第2章第3節(jié)生物大分子(3)

1、第第3 3節(jié)節(jié) 生物大分子生物大分子生物催化劑生物催化劑酶酶 17731773年，意大利科學(xué)年，意大利科學(xué)家家斯帕蘭扎尼斯帕蘭扎尼做了一做了一個巧妙的實驗：將肉個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取間后，他把小籠子取出來，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉出來，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。塊消失了。1 1、這個實驗要解決什么問題？為何要、這個實驗要解決什么問題？為何要將肉放在金屬籠子里？將肉放在金屬籠子里？2 2、是什么物質(zhì)使肉塊、是什么物質(zhì)使肉塊消失了？消失了？3 3、怎樣才能證明你的推、怎樣才能證明你的推測？測？

2、 細胞中所有的反應(yīng)都是在細胞中所有的反應(yīng)都是在酶酶的的作用下進行的。那么，什么是作用下進行的。那么，什么是酶？酶在生化反應(yīng)中如何起作酶？酶在生化反應(yīng)中如何起作用？用？（一）酶的化學(xué)本質(zhì)（一）酶的化學(xué)本質(zhì)1、1920年，德國科學(xué)家維爾斯塔特年，德國科學(xué)家維爾斯塔特 酶既不是蛋白質(zhì)，也不是糖類，它是活性基團附酶既不是蛋白質(zhì)，也不是糖類，它是活性基團附著在無活性的蛋白質(zhì)上的一種物質(zhì)。著在無活性的蛋白質(zhì)上的一種物質(zhì)。2、1926年，美國生化學(xué)家薩姆納年，美國生化學(xué)家薩姆納 脲酶是一種蛋白質(zhì)脲酶是一種蛋白質(zhì)3、1930年，美國生化學(xué)家諾索普年，美國生化學(xué)家諾索普 獲得多種酶的結(jié)晶，證明獲得多種酶的結(jié)晶，

3、證明酶是蛋白質(zhì)酶是蛋白質(zhì)。4、20世紀世紀80年代，美國科學(xué)家切赫和奧特曼年代，美國科學(xué)家切赫和奧特曼 少數(shù)少數(shù)RNA也具有催化活性也具有催化活性。酶的定義酶的定義 酶是酶是活細胞活細胞產(chǎn)生的一類具有產(chǎn)生的一類具有生物催生物催化作用化作用的有機物，它能使生物體內(nèi)的的有機物，它能使生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)在一定的條件下迅速地進行，化學(xué)反應(yīng)在一定的條件下迅速地進行，而酶本身不發(fā)生變化。而酶本身不發(fā)生變化。絕大多數(shù)絕大多數(shù)酶的酶的化學(xué)本質(zhì)是化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)，少數(shù)是少數(shù)是RNA。 1、酶的產(chǎn)生部位：、酶的產(chǎn)生部位：活細胞活細胞 2、功能：、功能：催化各種生理生化反應(yīng)催化各種生理生化反應(yīng) 3、特性：、特

4、性：反應(yīng)前后酶的性質(zhì)和數(shù)量沒有變化。反應(yīng)前后酶的性質(zhì)和數(shù)量沒有變化。 4、本質(zhì)：、本質(zhì)：蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)或RNA 5、基本單位：、基本單位：氨基酸、核糖核苷酸氨基酸、核糖核苷酸 6、酶在、酶在細胞內(nèi)細胞內(nèi)和和細胞外細胞外都能催化化學(xué)反應(yīng)。都能催化化學(xué)反應(yīng)。對酶定義的理解對酶定義的理解酶的作用本質(zhì)酶的作用本質(zhì)（二）酶的特點（二）酶的特點 作為一種生物催化劑，酶具有一般作為一種生物催化劑，酶具有一般化學(xué)催化劑所具有的特性。但是，化學(xué)催化劑所具有的特性。但是，與一般化學(xué)催化劑相比，酶還具有與一般化學(xué)催化劑相比，酶還具有許多獨有的催化特點。許多獨有的催化特點。酶的特點有哪些呢？酶的特點有哪些呢？1、酶的

5、催化作用具有高效性、酶的催化作用具有高效性實驗：比較過氧化氫酶和實驗：比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率的催化效率活動目標：活動目標： 1、比較過氧化氫酶和、比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率。的催化效率。 2、嘗試探究酶的催化效率的方法。、嘗試探究酶的催化效率的方法。實驗原理：實驗原理： 新鮮新鮮的肝臟中含有過氧化氫酶，它和無機催化劑的肝臟中含有過氧化氫酶，它和無機催化劑Fe3+都能催化過氧化氫分解成水和氧氣。分別用一定都能催化過氧化氫分解成水和氧氣。分別用一定量的過氧化氫酶和量的過氧化氫酶和Fe3+催化過氧化氫的分解，通過觀催化過氧化氫的分解，通過觀察溶液中氣泡數(shù)量的多少可以比較二者的催化

