第1节 降低化学反应活化能的酶
第五章　细胞的能量供应和利用
1、这个实验要解决什么问题？为何要将肉放在金属笼子里？
2、是什么物质使肉块消失了？
3、怎样才能证明你的推测？
问题探讨
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。
一、酶的作用和本质
细胞代谢
叶绿体
线粒体
核糖体
1、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
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、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
Fe3＋ /过氧化氢酶
在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质叫做 。
催化剂只是改变反应速率,
并不改变化学平衡
催化剂
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
鲜肝研磨液
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
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
鲜肝研磨液
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
反应条件
对照组
实验组
1.高温可以加快过氧化氢分解
2.FeCl3能催化过氧化氢分解
3.过氧化氢酶能催化过氧化氢分解
4.过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高
1、与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明了什么？

2、在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
3、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？

4、3号与4号相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
讨论
加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率
FeCl3中Fe3+和猪肝研磨液的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的
速率
加热为什么能加快过氧化氢分解？
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。
活化能
反应物
常态
活跃状态
产物
3号、4号试管没有加热，为什么也有大量气泡产生？
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。
降低化学反应活化能，
提高化学反应速率

同无机催化剂相比，
酶降低化学反应活化能的效果更显著，因而催化效果更高
酶的作用
1
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？
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
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
？酶的本质
思考：
从巴斯德研究的领域来看，他得出结论的出发点主要是什么？
从李比希研究的领域来看，他得出结论的出发点主要是什么？
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？
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？
5.请给酶下一个较完整的定义。
阅读关于酶本质的探究
1.从巴斯德研究的领域来看，他得出结论的出发点主要是什么？
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.从李比希研究的领域来看，他得出结论的出发点主要是什么？
李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。
3.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？
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。
他将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶
酵母细胞研磨
加水搅拌
加压过滤
含酵母细胞的提取液
加入葡萄糖
过程：
现象：糖液变成了酒
4.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？
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
总结酶的定义
酶是一类生物催化剂
活细胞产生的
具有生物催化作用的
是
有机物。
一类
大部分酶是蛋白质，也有少数是RNA。
二、酶的本质
什么是酶？
蛋白质是酶吗？
课堂小结
细胞代谢
设计实验的原则：变量和控制变量
设置对照实验原则：单一变量原则
等量性原则
酶降低化学反应活化能，提高化学反应速率
1. 同一个体内的各类活细胞所含有的酶（      ）
A、种类有差异，数量相同   
B、种类有差异，数量不同
C、种类无差异，数量相同      
D、种类无差异，数量不同
B
2.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:
3.催化脂肪酶水解的酶是（ ）
A. 肽酶 B. 蛋白酶
C. 脂肪酶 D. 淀粉酶

4.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 ( )
B
t1
A
E
B
C
D
C
时间
5、为验证“Mg是植物生长的必需 元素”二位同学进行了实验设计，下列是实验的基本思路，请分别 指出他们的实验能否达到实验目 的？为什么？并写出你的实验思路
（1）实验一、取生长状况大致一致大豆幼苗，实验组盛有用蒸馏水配置的Mg盐溶液，对照组用清水培养置于相同且适宜的条件下，并对溶液通气，观察比较两组植物的生长发育状况
答：不能，
实验组和对照组不只一个区别，不符合单一变量原则。
（2）实验二、取生长状况大致一致大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中（砂性土壤肥力均匀，容器符合实验要求），对照组浇以含有植物各种必需元素的完全培养液，实验组浇以缺镁的完全培养液，置于相同且适宜的条件下，观察比较两组植物的生长发育状况
答：不能
砂性土壤中含有镁离子，没有排除无关变量的影响
（3）下面由你来进行实验设计，请写出你的设计思路
答：取生长状况大致一致大豆幼苗，实验组盛有用缺镁的完全培养液培养，对照组用完全培养液培养，置于相同且适宜的条件下，并对溶液通气，观察比较两组植物的生长发育状况
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
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？
在研究酶性质的过程中,科学家通过整理大量的实验数据,发现酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。

