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5.1. 降低化学反应活化能的酶
第一课时 酶的作用和本质
预习课本P76—80，回答以下问题：
1、细胞代谢？活化能？酶在细胞代谢中的作用？
2、对照实验？自变量？因变量？无关变量？
3、“关于酶本质的探索”中各位科学家的结论？
4、酶的概念及本质？
1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。
2.是什么物质使肉块消失了？
3.怎样才能证明你的推测？
1.为什么要将肉放在金属笼内？
便于取出实验材料(肉块)，排除物理性消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学性消化。
是胃内的化学物质将肉块分了。
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。
问题探讨：
常见有机化学反应的条件
细胞内外的环境
思考：细胞在较为温和的环境中，各种生化反应如何高效有序的进行呢？
常温
常压
水溶液环境
pH接近中性
高温 高压
强酸 强碱
细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
温和
剧烈条件
一、细胞代谢
酶
(1)实验原理：
过氧化氢在常温或高温或Fe3+或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。
(2)实验目的：
(3)实验材料：
通过比较过氧化氢在不同条件下的分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。
新鲜的质量分数20%的肝脏研磨液
质量分数3.5%的FeCI3溶液
新配制的体积分数3 %的H2O2溶液
二、酶在细胞代谢中的作用
1.比较H2O2在不同条件下的分解
2H2O2
2H2O
+ O2
常温/加热/Fe3+/过氧化氢酶
(4)实验过程：
二、酶在细胞代谢中的作用
(5)实验现象：
分组编号 对照组 实 验 组 1号 2号 3号 4号
相同处理 2mL 过氧化氢溶液 不同处理 常温 90℃水浴 2滴FeCl3溶液 2滴肝脏研磨液
气泡产生
卫生香复燃
实验分析 (1)1/2号试管相比现象说明了什么 (2)3/4号试管未经加热,也有大量气泡产生,这说明了什么问题 (3)4号试管反应速率更快，说明 (4)2/3/4号试管相比，哪只试管最终产生的氧气多？ 不明显
少量
较多
大量
复燃
复燃且燃烧剧烈
说明加热能促进过氧化氢分解,提高反应速率。
Fe3+和肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解速率。
过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
一样多，过氧化氢的浓度和体积一样。
不复燃
不复燃
二、酶在细胞代谢中的作用
(6)实验结论：
加热、无机催化剂、酶都能加快化学反应的速率；
酶和无机催化剂一样都能催化化学反应，并且酶的催化效率远高于无机催化剂。
通过刚才探究实验，生物学实验设计中特别需要注意的一些因素呢？
思考
控制变量和设计对照实验
二、酶在细胞代谢中的作用
科学方法—控制变量和设计对照实验
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4 一 H2O2 浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2ml 2ml 2ml 2ml 二 反应条件 常温 90℃ FeCl3溶液 新鲜肝脏研磨液
剂量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴
结果 气泡产生 不明显 少量 较多 大量
卫生香燃烧 不复燃 不复燃 变亮 复燃 对照组
实验组
实验应遵循的原则：
等量原则
单一变量原则
因自变量的改变而变化的因素
人为控制的对实验对象进行处理的因素
实验中可能存在的一些对实验结果造成影响的可变因素
自变量
因变量
无关变量
对照实验
变量
对照原则
除作为自变量因素外，其余因素都保持一致并将结果进行比较的实验叫作对照实验。
无关变量
思考
加热、Fe3+、H2O2酶使H2O2分解加快的原因是
活跃状态
常态
活化能
分子
终态
活化能
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。
常态
活跃状态
二、酶在细胞代谢中的作用
2.酶的作用原理
加热为什么能加快过氧化氢分解？
3号、4号试管没有加热，为什么也有大量气泡产生？
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。
使H2O2分子得到了能量
Fe3+：降低化学反应的活化能
酶：能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。
由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。
细胞代谢为什么离不开酶？
二、酶在细胞代谢中的作用
酶降低的活化能
酶催化过程所需的
活化能
无酶催化过程下，
所需的活化能
①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是 段。
②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是 段。
③表示酶降低的活化能是_____段。
④若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向什么方向移动？
AC
BC
AB
降低活化能的作用更显著
向上移动
2.酶的作用原理
二、酶在细胞代谢中的作用
巴斯德之前
萨姆纳
巴斯德
李比希
毕希纳
切赫和奥尔特曼
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
发酵必需有活细胞参与
引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质,且只在酵母菌死亡裂解后才发挥作用
活细胞粉碎后所得物质（酿酶）的作用和活的酵母细胞一样
证明脲酶是蛋白质
发现少量RNA也具有生物催化功能
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA
1.关于酶本质的探索
酶的定义？
三、酶的本质
化学本质 绝大多数_______ 少数是_____
合成原料
合成场所
来源 作用部位 生理功能 作用原理 蛋白质
RNA
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
细胞核（真核生物）
降低化学反应的活化能
催化作用
一般来说，活细胞都能产生
细胞内、外及生物体外均能发挥作用
2.关于酶的总结
三、酶的本质
酶的化学本质
活细胞产生的，绝大多数是蛋白质，少数是RNA
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应
作用机理：显著降低化学反应的活化能
酶在细胞代谢中的作用
酶的作用和本质
细胞代谢为什么离不开酶？
由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。
科学方法：控制变量和设计对照实验
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
小结
一、概念检测
1.酶对细胞代谢起着非常重要的作用，可以降低化学反应的活化能。下列关于酶的作用特点及本质的叙述，正确的是（ ）
A.酶不能脱离生物体起作用
B.酶只有释放到细胞外才起作用
C.所有的酶都是蛋白质
D.酶是具有催化作用的有机物
D
练习与应用
2.酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶具有的特点是（ ）
A.能为反应物提供能量
B.能降低化学反应的活化能
C.能在温和条件下催化化学反应
D.催化化学反应更高效
D
练习与应用
二、拓展应用
1.在本节“探究·实践”中，有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2mL过氧化氢溶液后，再向5号试管内加入2滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目的是什么？
本小节“探究·实践”涉及的自变量并非只有 个，而是包括温度和催化剂两个变量，1号试管中仅放置了过氧化氢溶液,可以起到对照作用。2号试管与 1 号试管的区别在于温度，3号试管和4号试管与 1 号试管的区别在于多了催化剂， 3号试管与 4号试管之间也可以起相互对照作用。加入 2 滴煮沸过的肝脏研磨液的 5号试管,可以与加入新鲜的肝脏研磨液的 4号试管做对照;同理,加入 2 滴蒸馏水的 6 号试管可以作为 3 号试管和 4 号试管的对照组。
练习与应用
2.仔细阅读本节的“思考·讨论”，通过完成下面的图解，体会巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆纳的观点之间的逻辑关系；写一篇短文，谈谈对科学发展过程的认识。
巴斯德之前
发酵与活细胞有关,发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用
发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
巴斯德
李比希
引起发酵的是细胞中的某些物质,但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
毕希纳
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
萨姆纳
酶是蛋白质
练习与应用
3.给你一份某种酶的结晶，你能设计实验检测它是不是蛋白质吗 请简略写出实验步骤。想一想，在萨姆纳之前，为什么很难鉴定酶的本质
可用第2章中学过的检测蛋白质的方法。在萨姆纳之前,之所以很难鉴定酶的本质,主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。
实验组：待测酶液 + 双缩脲试剂 → 是否出现紫色反应
实验组
对照组
待测酶液
稀释的鸡蛋清
对照组：已知蛋白液 + 双缩脲试剂 → 出现紫色反应
练习与应用
谢谢观看！

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