第5章 细胞的能量供应和利用,第1节 降低化学反应活化能的酶,巴斯德 和 李比希 观点的比较,18221895（法国） 微生物学家 通过显微镜观察发现发酵的过程中有酵母菌 结论：没有活细胞糖类不可能变成酒精,18031873（德国） 化学家 通过对化学变化的研究认为糖类变成酒精就是一个化学反应 结论: 在这个变化过程中，只有细胞死之后放出了某些物质起了作用,对比,毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。,酵母细胞研磨,加水搅拌,加压过滤,不含活细胞的提取液,加入葡萄糖,过程：,现象：冒出气泡,毕希纳的研究过程,疑问：,酶究竟是什么呢？,为什么毕希纳没能确定酶的化学本质？,所有的酶都是蛋白质吗？,思考：,1982年至1983年美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA 也具有催化作用，这一研究成果的出现荣获了1984年诺贝尔生理奖。,结论：绝大多数酶是蛋白质， 极少数酶是RNA。,奥特曼,巴斯德之前,发酵是纯化学反应，与生命活动无关,巴斯德,发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用,引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用,毕希纳,酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样,萨姆纳,酶是蛋白质,李比希,切赫、奥特曼,少数RNA也具有生物催化功能,一、酶的本质,结论：绝大多数酶是蛋白质， 极少数酶是RNA。,一、酶的本质,酶在细胞代谢中起什么作用呢?,思考：,细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。,实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解,方法步骤: 1.取4支洁净试管，编上序号，并且各注入2mL新配过氧化氢溶液，按序号依次放置在试管架上。 2.将2号试管放在90左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况，并与1号试管作比较。 3.向3号试管内滴入2滴氯化铁溶液，向4号试管内滴入2滴新鲜肝脏研磨液。轻轻地振荡两只试管，使试管内的物质混合均匀。仔细观察哪支试管产生的气泡多。 4.将点燃但无火焰的卫生香分别放入3、4号试管内液面的上方，观察哪支卫生香燃烧猛烈。,实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常温,90,FeCl3,肝脏研磨液,2滴清水,2滴清水,2滴,2滴,不明显,少量,较多,大量,不复燃,不复燃,变亮,复燃,过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样,反应条件,H2O2 浓度,剂量,剂量,气泡产生,卫生香燃烧,实验,思考：,与1号试管相比，2号试管出现什么现象？这一现象说明什么？,加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率,常态： 常叫基态，微观粒子处于能量最低的状态。 活跃状态就是激发态。 激发态：微观粒子其内部能量高于基态能量时 所处的能量状态。,3、4号试管并没有加热，与1号试管对比它的反应速度为什么也加快了呢？,思考：,加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道,加热加压相当于给汽车加大油门,请比较图中3、4两支试管,哪支试管中的反应速率快?,4号试管反应速率较快,2.为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高？,催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与无机催化剂相比较，生物催化剂酶有突出的优越性酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。,常温,加2滴FeCl3,加2滴H2O2酶,90水浴加热,几乎 无气泡产生,气泡很少,气泡较少 燃烧 不猛烈,气泡较多 燃烧猛烈,加热能促进H2O2分解，提高反应速率,H2O2酶和Fe3+都能加快H2O2分解，且酶的催化效率高,加热使H2O2得到能量，从常态转变为容易分解的活跃态,H2O2酶和Fe3+都降低了H2O2反应的活化能，且酶的作用更显著,2ml,2ml,2ml,2ml,二、酶在细胞代谢中的作用,2 H2O2 2 H2O + O2,1、常温下反应 2、加热 3、Fe3+做催化剂 4、过氧化氢酶,常温/高温 /Fe3 /过氧化氢酶,实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。,实验原理：过氧化氢在常温或高温或铁离子或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。,实验,二、酶在细胞代谢中的作用,作用：催化作用 本质：降低化学反应的活化能,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常温,90,FeCl3,肝脏研磨液,2滴清水,2滴清水,2滴,2滴,不明显,少量,较多,大量,不复燃,不复燃,变亮,复燃,过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样,反应条件,H2O2 浓度,剂量,剂量,气泡产生,卫生香燃烧,对照组,实验组,实验,二、酶在细胞代谢中的作用,分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。,各条件使反应加快的本质： 加热： Fe3+： 酶：,提高分子的能量,降低化学反应的活化能,同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。,活化能,本节聚焦：,细胞代谢为什么离不开酶？,一般化学反应的条件,（1）高温 （2）高压 （3）强酸 （4）强碱 （5）催化剂,细胞内外的环境 是很温和的 1.常温 2.常压 3.水溶液环境 4.pH接近中性,细胞内会发生一系列的化学反应，这些化学反应发生的环境条件是什么？,在这种环境状态下发生的化学反应，应该有适合的生物催化剂 酶,本节聚焦：,酶是什么呢？,三、酶(Enzyme)的概念:,绝大多数酶是蛋白质, 少数的酶是RNA.,酶是活细胞产生的一类具有 生物催化作用的有机物。,四、酶的特性,比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率,1、酶具有高效性,酶的催化效率是无机催化剂的1071013 倍,2、酶具有专一性,每一种酶只能催化一种或一类化学反应,（例如，二肽酶可以水解由任意两种氨基酸组成的二肽。）,实验,蛋白酶，淀粉酶，蔗糖酶，肽酶， 麦芽糖酶 ,由这些酶的名字你能想到什么吗？ 设计一个实验来验证一下你的推测,加入淀粉酶2mL，振荡，试管下半部浸入60左右的热水中，保温5min,2mL蔗糖溶液,加斐林试剂,振荡,水浴加热1min,2mL淀粉溶液,蓝色,无变化,砖红色沉淀,淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。,探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用,3、酶的作用条件较温和,温度对酶活性的影响,冰水中,37水浴,60 浴,放置2min,1ml,1ml,1ml,1滴,1滴,1滴,摇匀混合，放置反应5min,变蓝,变蓝,不变蓝,唾液淀粉酶在37 中活性最强,pH对酶活性的影响,蒸馏水1mL,5NaOH1mL,5HCL1mL,2ml,2ml,2ml,摇匀混合，放置在室温下反应5min,有较多气泡,不明显,不明显,过氧化氢酶在中性条件中活性最强,酶活性受温度影响示意图,酶活性受pH影响示意图,在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强；,达到最适温度时，酶的活性最高；,超过最适温度时，随着温度的继续升高，酶的活性逐渐下降。,酶活性受温度影响示意图,温度过高会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活,在一定范围内，随着pH的升高，酶的活性逐渐增强；,达到最适pH时，酶的活性最高；,超过最适pH时，随着pH的继续升高，酶的活性逐渐下降。,过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活,酶活性受pH 影响示意图,1、高效性 2、专一性,温度 pH,3、作用条件较温和,四、酶的特性,本节小结,酶在细胞代谢中的作用,酶的本质,酶的特性,活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。,降低化学反应的活化能,高效性 专一性 作用条件温和,1.细胞内合成酶的主要的场所是（ ） A.细胞质 B. 线粒体 C.核糖体 D. 内质网,C,课堂练习:,2.图中是一种酶促反应P+Q R,曲线E表示在没有酶时此反应的过程。在t1时，将催化此反应的酶加于反应混合物中。则表示此反应进程的曲线是 ( ),A,B,C,D,C,结论： 1.巴斯德是微生物学家，他主要强调生物体或细胞的整体作用。 2.李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。 3.,