5.1 酶的作用和本质

(共26张PPT)
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
酶的作用和本质
问题探讨:
斯帕兰札尼对鹰的消化研究
1783年，意大利科学家斯帕兰札尼
设计了一个巧妙的实验：将肉块放入
小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子
吞下去。过一段时间他把小笼子取出
来发现笼内的肉块消失了。
讨论一：这个实验要解决什么问题？
答：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化
讨论二：是什么物质使肉块消失了？
答：是胃内的化学物质将肉块分解了
讨论三：怎样才能证明你的推测？
答：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。
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢
阅读教材P81页,关于酶本质的探索
⑴ 巴斯德以前：
发酵是纯化学反应, 与生命活动无关。
1 酶的本质
阅读回答：
1 关于糖变成酒精在当时存在着哪些争论，是谁提出来的，他们争论的焦点是什么？
2 从研究领域看，他们为什么会有这样的争论？
3 后来又是谁通过怎么的实验，解决了什么问题，从而结束了这一争论？
4 谁先鉴定出了化学本质，是什么？
1 酶的本质
（2）巴斯德 和 （3）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
酵母细胞研磨
含酵母细胞的提取液
加水搅拌
加压过滤
加入葡萄糖
③ 现象：冒出气泡
④ 结论：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。
① 1860—1917(德国): 化学家
② 过程：
(4) 毕希纳：
1 酶的本质
(5) 萨姆纳：
① 1887——1955（美国）
② 1926年从刀豆中提取脲酶实验
③ 结论:酶为蛋白质。
(6) 切赫和奥特曼：(美国)
20世纪80年代发现: 少数RNA也是酶。
1 酶的本质
资料分析
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
李比希
毕希纳
萨姆纳
争论
其他科学家
切赫和奥特曼
发酵与死细胞中的物质有关
发酵与活细胞有关
死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵
脲酶是蛋白质
胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质
少数酶是RNA
1 酶的本质
酶的化学成分
酶的来源
酶的功能
活细胞产生的
具有生物催化作用的
是
有机物
一类
1. 酶的本质
大部分酶是蛋白质，少数酶是RNA。
酶是一类生物催化剂
一般化学反应的条件
Fe
Br2
Br
HBr
水浴
（1）高温（2）高压
（3）强酸（4）强碱（5）催化剂
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
2KClO3 2KCl + 3O2
MnO2
一些化学反应的条件
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
2 酶在细胞代谢中的作用：
2 H2O2 2 H2O + O2
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
过氧化氢是代谢过程中产生的对细胞有害的物质。
体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发
（包括头发）变白 ，会加速人体衰老，损害细胞。
但细胞中的过氧化氢酶能将过氧化氢及时分解，变成氧和水.过氧化氢酶在肝脏里含量较多。
资料：
1.常温 2.加热 3.FeCl3 4.加肝液
步骤 试管编号 说明
一编号 1 2 3 4
二
三
四观察
结论
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
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
过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快
反应条件
自变量
因变量
无关变量
变量
H2O2 浓度
剂量
剂量
气泡产生
带火星的卫生香
对照实验
对照组
实验组
实验步骤：
实验的注意事项：
1 必须用新鲜肝脏做实验材料。
2 实验使用肝脏的研磨液时,加大肝脏内过氧化氢酶与
试管中过氧化氢分子的接触面积，从而加速过氧化氢
的分解。
3 不能共用一个吸管吸取肝脏研磨液和氯化铁溶液。
4 过氧化氢有腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。
5 观察产生氧气多少的途径：
一、观察产生气泡的数目的多少。
二、用无火焰的卫生香来鉴定，氧气多会使无火焰
的卫生香复燃。
①对照原则:设计对照实验,一般既要设置对照组又要设置实验组。
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。
实验设计原则:
思考：提高化学反应的途径有哪些？
提高化学反应速率的途径：
　(1) 用加热或光照给反应体系提供能量。
　(2) 使用催化剂。
那么，为什么使用催化剂可以提高反应速率呢？
常态：在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物分子平均能量水平较低，称为“常态”。
激发态：当反应物分子获得能量参与反应时，其内部能量高于常态能量时所处的状态称为激发态。当分子获得能量的时候，便由常态转变为容易分解的活跃状态，即处于激发态。
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称为活化能
H2O2 (常态) H2O2(活跃状态)
能量
图解1
图解2
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。
正是酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。
条件 活化能（kJ/mol）
无催化剂 75
Fe3+ 43
用H2O2酶催化 29
在20℃测得H2O2分解的活化能
看图说话
结束
总结
1 酶的本质
酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。
绝大多数酶是蛋白质
2 酶的作用
降低活化能
酶为生活添姿彩