第5章細胞的能量供應和利用降低化學反應活化能的酶細胞的能量“通貨”——ATPATP的主要來源——細胞呼吸能量之源——光與光合作用第1節降低化學反應活化能的酶本節聚集：1.細胞代謝為什么離不開酶？2.酶是什么？活化能是什么？3.科學家是怎樣研究酶的本質的？問題探討討論：1.1783年斯巴蘭讓尼的實驗要解決什么問題？鳥類的胃是否具有物理消化，沒有化學性消化問題探討討論：2.是什么物質使肉塊消失了？是胃內的化學物質將肉塊分解了問題探討討論：3.怎樣才能證明你的推測？收集胃內的化學物質，看看這些物質在體外是否也能將肉塊分解一、酶的作用和本質：

1.酶在細胞代謝中的作用：用實驗證明酶的催化效率：2H2O22

H2O+O21.常溫2.加熱3.FeCl3

4.加肝液2H2O22

H2O+O22H2O22

H2O+O22H2O22

H2O+O22H2O22

H2O+O2討論：1、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，這一現象說明加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率；

2、在細胞內，能通過加熱來提高反應速率嗎？不能3、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+和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率；

4、3號試管與4號試管相比，哪支試管中的反應速率快？這說明什么？

4號試管的反應速率比3號試管的快得多，說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多；為什么說酶對于細胞內化學反應的順利進行至關重要？細胞內每時每刻都在進行著成千上萬種化學反應，這些化學反應需要在常溫、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。通過對實驗結果的分析和討論，你對于酶的作用形成了哪些認識？請將結論寫下來。本實驗的結論：(酶具有高效催化性)

1、氯化鐵溶液中的Fe離子是無機催化劑，能將過氧化氫分解成水和氧。

2、新鮮豬肝中含有過氧化氫酶，也能催化過氧化氫分解成水和氧。

3、二者的催化效率不同，過氧化氫酶的催化效率比Fe離子高10～10713

實驗要求1、什么是變量？

實驗過程中可以變化的因素稱為變量。例：常溫、加熱、氯化鐵溶液、肝臟研磨液等。2、什么是自變量？

人為改變的變量稱做自變量。例：實驗中氯化鐵溶液和肝臟研磨液控制變量3、什么是因變量？隨著自變量的變化而變化的變量稱做因變量。例：實驗中過氧化氫分解速率稱做因變量。4、什么是無關變量？實驗過程中可能還會存在一些可變因素，對實驗結果造成影響，這些變量稱為無關變量。例：過氧化氫的量、試管的清潔程度、肝臟是否新鮮等5、什么是額外變量？實驗中，由無關變量所引起的變化和結果稱為額外變量。額外變量對因變量起干擾作用。例：幾支試管中過氧化氫量不等同、不均衡、不穩定，肝臟新鮮與不新鮮等則會在實驗過程中產生額外變量，出現干擾，造成誤差。

故實驗中要控制無關變量或減少額外變量。6、單一變量原則：單一變量原則是處理實驗中的復雜關系的準則之一。

有兩層意思：

一是確保“單一變量”的實驗觀測，即：不論一個實驗中有幾個自變量，都應做到一個自變量對應觀測一個因變量。二是確?！皢我蛔兞俊钡牟僮饕幏?，即實驗操作中要盡可能避免無關變量及額外變量的干擾。7、實驗對照：對照是實驗控制的手段之一，目的還是在于清除無關變量對實驗結果的影響。實驗對照原則是設計和實施實驗的準則之一。通過設置實驗對照進行對比，既可排除無關變量的影響，又可增加實驗結果的可信度和說服力。實驗組：是接受實驗變量處理的對象組對照組：是不接接受實驗變量處理的對象組空白對照：是不做任何實驗處理的對象組自身對照：指實驗與對照在同一對象上進行，即不另設對照組。例：質壁分離和質壁分離復原實驗條件對照：指雖給對象施以某種實驗處理，但這種處理是作為對照意義的。例：動物激素飼喂小動物飼喂甲狀腺激素(實驗組)

飼喂甲狀腺抑制激素(條件對照組)

不飼喂藥劑(空白對照組)提高化學反應速率的途徑：(1)用加熱或光照給反應體系提供能量(2)使用催化劑那么，為什么使用催化劑可以提高反應速率呢？活化能

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分子初態活化能活躍狀態2.作用機理：駕車翻越一座高山，加熱加壓相當于給汽車加大油門，用催化劑則相當干幫司機找到一條穿山隧道。走隧道需要能量少。活化能酶的催化機理是降低活化能酶降低化學反應活化能的圖解

Fe離子和過氧化氫酶促使過氧化氫分解，但它們并未供給過氧化氫能量，而是降低了過氧化氫反應的活化能。酶降低活化能的催化效率比無機催化劑顯著。由于酶的催化作用，細胞代謝才能在溫和條件下快速進行。酶的本質資料分析關于酶本質的探索

