单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,1822,1895,（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,1803,1873,（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,2H,2,O,2,2H,2,O+O,2,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,步骤,试管编号,说明,1,2,3,4,一,二,结果,结论,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,FeCl,3,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,H,2,O,2,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,为什么能加快呢？,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。,常态分子 活化分子,加热,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？,3,4,4,3,少量肝脏,研磨液,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。,H,2,O,2,过程,现 象,说 明,原 因,1,号,2,号,3,号,4,号,常温,加,2,滴,FeCl,3,加,2,滴,H,2,O,2,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,H,2,O,2,分解，提高反应速率,H,2,O,2,酶和,Fe,3+,都能加快,H,2,O,2,分解，且酶的催化效率高,加热使,H,2,O,2,得到能量，从常态转变为容易分解的活跃态,H,2,O,2,酶和,Fe,3+,都降低了,H,2,O,2,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 H,2,O,2,2,H,2,O +O,2,1,、常温下反应,2,、加热,3,、,Fe,3+,做催化剂,4,、过氧化氢酶,猪肝研磨液（过氧化氢酶）,加入试管直接观察,酒精灯加热,滴加,FeCl,3,溶液,常温,/,高温,/Fe,3,/,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,步骤,试管编号,说明,1,2,3,4,一,二,结果,结论,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,FeCl,3,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,自变量,因变量,无关变量,y=,k,x,变量,H,2,O,2,浓度,剂量,剂量,气泡产生,卫生香燃烧,对照实验,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：,Fe,3+,：,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,。,来源,功能,本质,四、酶的特性,3,4,4,3,少量肝脏,研磨液,比较过氧化氢酶和,Fe,3+,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,10,7,10,13,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,实验步骤,一,1,号试管,2,号试管,二,三,四,实验现象,结论,加入淀粉酶,2,mL,，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,1,2,3,3,可溶性淀粉,2ml,2ml,2ml,温度,唾液淀粉酶,碘液,颜色,结论,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,自变量,因变量,pH,对酶活性的影响,1,2,3,肝脏研磨液,1ml,1ml,1ml,pH,3,过氧化氢溶液,结果,结论,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,自变量,因变量,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,t,1,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,时间,t,1,E,R,P,Q,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.,人物,巴斯德,李比希,合理性,认为发酵与活细胞有关,引起发酵的是细胞中的某些物质,局限性,发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用,这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用,