第五章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
细胞内所有的有序的化学反应统称为细胞代谢
一、酶的本质——探索历程
巴斯德以前：发酵是纯化学过程，与生命无关
争论
巴斯德：只有活酵母参与下才能进行发酵
李比希：酵母细胞裂解释放出某种物质才会引起发酵
毕希纳：酵母细胞提取液（称作酿酶）同样能引起发酵
这跟在活酵母细胞中的情况一样
萨姆纳：从刀豆中提取脲酶结晶并证明其本质是蛋白质
（后来许多科学家陆续发现很多酶都是蛋白质）
切赫和奥特曼：少数RNA也具有催化功能
一、酶的本质(教材P83)
来源：
作用：
化学本质：
是活细胞产生的
具有催化作用,
有机物，绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA。
附：所有消化酶都是蛋白质
（如胃蛋白酶、唾液淀粉酶）
★★★温馨提示：
1、几乎所有活细胞都能合成酶，
2、酶可以在细胞内起作用（如呼吸酶），也可以在细胞外起作用（各种消化酶）
3、酶只起催化作用，不起调节作用（激素），也不提供能量（糖类、脂肪）
二、酶的催化特性
2 H2O2 2 H2O + O2↑
过氧化氢酶
常温
加热
加FeCl3
溶液
加过氧化氢酶
比较：过氧化氢在不同条件下的分解速率实验
比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
加热、加Fe3+、加酶都能加快此反应速率，但是酶的催化能力最强！
气泡产生速率
卫生香复燃情况
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
较亮
复燃
变量
自变量
因变量
无关变量
无关变量
对照实验
对照组
实验组
二、酶的催化特性(P83)
1、酶具有高效性
(酶的催化效率大约是无机催化剂的107 ~1013倍。)
活化能: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。(P80)
二、酶的催化特性(P83)
1、酶具有高效性
(酶的催化效率大约是无机催化剂的107 ~1013倍。)
【小结】：各条件使反应加快的本质
加热:
Fe3+:
酶:
使分子获得能量
降低化学反应的活化能
显著地降低化学反应的活化能
概念回顾
活化能
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。
1.下列关于过氧化氢的叙述中，正确的( )。
A.在没有催化剂时过氧化氢不会分解成水和氧气
B.过氧化氢和水一样无色无味，对细胞无害
C.Fe3+和过氧化氢酶都能加速过氧化氢的分解
D.从最终结果看，在有催化剂存在时，过氧化氢分解反应会进行得更彻底
课堂练习
C
2.关于活化能，下列说法错误的是( )。
A.是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量
B.加热、加压通常能使反应物分子获得足够的能量
C.无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量更多而加快反应速率
D.酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应更容易进行
C
3.有一种化学反应P＋Q＝R，图中所示的实线表示在没有酶的时候此反应的进程，在t1时将催化此反应的酶加入反应底物混合物中，图中能表示加入酶以后此反应进程的曲线是 。
C
酶也是一种催化剂，只改变化学反应速率，不改变平衡点（产物生成量），反应前后数量、性质不变
二、酶的催化特性(P83)
1、酶具有高效性
(酶的催化效率大约是无机催化剂的107 ~1013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。)
二、酶的催化特性(P83)
1、酶具有高效性
(酶的催化效率大约是无机催化剂的107 ~1013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。)
果糖—葡萄糖—半乳糖
蔗糖酶
果糖 + 乳糖
棉子糖
葡萄糖—半乳糖
反应物
(又叫“底物”)
产物
酶促反应(由酶催化的化学反应)原理
(教材P86第3题)下图示“锁—匙模型”
酶
中间产物
活性
部位
思考：
根据酶的作用原理请大家思考一下若在一个反应体系中添加一种结构很像反应物(底物)的物质A，那么这个反应的速度很可能将____________
2 H2O2 2 H2O + O2↑
过氧化氢酶
下降
若某种物质加入到反应体系中与酶结合并降低酶活性导致反应速率变慢则该物质称为酶抑制剂。
竞争性抑制剂：
与底物竞争酶的活性部位。
非竞争性抑制剂：与酶的其他部位结合，
导致酶结构改变而失去活性。
可以解除竞争性抑制剂的抑制使反应速率恢复吗？
增加底物浓度，使得酶跟底物结合的几率增加。
B
二、酶的催化特性(P83—85)
1、酶具有高效性
(酶的催化效率大约是无机催化剂的107 ~1013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。)
3、酶的作用条件较温和
洗衣小诀窍
1.洗衣前可以先浸泡一段时间且用水可以尽量少点；
2.可用温水浸泡；
3.衣物较多时可以适当延长浸泡时间；
三、影响酶促反应速率的因素：
1.温度 2.pH
3.酶激活剂/抑制剂
4.酶的浓度：
若底物很充足时，且其他条件适宜并不变时
5.底物浓度：
若酶的数量有限，且其他条件适宜并不变时
1.图1表示在最适温度下，麦芽糖酶的催化速率与麦芽糖量的关系。有关叙述正确的是 （ ）
A.a点时，麦芽糖酶全部参与催化
B.如果温度上升5度，b点向左下方移动
C.可用斐林试剂鉴定麦芽糖的分解情况
D.因受酶活性的限制，bc段催化速率不再增加
B
2.胰蛋白酶作用于一定量的底物，当温度保持37 ℃，pH保持在最适值时，生成物量与反应时间关系如图所示。请回答问题
(1)140分钟后曲线变水平是因为______________________
(2)若胰蛋白酶浓度增加一倍，其它条件不变，请在原图上画出生成物量变化的示意曲线
底物已经被消耗完
(3)若胰蛋白酶浓度和其它条件不变，反应液pH由0.1逐渐升高到11，则酶催化反应的速度将__________，原因是_______________________________
不变
在pH=0.1时胰蛋白酶已经失去活性
C
实验:探究温度/pH对酶活性的影响(教材P84)
以下材料中哪些可用于探究温度对酶活性影响，哪些可用于探究pH对酶活性影响?
