1、第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第一節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶學(xué)習(xí)目標(biāo)1.說(shuō)明酶在細(xì)胞代謝中的作用、本質(zhì)和特性。2.通過(guò)閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，認(rèn)同科學(xué)是在不斷的探索和爭(zhēng)論中前進(jìn)的。3.進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和探究，學(xué)會(huì)控制自變量，觀察和檢測(cè)因變量的變化，以及設(shè)置對(duì)照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn)。細(xì)胞代謝：細(xì)胞中每時(shí)每刻進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為細(xì)胞代謝一、酶的本質(zhì)酶在希臘語(yǔ)里，就是存在于酵母中的意思。 酶的發(fā)現(xiàn)和酵母的酒精發(fā)酵密切相關(guān)。在19世紀(jì)初，當(dāng)時(shí)的人們已經(jīng)知道，釀酒就是讓糖類(lèi)通過(guò)發(fā)酵變成酒精和二氧化碳的過(guò)程，當(dāng)時(shí)很多化學(xué)家都相信這是一個(gè)純化學(xué)過(guò)程，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)。1857年，法國(guó)微生物學(xué)家巴斯德通過(guò)顯微鏡觀

2、察，提出釀酒中的發(fā)酵是由于酵母細(xì)胞的存在，沒(méi)有活細(xì)胞的參與，糖類(lèi)是不可能變成酒精的。德國(guó)化學(xué)家李比希卻堅(jiān)持認(rèn)為引起發(fā)酵的是酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。兩種觀點(diǎn)爭(zhēng)執(zhí)不下。一、酶的本質(zhì)結(jié)束這一爭(zhēng)論的是德國(guó)化學(xué)家畢希納。他把酵母細(xì)胞放在石英砂中用力研磨，加水?dāng)嚢?，再進(jìn)行加壓過(guò)濾，得到不含酵母細(xì)胞的提取液。在這些汁液中加入葡萄糖，一段時(shí)問(wèn)后就冒出氣泡，糖液居然變成了酒。這一結(jié)果跟糖液中含有活酵母細(xì)胞是一樣的。他將酵母細(xì)胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱(chēng)為釀酶。一、酶的本質(zhì)發(fā)酵確實(shí)可以在無(wú)細(xì)胞的條件下進(jìn)行。發(fā)酵確實(shí)可以在無(wú)細(xì)胞的條件下進(jìn)行。發(fā)酵所需要的物質(zhì)是活細(xì)發(fā)酵所需要的

3、物質(zhì)是活細(xì)胞產(chǎn)生的，稱(chēng)之為胞產(chǎn)生的，稱(chēng)之為釀酶釀酶。那么釀酶的化學(xué)本質(zhì)是什么呢？ 19041904年，英國(guó)人年，英國(guó)人哈登哈登用用透析袋透析袋對(duì)酵母提取液進(jìn)行了分析，發(fā)對(duì)酵母提取液進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)透析后的酵母提取液仍然可以完成發(fā)酵。哈登推測(cè)：現(xiàn)透析后的酵母提取液仍然可以完成發(fā)酵。哈登推測(cè)：對(duì)發(fā)酵對(duì)發(fā)酵起關(guān)鍵作用的是一種大分子物質(zhì)，可能是蛋白質(zhì)。起關(guān)鍵作用的是一種大分子物質(zhì)，可能是蛋白質(zhì)。 19261926年美國(guó)人年美國(guó)人薩姆納薩姆納從刀豆種子中提取到酶的結(jié)晶，并用多從刀豆種子中提取到酶的結(jié)晶，并用多種方法證明，這種結(jié)晶是蛋白質(zhì)。此后又有多位科學(xué)家用薩姆種方法證明，這種結(jié)晶是蛋白質(zhì)。此后又有多位

4、科學(xué)家用薩姆納的方法結(jié)晶出其它的酶，而且都是蛋白質(zhì)。納的方法結(jié)晶出其它的酶，而且都是蛋白質(zhì)。 此后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，學(xué)術(shù)界都普遍認(rèn)為酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，此后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，學(xué)術(shù)界都普遍認(rèn)為酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，但是但是生物學(xué)總是有很多的意外。生物學(xué)總是有很多的意外。2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代，美國(guó)人年代，美國(guó)人切赫和奧切赫和奧特曼特曼發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)：少數(shù)少數(shù)RNARNA也具有生物催化功能，稱(chēng)之為也具有生物催化功能，稱(chēng)之為核酶核酶。二、酶的概念酶活細(xì)胞產(chǎn)生具催化作用有機(jī)物的絕大多數(shù)都是蛋白質(zhì)，少部分是RNA酶是生物催化劑思考：酶作為生物催化劑和大家在初中接觸到的無(wú)機(jī)催化劑如FeCl3 相比有什么不同呢？三

