學反應活化能的酶-酶的作用新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶。質量分數為3.5%的FeCl3溶液和質量分數為20%的肝臟研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+數大約是每滴研磨液中過氧化氫酶分子數的25萬倍。通過比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解酶的作用。自變量：因變量：因變量的檢測方法：對過氧化氫溶液的不同處理過氧化氫分解速率 氣泡產生的速率 衛生香復燃的程度新鮮的肝臟中酶的活性足夠高試管編號1234H2O2量3% 2ml3% 2ml3% 2ml3% 2ml反應條件 氣泡產生衛生香幾乎無少量較多大量不復燃

4、不復燃復燃不明顯復燃明顯第1節 降低化學反應活化能的酶-酶的作用實驗記錄表：常溫90FeCl3肝臟研磨液2滴2滴討論與1號試管相比，2號試管出現什么不同的現象？這一現象說明什么？2號試管放出的氣泡多。說明加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。試管編號1234H2O2量3% 2ml3% 2ml3% 2ml3% 2ml反應條件 氣泡產生衛生香幾乎無少量較多大量不復燃不復燃第1節 降低化學反應活化能的酶-酶的作用實驗記錄表：常溫90FeCl3肝臟研磨液2滴2滴討論在細胞內，能通過加熱來提高反應速率嗎？不能。復燃不明顯復燃明顯試管編號1234H2O2量3% 2ml3% 2ml3% 2ml3% 2ml

5、反應條件 氣泡產生衛生香幾乎無少量較多大量不復燃不復燃第1節 降低化學反應活化能的酶-酶的作用實驗記錄表：常溫90FeCl3肝臟研磨液2滴2滴討論3號和4號試管未經加熱，也有大量氣泡產生，這說明什么？說明FeCl3中的Fe3+和新鮮肝臟研磨液中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。復燃不明顯復燃明顯試管編號1234H2O2量3% 2ml3% 2ml3% 2ml3% 2ml反應條件 氣泡產生衛生香幾乎無少量較多大量不復燃不復燃第1節 降低化學反應活化能的酶-酶的作用實驗記錄表：常溫90FeCl3肝臟研磨液2滴2滴討論3號試管與4號試管相比，哪支試管中的反應速率快？3號試管Fe3+數比4號試管H

6、2O2酶高25萬倍，但4號反應速率更快,這說明什么？說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多4號快得多復燃不明顯復燃明顯試管編號1234H2O2量3% 2ml3% 2ml3% 2ml3% 2ml反應條件 氣泡產生衛生香幾乎無少量較多大量不復燃不復燃第1節 降低化學反應活化能的酶-酶的作用實驗記錄表：常溫90FeCl3肝臟研磨液2滴2滴討論為什么說酶對于細胞內化學反應的順利進行至關重要？細胞代謝需要在常溫、常壓下高效率地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于細胞內化學反應的順利進行至關重要。實驗結論：加熱、FeCl3和過氧化氫酶均能加快過氧化氫的分解速率；與無機催化劑FeCl3相比，生物催

7、化劑過氧化氫酶催化過氧化氫分解的效率更高。復燃不明顯復燃明顯第1節 降低化學反應活化能的酶-酶的作用對照實驗小結：自變量：人為控制的對實驗對象進行處理的因素因變量：因自變量改變而變化的變量無關變量：除自變量外，實驗過程中對實驗結果造成影響的可變因素一般要設置對照組和實驗組空白對照：不給予自變量，其他與實驗組相同（如1號試管）自身對照：對照組和實驗組在同一研究對象上進行相互對照：不另設對照組，幾個實驗組之間相互對照（=對比實驗）條件對照：附加自變量的對照因素，使結果更明確更有效原則：等量原則、單一變量原則，平行重復原則第1節 降低化學反應活化能的酶-酶的作用催化劑加快化學反應速率的機理：加熱能促

8、進過氧化氫分解，是因為加熱使過氧化氫分子得到了能量，從常態轉變為容易分解的活躍狀態。分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量稱為活化能。加熱：Fe3+：酶： 為反應物分子提供能量(活化能），使其達到活躍狀態降低化學反應的活化能更顯著地降低化學反應的活化能（作用機理）想一想：如何表示？無催化劑曲線：_酶促反應曲線：_無酶促反應所需活化能：_酶促反應所需活化能： _酶降低的活化能： _曲線B曲線AE2E3E2E3第1節 降低化學反應活化能的酶-酶的作用催化劑加快化學反應速率的機理：第1節 降低化學反應活化能的酶-酶的本質關于酶本質的探索1.為什么要將肉塊放在金屬籠內？2.是什么物質使