由上述资料可看出酶具有什么特性？
高效性
二、酶的特性
资料1
酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。
蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。脲酶只能催化尿素分解，对其他化学反应不起作用。
专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应。
资料2
口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化?
由上述资料可看出酶具有什么特性？
探究酶的专一性
淀粉酶能让淀粉水解成还原性糖，还原性糖能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀
淀粉酶不能让蔗糖水解，所以与斐林试剂反应不能生成砖红色沉淀
加入2ml淀粉溶液
加入2ml蔗糖溶液
加入淀粉酶2滴，振荡，放在60℃的左右，反应约5min
加斐林试剂→振荡→水浴加热煮沸
蓝色→棕色→砖红色沉淀
无变化
酶具有专一性
注意：不能用碘液检测，因为蔗糖无论分解与否，遇碘都不变蓝。
实验设计
1、在不同的温度下，同一种酶的活性是否会受到影响？
2、在不同的pH下，同一种酶其活性是否会改变？

请设计相关的实验，验证你们的假设
酶有哪些特性？哪些因素会影响酶的活性？
酶对化学反应的催化效率为酶的活性。
科学探究步骤
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
表达与交流
（温度/pH 会影响酶的活性吗？）
（温度/pH 会影响酶的活性）
（设计方案、预期结果…）
（按预定方案进行实验）
（分析实验结果，得出结论：……）
（总结，写实验报告并适当交流）
影响酶活性的条件
温度对酶活性的影响
冰水中
60℃水浴
沸水浴
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
淀粉酶在60 ℃中活性最强
注意：1.不能用过氧化氢酶分解过氧化氢探究温度对酶活性的影响，因为温度除了影响酶的活性外本身也会影响过氧化氢的分解速率,故不能体现单一变量原则.
2.不能用斐林试剂检测，因为需要水浴加热，而实验需要控制不同的温度。
pH对酶活性的影响
蒸馏水1mL
NaOH 1mL
HCL 1mL
2ml
2ml
2ml
2mL
摇匀混合，放置在60℃水浴中反应5min
砖红色沉淀
无砖红色沉淀
无砖红色沉淀
淀粉酶在中性PH中活性最强
2mL
2mL
摇匀混合，沸水浴1min
课本P85页三段小字内容
资料3
由此可看出酶的作用条件有什么特点？
作用条件温和
酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的最适温度。
一般地，动物体内的酶最适温度在35~40℃之间；
植物体内的酶最适温度在40~50℃之间；
细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大。
温度对酶活性的影响
一般地，动物体内的酶最适pH在6.5－8.0之间；
植物体内的酶最适PH在4.5－6.5之间；
细菌和真菌体内的酶最适PH差别较大。
pH对酶活性的影响
酶促反应速率最快时的环境pH称为该酶促反应的最适pH。
高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？
不同，过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。酶适于在0－4℃保存。
思考
1、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要用温水？
（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
课堂巩固
3.人在发高烧时，常常不思饮食，其根本原因
A.消化道内食物尚未消化 B.发烧使胃肠蠕动减弱
C.体内的食物残渣排出受阻 D.高温使酶的活性减弱
2.下列有关酶的叙述错误的是
A.组成大多数酶的基本单位是氨基酸
B.少数的酶是RNA
C.每种酶都具有高效性，专一性
D.酶都具有消化功能
4、胃蛋白酶进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是
A. pH不合适
B.在胃里发挥了作用，不能再继续起作用了
C.被小肠内的物质包裹起来，不能起作用了
D.小肠内没有蛋白质可被消化
5、关于酶的特性，下列表述中错误的是
A、酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物
B、化学反应前后，酶的化学性质和数量不变
C、酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响
D、一旦离开活细胞，酶就失去催化能力
6、用纯唾液和用稀释10倍的唾液做唾液淀粉酶
的催化实验，其效果完全相同，这说明酶具有
A、专一性 B、多样性 C、高效性 D、多变性
7、能水解脂肪酶的酶是
A、淀粉酶 B、蛋白酶
C、脂肪酶 D、麦芽糖酶
C
B
8、将唾液淀粉酶先放入沸水中2分钟，再放
在370C的恒温水浴中，酶的催化效率前后变化是
A、不断降低 B、先升后降
C、先降后升 D、没有变化
D
再见