5、、酶的特性探究過(guò)氧化氫在不同條件下分解的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)比較過(guò)氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解過(guò)氧化氫酶與無(wú)機(jī)催化劑相比的特性實(shí)驗(yàn)原理：過(guò)氧化氫在升溫或催化劑的作用下分解成水和氧氣注意：肝臟研磨液必須是新鮮的，否則其中的過(guò)氧化氫酶會(huì)失去活性影響實(shí)驗(yàn)效果酶具有高效性（相對(duì)于無(wú)機(jī)催化劑）劑量劑量2ml2ml3%3%常溫常溫90少量少量 反應(yīng)反應(yīng)條件條件因變量因變量無(wú)關(guān)變量無(wú)關(guān)變量變量變量 2 22 2 濃度濃度劑量劑量氣泡產(chǎn)生氣泡產(chǎn)生不明顯不明顯自變量自變量3%3%2ml2mlFeCl3肝臟研磨液肝臟研磨液2 2滴滴大量大量迅速迅速 復(fù)燃復(fù)燃較多較多復(fù)燃復(fù)燃 不不明顯明顯 變量：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以

6、變化的因素稱(chēng)為變量 自變量：實(shí)驗(yàn)中人為改變的變量 因變量：實(shí)驗(yàn)中隨著自變量的變化而引起的變化和結(jié)果 無(wú)關(guān)變量：實(shí)驗(yàn)中除自變量以外的影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的因素或條件。在實(shí)驗(yàn)中，無(wú)關(guān)變量要保持一致。（單一變量原則）（單一變量原則）等量原則對(duì)照原則你能提出什么假設(shè)？你能提出什么假設(shè)？根據(jù)假設(shè)，將有怎樣的預(yù)期結(jié)果？根據(jù)假設(shè)，將有怎樣的預(yù)期結(jié)果？如何用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證預(yù)期結(jié)果？如何用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證預(yù)期結(jié)果？探究實(shí)驗(yàn)二：探究實(shí)驗(yàn)二：淀粉的分解實(shí)驗(yàn)淀粉的分解實(shí)驗(yàn) 34+2ml+2ml淀粉酶液淀粉酶液2ml蔗糖液蔗糖液2ml淀粉液淀粉液+2ml+2ml淀粉酶液淀粉酶液探究實(shí)驗(yàn)二：探究實(shí)驗(yàn)二：淀粉的分解實(shí)驗(yàn)淀粉的分解實(shí)驗(yàn)

7、將上述四支試管在將上述四支試管在6060水浴中保溫一水浴中保溫一段時(shí)間；段時(shí)間；向上述四支試管中加入等量向上述四支試管中加入等量斐林試劑斐林試劑; ;將上述四支試管在將上述四支試管在6060水浴水浴中加熱。中加熱。34+2ml+2ml淀粉酶液淀粉酶液2ml蔗糖液蔗糖液2ml淀粉液淀粉液+2ml+2ml淀粉酶液淀粉酶液3 3和和4 4對(duì)比：對(duì)比：淀粉酶只能催化淀粉分解，不能催化淀粉酶只能催化淀粉分解，不能催化蔗糖分解，蔗糖分解，淀粉酶具有專(zhuān)一性淀粉酶具有專(zhuān)一性。1 1號(hào)試管說(shuō)明：號(hào)試管說(shuō)明：淀粉不與斐林試劑發(fā)生顏色反應(yīng)，而且加熱也淀粉不與斐林試劑發(fā)生顏色反應(yīng)，而且加熱也沒(méi)有使淀粉分解。沒(méi)有使淀粉分解。2 2號(hào)試管說(shuō)明號(hào)試管說(shuō)明：淀粉酶不與斐林試劑發(fā)生顏色反應(yīng)。淀粉酶不與斐林試劑發(fā)生顏色反應(yīng)。思考：思考：酶為什么能催化生物化學(xué)反應(yīng)呢？酶為什么能催化生物化學(xué)反應(yīng)呢？分子分子從從常態(tài)常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活活躍狀態(tài)躍狀態(tài)所需要的能量稱(chēng)為活化能。