9、肉塊消失了？3.怎樣才能證明你的推測？排除物理性消化干擾胃內的化學物質收集胃內的化學物質，看這些物質在體外是否能將肉塊分解研究鷹的消化作用我國：西方：夏禹時代公元前21世紀釀酒飴糖和醬周代公元前11世紀春秋戰國時期2000多年前用曲治療消化不良1773年斯帕蘭扎尼1810年蓋-呂薩克1835年施旺酵母糖類酒精第1節 降低化學反應活化能的酶-酶的本質關于酶本質的探索我國：西方：夏禹時代公元前21世紀釀酒飴糖和醬周代公元前11世紀春秋戰國時期2000多年前用曲治療消化不良1773年斯帕蘭扎尼1810年蓋-呂薩克1835年施旺胃腺分泌物中有一種物質，與鹽酸混合后，對肉類的分解能力遠大于鹽酸的單獨作用

10、-胃蛋白酶第1節 降低化學反應活化能的酶-酶的本質關于酶本質的探索西方：1773年斯帕蘭扎尼1810年蓋-呂薩克1857年巴斯德VS李比希1897年畢希納1926年薩姆納（諾獎-化學）1989年切赫，奧特曼（諾獎-化學）從哪種植物中提取？溶劑是？脲酶的作用？將該物質稱為？釀酶刀豆種子丙酮使尿素分解成氨和二氧化碳1835年施旺酶的來源酶的作用酶的本質合成場所合成原料氨基酸或核糖核苷酸活細胞產生催化作用大多數是蛋白質，少數是RNA有的在核糖體，有的在細胞核或擬核第1節 降低化學反應活化能的酶-酶的本質什么是酶？酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質。第1節 降低化學反應活化能

11、的酶練習與應用一、DD二、1.5號試管可以與4號試管作對照，6號試管可以作為3號和4號試管的對照組2.二、3.設計實驗檢測酶是否為蛋白質(1)實驗原理：蛋白質遇雙縮脲試劑產生紫色反應(2)實驗方案對照組：標準蛋白質樣液 雙縮脲試劑 產生紫色反應實驗組：未知成分的待測酶液雙縮脲試劑產生紫色反應未產生紫色反應是蛋白質不是蛋白質第1節 降低化學反應活化能的酶練習與應用在薩姆納之前，之所以很難鑒定酶的本質，主要是因為細胞中酶的提取和純化非常困難酶的催化效率一般是無機催化劑的107-1013倍。（一）酶具有高效性酶具有高效性的意義：酶的高效性保證了細胞內化學反應的順利進行、能量供應的穩定。第1節 降低化

12、學反應活化能的酶酶的特性時間產物生成量根據實驗“比較過氧化氫在不同條件下分解”的結果，嘗試在下圖坐標系中畫出號試管對應的曲線。起點終點斜率每種酶只能催化一種或一類的化學反應。（二）酶具有專一性第1節 降低化學反應活化能的酶酶的特性淀粉酶溶液，蔗糖酶溶液，淀粉溶液，蔗糖溶液， 斐林試劑，碘液，其余試劑等器材都可按需提供1、選擇什么反應物和酶進行實驗？2、用什么檢測生成物？實驗材料及器具：方案一：同一種酶+不同的底物淀粉酶+淀粉 淀粉酶+蔗糖方案二：同一種底物+不同的酶淀粉+淀粉酶 淀粉+蔗糖酶第1節 降低化學反應活化能的酶酶的特性加入物質（毫升）試管1試管23%的淀粉溶液2ml3%的蔗糖溶液2m

13、l淀粉酶溶液2ml2ml溫度6060斐林試劑2ml2ml50-65水浴加熱（分鐘）1min1min 實驗結果實驗結論探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用磚紅色沉淀無磚紅色沉淀淀粉酶只能催化淀粉的水解，而不能催化蔗糖的水解能改用碘液來檢測嗎？為什么？不能因為碘液可以檢測淀粉是否能被分解，但是不能檢測蔗糖是否被分解。第1節 降低化學反應活化能的酶酶的特性資料1：威白污漬爆炸鹽(獨有三重復合酶配方）威白教你洗衣小絕招：洗前浸泡三十分鐘，效果更佳若衣服太臟，可適當增加用量用溫水浸泡效果更好，但水溫不要超過601、從上面的現象你能提出來什么問題？2、你能根據所學的知識作出假設嗎？資料2：我們知道口腔溫度和體

