第第1 1节节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶一一 酶的作用和本质酶的作用和本质1231.1.这个实验要解决什么问题？这个实验要解决什么问题？斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用鸟类的胃是否只有物鸟类的胃是否只有物理性消化理性消化, ,没有化学没有化学消化。消化。78页页2.2.实验中为什么要把肉块放入金属笼内？实验中为什么要把肉块放入金属笼内？排除鸟类的胃只有物理性消化的可能排除鸟类的胃只有物理性消化的可能478页页4.4.怎样才能证明你的推测？怎样才能证明你的推测？收集胃内的化学物质，看看这些物收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。质在体外是否也能将肉块分解。是胃内的化学物质将是胃内的化学物质将肉块分解了肉块分解了。3.3.是什么物质使肉是什么物质使肉块消失了？块消失了？51、合成有用物质 2、分解有害物质细胞中每时每刻都进行着许多化学细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为反应，统称为细胞代谢细胞代谢场所：细胞中场所：细胞中本质：化学反应本质：化学反应意义：细胞生命活动的基础意义：细胞生命活动的基础6组成生物体的细胞内外环境是很温和组成生物体的细胞内外环境是很温和的：的：常温、常压、水溶液环境、常温、常压、水溶液环境、pHpH接接近中性近中性。而细胞内每时每刻都进行着。而细胞内每时每刻都进行着各种生化反应，为什么这些生化反应各种生化反应，为什么这些生化反应能迅速有序地完成的呢？能迅速有序地完成的呢？酶酶问题质疑：问题质疑：在生物体外，许多化学反应的顺利进在生物体外，许多化学反应的顺利进行需要一些条件，如行需要一些条件，如高温、高压、强高温、高压、强酸、强碱、催化剂酸、强碱、催化剂等。等。细胞内是否具细胞内是否具备这些条件呢？备这些条件呢？ 7细胞代谢：细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细许多化学反应，统称为细胞代谢。胞代谢。第一节第一节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶 一一 酶的作用和本质酶的作用和本质( (一一) )、酶在细胞代谢中的作用、酶在细胞代谢中的作用8比较过氧化氢在不同比较过氧化氢在不同条件下的分解条件下的分解实验探究实验探究：9 细胞代谢是生命活动的基础，但代细胞代谢是生命活动的基础，但代谢过程中也会产生对细胞有害的物质，谢过程中也会产生对细胞有害的物质，如如过氧化氢过氧化氢。 体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白毛发（包括头发）变白 ，会加速人，会加速人体衰老，损害细胞。体衰老，损害细胞。 资料资料：10细胞中的细胞中的过氧化氢酶能将过氧化氢过氧化氢酶能将过氧化氢及时分解及时分解. .过氧化氢酶在过氧化氢酶在肝脏肝脏里含里含量较多。量较多。过氧化氢在体外能分解吗？需要什过氧化氢在体外能分解吗？需要什么条件？么条件？在体内分解和在外界分解情况有什在体内分解和在外界分解情况有什么不一样吗？么不一样吗？11经计算，用质量分数为经计算，用质量分数为3.5%3.5%的氯化铁溶的氯化铁溶液和质量分数为液和质量分数为20%20%的肝脏研磨液做实的肝脏研磨液做实验，验，每滴氯化铁溶液中的每滴氯化铁溶液中的FeFe3+3+数，大约数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的2525万倍。万倍。实验原理实验原理新鲜肝脏细胞中含有过氧化氢酶，过新鲜肝脏细胞中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶能催化氧化氢酶能催化H H2 2O O2 2的分解产生氧气；的分解产生氧气；FeFe3+3+可以催化过可以催化过H H2 2O O2 2分解；加热可以分解；加热可以促进促进H H2 2O O2 2分解分解氧气能使点燃卫生香燃烧猛烈氧气能使点燃卫生香燃烧猛烈12实验材料用具实验材料用具新鲜的质量分数为新鲜的质量分数为20%20%的肝脏研磨液的肝脏研磨液质量分数为质量分数为3.5%3.5%的氯化铁溶液的氯化铁溶液量筒、试管、滴管、试管架、卫生量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、试管夹、大烧杯、三脚香、火柴、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计架、石棉网、温度计2H2O22H2OO22H2O22H2OO22H2O22H2OO2加热加热酶酶三氯化铁三氯化铁13 对照原则对照原则: :设计对照实验设计对照实验, ,一般既一般既要设置对照组又要设置实验组。要设置对照组又要设置实验组。 单一变量原则：单一变量原则：在对照实验中在对照实验中, ,除除了要观察的变量发生变化外了要观察的变量发生变化外, ,其他变其他变量都应保持相同。量都应保持相同。