第1节
降低化学反应活化能的酶
一 酶的作用和本质
第5章 细胞的能量供应和利用
斯帕兰札尼的实验
讨论：1、这个实验要解决什么问题？
2、据现象推测是什么物质使肉块消失了？
3、怎样才能证明你的推测？
鸟类的胃是否只有物理性消化，
没有化学性消化
是胃内的化学物质将肉块分解了
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了
（一）细胞代谢
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
一 酶的作用和本质
（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
（一）细胞代谢
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
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
无关变量
对照组
实验组
变量：实验过程中可以变化的因素。
自变量：
因变量：
对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。
对照组：
实验组：
人为改变的变量。
随着自变量的变化而变化的变量。
无关变量：
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称为活化能
催化剂降低了反应物
分子活化时所需的能量
非催化反应和酶催化反应活化能的比较Ea，活化能；ΔG，自由能变化
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。
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
更显著地降低化学反应的活化能
（二）酶在细胞代谢中的作用
（一）细胞代谢
（三）酶的本质
讨论：
1、巴斯德和李比希的观点
各是什么？有什么积极意义？各有什么局限性？
2、巴斯德和李比希出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？
毕希纳实验
3、从毕希纳实验可以得出什么结论？
4、萨姆纳研究哪种酶？你认为他成功的主要原因是什么？
5、切赫和奥特曼有什么新发现？
6、酶的本质是什么？
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
脲酶是蛋白质
李比希
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
酶是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
活化能的酶
二 酶的特性
复习：
1、人体细胞内时刻进行上百万次的化学反应，这些化学反应在常温常压下为何能如此快速、高效、有序、顺利进行的呢？
酶
2、化学反应需要提供能量，使参加化学反应的分子从常态变为活跃状态，那么酶是否提供了能量而加快了反应速率呢？
降低化学反应活化能
3、酶的本质？
酶是由活细胞产生的具有催化能力的有机物
无机催化剂和酶都可以降低化学反应的活化能，都可以提高化学反应速率，那么哪个作用更显著呢？如何用实验来验证 ？
请大家回忆上节课H2O2在不同条件下的分解的实验！
实验设计原则：① 对照原则
② 单一变量(单因子）原则
友情提示
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率(活性)高得多。
比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？
事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的
倍。
107 ～1013
酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行。
酶具有高效性的意义：
上述实验说明了：
一、酶具有高效性
你能用其他更简捷的方法来验证酶的高效性吗？
淀粉和蔗糖都是非还原性糖，淀粉在酶的催化作用下能水解为麦芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的催化作用下能水解为葡萄糖和果糖。麦芽糖、葡萄糖、果糖均属还原性糖。还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的沉淀。
现在给你淀粉酶溶液，要观察淀粉酶能催化哪种糖水解，应该如何设计这个实验？你又怎么知道淀粉酶催化了糖的水解呢？
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
分别加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，反应5min
2号试管中加入2mL
蔗糖溶液
加入斐林试剂
振荡
约60℃水浴2min
1号试管中加入2mL
淀粉溶液
蓝色
无变化
棕色
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
每一种酶只能催化 化学反应。
细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行，与
酶的 是分不开的。
二、酶具有专一 性
一种或一类
4000
专一性
目前发现的酶有 多种,它们分别催化不同
的化学反应。
一、酶具有高效性
分别加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，反应5min
2号试管中加入2mL
蔗糖溶液
加入斐林试剂
振荡
约60℃水浴2min
1号试管中加入2mL
淀粉溶液
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
从上面进行的实验我们看出进行实验需要比较温和的条件，比如淀粉酶在60℃左右最好。能不能设计一个实验，来证明温度会影响酶的催化效率（活性）？
又该你动脑筋了！
问题聚焦
1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？
三组，高温，低温和常温！
2、我要设计几组实验？选择几个温度？
淀粉酶。因为 H2O2受温度影响也会分解
3、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？
碘液，看是否变蓝
以上设计有两点错误:一是加入的可溶性淀粉溶液没有遵循等量原则;二是试剂加入的顺序错误2、3步应互换。
以上设计是否有错误？
1号试管
2号试管
3号试管
加入淀粉酶2滴，振荡
试管各加入2mL淀粉溶液
蓝色
保持0℃冰水中约5min
加热至100℃，约5min
加热至60℃，
约5min
各加入两滴碘液
振荡
无明显现象
只有在一定温度下酶的催化效率最好
蓝色
探究温度对淀粉酶活性的影响
除了注意对照实验设计，还要注意实验的顺序，如果有时间，实验组可等梯度多做几组，得出的结果更准确。
低
活性
最适温度
空间结构
动物：35---40摄氏度
植物 40--50摄氏度
细菌、真菌 差别较大
在合适的条件下将肉块和蛋白酶放到一起
疑问：60℃时，为什么肉块长时间不能被分解？
如何找到酶活性最高时的温度？
通过以上实验可以知道，酶在最适温度下，活性最高。
那么PH值不同，对酶的活性有没有影响呢？
你要动脑筋了！
设计一个实验，来探究pH会影响酶的催化效率（活性）？
以上设计缺少对照组。
以上设计是否科学？
1号试管
2号试管
3号试管
加入过氧化氢酶2滴，振荡2—3min
试管各加入2mL过氧化氢溶液
无明显变化
pH＝7
pH=12
pH＝2
将带火星的卫生香分别放入试管中
在适合的pH下酶的催化效率好
复燃
无明显变化
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
过氧化氢酶
最高
空间结构
活性
动物体里的酶最适PH大多在6.5---8.0之间，（但
胃蛋白酶为1.5，胰液中的酶为8---9）
植物体里的酶最适PH大多在4.5-----6.5之间
★影响酶促反应速率的因素：
1、温度
3、酶的浓度：反应速率随
酶浓度的升高而加快。
4、底物浓度：在一定浓度
范围内，反应速率随浓
度的升高而加快，但达
到一定浓度，反应速率
不再变化
酶量一定
2、pH
再见！