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第四章
细胞的能量供应和利用
新叶伸向和煦的阳光，
蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。
它们为生存而获取能量，
能量在细胞里流转激荡。
太阳是能量的源头
第五章 细胞的能量供应和利用
降低化学反应活化能的酶
第1节
一、酶的作用和本质
想一想
一秒钟我们能做什么？
人脑有100亿个神经细胞，每天可记录8600万次信息，在1秒钟之内，可产生10万次化学反应。
在细胞中每时每刻都进行着许多的化学反应，统称为
细胞代谢
探究 实践
比较过氧化氢在不同条件下的分解
2H2O2 2H2O + O2
过氧化氢(化学式为H2O2)。是一种强氧化剂，水溶液俗称双氧水，为无色透明液体。其水溶液适用于
医用伤口消毒及环境消毒和食品消毒。在一般情况下会缓慢分解成水和氧气，但分解速度极其慢。
1、原理
2H2O2 2H2O + O2
反应条件
加热是化学反应的常见条件
Fe3+是无机催化剂
新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶
2、 实验设计
不同条件
产生量
1、气泡冒出情况
2、卫生香的复燃情况
2、 实验设计
材料用具:
量筒，试管，滴管，试管架，卫生香，火柴，酒精灯，试管夹，大烧杯，三脚架，石棉网，温度计
新鲜的质量分数为20%的肝脏(如猪肝、鸡肝)研磨液、新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为3.5%的FeCl,溶液
试管编号 1 2 3 4
H2O2溶液 （3%） 2mL 2mL 2mL 2mL
实验处理 无 90℃水浴加热 2滴 FeCl3溶液 2滴
肝脏研磨液
检测 指标 1. 气泡冒出情况 2. 卫生香复燃情况 2、 实验设计
与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？
②在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
3、实验结果与结论
2号试管放出的气泡多。说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
不能
3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？
3、实验结果与结论
FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢的分解速率
4号反应速率快。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多
试管编号 1 2 3 4
底 物 2ml体积分数3%的过氧化氢溶液 处 理
检 测 实验现象
室温
90℃
2滴FeCl3溶液
2滴肝脏研磨液
观察气泡数，点燃的卫生香的燃烧程度
无明显气泡
有少量气泡
有较多气泡
有大量气泡
复燃
剧烈复燃
3、实验结果与结论
加热可促进过氧化氢分解
过氧化氢酶与FeCl3均可催化过氧化氢分解
过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3
1、实验中变量的控制
①自变量:人为控制的对实验对象进行处理的因素。
②因变量:因自变量改变而变化的变量。
③无关变量:除自变量外，实验过程中还存在的一些对实验结果造成影响的可变因素。
2、对照实验
①除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持相同且适宜，并将结果进行比较的实验。
②对照试验一般要设置对照组和实验组。
3、对照实验遵循的原则：①对照原则 ②单一变量原则 ③等量原则
加FeCl3溶液和加肝脏研磨液
H2O2的分解速率
肝脏研磨液的新鲜程度、反应底物的量及浓度、实验室温度
对照实验的四种类型
①空白对照：空白对照是指不给对照组做任何实验处理，这里的“空白”不是什么影响因素都不给予，而是针对实验组所要研究的实验因素给予空白。
②自身对照：自身对照是指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照组。
③条件对照：条件对照是指虽给对照组施以某种实验因素处理，但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。这种处理不包括实验研究给定的实验变量。
④相互对照：相互对照是指不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。
植物细胞的质壁分离与复原实验、变形虫切割实验
伞藻嫁接实验
试管编号 备注
1号 2号 3号 4号 底 物 2ml体积分数3%的过氧化氢溶液
处 理
检 测
实验现象
室温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
观察气泡数，点燃的卫生香的燃烧程度
无明显气泡
有少量气泡
有较多气泡
有大量气泡
复燃
剧烈复燃
自变量
因变量
无关变量
对照组
实验组
归纳法（完全归纳法和不完全归纳法）
提出假说（细胞膜结构模型的探索）
差速离心法（分离细胞器）
同位素标记法（分泌蛋白的合成和运输）
建构模型（物理模型、数学模型、概念模型）
控制变量和设计对照实验
酶的作用原理
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称为活化能
常温
加热
FeCl3
氯化铁
过氧化氢酶
酶的作用原理
加热：为过氧化氢分子提供能量
常温
加热
FeCl3
氯化铁
过氧化氢酶
酶的作用原理
常温
加热
FeCl3
氯化铁
过氧化氢酶
FeCl3：降低化学反应的活化能
酶的作用原理
常温
加热
FeCl3
氯化铁
过氧化氢酶
过氧化氢酶：显著降低化学反应的活化能
酶的作用原理
常温
加热
FeCl3
氯化铁
过氧化氢酶
█ 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称为活化能
█ 加热：为过氧化氢分子提供能量
█ FeCl3：降低化学反应的活化能
█ 过氧化氢酶：显著降低化学反应的活化能
降低化学反应所需的活化能
酶的作用原理
降低化学反应所需的活化能
█ 认真观察下图，思考数字标号代表的含义
①
②
④
③
⑤
无催化剂时化学反应所需的活化能。
无机催化剂催化时化学反应所需的活化能。
酶催化时化学反应所需的活化能。
无机催化剂降低的活化能
酶降低的活化能
酶与无机催化剂催化的机理相同，都能降低化学反应的活化能，
但是酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
1.酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行 ( )
2.酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量 ( )
3.无关变量是与实验结果无关的变量 ( )
4.在一个实验中，因变量的检测指标往往不是唯一的 ( )
×
×
×
√
即学即练
酶的本质
时间 人物 实验/事件 结论
4000多年前
我国掌握了酿酒技术
1773年
将肉块放入金属笼内让鹰吞下去，一段时间后取出笼子，但肉块消失
19世纪
酿出的葡萄酒经常莫名其妙地变酸
酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳；纯化学过程
1857年
巴斯德（法国）
通过显微镜观察酵母细胞
酿酒中的发酵是由酵母细胞的存在所致，没有活细胞的参与，糖类是不可以变成酒精的
李比希（德国）
认为引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，但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（德国）
把酵母细胞放在石英砂中用力研磨，加水搅拌，再进行加压过滤，得到不含酵母细胞的提取液。在这些汁液中加入葡萄糖，一段时间后冒出了气泡，糖液居然变成了酒
与糖液中含有活酵母菌细胞是一样的，并将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶。
1926年
萨姆纳（美国）
在资料中得知刀豆种子中脲酶含量相当高之后，经过许多尝试，终于用丙酮作溶剂的提取液中华出现了结晶，并且该结晶溶于水后能够催化尿素分解成氨和二氧化碳
脲酶是蛋白质
20世纪80年代
切赫和奥尔特曼（美国）
发现少数RNA也具有生物催化功能
1897年
斯帕兰札尼
食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质
酶的本质
酶的定义：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，少数是RNA。
█ 酶 的 来 源：
█ 酶 的 功 能：
催化作用
多数是蛋白质，少数是RNA
█ 酶的化学本质：
活细胞
█ 酶的作用场所：
细胞内外、体外
节
小
本
结
1 酶在反应中的作用
酶是一种生物催化剂；
酶显著降低了化学反应的活化能。
3 学习设计对照实验
学会确定自变量，控制无关变量，观察和检测因变量；
学会设置对照组，明确对照组在实验中的意义。
2 酶的化学本质
绝大多数酶是蛋白质，还有少量的RNA。

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