14、溫差不多，而當我們口腔中的唾液淀粉酶進入胃中以后，卻發現，唾液不再具有催化淀粉分解的功能。（提示：唾液PH6.27.4,胃液PH0.91.5）第1節 降低化學反應活化能的酶酶的特性（三）酶的作用條件較溫和酶活性：酶催化特定化學反應的能力。可用反應速率表示活性升高活性降低失活【探究溫度對酶活性的影響】請根據P83-84【探究實驗】提供的實驗材料思考：溫度可分別用冰水、60溫水、沸水進行水浴加熱第1節 降低化學反應活化能的酶酶的特性自變量因變量淀粉酶活性(用是否出現藍色及藍色的深淺程度表示)淀粉酶+淀粉 VS 肝臟研磨液+H2O2高溫會使H2O2分解預期結果淀粉酶淀粉完全被水解淀粉部分被水解淀粉未

15、被水解呈棕黃色（碘液本身的顏色）呈淺藍色呈藍色1試管1試管2試管2試管3試管3試管實驗步驟12mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2mL淀粉溶液2mL淀粉酶溶液2在冰水中水浴5min在37水中水浴5min在沸水中水浴5min31與1試管混合搖勻2與2試管混合搖勻3與3試管混合搖勻4冰水中水浴數分鐘37水浴數分鐘沸水中水浴數分鐘5取出試管，分別滴加2滴碘液搖勻，觀察現象實驗現象結論變藍不變藍變藍第1節 降低化學反應活化能的酶酶的特性淀粉酶在37時催化淀粉水解，在0和100時不能發揮催化作用。酶的催化作用需要適宜的溫度，溫度過高或過低，酶活性都會明顯降低【探究溫度對酶活性的影

16、響】第1節 降低化學反應活化能的酶酶的特性【探究pH對酶活性的影響】自變量因變量預期結果pH可滴加鹽酸或NaOH溶液，并用pH試紙進行檢測過氧化氫酶活性(觀察氣泡生成速率或衛生香復燃程度)淀粉酶+淀粉 VS 肝臟研磨液+H2O2酸可以催化淀粉水解活性升高活性降低過氧化氫酶過氧化氫分解速率加快過氧化氫分解速率減慢氣泡生成速率快， 衛生香復燃明顯氣泡生成速率慢， 衛生香復燃不明顯第1節 降低化學反應活化能的酶酶的特性【探究pH對酶活性的影響】1試管1試管2試管2試管3試管3試管實驗步驟12mLH2O2溶液2mLH2O2酶溶液2mLH2O2溶液2mLH2O2酶溶液2mLH2O2溶液2mLH2O2酶溶

17、液2分別加入1mL蒸餾水分別加入1 mL 5%的HCl分別加入1 mL5%的NaOH31與1試管混合搖勻2與2試管混合搖勻3與3試管混合搖勻實驗現象結論酶的催化作用需要適宜的pH，過酸或過堿，酶活性都會明顯降低有大量氣泡產生衛生香復燃明顯無氣泡產生衛生香復燃不明顯無氣泡產生衛生香復燃不明顯在上述實驗基礎上，嘗試設計更精準的溫度和pH對酶活性影響的實驗，并根據實驗結果，構建數學模型第1節 降低化學反應活化能的酶酶的特性將上述實驗改為一系列溫度梯度（或pH梯度），計算單位時間反應速率（可用產物生成速率或底物消耗速率表示）最適溫度酶活性最高低溫使酶活性降低，但空間結構未遭破壞溫度過高酶永久失活在一定

18、溫度范圍內，酶活性隨溫度升高而升高，超過一定溫度，酶活性隨溫度升高而降低酶適宜在低溫下保存第1節 降低化學反應活化能的酶酶的特性將上述實驗改為一系列溫度梯度（或pH梯度），計算單位時間反應速率（可用產物生成速率或底物消耗速率表示）最適pH酶活性最高過堿酶永久失活過酸酶永久失活在一定pH范圍內，酶活性隨pH升高而升高，超過一定pH ，酶活性隨pH升高而降低（一）溫度（二）pH第1節 降低化學反應活化能的酶影響酶活性的因素結論：(1)反應溶液中pH的變化不影響酶作用的最適溫度。(2)反應溶液中溫度的變化不影響酶作用的最適pH。（一）溫度（二）pH（三）酶的濃度： 在底物充足、 其他條件適宜且固定的條件下，反應速率隨酶濃度的升高而加快。（四）底物(反應