問題探討

1773年，義大利科學家斯帕蘭札尼(L. Spallanzani, 1729—1799 )做了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內，然後讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間後,他把小籠子取出來，發現籠內的肉塊消失了。

1.為什麼要將肉塊放在金屬籠內？

【答案】便於取出實驗材料(肉塊)，排除物理性消化對肉塊的影響，確定其是否發生了化學性消化。

2.是什麼物質使肉塊消失了？

【答案】是胃內的化學物質將肉塊分解了。

3.怎樣才能證明你的推測？

【答案】收集胃內的化學物質，看看這些物質在體外是否也能將肉塊分解。

一、酶的作用和本質

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探究與實踐

1.與1號試管相比，2號試管出現什麼不同的現象？這一現象說明什麼？【答案】2號試管放出的氣泡多。這一現象說明加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。2.在細胞內，能透過加熱來提高反應速率嗎？【答案】不能。3.3號和4號試管未經加熱，也有大量氣泡產生，這說明什麼？【答案】說明FeCl3中的Fe3+和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。4.3號試管與4號試管相比，哪支試管中的反應速率快？這說明什麼？為什麼說酶 對於細胞內化學反應的順利進行至關重要？【答案】4號試管的反應速率比3號試管快得多，說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。細胞內每時每刻都在進行著成千上萬種化學反應，這些化學反應需要在常溫、常壓下高效率地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對於細胞內化學反應的順利進行至關重要。

02

1.巴斯德和李比希的觀點各有什麼積極意義？各有什麼侷限性？【答案】巴斯德認為發酵與活細胞有關,是合理的；認為發酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質在起作用,是不正確的。李比希認為引起發酵的是細胞中的某些物質,是合理的；認為這些物質只有在酵母細胞死亡並裂解後才能發揮作用，是不正確的。2.在科學發展過程中出現爭論是正常的。巴斯德和李比希之間出現爭論的原因是什麼？這一爭論對後人進一步研究酶的本質起到了什麼作用？【答案】巴斯德是微生物學家,特別強調生物體或細胞的作用；李比希是化學家，傾向於從化學的角度考慮問題。他們的爭論促使後人把對酶的研究目標集中在他們爭論的焦點上，使科學研究更加有的放矢。3.從畢希納的實驗可以得出什麼結論？【答案】畢希納的實驗說明，酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎後繼續起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。4.薩姆納歷時9年才證明脲酶是蛋白質，並因此榮獲諾貝爾化學獎。你認為他取得成功靠的是什麼樣的精神品質？【答案】薩姆納歷時9年，發揚堅持不懈、百折不撓的科學精神，用正確的科學方法，將酶提純出來。成功屬於不畏艱苦的人。5.請給酶下一個比較完整的定義。【提示】酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質。

03

問題探討

6一、概念檢測

1.酶對細胞代謝起著非常重要的作用，可以降低化學反應的活化能。下列關於酶的作用特點及本質的敘述，正確的是 ( D )

A.酶不能脫離生物體起作用

B.酶只有釋放到細胞外才起作用

C.所有的酶都是蛋白質

D.酶是具有催化作用的有機物

2.酶和無機催化劑都能催化化學反應。與無機催化劑相比，酶具有的特點是 ( D )

A.能為反應物提供能量

B.能降低化學反應的活化能

C.能在溫和條件下催化化學反應

D.催化化學反應更高效

二、拓展應用

1. 在本節“探究•實踐”中，有同學在原有實驗的基礎上增加了5號和6號試管，向其中分別加入2 mL過氧化氫溶液後，再向5號試管內加入滴煮沸過的肝臟研磨液，向6號試管內加入2滴蒸憎水。這樣做的目的是_______ 。

【提示】本小節“探究•實踐”涉及的自變數並非只有一個，而是包括溫度和催化劑兩個變數，1號試管中僅放置了過氧化氫溶液，可以起到對照作用。2號試管與1號試管的區別在於溫度，3號試管和4號試管與1號試管的區別在於多了催化劑，3號試管與4號試管之間也可以起相互對照作用。加入2滴煮沸過的肝臟研磨液的5號試管，可以與加入新鮮的肝臟研磨液的4號試管做對照；同理，加入2滴蒸餾水的6號試管可以作為3號試管和4號試管的對照組。

【答案】巴斯德：發酵與活細胞有關，發酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質在起作用。

李比希：引起發酵的是細胞中的某些物質，但是這些物質只有在酵母細胞死亡並裂解後才能發揮作用。

畢希納：酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎後繼續起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。

薩姆納：酶是蛋白質。

3.給你一份某種酶的結晶，你能設計實驗檢測它是不是蛋白質嗎？請簡略寫岀實驗步驟。想一想，在薩姆納之前，為什麼很難鑑定酶的本質？

【提示】用雙縮脲試劑檢測。在薩姆納之前，之所以很難鑑定酶的本質，主要是因為細胞中酶的提取和純化非常困難。

二、酶的特性

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練習與應用

一、概念檢測

1. 嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶對肌肉組織中的有機物進行分解，使肉類製品口感鮮嫩。由此可推測嫩肉粉中能起分解作用的酶是 ( D )

A.纖維素酶 B.澱粉酶 C.脂肪酶 D.蛋白酶

2.能夠促使唾液澱粉酶水解的酶是 ( B )

A.澱粉酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.麥芽糖酶

3.將剛採摘的新鮮糯玉米立即放入85℃水中熱燙處理2 min，可較好地保持甜味。這是因為加熱會 ( D )

A.提高澱粉酶的活性

B.改變可溶性糖分子的結構

C.破壞澱粉酶的活性

D.破壞將可溶性糖轉化為澱粉的酶的活性

二、拓展應用

1.下圖表示的是某類酶作用的模型。嘗試用文字描述這個模型。這個模型能解釋 酶的什麼特性？

【提示】這個模型中A代表某類酶，B代表底物，C和D代表產物。這個模型的含義是：酶A與底物B專一性結合，催化反應的發生，產生了產物C和D。這個模型可以類比解釋酶的專一性。

2. 下圖表示最適溫度下反應物濃度對酶所催化的化學反應速率的影響。

(1)請解釋在A、B、C三點時該化學反應的狀況。

(2)如果從A點開始溫度升高10℃，曲線會發生什麼變化？為什麼？請畫出變化後的曲線。

(3)如果在B點時向反應混合物中加入少量同樣的酶，曲線會發生什麼變化？為什麼？請畫岀相應的曲線。

【答案】(1)A點：隨著反應底物濃度的增加,反應速率加快。B點：反應速率在此時達到最高。C點：反應速率不再隨反應底物濃度的增加而升高，維持在相對穩定的水平。

(2)如果A點時溫度升高10℃，曲線上升的幅度變小因為圖中原曲線表示在最適溫度下催化速率隨底物濃度的變化溫度高於或低於最適溫度，反應速率都會變慢。

(3)該曲線表明，B點的反應底物的濃度足夠大，是酶的數量限制了反應速率的提高，這時加入少量的酶，會使反應速率加快(圖略)。