①质量分数2%淀粉酶溶液
②质量分数20%肝脏研磨液
③质量分数3%可溶性淀粉溶液
④体积分数3%过氧化氢溶液
⑤质量分数5%盐酸
⑥质量分数5%NaOH溶液
⑦热水(90℃)
⑧蒸馏水(37℃)
⑨冰块(0℃)
⑩碘液
⑪斐林试剂
实验:探究温度/pH对酶活性的影响(教材P84)
①质量分数2%淀粉酶溶液
②质量分数20%肝脏研磨液
③质量分数3%可溶性淀粉溶液
④体积分数3%过氧化氢溶液
⑤质量分数5%盐酸
⑥质量分数5%NaOH溶液
⑦热水(90℃)
⑧蒸馏水(37℃)
⑨冰块(0℃)
⑩碘液
⑪斐林试剂
⑧蒸馏水
探究温度
探究pH
1.为什么不用过氧化氢来探究温度对酶活性影响?
结果的鉴定为什么不用斐林试剂而要用碘液呢?
2.为什么不用淀粉来探究pH对酶活性影响?
✘
实验:探究温度对酶活性的影响(教材P84)
①质量分数2%淀粉酶溶液
③质量分数3%可溶性淀粉溶液
⑦热水(90℃)
⑧蒸馏水(37℃)
⑨冰块(0℃)
⑩碘液
参考一
参考二
参考三
参考四
？
不变蓝
变蓝
变蓝
参考一
不变蓝
变蓝
变蓝
参考二
不变蓝
不变蓝
不变蓝
参考三
A
A1
淀粉酶溶液(1mL)
淀粉溶液(5mL)
B
B1
淀粉酶溶液(1mL)
淀粉溶液(5mL)
C
C1
淀粉酶溶液(1mL)
淀粉溶液(5mL)
热水(90℃)
蒸馏水(37℃)
冰块(0℃)
步骤二
维持各自温度一段时间后，分别将试管A、B、C中的淀粉酶溶液倒入试管A1、B1、C1中混合均匀并维持一段时间。
步骤三
向试管A1、B1、C1中分别加入碘液，观察并记录各自颜色变化情况。
变蓝
不变蓝
变蓝
参考四
1.图中曲线I、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需的能量变化过程。下列相关叙述正确的是（ ）
A. ad段表示在无催化剂条件下，物质A生成物质P需要的活化能
B.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向下移动
C.若仅增加反应物A的量，则图中曲线的原有形状均发生改变
D.若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，则b在纵轴上将向上移动
无催 化剂
有酶 催化
D
2.某同学为了探究温度、pH对某酶的活性的影响，设计了三组实验(下表所示)，实验结果如下图所示。相关叙述正确的是(　　)

A. 试管Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ都是在
单因子变量下的对照实验
B. 在20分钟后加入甲物质，
抑制了试管Ⅰ中的反应
C. 试管Ⅱ和Ⅲ分别在反应
35分钟、55分钟后酶失去活性
D. 该实验表明该酶在所给条件
下40℃、pH为8时活性最高
D
3.加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶，请回答下面的问题：
（1）这种洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上的
奶渍和血渍？
（2）使用这种洗衣粉为什么建议用温水洗涤？
（3）含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪些
衣料？（ ）
A.化纤 B.纯毛 C.纯棉 D.真丝
（4）为了更好地除去衣物上的油渍，在洗衣粉中
还可以加入什么酶？
B D
脂肪酶
奶渍和血渍主要成分含蛋白质
作业：1、把导学案上探究pH对酶活性的影响的那个实验写完(导学案P37) 2、教材P86二、第1题(可不抄题，写本子上)
3、补充实验：某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。(抄题目，写本子上)
(1)设计出继续实验的简要步骤：①向a、b两管分别加入__________，水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度，观察_______________的变化。②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入________，50 ℃～65 ℃水浴加热，观察__________________。(2)预测实验现象并得出结论。
①若______________，则蔗糖的水解产物能通过半透膜。
②若______________,则蔗糖的水解产物不能通过半透膜。
例如：某科学家研究出了一种新型药物A，据说能降血糖，我们想了解药物A是否真的能够降低血糖浓度，成为糖尿病人的福音，请你设计一个实验来探究：
实验材料及试剂：
健康状况相同且良好的小白鼠100只、蒸馏水、生理盐水、注射器、药物A、血糖检测仪(可测小鼠体内每小时血糖含量)
生理盐水
溶解了药物A的生理盐水
50只
50只