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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
一、酶在细胞代谢中的作用
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢，是细胞生命活动的基础。
二、实验—比较过氧化氢在不同条件下的分解
（1）肝脏要新鲜：新鲜的肝脏，酶的活性较高。
（2）肝脏要磨碎，充分研磨有利于过氧化氢酶从细胞中释放出来并与过氧化氢充分接触。
（3）滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时不能共用一个滴管。原因是少量酶混入FeCl3溶液中也会影响实验结果的准确性,导致得出错误的结论。
三、科学方法——控制变量和设计对照实验
（1）实验中的变量
含义
上述实验中实例
自变量
实验中人为控制的对实验对象进行处理的因素
温度、催化剂
因变量
因自变量的改变而变化的变量
过氧化氢分解速率
无关变量
除自变量外，实验过程中对实验结果造成影响的可变因素；无关变量应当始终保持相同
反应物浓度、反应时间
（2）对照实验
①分组：对照组（1号试管空白对照）和实验组（2号、3号、4号试管）。
3号、4号试管相互对照，说明与无机催化剂相比，酶具有高效性。
1号、4号试管相互对照，说明酶具有催化作用。
②分类：
a.空白对照：不给对照组做任何实验处理，通常加入清水、蒸馏水、生理盐水来代替实验因素。
b.自身对照：对照组和实验组都在同一研究对象上进行。如“质壁分离与复原实验”。
c.条件对照。
d.相互对照：不设对照组，几个实验组之间相互对照，其中每一组既是实验组也是对照组，例如“探究酵母菌细胞呼吸方式”。
四、酶的作用原理
（1）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。
（2）原理：酶可以降低化学反应的活化能。同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
（3）意义：使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。（加热促进过氧化氢分解，是加热使过氧化氢分子得到了能量）
AC表示无酶催化过程所需要的活化能。
BC表示有酶催化过程所需要的活化能。
AB表示酶降低的活化能。
五、酶的特性
1.酶的本质
（1）合成场所：一般来说，活细胞都能产生酶（哺乳动物成熟的红细胞除外）。主要是细胞内的核糖体。
（2）化学本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
（3）基本单位：氨基酸或核糖核苷酸。
（4）作用：催化。
作用机理：降低化学反应的活化能。
（5）作用场所：细胞内、外，生物体内、外都可以发挥作用。
（6）酶的特性：高效性、专一性、作用条件较温和。
2.细胞内的各类化学反应能有序进行的原因（理解）
（1）酶具有高效性，可以使生命活动更加高效地进行。
（2）酶具有专一性，使细胞代谢有条不紊地进行。
（3）酶的作用条件较温和，与细胞内环境相适应。
（4）与酶在细胞中的分布有关。如光合作用有关的酶和呼吸作用有关的酶分别分布在细胞不同的区室，两反应互不干扰。
3.酶的高效性
（1）含义：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
（2）催化剂（酶）只改变反应速率，不改变生成物的量。只能缩短达到平衡点的时间，不改变平衡点。反应前后，酶自身不变（可重复多次利用）。
①加酶与加无机催化剂相比，酶具有高效性。
②加酶与不加催化剂相比，酶具有催化作用。
4.酶的专一性
（1）无机催化剂催化的化学反应范围比较广。
例如，酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。
（2）含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
（3）意义：使细胞代谢有条不紊地进行。
（4）探究酶专一性的实验——淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
思路：同一种酶不同底物（也可以用同一种底物不同的酶探究酶的专一性）
注意：①在该种淀粉酶的最适温度和最适pH条件下进行。α-淀粉酶的最适温度是60℃，唾液淀粉酶的最适温度是37℃。
②检测试剂应该用斐林试剂，不能选碘液，因为蔗糖及其水解产物遇碘液都不会发生显色反应，无法检测蔗糖是否被水解。
（5）专一性模型
图中A表示酶；B表示被A催化的底物；F表示B被分解后产生的物质；D表示不能被A催化的物质。
加入酶A，反应速率加快，说明酶A能催化底物，参与反应加入酶B，反应速率不变，说明酶B不能催化底物，不参与反应（6）
加入酶A，反应速率加快，说明酶A能催化底物，参与反应
加入酶B，反应速率不变，说明酶B不能催化底物，不参与反应
5.酶的作用条件较温和
Ⅰ、探究影响酶活性的条件
（1）酶活性:酶催化特定化学反应的能力。
酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率来表示。
反应速率用单位时间内生成物的生成量，或单位时间内反应物的减少量来表示。
（2）探究温度对酶活性影响：最好用淀粉溶液、唾液淀粉酶。
①不宜选用H2O2，原因是H2O2在常温下就会分解，加热条件下分解会加快。
②应该用碘液鉴定，不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂在使用时需要水浴加
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