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1、第五章 第一節(jié) 降低反應(yīng)活化能的酶 第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第一節(jié) 降低反應(yīng)活化能的酶 一、細(xì)胞代謝與酶 1、細(xì)胞代謝的概念：細(xì)胞內(nèi)每時每刻進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。 細(xì)胞代謝的意義：細(xì)胞代謝是生命活動的基礎(chǔ)。 2、活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。 3、酶在細(xì)胞代謝中的作用：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能 。 4、使化學(xué)反應(yīng)加快的方法： 加熱：通過提高分子的能量來加快反應(yīng)速度； 加催化劑：通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速度；同無機(jī)催化相比，酶能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，因而催化效率更高。 5、酶的本

2、質(zhì)： 關(guān)于酶的本質(zhì)的探索： 巴斯德之前，人們認(rèn)為：發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān) 巴斯德的觀點：發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個細(xì)胞而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用。 李比希的觀點：引起發(fā)酵的是細(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； 畢希納的觀點：酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣； 薩姆納提取酶，并證明酶是蛋白質(zhì)； 切郝、奧特曼發(fā)現(xiàn)：少數(shù)RNA也具有生物催化功能； 6、酶的概念：酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。 來源 一般來說，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶 化學(xué)本質(zhì) 絕大多數(shù)酶是

3、蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA 合成原料 氨基酸或核糖核苷酸 合成場所 主要是核糖體，也可在細(xì)胞核內(nèi)合成 生理作用 生物催化作用 作用機(jī)理 降低化學(xué)反應(yīng)的活化能 作用部位 生物體內(nèi)（細(xì)胞內(nèi)、外）、生物體外 7、酶的特性： 高效性：酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107－1013 倍。 專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng) 酶的作用條件較溫和：酶在最適宜的溫度和PH條件下，活性最高。溫度過高，過酸或者過堿都會使酶變性失活，并且不可恢復(fù)；低溫會使酶暫時失活，但適當(dāng)升溫活性可恢復(fù)。 二、影響酶促反應(yīng)的因素（難點） 1、 底物濃度（反應(yīng)物濃度）；酶濃度 2、 PH值：過酸

4、、過堿使酶失活 3、 溫度：高溫使酶失活。低溫降低酶的活性，在適宜溫度下酶活性可以恢復(fù)。 與酶有關(guān)的曲線 1、表示酶高效性的曲線 （1）催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。 （2）酶能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需時間，不改變化學(xué)反應(yīng)平衡點 2、表示酶具有專一性的曲線 （1）在A反應(yīng)物中加入酶A，反應(yīng)速率較未加酶時明顯加快，說明酶A催化底物A參加反應(yīng)。 （2）在A反應(yīng)物中加入酶B，反應(yīng)速率和未加酶時相同，說明酶B不催化底物A參加反應(yīng)。 3、影響酶活性的曲線 （1）上述兩條曲線的含義：在一定溫度（pH）范圍內(nèi)，隨溫度（pH）的升高，酶的活性增強(qiáng)；最

5、適溫度（pH）時，酶的活性達(dá)到最強(qiáng)；超過這一范圍酶的活性逐漸減弱。 （2）強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫都破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，使酶永久性失活；而低溫只是抑制酶的活性，溫度升高可恢復(fù)活性。 3、底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)的影響 酶促反 應(yīng) 速 度 酶濃度 （底物量一定） （1）底物濃度對酶促反應(yīng)的影響（酶的量一定，其他條件適宜）：在底物濃度較低時，反應(yīng)速率隨著底物濃度增加而加快，反應(yīng)速率與底物濃度幾乎成正比；在底物濃度很大時，且達(dá)到一定限度時，反應(yīng)速率就達(dá)到一個最大值，此時受到酶的數(shù)量和活性的影響，即便再增加底物濃度反應(yīng)速率不變。 （2）酶濃度對酶促反應(yīng)的影響：在底物足量的失活，其他條