6、效率。察溶液中氣泡數(shù)量的多少可以比較二者的催化效率。材料用具：材料用具： 質(zhì)量分數(shù)為質(zhì)量分數(shù)為20%的的新鮮新鮮肝臟研磨液；質(zhì)量肝臟研磨液；質(zhì)量分數(shù)為分數(shù)為3%的過氧化氫溶液；質(zhì)量分數(shù)為的過氧化氫溶液；質(zhì)量分數(shù)為3.5%的的FeCl3溶液；量筒，試管，滴管，試溶液；量筒，試管，滴管，試管架，衛(wèi)生香，火柴。管架，衛(wèi)生香，火柴。2 H2 H2 2OO2 2 2 2 H2 2O + O2 2Fe3 /過氧化氫酶過氧化氫酶經(jīng)計算，質(zhì)量分數(shù)為經(jīng)計算，質(zhì)量分數(shù)為3.5%的的FeCl3溶液和質(zhì)量溶液和質(zhì)量分數(shù)為分數(shù)為20%的肝臟研磨液相比，每滴的肝臟研磨液相比，每滴FeCl3溶溶液中的液中的Fe3+數(shù)，大約

7、是每滴研磨液中過氧化數(shù)，大約是每滴研磨液中過氧化氫酶分子數(shù)的氫酶分子數(shù)的25萬倍萬倍。方法步驟：方法步驟：1、取兩支潔凈的試管，編號分別為、取兩支潔凈的試管，編號分別為1號和號和2號，號，各注入各注入2mL過氧化氫溶液。過氧化氫溶液。2、分別向、分別向1號試管中加入號試管中加入2滴肝臟研磨液；向滴肝臟研磨液；向2號試管加入號試管加入2滴滴FeCl3溶液。溶液。3、輕輕振蕩這兩支試管，使試管內(nèi)的物質(zhì)混、輕輕振蕩這兩支試管，使試管內(nèi)的物質(zhì)混合均勻。合均勻。4、仔細觀察并記錄哪支試管中產(chǎn)生的氣泡多。、仔細觀察并記錄哪支試管中產(chǎn)生的氣泡多。5、把點燃而無火焰的衛(wèi)生香，分別放入兩支、把點燃而無火焰的衛(wèi)生

8、香，分別放入兩支試管內(nèi)液面的上方，觀察衛(wèi)生香的燃燒情試管內(nèi)液面的上方，觀察衛(wèi)生香的燃燒情況。況。試管試管121HH2 2OO2 2溶液溶液2 mL2 mL2肝臟研磨液肝臟研磨液2滴滴/3F Fe eClCl3 3溶液溶液/2滴滴4溫度溫度室溫室溫室溫室溫5結(jié)果現(xiàn)象結(jié)果現(xiàn)象氣泡多氣泡多氣泡少氣泡少序號序號項目項目酶的催化具有酶的催化具有高效性高效性 比較過氧化氫酶和比較過氧化氫酶和FeFe3+3+的催化效率的催化效率1221肝臟研肝臟研磨液磨液總結(jié)與討論：總結(jié)與討論： 1、實驗現(xiàn)象顯示，哪支試管中產(chǎn)生的氣、實驗現(xiàn)象顯示，哪支試管中產(chǎn)生的氣泡多？哪支試管內(nèi)的衛(wèi)生香燃燒劇烈？泡多？哪支試管內(nèi)的衛(wèi)生香

9、燃燒劇烈？ 2、這個實驗結(jié)果說明了什么？、這個實驗結(jié)果說明了什么？ 3、某同學(xué)操作結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)兩支試管內(nèi)、某同學(xué)操作結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)兩支試管內(nèi)都能產(chǎn)生大量的氣泡，分析這可能是什么都能產(chǎn)生大量的氣泡，分析這可能是什么操作失誤引起的？操作失誤引起的？與無機催化劑與無機催化劑Fe3+相比，過氧化氫酶的催化相比，過氧化氫酶的催化效率比效率比Fe3+的催化效率高得多。的催化效率高得多。酶的催化效酶的催化效率是無機催化劑的率是無機催化劑的1071013倍倍。 實驗設(shè)計原則：實驗設(shè)計原則： 1 1、對照原則、對照原則 2 2、等量原則、等量原則 3 3、單一變量原則、單一變量原則控制變量控制變量 1、實驗過程中

