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 一 酶的作用和本质

斯帕兰札尼的实验 讨论：1、这个实验要解决什么问题？ 2、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 2、是什么物质使肉块消失了？ 是胃内的化学物质将肉块分解了 3、怎样才能证明你的推测？ 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

1.常温 2.常压 3.水溶液环境 4.pH接近中性 一、酶的作用和本质 1、细胞代谢 (新陈代谢) 5.有适合的生物催化剂—酶 活细胞中全部有序的化学反应的总称. （是细胞生命活动的基础） 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 5.有适合的生物催化剂—酶

脲酶是蛋白质 少数RNA也具有生物催化功能 巴斯德之前 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 巴斯德 李比希 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 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 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 切赫、奥特曼 少数RNA也具有生物催化功能

2.酶的本质和作用 （1）概念：酶(Enzyme)是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物. （2）酶在细胞代谢中的作用：催化作用 （3）酶的本质： 绝大多数为蛋白质，少数为RNA (各种消化酶都是蛋白质)

酶降低化学反应活化能

(4)实验:比较过氧化氢在不同条件下的分解 2 H2O2 → 2 H2O + O2

猪肝研磨液 1、常温下反应 加入试管直接观察 2、加热 3、Fe3+做催化剂 酒精灯加热 4、过氧化氢酶 滴加FeCl3溶液 质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液1滴 质量分数为3.5%的氯化铁溶液1滴 生物催化剂：过氧化氢酶所含酶的相对数量：1 无机催化剂：Fe3+ Fe3+的相对数量：25万

比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 步骤 试管编号 说明 1 2 3 4 一 剂量 二 现象 结果 反应条件 常温 90℃ FeCl3 2滴 H2O2 浓度 剂量 二 现象 气泡产生 卫生香燃烧 结果 3% 3% 3% 3% 2ml 2ml 2ml 2ml 肝脏研磨液 反应条件 常温 90℃ FeCl3 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 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样

讨论 1、与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？ 这一现象说明什么？ 2、在细胞内能通过加热提高反应速度吗？ 1、与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？ 这一现象说明什么？ 加热可以促进H2O2分解，提高反应速率 2、在细胞内能通过加热提高反应速度吗？ 3、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生说明什 么？ Fe3+和过氧化氢酶都能加快H2O2分解， 4、3号和4号试管相比，哪支试管中的反应速度快？说明什么？为什么酶对于细胞内的化学反应的顺利进行至关重要？ 过氧化氢酶的催化效率更高 酶具有高效性

实验中的变量： 变量：实验中可以变化的因素统称为变量 1、自变量（实验变量） 2、因变量（反应变量） 3、无关变量（控制变量） 4、额外变量 由实验者操纵的变量叫自变量 2、因变量（反应变量） 随自变量的变化而变化的变量 3、无关变量（控制变量） 实验过程中出自变量以外，对实验结果有影响 其他变量 4、额外变量 由无关变量的变化而引起变化的量

比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 步骤 试管编号 说明 1 2 3 4 一 剂量 二 现象 结果 变量 反应条件 常温 90℃ FeCl3 H2O2 浓度 剂量 二 现象 气泡产生 卫生香燃烧 结果 变量 3% 3% 3% 3% 无关变量 2ml 2ml 2ml 2ml 肝脏研磨液 反应条件 常温 90℃ FeCl3 自变量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 因变量 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

1、对照原则:设计对照实验,既要有对照组又要有实验组。 实验设计原则: 思考：如果只用试管4能否证明酶具有高效性？ 1、对照原则:设计对照实验,既要有对照组又要有实验组。 对照组：除一个因素以外，其余因素都保持 不变得实验。 实验组：指接受自变量处理的对象组。

对照实验 设计对照实验的意义： 排除无关变量的干扰，增强实验结果的可 信度和说服力 步骤 试管编号 说明 1 2 3 4 一 剂量 二 现象 H2O2 浓度 剂量 二 现象 气泡产生 卫生香燃烧 结果 对照组 实验组 对照实验 设计对照实验的意义： 3% 3% 3% 3% 无关变量 排除无关变量的干扰，增强实验结果的可 信度和说服力 2ml 2ml 2ml 2ml 肝脏研磨液 反应条件 常温 90℃ FeCl3 自变量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 因变量 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

思考：3 、4两支试管的唯一区别是催化剂不同，如果两试管的温度也不同，对实验结果有影响吗？ 2、单一变量原则：在对照实验中,除了要观察的变量发生变化外,其他变量都应保持相同。 3、等量原则：加入的试剂的量相等

? 加热使过氧化氢分子得到能量,从常态转变为容易分解的活跃状态（激发态）. 活化能 分子从常态变为容易发生化学反应的 活跃状态所需要的能量。 为什么加热能促使过氧化氢分解呢？ 加热使过氧化氢分子得到能量,从常态转变为容易分解的活跃状态（激发态）. 活化能 分子从常态变为容易发生化学反应的 活跃状态所需要的能量。

? 为什么Fe3+和过氧化氢酶能促使过氧化氢分解呢 降低了过氧化氢分解反应的活化能

为什么酶的催化效率会比无机催化剂更高？ 加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道

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。

各条件使反应加快的本质： 酶降低化学反应活化能，提高化学反应速率 加热： Fe3+： 提高分子的能量 酶： 降低化学反应的活化能 更显著地降低化学反应的活化能 酶降低化学反应活化能，提高化学反应速率 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。

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

二 酶的特性 3 4 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？ 二 酶的特性 比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率 3 4 少量肝脏 研磨液 为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？ 说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率(活性)高得多。

(一)酶具有高效性 上述实验说明了： 酶具有高效性的意义： 酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行、 能量供应的稳定 。 酶的催化效率一般是无机催化剂的107 ～1013倍。 酶具有高效性的意义： 酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行、 能量供应的稳定 。