6、件適宜的情況下，反應(yīng)系統(tǒng)不含有抑制酶活性的物質(zhì)及其他不利于酶發(fā)揮作用的因素時，酶促反應(yīng)的速率與酶的濃度成正比；但底物量一定時，受到底物量的影響，即便酶的濃度增加，反應(yīng)速率不變。 三、實驗 控制變量法：變量、自變量（實驗中人為控制改變的變量）、因變量（隨自變量而變化的變量）、無關(guān)變量的定義。 對照實驗：除一個因素外，其余因素都保持不變的實驗。通常設(shè)置對照組和實驗組。 實驗設(shè)計要遵循的原則：對照原則、單一變量原則、等量原則。 1. 比較過氧化氫酶在不同條件下的分解 實驗注意事項： ⑴由于酶具有高效性，若滴入的FeCl3溶液中混有少量的過氧化氫酶，會影響實驗準(zhǔn)確性. ⑵為

7、何要用新鮮的肝臟？因為過氧化氫酶是蛋白質(zhì)，放置過久，可受細(xì)菌作用而分解，使肝臟組織中酶分子數(shù)減少，活性降低。 ⑶為何要有肝臟的研磨液？研磨可破壞肝細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞內(nèi)的酶釋放出來，增加酶與底物的接觸面積。 實驗結(jié)論：酶具有催化作用，并且催化效率要比無機(jī)催化劑Fe3+高得多。 2. 驗證唾液淀粉酶專一性的實驗 已知：⑴ 滴加斐林試劑水浴后若出現(xiàn)磚紅色沉淀，證明還原糖的存在； ⑵ 唾液淀粉酶將淀粉水解成麥芽糖，但不能水解蔗糖成為葡萄糖和果糖。麥芽糖、果糖、葡萄糖具有還原性，淀粉和蔗糖不具有還原性。 問：在淀粉酶分解淀粉和蔗糖的實驗中鑒定試劑只能用斐林試劑而不能用碘液？ 答：⑴淀粉、蔗

8、糖和斐林試劑沸水浴都無磚紅色沉淀，淀粉、蔗糖的水解產(chǎn)物和斐林試劑沸水浴都有磚紅色沉淀，所以斐林試劑檢測，只要有磚紅色沉淀就是發(fā)生水解的試管。所以用斐林試劑檢測既能確定淀粉有無水解，又能確定蔗糖有無水解。 ⑵.因蔗糖和蔗糖的水解產(chǎn)物和碘液都不變藍(lán)，所以用碘液不能確定蔗糖有無水解。 3. 影響酶活性的條件（要求用控制變量法，自己設(shè)計實驗） 建議用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響，用過氧化氫酶探究PH對酶活性的影響。 探究溫度對酶活性的影響（注意操作順序不能錯） 實驗原理： 1．淀粉遇碘后，形成紫藍(lán)色的復(fù)合物。 2．淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麥芽糖和葡萄糖（淀粉水解過程中，不同階段的中間產(chǎn)

9、物遇碘后，會呈現(xiàn)紅褐色或紅棕色。）麥芽糖和葡萄糖遇碘后不顯色。注：市售a-淀粉酶的最適溫度約600C 步驟順序 試管1 試管1’ 試管2 試管2’ 試管3 試管3’ 3%淀粉液 2ml 2ml 2ml 2%α淀粉酶液 2ml 2ml 2ml 溫度預(yù)處理 0℃ 60℃ 100℃ 反應(yīng) 混合 混合 混合 恒溫時間 5分鐘 5分鐘 5分鐘 加碘 1滴 1滴 1滴 預(yù)期現(xiàn)象 藍(lán)色 不變藍(lán) 藍(lán)色 問：在溫度影響酶的實驗中鑒定試劑只能用碘液而不能用斐林試劑？ 答：因為用斐林試劑需水浴加熱，兩次加熱，不是單變量了，也會對酶的活性產(chǎn)生影響，使實驗驗結(jié)果不可靠 探究PH值對酶活性的影響（注意操作順序不能錯） ⑴ 用過氧化氫酶探究PH對酶活性的影響 步驟順序 試管1 試管2 試管3 20%肝臟研磨液 1滴 1滴 1滴 調(diào)節(jié)pH 5%HCl 2ml 蒸餾水2ml 5%NaOH 2ml 2% H2O2液 2ml 2ml 2ml 預(yù)期現(xiàn)象 無氣泡 大量氣泡 無氣泡 4