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第五章 第1节
降低化学反应活化能的酶
问题探讨
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。
讨论
1.为什么要将肉块放在金属笼内？
便于取出实验材料(肉块)，排除物理消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学消化。
斯帕兰扎尼在研究鹰的
消化作用
问题探讨
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。
讨论
斯帕兰扎尼在研究鹰的
消化作用
2.是什么物质使肉块消失了？
3.怎样才能证明你的推测？
是胃内的化学物质将肉块分解了。
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。
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
CO2+H2O 有机物 +O2
光能
叶绿体:
氨基酸 多肽(蛋白质）
脱水缩合
核糖体：
线粒体:
有机物 +O2 CO2+H2O+能量
酶
酶
酶
（一）酶在细胞代谢中的作用
2H2O2
2H2O + O2↑
1、过氧化氢在体外分解需要什么条件？
资料：细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白 ，会加速人体衰老。
加热、强酸、强碱、 加催化剂（如Fecl3)等
2、细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？
细胞中含有过氧化氢酶。
在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质叫做催化剂。
步骤
1 2 3 4 一 H2O2 浓度
剂量 二
剂量 结果 气泡产生
卫生香燃烧 结论 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
1.加热可以加快过氧化氢分解
2.FeCl3能催化过氧化氢分解
3.过氧化氢酶能催化过氧化氢分解
4.过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高
说明
新鲜肝脏
研磨液
[讨论]
1. 和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. 3号和4号试管未经加热，也有大量的气泡产生，这说明什么？
4. 3号和4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？
2号气泡多。
不能，温度过高会造成生物的细胞死亡
Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解速率
4号
说明酶具有高效性
加热能促进过氧化氢分解
过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多
【想一想】
1.为什么要选用新鲜的猪肝？
2.为什么要将猪肝制成研磨液？
新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶且活性高；若不新鲜，过氧化氢酶就会在腐生细菌的作用下分解而失去催化作用。
使肝细胞破裂从而释放出过氧化氢酶,有利于过氧化氢酶与试管内过氧化氢分子充分接触，加速过氧化氢的分解
【想一想】
3.滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个吸管？
4.氧气的多少可以通过哪些途径观察？
酶具有高效性,少量的酶带入FeCl3溶液中就会干扰实验结果的准确性,增大实验误差
气泡的数量、带火星木条复燃情况
不能
步骤
1 2 3 4 一 H2O2 浓度
剂量 二
剂量 结果 气泡产生
卫生香燃烧 结论 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
1.加热可以加快过氧化氢分解
2.FeCl3能催化过氧化氢分解
3.过氧化氢酶能催化过氧化氢分解
4.过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高
实验过程中可以变化的因素
说明
变量
人为改变的变量
自变量
随自变量的变化而变化的变量
因变量
对实验结果 造成影响的变量
无关变量
无关变量
新鲜肝脏
研磨液
【实验小结】
1.变量: 实验过程中可以变化的因素。
自变量: 人为改变的变量(与实验目的相对应)
因变量: 随着自变量的变化而变化的变量,
无关变量: 除自变量以外,对实验结果造成影响的变量。
是指实验现象即直观呈现出来的实验结果
如: 加热 ,Fe3＋,过氧化氢酶等,即使过氧化氢分解的不同条件
如: 气泡产生的多少(因变量与观察指标)
无关变量要做到“相同且适宜”
如:H2O2浓度和剂量
步骤
1 2 3 4 一 H2O2 浓度
剂量 二
剂量 结果 气泡产生
卫生香燃烧 结论 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
鲜肝研磨液
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
1.加热可以加快过氧化氢分解
2.FeCl3能催化过氧化氢分解
3.过氧化氢酶能催化过氧化氢分解
4.过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高
说明
变量
自变量
因变量
无关变量
无关变量
除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。对照实验一般设为对照组和实验组。
通常把经过处理的一组(或者未知实验结果的一组)称为实验组;
实验组:
未经过处理的一组(自然状态下或者已知实验结果的一组)称为对照组。
对照组:
步骤
1 2 3 4 一 H2O2 浓度
剂量 二
剂量 结果 气泡产生
卫生香燃烧 结论 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
鲜肝研磨液
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
1.加热可以加快过氧化氢分解
2.FeCl3能催化过氧化氢分解
3.过氧化氢酶能催化过氧化氢分解
4.过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高