实验设计原则实验设计原则:14步骤步骤试管编号试管编号 说明说明1 12 23 34 4 一一二二 观观察察结论结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温常温90FeCl3肝脏研肝脏研磨液磨液2 2滴滴2 2滴滴不明显不明显少量少量较多较多大量大量不复燃不复燃 不复燃不复燃变亮变亮复燃复燃过氧化氢在不同条件下分解速率不一样，过氧化氢在不同条件下分解速率不一样，过过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快反应条件反应条件自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量变量变量 H H2 2O O2 2 浓度浓度剂剂 量量剂量剂量气泡产生气泡产生带火星的木条带火星的木条对照实验对照实验对照组对照组实验组实验组实验步骤：实验步骤：15实验讨论题实验讨论题7979页页1.21.2号试管放出的气泡多。这一现号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。解，提高反应速率。2.2.不能。不能。3.3.说明说明FeClFeCl3 3中的中的FeFe3+3+和新鲜肝脏和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。氢分解的速率。16实验讨论题实验讨论题7979页页4.44.4号试管的反应速率比号试管的反应速率比3 3号试管快号试管快得多。说明过氧化氢酶比得多。说明过氧化氢酶比FeFe3+3+的催的催化效率高得多。细胞内每时每刻都化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。反应的顺利进行至关重要。17问题质疑：问题质疑：1 1、与、与1 1号试管相比，为什么号试管相比，为什么2 2号试管加热号试管加热后过氧化氢就能分解？后过氧化氢就能分解？加热使反应加快的本质：加热使反应加快的本质：使使过氧化氢过氧化氢分子分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。状态。2 2、FeClFeCl3 3中中FeFe3+3+和和猪肝研磨液的猪肝研磨液的过氧化氢过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的原因与酶都能加快过氧化氢分解的原因与2 2号试号试管的相同吗？不同，管的相同吗？不同，2 2号试管分解速度慢。号试管分解速度慢。 分子从分子从常态常态转变为容易发生化学反应转变为容易发生化学反应的的活跃状态活跃状态所需要的所需要的能量能量称为称为活化能活化能18酶降低化学反应活化能的图解酶降低化学反应活化能的图解2020摄氏度测得过氧化氢分解的活化能摄氏度测得过氧化氢分解的活化能条件条件活化能活化能kj/mol没有催化剂催化没有催化剂催化用胶态铂催化用胶态铂催化过氧化氢酶催化过氧化氢酶催化75 5429催化剂催化作用的本质是什么？催化剂催化作用的本质是什么？降低化学反应活化能降低化学反应活化能19加热加压相当于给汽车加大油门，加入催加热加压相当于给汽车加大油门，加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道同无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用同无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。更显著，因而催化效率更高。20正是由于酶的催化作用，细胞代正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。谢才能在温和的条件下快速进行。各条件使反应加快的本质：各条件使反应加快的本质：加热：加热： FeFe3+3+：酶：酶：提高分子的能量提高分子的能量降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能22酶是酶是活细胞活细胞所产生的一类具所产生的一类具催化作用催化作用的的有机物有机物。酶的来源酶的来源酶的作用酶的作用酶的化学本质酶的化学本质大部分酶是蛋白质，也有少数是大部分酶是蛋白质，也有少数是RNARNA。2、请给酶下一个较完整的定义。请给酶下一个较完整的定义。思考与讨论：思考与讨论：1 1、无机催化剂和酶具有什么异同点？、无机催化剂和酶具有什么异同点？异：酶比无机催化剂催化效率高异：酶比无机催化剂催化效率高同：同：1 1、改变化学速率，本身不被消耗。、改变化学速率，本身不被消耗。 2 2、降低活化能，使化学反应速率加快、降低活化能，使化学反应速率加快 3 3、缩短达到平衡时间，但不改变平衡点、缩短达到平衡时间，但不改变平衡点23阅读教材阅读教材P81P81页页, ,关于酶本质的探索关于酶本质的探索毕希纳毕希纳 ，19071907年获得年获得了诺贝尔化学奖。了诺贝尔化学奖。 巴斯德巴斯德 ，近代，近代微生物微生物学的奠学的奠基人。基人。