第5章第1節(jié)1 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶-酶的作用和本質(zhì)

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

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)南溪二中袁勝聰1、這個實驗要解決什么問題？2、是什么物質(zhì)使肉塊消失了？

鳥類的胃是否只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化。胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。斯帕蘭札尼實驗討論：1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼設(shè)計了這樣一個巧妙的實驗……問題探討證明：胃具有化學(xué)消化的作用

1773年，將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去，這樣，肉塊就可以不受胃的物理性消化的影響，而胃液卻可以流入籠內(nèi)。過一段時間后，他把小籠子取出來，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。于是，他推斷胃液中一定含有消化肉塊的物質(zhì)。

收集胃內(nèi)化學(xué)物質(zhì)，看這些物質(zhì)在體外是否能將肉塊分解?能胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)到底是什么？酶怎樣才能證明你的推測？一、酶的作用和本質(zhì)細(xì)胞代謝：細(xì)胞中每時每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)。

是生命活動的基礎(chǔ)實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解（1）H2O2可以在過氧化氫酶（生物催化劑或有機催化劑)、Fe3+(無機催化劑)的催化下或者加熱的條件下分解為H2O和O2。（2）肝臟細(xì)胞中含有過氧化氫酶，可以用新鮮的肝臟研磨液研究過氧化氫酶的作用（3）通過觀察溶液中冒出氣泡的多少，即可判斷過氧化氫分解速率的快慢。酶在細(xì)胞代謝中的作用實驗原理1.常溫下反應(yīng)2.加熱3.Fe3+做催化劑4.過氧化氫酶新鮮豬肝研磨液加入試管直接觀察酒精燈加熱滴加FeCl3溶液2H2O2→2H2O+O2

（氣泡）方法步驟

4.2－3min后，將點燃但無火焰的衛(wèi)生香分別放入3、4號試管內(nèi)液面的上方，觀察哪支試管中的衛(wèi)生香燃燒猛烈。1.取4支潔凈試管，編上序號1、2、3、4，并且各注入2mL過氧化氫溶液，按序號依次放置在試管架上。2.將2號試管放在約90℃左右的水浴中加熱，觀察氣泡冒出的情況，并與1號試管作比較。3.向3號試管內(nèi)滴入2滴ＦeＣl3溶液，向4號試管內(nèi)滴入2滴新鮮肝臟研磨液。輕輕地振蕩兩只試管，使試管內(nèi)的物質(zhì)混合均勻。仔細(xì)觀察哪支試管產(chǎn)生的氣泡多?，F(xiàn)象與結(jié)論

常溫90攝氏度Fe3+過氧化氫酶123

4①加熱

能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速。②Fe3+和過氧化氫酶均能促進(jìn)過氧化氫的分。過氧化氫酶比（無機催化劑）Fe3+的催化效率高得多。1號對照組，2、3、4號實驗組，3、4號相互對照。在本實驗中應(yīng)該注意哪些事項？3.滴加氯化鐵和肝臟研磨液不能合用一支滴管。2.要使用肝臟的研磨液：使Ｈ２Ｏ２酶充分釋放、充分與Ｈ２Ｏ２接觸

。1.實驗時肝臟必須要新鮮：不新鮮，酶的活性會降低或失活。4.過氧化氫有一定的腐蝕性，請盡量避免接觸皮膚。6.衛(wèi)生香使用完后，要立即熄滅。5.滴加試劑時，務(wù)必保證試管直立，以避免試劑吸附在試管壁上。7.檢測衛(wèi)生香復(fù)燃時，要將衛(wèi)生香插入試管內(nèi)接近液面的位置，但要防止衛(wèi)生香熄滅。步驟試管編號1234一H2O2濃度劑量二劑量結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒結(jié)論比較過氧化氫在不同條件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣反應(yīng)條件思考討論1、與１號試管相比，２號試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說明什么？

放出的氣泡多。說明加熱能促進(jìn)Ｈ２Ｏ２的分解，提高反應(yīng)速率。不能2、在細(xì)胞內(nèi)，能通過加熱來提高反應(yīng)速率嗎？3、3號和4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明什么？Ｆe３＋和Ｈ２Ｏ２酶能加快Ｈ２Ｏ２的分解。4、3號試管與4號試管相比，哪支試管中的反應(yīng)速率快？這說明什么？為什么說酶對于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要？

4號快。這說明Ｈ２Ｏ２酶比Ｆe３＋的催化效率高得多。細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)都需要在常溫、常壓下才能高效進(jìn)行，只有酶能滿足這樣的條件。