说明
变量
自变量
因变量
无关变量
无关变量
对照组
实验组
对照实验
通常把经过处理的一组(或者未知实验结果的一组)称为实验组;
实验组:
未经过处理的一组(自然状态下或者已知实验结果的一组)称为对照组。
对照组:
2.对照实验：指除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。
如:1号试管为对照组
如:2,3,4号试管为实验组
3.对照实验的类型：
①空白对照
②自身对照
③相互对照
如:1号试管与2,3,4号试管间形成空白对照
(即对照和实验都在同一实验对象上进行)
如:“观察植物细胞的质壁分离和复原”
(不设对照组，而是几个实验组相互对照)
如:“不同温度对酶活性的影响”
④平行重复原则
4.实验设计应遵循以下原则
③单一变量原则
②等量性原则
①对照性原则
步骤
1 2 3 4 一 H2O2 浓度
剂量 二
剂量 结果 气泡产生
卫生香燃烧 结论 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
鲜肝研磨液
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
1.加热可以加快过氧化氢分解
2.FeCl3能催化过氧化氢分解
3.过氧化氢酶能催化过氧化氢分解
4.过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高
说明
变量
自变量
因变量
无关变量
无关变量
对照组
实验组
对照性原则
等量性原则
等量性原则
单一变量原则
【检测】下列有关对照实验设置的叙述中，错误的是( )
A.要设置对照组和实验组
B.自变量要始终保持相同
C.无关变量要始终相同且适宜
D.要遵循单因子变量原则
B
【检测】在如图所示的实验中，属于自变量的是(　　)
A.催化剂
B.过氧化氢分解的速率
C.产生气泡量
D.试管中的过氧化氢溶液的量
A
【检测】在探究不同的温度对酶活性影响的实验时，温度和pH值分别属于( )
A.自变量和因变量
B.因变量和无关变量
C.自变量和无关变量
D.自变量和对照变量
C
20%的肝脏研磨液一滴 3.5%的氯化铁溶液一滴
催化剂：过氧化氢酶相对含量：1 无机催化剂：Fe3+
相对含量：25万
3
4
【思考2】同无机催化剂相比，酶为什么具有高效性？
1
2
【思考1】这说明了什么？
说明酶具有高效性
酶降低活化能的作用更显著
各条件使反应加快的本质：
加热：
Fe3+：
酶：
使分子得到能量
降低化学反应的活化能
显著地降低化学反应的活化能
（一）酶在细胞代谢中的作用
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.酶的作用及原(机)理:
酶的作用:
酶的作用原理:
催化作用
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，因而催化效率更高。
酶具有高效性
酶降低化学反应活化能示意图
3.酶的催化作用的意义:
使细胞代谢能在温和条件下快速进行。
图中①表示:
图中②表示:
图中④表示:
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。
图中③表示:
图中⑤表示:
无机催化剂降低的活化能
酶降低的活化能
【检测】下图表示酶和无机催化剂改变化学反应速率的原理。下列相关叙述正确的是(　　)
A.酶降低的化学反应的活化能是EC
B.EC或EA分别表示酶和无机催化剂为化学反应提供的活化能
C.酶具有高效性,其实质在于EB-EAD.酶具有催化作用,是因为能为化学反应提供能量
C
无催化剂时所
需的活化能
无机催化剂催化
时所需的活化能
酶催化时所需的活化能
EB-EC
催化时所需的
【检测】关于活化能，下列说法不正确的是( )
A.是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量
B.加热、加压使反应物分子获得足够的活化能
C.无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量更多而加快反应速率
D.酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应更容易进行
C
1.资料: 关于酶本质的探索
酒怎么变酸了
巴斯德在显微镜下
观察到酵母细胞
毕希纳实
验示意图
(二) 酶的本质
（二）酶的本质
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
李比希
毕希纳
萨姆纳
争论
其他科学家
切赫和奥特曼
引起发酵的是细胞中的某些物质,细胞死死亡并裂解后才能起作用
发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质起作用
引起发酵母的物质细胞外继续起作用
脲酶是蛋白质
胃蛋白酶等许多酶是蛋白质
少数酶是RNA
2. 酶的定义:
什么是酶？
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
少数的酶是RNA
其中绝大多数是蛋白质，
酶与一般无机催化剂的共同点
（1）改变化学反应速率，反应前后本身不被消耗
（2）降低活化能，使反应速率加快
（3）缩短达到平衡的时间，但不改变化学
反应方向和平衡点
------------------
------------------
B
A
有催化剂
无催化剂
3.归纳酶的本质及生理功能
化学本质 绝大多数是________
少数是_____
合成原料
合成场所
来源 生理功能 作用原理 蛋白质
RNA
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
核仁
降低化学反应的活化能
生物催化作用
活细胞
【检测】20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶，是由20%的蛋白质和80%的RNA组成，如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2＋的浓度，他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明(　　)
A.RNA具有生物催化作用
B.酶是由RNA和蛋白质组成的
C.酶的化学本质是蛋白质
D.绝大多数的酶是蛋白质,少数是RNA
A

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