李比希，德国著李比希，德国著名化学家名化学家美国生物化学家，美国生物化学家，19461946年获得诺贝尔化学奖年获得诺贝尔化学奖( (二二) )、酶的本质、酶的本质萨姆纳萨姆纳24巴斯德之前巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德巴斯德发酵与活细胞有关发酵与活细胞有关，发，发酵是整个细胞而不是细酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用胞中某些物质起作用引起发酵的是细胞中的某些物引起发酵的是细胞中的某些物质质，但这些物质只有在酵母细，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用胞死亡并裂解后才能发挥作用毕希纳毕希纳酵母酵母细胞中的某些物质细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续能够在酵母细胞破碎后继续起起催化作用催化作用，就像在活酵母细胞中一样，就像在活酵母细胞中一样萨姆纳萨姆纳脲酶是脲酶是蛋白质蛋白质李比希李比希切赫、奥特曼切赫、奥特曼少数少数RNARNA也具有生物催化功能也具有生物催化功能25资料分析资料分析-讨论讨论1 1：1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极意巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？义？各有什么局限性？人物人物巴斯德巴斯德李比希李比希合理性合理性 认为发酵与活细认为发酵与活细胞有关胞有关引起发酵的是细胞引起发酵的是细胞中的某些物质中的某些物质局限性局限性 发酵是整个细胞发酵是整个细胞而不是细胞中的而不是细胞中的某些物质在起作某些物质在起作用用这些物质只有在酵这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解母细胞死亡并裂解后才能发挥作用后才能发挥作用26资料分析资料分析-讨论讨论2 2：2. .巴斯德和李比希之间出现争论的原因是巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么什么? ?这一争论对后人的进一步研究酶的这一争论对后人的进一步研究酶的本质起到了什么作用本质起到了什么作用? ?(1)(1)巴斯德是微生物学家，他主要强调生物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。体或细胞的整体作用。(2)(2)李比希是化学家，倾向于从化学角度考李比希是化学家，倾向于从化学角度考虑问题。虑问题。(3)(3)他们的争论促使后人把对酶的研究目标他们的争论促使后人把对酶的研究目标集中在他们争论的焦点上集中在他们争论的焦点上, ,使科学研究更加使科学研究更加有的放矢。有的放矢。27毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些毕希纳的实验说明，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。作用，就像在活酵母细胞中一样。酵母细胞研磨酵母细胞研磨加水搅拌加水搅拌加压过滤加压过滤含酵母细胞的提取液含酵母细胞的提取液加入葡萄糖加入葡萄糖过程过程：现象现象：冒出气泡，糖液变成了酒。：冒出气泡，糖液变成了酒。请分析一下毕希纳的研究过程，从毕希纳的实验可以请分析一下毕希纳的研究过程，从毕希纳的实验可以得出什么结论？得出什么结论？资料分析资料分析-讨论讨论3 3：284.4.萨姆纳历时萨姆纳历时9 9年用正确的科学方年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。艰苦的人。资料分析资料分析-讨论讨论4 4：资料分析资料分析-讨论讨论5 5：5.5.酶是酶是活细胞活细胞产生的具有产生的具有生物催化生物催化作用作用的的有机物有机物。29酶的本质酶的本质酶是酶是活细胞活细胞产生的具有产生的具有生物催化作用生物催化作用的的有机物有机物。其中绝大多数酶是蛋其中绝大多数酶是蛋 白质少数是白质少数是RNARNA。酶的来源酶的来源酶的功能酶的功能酶的化学酶的化学成分成分降低活化能降低活化能酶是酶是活细胞活细胞产生的，只能在活细胞中发产生的，只能在活细胞中发挥作用吗？挥作用吗？ 酶在细胞内外都能发挥作用酶在细胞内外都能发挥作用30本节课小结本节课小结：1 1、酶在细胞代谢中的作用、酶在细胞代谢中的作用降低化学反应活化能，降低化学反应活化能，是生物催化剂是生物催化剂，同无机催化同无机催化剂相比，催化效率更高。剂相比，催化效率更高。312 2、酶的本质、酶的本质酶是活细胞产生的酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是多数酶是蛋白质，少数酶是RNARNA。3 3、设计实验的原则：设计实验的原则：对照原则（知道并会设置对照组和试对照原则（知道并会设置对照组和试验组）验组）单一变量原则（会确认和控制变量）单一变量原则（会确认和控制变量） 32练习练习8282页页一一. .基础题基础题1.1.巴斯德：发酵与活细胞有关，发酵巴斯德：发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。在起作用。