你能用其他更简捷的方法来验证酶的高效性吗？

原来酶还有专一性 思考1：酶的催化效率是如此的高效，那么酶是 不是就是万能的了？就一种酶是不是就可以催 化所有的化学反应了呢？ 思考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? 材料： 1、研究发现淀粉酶只能催化淀粉分解成 麦芽糖，而不能分解别的物质。 2、二肽酶能将二肽分解成氨基酸 原来酶还有专一性

我给你实验材料，你能设计实验，并自己动手做吗？ 友情提示 实验设计原则：① 对照原则 ②单一变量原则 说说看，你的实验思路？

探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 试验原理： 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。

探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 淀粉溶液 蔗糖溶液 实验步骤 一 二 三 实验现象 结论 1号试管中加入2mL 淀粉溶液 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 加入斐林试剂 振荡 约60℃水浴2min 砖红色沉淀 无变化 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解

探究淀粉酶和蛋白酶对淀粉的水解作用 实验步骤 一 二 三 碘液 实验现象 不变蓝 变蓝 结论 1、2号试管中分别加入2mL淀粉溶液 1号加入 淀粉酶 2号加入 蛋白酶 三 碘液 实验现象 不变蓝 变蓝 结论 1、2号试管中分别加入2mL淀粉溶液 （两试管中PH和温度正常且相同） 淀粉酶能催化淀粉水解，蛋白酶不能催化淀粉 水解

(二)酶具有专一 性 一种或一类 每一种酶只能催化 化学反应。 意义：使细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行

(三)酶的作用条件比较温和 1、温度对酶活性的影响 设计探究试验

3、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？ 问题聚焦 1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？ 淀粉酶。因为 H2O2受温度影响也会分解 2、我要设计几组实验？选择几个温度？ 三组，高温，低温和常温！ 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

序号 项 目 试管 1 2 3 α－淀粉溶液 1ml 2ml 淀粉酶 温度 60℃ 沸水 冰水 4 碘液 1－2滴 5 实验现象 以上设计是否有错误？ 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。

探究温度对淀粉酶活性的影响 淀粉溶液 实验步骤 一 二 三 四 实验现象 结论 1号试管 2号试管 3号试管 试管各加入2mL淀粉溶液 保持0℃冰水中约5min 加热至60℃， 约5min 加热至100℃， 约5min 加入淀粉酶2滴，振荡 各加入两滴碘液 振荡 无明显现象 蓝色 蓝色 只有在一定温度下酶的催化效率最好

最适温度 每种酶都有自己的 低温和高温都能抑制酶的活性，高温使酶失活，但低温不会破坏酶的分子结构，酶的活性在适宜的温度下可以恢复 动物：35---40摄氏度 植物 40--50摄氏度 细菌、真菌 差别较大 低温和高温都能抑制酶的活性，高温使酶失活，但低温不会破坏酶的分子结构，酶的活性在适宜的温度下可以恢复

如何找到酶活性最高时的温度？ 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？

那么PH值不同，对酶的活性有没有影响呢？ 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？ 2、PH对酶活性的影响 设计一个实验， 来探究pH会影响酶的催化效率（活性）？

以上设计是否科学？ 以上设计缺少对照组。 序 号 项 目 试管 1 2 α－淀粉酶溶液 1ml PH NaOH 1ml Hcl 1ml 3 可溶性淀粉溶液 2ml 4 温度 60℃ 5 斐林试剂 6 实验现象 以上设计是否科学？ 以上设计缺少对照组。

探究pH对过氧化氢酶活性的影响 过氧化氢溶液 实验步骤 一 二 三 四 实验现象 结论 1号试管 2号试管 3号试管 试管各加入2mL过氧化氢溶液 pH＝2 pH＝7 pH=12 加入过氧化氢酶2滴，振荡2—3min 将带火星的卫生香分别放入试管中 无明显变化 复燃 无明显变化 只有在适合的pH下酶的催化效率最好

在最适合的pH下， 酶的活性 最高 过酸、过碱的，会使酶的空间结构遭到破坏,蛋白质变性，使酶永久失活。 过氧化氢酶 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 过酸、过碱的，会使酶的空间结构遭到破坏,蛋白质变性，使酶永久失活。

三、影响酶促反应速率的因素 1.酶浓度对酶促反应速率的影响 甲图说明：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶浓度与酶促反应速率成正比。 乙图说明： ①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 ②酶只会缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。

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 2.反应底物浓度对酶促反应速率的影响 酶促反应速率 底物浓度 酶量一定 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

甲图说明： ①在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用将减弱。 ②过酸过碱都会使酶失活。 ③不同的酶最适pH不同。

乙图说明： ①在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用将减弱。 ②低温只会抑制酶的活性，而高温会使酶失活。

丙图说明：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。

影响酶活性的因素一定影响酶反应的速率吗？反之呢？ 影响酶活性的因素一定影响酶促反应的速率， 如上述3中温度、pH。 但影响酶促反应速率的因素不一定影响酶的活性。如上述1中酶的浓度和2中反应物浓度。

【变式训练】如图表示某反应物剩余量随pH及温度的变化情况，正确的是（ D ） A.该酶的最适温度是37 ℃ B.随着pH的升高，酶的活性 先降低后升高 C.随着温度的升高，酶的活 性逐渐降低 D.随着温度的升高，酶的最适pH不变

课堂小结 （1）酶具有高效性 （2）酶具有专一性 （3）酶的作用条件较温和 1、酶的特性 温度影响酶的活性 PH值影响酶的活性 2、对照性实验设计原则 （1）单因子变量原则 （2）对照性原则 （3）等量原则