加入H2O2、FeCl3和肝臟研磨液的量及濃度;H2O2和肝臟研磨液的新鮮程度H2O2分解速度（氣泡的多少）控制變量90℃水浴加熱；3.5%FeCl3溶液；20%肝臟研磨液自變量：無關(guān)變量：因變量：實驗過程中可以變化的因素。變量：人為改變的變量隨自變量的變化而變化的量除自變量外，實驗過程中可能還會存在一些對實驗結(jié)果造成影響的可變因素。步驟試管編號說明1234一H2O2濃度劑量二劑量結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒結(jié)論比較過氧化氫在不同條件下的分解速率2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴清水2滴清水2滴2滴不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣反應(yīng)條件自變量因變量無關(guān)變量對照組實驗組對照實驗無關(guān)變量對照實驗：對照組：1號試管實驗組：2、3、4號試管1、單一變量原則2、對照原則3、等量原則除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實驗。在對照實驗中，除了要觀察的變量外，其他變量都應(yīng)當(dāng)始終保持相同。對照實驗的實驗原則：各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：加熱：

Fe3+：酶：提高分子的能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能酶在細(xì)胞代謝中的作用

活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。催化劑的主要特點催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的作用反應(yīng)物產(chǎn)物………………活化能反應(yīng)進(jìn)程能量..…………Fe3+酶1、降低反應(yīng)所需的活化能２、反應(yīng)前后本身的量與化學(xué)性質(zhì)不變3、參與反應(yīng)，不提供能量能量反應(yīng)過程酶使活化能降低沒有酶催化有酶的催化

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。

酶的作用：降低活化能，催化作用。

正是酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和的條件（常溫、常壓）下快速進(jìn)行。

沒有供給能量，而是降低反應(yīng)的活化能，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，縮短完成時間，本身不被消耗，反應(yīng)結(jié)果與沒有催化劑一致。酶的本質(zhì)

酶本質(zhì)的探索：巴斯德之前：發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)（1）1857年，法國巴斯德通過顯微鏡觀察，提出釀酒中發(fā)酵是由于酵母細(xì)胞的存在(2)德國李比希（3）德國畢希納結(jié)論：沒有活細(xì)胞的參與，糖類是不可能變成酒精的結(jié)論：發(fā)酵是酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用將酵母細(xì)胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為釀酶

過程：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，就象在活酵母細(xì)胞中一樣.結(jié)論：（4）美國薩姆納（5）20世紀(jì)80年代切赫、奧特曼結(jié)論：酶是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)是RNA酶的定義:

酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機物。絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA所有的活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶催化脂肪酶水解的酶是什么？蛋白酶酶的主要的合成部位？

核糖體

1926年，從刀豆種子中提出脲酶結(jié)晶，脲酶是一種蛋白酶結(jié)論：20世紀(jì)30年代,相繼提出了多種酶的蛋白結(jié)晶酶是一類具有催化作用的蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用4、下圖是人體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的圖解，其中英文字母代表物質(zhì)，數(shù)字表示前、中、后過程。請據(jù)圖說明123ACDCEFAAA反應(yīng)前后本身不變專一性B、C、D同時存在時，只催化C物質(zhì)的反應(yīng)。葡萄糖葡萄糖麥芽糖酶BD（1）圖中代表酶的是

，判斷的依據(jù)是

（2）圖中1、2可以反映出酶具有

，判斷的依據(jù)是

（3）如果D代表麥芽糖，那么E和F則是

和

，A則是；如果D代表蔗糖，那么E和F則是

和

，A則是葡萄糖蔗糖酶果糖巴斯德之前巴斯德李比希畢希納薩姆納切赫和奧特曼發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)

發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個細(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)，但是這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡后才能發(fā)揮作用酵母細(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，就象在活酵母細(xì)胞中一樣酶是蛋白質(zhì)少數(shù)的RNA具有催化作用Ｐ82課后練習(xí)２、為什么說酶是細(xì)胞代謝所必需的？說出兩條理由。

3、下列關(guān)于酶的表述，全面而準(zhǔn)確的是：Ａ、酶不能脫離生物體起作用；Ｂ、酶是蛋白質(zhì)；Ｃ、酶與無機催化劑沒有本質(zhì)區(qū)別；Ｄ、酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的有催化作用的有機物。細(xì)胞代謝的催化效率高，細(xì)胞代謝需要在常溫常壓、酸堿度適中等溫和條件下進(jìn)行，酶符合此條件。

Ｄ二、拓展題1、給你一份某種酶的結(jié)晶，你能設(shè)計實驗鑒定它是不是蛋白質(zhì)嗎？想一想，在薩姆納之前，為什么很難鑒定酶的本質(zhì)？用雙縮脲試劑－－產(chǎn)生紫色反應(yīng)。細(xì)胞中酶的提取和純化非常困難2、你想知道哪些RNA具有生物催化活性嗎？是否還存在具有活性的DNA呢？四膜蟲的rRNA前體已有報道課堂練習(xí)1、關(guān)于酶的特性，下列表述中錯誤的是A、酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化能力的有機物B、化學(xué)反應(yīng)前后，酶的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量不變C、