李比希：引起发酵的是细胞中的某些李比希：引起发酵的是细胞中的某些物质，但是这些物质只有在酵母细胞物质，但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。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，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。就像在活酵母细胞中一样。萨姆纳：酶是蛋白质。萨姆纳：酶是蛋白质。332.2.提示：（提示：（1 1）细胞内每时每刻都在进）细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要高效率地进行，酶的催学反应需要高效率地进行，酶的催化效率比无机催化剂高得多。化效率比无机催化剂高得多。（2 2）细胞内的化学反应需要在常温、）细胞内的化学反应需要在常温、常压、酸碱度适中等温和条件下进常压、酸碱度适中等温和条件下进行，无机催化剂常常需要辅助以高行，无机催化剂常常需要辅助以高温、高压、强酸、强碱等剧烈条件温、高压、强酸、强碱等剧烈条件才能有较高的催化效率。才能有较高的催化效率。3.D3.D。34二二. .拓展题拓展题-82-82页页1.1.提示：可用第提示：可用第2 2章中学过的鉴定蛋章中学过的鉴定蛋白质的方法。在萨姆纳之前，之所白质的方法。在萨姆纳之前，之所以很难鉴定酶的本质，主要是因为以很难鉴定酶的本质，主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。细胞中酶的提取和纯化非常困难。2.2.提示：提示：（1 1）如四膜虫的）如四膜虫的rRNArRNA前体具有催化前体具有催化活性。活性。（2 2）目前已有发现具催化活性的）目前已有发现具催化活性的DNADNA的报道。的报道。351 1、大多数酶在水解过程中，通常能、大多数酶在水解过程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，这得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明（说明（ ） A. A.大多数酶是由活细胞产生的大多数酶是由活细胞产生的 B. B.大多数酶是生物催化剂大多数酶是生物催化剂 C. C.大多数酶的化学本质是蛋白质大多数酶的化学本质是蛋白质 D. D.大多数酶的基本组成单位是多肽大多数酶的基本组成单位是多肽练习巩固练习巩固：C362 2、酶的基本组成单位是（、酶的基本组成单位是（ ） A. A.氨基酸氨基酸 B. B.核苷酸核苷酸 C. C.核糖核苷酸核糖核苷酸 D.A D.A或或C CD37 3.3.关于酶的叙述中关于酶的叙述中, ,正确的是正确的是( ( ).). A A酶只有在生物体内才能起催化作用酶只有在生物体内才能起催化作用 B B酶都有消化作用酶都有消化作用 C C酶是活细胞产生的具有催化效率的酶是活细胞产生的具有催化效率的有机物。有机物。 D D酶都是在核糖体上合成的酶都是在核糖体上合成的BC384 4在过氧化氢酶和在过氧化氢酶和Fe3+Fe3+的催化效率的催化效率比较的实验中，把肝脏制成研磨液比较的实验中，把肝脏制成研磨液的目的是（的目的是（ ）。）。 A A有利于过氧化氢酶的释放有利于过氧化氢酶的释放 B B保护过氧化氢酶保护过氧化氢酶 C C提高过氧化氢酶的活性提高过氧化氢酶的活性 D D以上说法都不正确以上说法都不正确 A395 52020世纪世纪8080年代初，年代初，Cech Cech 和和AltmanAltman分别发现了具有催化功能分别发现了具有催化功能的核酶，打破了酶只是蛋白质的的核酶，打破了酶只是蛋白质的传统观念，为此双双获得了传统观念，为此双双获得了19891989年的诺贝尔化学奖。年的诺贝尔化学奖。“核酶核酶”是是指某些（指某些（ ）。）。A ADNA BDNA BRNA RNA C C染色体染色体 D .ATP D .ATP B40 6 6、下列关于酶的表述，全面而准确、下列关于酶的表述，全面而准确 的是（的是（ ） A. A. 酶不能脱离生物体起作用；酶不能脱离生物体起作用； B. B. 酶是蛋白质；酶是蛋白质； C. C. 酶与无机催化剂没有本质区别；酶与无机催化剂没有本质区别； D. D. 酶是活细胞产生的有催化作用的酶是活细胞产生的有催化作用的有机物。有机物。 D41 7. 7. 同一个体内的各类活细胞所同一个体内的各类活细胞所 含有的酶（含有的酶（ ） A. A. 种类有差异，数量相同种类有差异，数量相同 B. B. 种类有差异，数量不同种类有差异，数量不同 C. C. 种类无差异，数量相同种类无差异，数量相同 D. D. 种类无差异，数量不同种类无差异，数量不同 B428.8.细胞内合成酶的主要的场所是细胞内合成酶的主要的场所是（ ）A.A.细胞质细胞质 B. B.线粒体线粒体 C.C.核糖体核糖体 D. D.内质网内质网 C439.9.酶在水解过程中酶在水解过程中, ,通常能得到多肽通常能得到多肽, ,最后能得到氨基酸最后能得到氨基酸, ,这说明（这说明（ ）A.A.酶是由活细胞产生的酶是由活细胞产生的B.B.酶是生物催化剂酶是生物催化剂C.C.绝大多数酶的化学本质是蛋白质绝大多数酶的化学本质是蛋白质 D.D.酶的基本组成单位是多肽酶的基本组成单位是多肽 C44个人观点供参考，欢迎讨论