P81

1、巴斯德和李比希的觀點各有什么積極意義？各有什么局限性？看p81討論提示：巴斯德認為發酵與活細胞有關是合理的，但是認為發酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質在起作用；

李比希認為引起發酵的是細胞中的某些物質是合理的，但是認為這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發揮作用的。提示：巴斯德是微生物學家，特別強調生物體或細胞的作用；李比希是化學家，傾向于從化學的角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對酶的研究的目標集中在他們爭論的焦點上，使科學研究更加有的放矢。

2、科學發展過程中出現爭論是正常的。試分析巴斯德和李比希之間出現爭論的原因是什么，這一爭論對后人進一步研究酶的本質起了什么作用畢希納的實驗說明：酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎后繼續起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。

3、從畢希納的實驗可以得出什么結論？提示：薩姆納歷時9年用正確的科學方法，堅持不懈、百折不撓的科學精神，將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。4、薩姆納歷時9年才證明脲酶是蛋白質、并因此榮獲諾貝爾化學獎。你認為他成功的主要原因是什么？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。(四膜蟲的rRNA前體具有催化活性)正由于酶的催化作用，細胞代謝才能在溫和條件下快速進行。5、請給酶下一個較完整的定義P82練習2

為什么說酶是細胞代謝所必須的？說出兩條理由。

(1)細胞內每時每刻都在進行著成千上萬種化學反應，這些化學反應需要高效率地進行，酶的催化效率比無機催化劑高得多。

(2)細胞內的化學反應需要在常溫、常壓、酸堿度適中等溫和條件下進行，無機催化劑常常需要輔助以高溫、高壓、強酸、強堿等劇烈條件才能有較高的催化效率。拓展題：P821、給你一份某種酶的結晶，你能設計實驗鑒定它是不是蛋白質嗎？請簡略寫出實驗驟，想一想，在薩姆納之前，為什么很難鑒定酶的本質？提示：可用鑒定蛋白質的方法，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。拓展題2

你想知道哪些RNA具有生物催化活性嗎？是否還存在具有催化活性的DNA呢？請查閱資料或擊提示(1)如四膜蟲的rRNA前體具有催化活性

(2)目前已有發現具催化活性的DNA的報道酶的特性

高效性：催化效率很高，大大提高反應速率

專一性：任何一種酶只作用于一種或幾種相關的化合物

多樣性：種類繁多

易變性：容易被高溫、強酸、強堿等破壞

反應條件較溫和：一般是在比較溫和的條件下進行的探究：影響酶活性的條件P83一、提出問題

影響酶活性有哪些？二、作出假設

例：溫度、pH值、酶的濃度、底物濃度、抑制劑、激活劑等三、實驗材料：

2％淀粉酶溶液、20％肝臟研磨液、3％可溶性淀粉溶液、體積分數為30％的過氧化氫溶液、5％HCl、5％NaOH、熱水、蒸餾水、冰塊、碘液、斐林試劑四、實驗用具：試管、量筒、小燒杯、大燒杯、滴管、試管夾、酒精燈、三角架、石棉網、溫度計、PH試紙、火柴五、設計實驗六、進行實驗七、分析結果八、結論和應用九、表達和交流十、感興趣的同學進一步探究

影響酶促反應的因素常有：

溫度：動物35～40度植物40～50度細菌、真菌體70度

PH值：動物6.5～8.0胃蛋白酶1.5

酶的濃度底物濃度抑制劑激活劑

酶所催化的反應叫酶促反應。酶促反應中被酶作用的物質叫做底物，經反應生產的物質叫做產物。Ｐ８６：３下圖表示的是某類酶作用的模型，嘗試用文字描述這個模型。這個模型能解釋酶的什么特性？提示:這個模型中A代表某類酶,B代表反應底物,C和D代表反應產物.這個模型的含義是:酶A與底物B專一性結合,催化化學反應的發生,產生了產物C和D.這個模型揭示了酶的專一性.Ｐ８６：３下圖表示的是某類酶作用的模型，嘗試用文字描述這個模型。這個模型能解釋酶的什么特性？拓展題:Ｐ８６：1.下圖表示的是在最適溫度下,反應物濃度對酶所催化的化學反應速率的影響.(1)請解釋在A、B、C三點時刻化學反應的狀況.

A點:隨著反應底物濃度的增加,反應速率加快.B點:反應速率在此時達到最高.C點:反應速率不再隨反應底物濃度的增加而升高,維持在相對穩定的水平.ABCO反應速率反應物濃度拓展題:Ｐ８６：1.下圖表示的是在最適溫度下,反應物濃度對酶所催化的化學反應速率的影響.(2)如果在A點溫度升高10℃,曲線會發生什么變化?為什么?請畫出變化后的曲線.ABCO如果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,反應速率都會變慢.反應物濃度反應速率拓展題:Ｐ８６：1.下圖表示的是在最適溫度下,反應物濃度對酶所催化的化學反應速率的影響