10、可以變化的因素稱為、實驗過程中可以變化的因素稱為變量變量； 2、人為改變的變量稱為、人為改變的變量稱為自變量自變量；（研究的；（研究的因素）因素） 3、隨著自變量的變化而變化的變量稱做、隨著自變量的變化而變化的變量稱做因因變量變量；（實驗的結(jié)果，即實驗現(xiàn)象）；（實驗的結(jié)果，即實驗現(xiàn)象） 4、除自變量之外，實驗過程中還會存在一、除自變量之外，實驗過程中還會存在一些可變因素，對實驗結(jié)果造成影響，這些些可變因素，對實驗結(jié)果造成影響，這些變量稱為變量稱為無關(guān)變量無關(guān)變量。（不是要研究的變量）。（不是要研究的變量）對照實驗對照實驗：對照實驗：除了一個因素以外，其余除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實

11、驗叫做對照實驗。因素都保持不變的實驗叫做對照實驗。對照實驗一般要設(shè)置對照實驗一般要設(shè)置對照組對照組和和實驗組實驗組。在對照實驗中，除了要觀察的變量外，在對照實驗中，除了要觀察的變量外，其他變量應(yīng)當始終保持相同。其他變量應(yīng)當始終保持相同。（控制（控制相同且相等）相同且相等）專一性：專一性：一種酶只能催化一種或一類化一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。學(xué)反應(yīng)。 口腔里有唾液淀粉酶，為什么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塞進牙縫里的肉絲兩天后還沒被消化化? ?2、酶的催化作用具有專一性、酶的催化作用具有專一性如：淀粉酶只能催化淀粉水解，而不如：淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化

12、蔗糖水解。能催化蔗糖水解。 1、酶是如何發(fā)揮其催化作用的？、酶是如何發(fā)揮其催化作用的？ 2、酶的專一性對生物體是否必要？、酶的專一性對生物體是否必要？對生物體有什么意義？對生物體有什么意義？思考與討論思考與討論酶的作用機制：酶的作用機制： 1890年，德國化學(xué)家年，德國化學(xué)家費舍爾費舍爾提出了提出了鎖鑰學(xué)說鎖鑰學(xué)說你知道下圖中哪個是酶嗎？你知道下圖中哪個是酶嗎？酶的鎖鑰學(xué)說酶的鎖鑰學(xué)說酶酶酶酶酶酶酶酶 生物體內(nèi)同時進行著成千上萬種化生物體內(nèi)同時進行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，根據(jù)酶的專一性特點，也學(xué)反應(yīng)，根據(jù)酶的專一性特點，也存在著催化各種化學(xué)反應(yīng)的酶，所存在著催化各種化學(xué)反應(yīng)的酶，所以以酶具有酶具

13、有多樣性多樣性的特點的特點。 酶的命名：酶的命名：對于酶來說，催化什么對于酶來說，催化什么物質(zhì)反應(yīng)，就叫什么酶物質(zhì)反應(yīng)，就叫什么酶 生物體對體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)控制的方式：生物體對體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)控制的方式： 酶的合成量；酶的合成量； 酶的催化作用效率。酶的催化作用效率。3、酶的催化作用容易受到外界、酶的催化作用容易受到外界因素的影響因素的影響 人體的正常體溫是人體的正常體溫是37。臨床研究表。臨床研究表明，體溫低于明，體溫低于28時，人會喪失意識；時，人會喪失意識；低于低于22時，可能導(dǎo)致死亡；而當體時，可能導(dǎo)致死亡；而當體溫高于溫高于41時，會引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)時，會引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)障礙，出現(xiàn)說胡話、神

14、志不清等癥狀；障礙，出現(xiàn)說胡話、神志不清等癥狀；當體溫高于當體溫高于43時，就有生命危險了。時，就有生命危險了。這是為什么？這是為什么？原來酶作為生物催化劑原來酶作為生物催化劑受到很多因素的影響。受到很多因素的影響?？茖W(xué)探究步驟科學(xué)探究步驟提出問題提出問題作出假設(shè)作出假設(shè)設(shè)計實驗設(shè)計實驗實施實驗實施實驗得出結(jié)論得出結(jié)論表達交流表達交流（溫度（溫度/pH 會影響酶的活性嗎？）會影響酶的活性嗎？）（溫度（溫度/pH 會影響酶的活性）會影響酶的活性）（設(shè)計方案、預(yù)期結(jié)果（設(shè)計方案、預(yù)期結(jié)果）（按預(yù)定方案進行實驗）（按預(yù)定方案進行實驗）（分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論：分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論：）（總結(jié)，寫實驗

