1、第五章 細胞的能量供應和利用,第1節(jié) 降低化學反應活化能的酶,一. 細胞代謝：,細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱為細胞代謝。,一些化學反應,2NaHCO3 Na2CO3+CO2 +H2O,3H2+N2 2NH3,生物體內(nèi)發(fā)生的化學反應與玻璃試管中的化學反應有什么區(qū)別呢?,(1)反應條件溫和 (2)反應數(shù)量巨大 (3)反應速度很快,一般化學反應的條件,（1）高溫 （2）高壓 （3）強酸 （4）強堿 （5）催化劑,生物體內(nèi)化學反應,生物體內(nèi)如此大量的反應是如何在溫和條件下快速進行的呢?,探究的一般步驟,表達和交流，進一步探究,二探究酶在細胞代謝中的作用,當皮膚上出現(xiàn)小傷口時，常用雙氧水消毒

2、，通常能觀察到什么現(xiàn)象？你能解釋這一現(xiàn)象的原因嗎？,當皮膚上出現(xiàn)小傷口，用雙氧水消毒時，經(jīng)常能在傷口處觀察到有氣泡產(chǎn)生。,是因為過氧化氫分解成水和氧氣, 這些氣泡就是氧氣。,?,2.作出假設：,1.提出問題：,過氧化氫酶能催化過氧化氫的分解嗎？,過氧化氫酶能催化過氧化氫的分解。,3.設計實驗：,材料用具：過氧化氫溶液、過氧化氫酶（新鮮 肝臟研磨液）、Fecl3溶液等,實驗探究：過氧化氫酶的作用,實驗步驟,無,很少,不亮,較多,發(fā)亮,很多,復燃,變 量：實驗過程中可以變化的因素。,自變量：人為改變的變量。,因變量：隨著自變量的變化而變化的變量。,對照實驗：除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實

3、驗。,對照組：,實驗組：,無關變量：能對實驗結(jié)果造成影響的其它可變因素。,實驗操作,對照組,實 驗 組,2 mL,2 mL,2 mL,2 mL,90 水浴加熱,滴加3.5% FeCl32滴,滴加20%肝臟研磨液2滴,很少,較多,很多,無,不亮,發(fā)亮,復燃,1）與1號試管相比，3、4號試管都有氣泡產(chǎn)生，這一現(xiàn)象說明了什么？,FeCl3中的Fe3+ 和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫的分解。,2）3號試管和4號試管相比，4號試管中的反應速率更快, 這說明了什么？,過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高。,實驗分析,（1）過氧化氫酶能催化過氧化氫 的分解 （2）與無機催化劑相比，酶具有 高效性,結(jié)論

4、：,1、與1號試管相比，為什么2號試管加熱后過氧化氫就能快速分解？加熱為過氧化氫提供了什么？,加熱使反應加快的本質(zhì)：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)。,2、FeCl3中Fe3+和肝臟研磨液的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解，其原因與4號試管的相同嗎？,分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能。,實驗分析,常態(tài)： 在一個化學反應體系中，反應開始時，反應物分子平均能量水平較低，稱為“常態(tài)”。 如：常溫下的過氧化氫分子,活躍狀態(tài)（激發(fā)態(tài)）： 當反應物分子獲得能量參與反應時，其內(nèi)部能量高于常態(tài)能量時所處的狀態(tài)稱為活躍狀態(tài)。 如：加熱后的過氧化氫分子，便由常態(tài)

5、轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。,加熱、Fe3+、H2O2酶使H2O2分解加快的原因分別是：,加熱,Fe3+,H2O2酶,為過氧化氫分子提供能量,降低化學反應的活化能,顯著降低化學反應的活化能,加催化劑相當于給汽車找到了一條穿山隧道,加熱加壓相當于給汽車加大油門,20測得的過氧化氫分解的活化能如右表,二、酶在細胞代謝中的作用,同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。,是生物催化劑，能降低化學反應活化能。,三、酶的本質(zhì),資料分析：關于酶本質(zhì)的探索,巴斯德之前,發(fā)酵是純化學反應，與生命活動無關,巴斯德,發(fā)酵與活細胞有關，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

6、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(核酶）,酶是活細胞產(chǎn)生的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)RNA也具有催化功能。,酶的本質(zhì),在研究酶性質(zhì)的過程中,科學家通過整理大量的實驗數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)酶的催化效率大約是無機催化劑的107-1013倍。 由上述資料可看出酶具有什么特性？,高效性,四、酶的特性,資料1,表示酶高效性的曲線,(1)催化劑可加快化學反應速率，與無機催化劑相比，酶 的催化效率更高。 (2)酶

7、只能縮短達到化學平衡所需時間，不改變化學反應 的平衡點。 (3)酶只能催化已存在的化學反應。,蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。脲酶只能催化尿素分解，對其他化學反應不起作用。,專一性，一種酶只能催化一種或一類化學反應。,資料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?,由上述資料可看出酶具有什么特性？,資料五：感冒發(fā)燒的你為什么不想吃飯呢？,資料四：實驗證明，用加酶洗衣粉時，溫水的洗滌效果要比冷水好。,資料六：我們知道口腔溫度和體溫差不多，而當我們口腔中的唾液淀粉酶進入胃中以后，卻發(fā)現(xiàn)，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，你能給出合理的解釋嗎？,（提示：唾

8、液的pH為6.2-7.4，胃液的pH為0.9-1.5）,探究 影響酶活性的條件,溫度對酶活性的影響,問題聚焦,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、我要設計幾組實驗？選擇幾個溫度？,淀粉酶， H2O2受溫度影響也會分解,3、觀察指標怎么確定，選擇什么樣的鑒定試劑？,碘液，看是否變藍,試管各加入2mL可溶性淀粉溶液,1號試管,2號試管,3號試管,1試管,2 試管,3 試管,試管各加入2mL淀粉酶溶液,1和1置于0冰水中保溫5min,2和2 置于60熱水中保溫5min,3和3 置于100沸水中保溫5min,探究1. 溫度對淀粉酶活性的影響,將相應溫度下的兩試管溶

9、液混合均勻，在各自溫度下繼續(xù)保溫2min,試管中各滴加12滴碘液，搖勻,藍 色,不變藍,藍 色,溫度會影響酶的活性,探究2. pH對酶活性的影響實驗,少量氣泡,極少量氣泡,大量氣泡,pH值會影響酶的活性,探究活動： 低溫、高溫下的酶恢復到正常溫度，酶的活性是否能夠恢復？,探究活動： 過酸或過堿環(huán)境中的酶，在恢復到中性時，酶的活性是否能夠恢復？,低溫環(huán)境下的酶恢復到正常溫度時，其活性恢復，高溫環(huán)境下的酶，活性不能恢復。,酶的活性都不能恢復,B點代表： E點代表：,最適溫度,最適pH,低溫使酶活性受抑制，溫度恢復，酶活性可以恢復；,高溫、強酸、強堿破壞酶結(jié)構(gòu)，使酶失活，不能恢復。,影響酶促反應速率的因素：,1、溫度,3、酶的濃度（底物過量且其他條件適宜）,4、底物濃度：,酶量一定,2、pH,反應速率隨酶濃度的升高而加快。