15、報告并適當交流）（總結(jié)，寫實驗報告并適當交流）影響酶活性的條件影響酶活性的條件新鮮肝臟提取液中含有過氧化氫酶。過氧化新鮮肝臟提取液中含有過氧化氫酶。過氧化氫酶的最適溫度為氫酶的最適溫度為37，最適，最適pH為為77.3，溫度和溫度和pH的變化會影響酶的活性。的變化會影響酶的活性。 過氧化氫酶濾紙片的制作：過氧化氫酶濾紙片的制作：分別用鑷子夾分別用鑷子夾起若干同樣大小的濾紙片浸在處理過的新鮮起若干同樣大小的濾紙片浸在處理過的新鮮肝臟提取液中數(shù)秒，取出備用。肝臟提取液中數(shù)秒，取出備用。 實驗時，向過氧化氫酶濾紙片上滴加實驗時，向過氧化氫酶濾紙片上滴加H2O2溶液。根據(jù)相同時間內(nèi)過氧化氫酶濾紙片上溶

16、液。根據(jù)相同時間內(nèi)過氧化氫酶濾紙片上產(chǎn)生的產(chǎn)生的氧氣泡大小和數(shù)量氧氣泡大小和數(shù)量的不同，可以判斷的不同，可以判斷出不同條件下酶的活性。出不同條件下酶的活性。溫度溫度對酶活性的影響對酶活性的影響2mLH2O22mLH2O22mLH2O21mL肝肝臟研磨臟研磨液液1mL肝肝臟研磨臟研磨液液1mL肝肝臟研磨臟研磨液液AABBCC編號編號取液取液溫度溫度時間時間處理處理現(xiàn)象現(xiàn)象冰水（冰水（0）溫水（溫水（37）開水（開水（100）5 min5 min5 minA倒入倒入A中中B倒入倒入B中中C倒入倒入C中中無氣泡無氣泡產(chǎn)生大量氣泡產(chǎn)生大量氣泡無氣泡無氣泡結(jié)論結(jié)論 常溫下，酶的活性最強，過高或過低的溫常

17、溫下，酶的活性最強，過高或過低的溫度，酶活性都會減弱度，酶活性都會減弱pH對酶活性的影響對酶活性的影響編號編號ABC1mL1mol/LHCl1mL1mol/LNaOH1mL清水清水無氣泡無氣泡無氣泡無氣泡產(chǎn)生大量氣泡產(chǎn)生大量氣泡實驗步驟實驗步驟5mL肝臟肝臟研磨液研磨液5mL肝臟肝臟研磨液研磨液5mL肝臟肝臟研磨液研磨液125滴滴H2O25滴滴H2O25滴滴H2O23現(xiàn)現(xiàn) 象象結(jié)結(jié) 論論pH為為7時，過氧化氫酶的活性最高。溶液過時，過氧化氫酶的活性最高。溶液過酸或過堿時，酶的活性都會減弱酸或過堿時，酶的活性都會減弱表達交流表達交流 1 1、不同溫度和、不同溫度和pHpH分別對酶的活性有什分別對

18、酶的活性有什么影響？么影響？ 2 2、是否需要為實驗裝置提供適宜的溫、是否需要為實驗裝置提供適宜的溫度條件？度條件？ 3 3、你是否能提出其他的測定影響酶活、你是否能提出其他的測定影響酶活性的實驗方法？性的實驗方法？酶的活性對外界因素非常敏感，影響因素發(fā)生酶的活性對外界因素非常敏感，影響因素發(fā)生很小的變化，酶的活性就會受到很大的影響。很小的變化，酶的活性就會受到很大的影響。（1 1）溫度對酶的活性的影響）溫度對酶的活性的影響酶促反應(yīng)速率最快時的環(huán)境溫度稱為該酶酶促反應(yīng)速率最快時的環(huán)境溫度稱為該酶促反應(yīng)的促反應(yīng)的最適溫度最適溫度。 溫度高于或低于溫度高于或低于最最適溫度適溫度，酶的催化活性，酶的催化活性都會降低。隨著溫度的都會降低。隨著溫度的升高，酶的催化活性會升高，酶的催化活性會喪失；喪失；溫度降低，酶的溫度降低，酶的活性也會降低，但低溫活性也會降低，但低溫不會破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，不會破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，酶的催化作用在適宜的酶的催化作用在適宜的溫度下還可以恢復(fù)。溫度下還可以恢復(fù)。 一般地，動物體內(nèi)的酶最適溫度在一般地，動物體內(nèi)的酶最適溫度在35-35-4040之間；之間； 植物體內(nèi)的酶最適溫度在植物體內(nèi)的酶最適溫度在40-5040-50之之間；間； 細菌和真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別較細菌和真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別較大。大。（2 2）pH