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第5章第1节 降低化学反应活化能的酶
一、酶的作用和本质
学习目标
目标
01
02
03
阐明酶在细胞代谢中的作用和化学本质。
掌握控制变量和设置对照实验方法。
通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断的探索和争论中前进的，体会科学家不畏挫折的精神。
01
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。
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
细胞代谢离不开酶的作用
2H2O2
2H2O + O2↑
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。
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。
2 H2O2 2 H2O + O2↑
2 H2O2 2 H2O + O2↑
2 H2O2 2 H2O + O2↑
Fe3+
过氧化氢酶
2 H2O2 2 H2O + O2↑
2.实验原理
1.实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。
如何判断过氧化氢被分解的快慢？
观察单位时间内产生气泡的多少；观察带火星的卫生香的复燃情况
比较过氧化氢在不同条件下的分解（实验）
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液
质量分数为3.5%的FeCI3溶液
新配制的体积分数为3 %的H2O2溶液
量筒、试管、滴管、试管架、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计、卫生香、火柴
3.材料用具
过氧化氢酶含量多且活性高
比较过氧化氢在不同条件下的分解（实验）
实验过程示意图
2ml H2O2溶液
1号
2滴FeCl3溶液
2滴肝脏研磨液
2号
2ml H2O2溶液
90℃水浴
3号
2ml H2O2溶液
3号
4号
4号
比较过氧化氢在不同条件下的分解（实验）
试管编号
步骤 1 2 3 4
一
二
三 观察
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
几乎无
少量
较多
大量
/
/
变亮
复燃
反应条件
H2O2浓度
H2O2剂量
气泡产生
带火星的卫生香
请观察教材P77页图片，描述各支试管的实验现象，并分析现象产生的原因。
比较过氧化氢在不同条件下的分解（实验）
2）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
1 2 3 4 3 4
1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？
加热能促进H2O2的分解,提高反应速率；
FeCl3中的Fe3+ 和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
思考讨论现象产生的原因
3）3号试管Fe3+数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,这说明什么？
1 2 3 4 3 4
过氧化氢酶比Fe3+ 的催化效率高得多。
4）2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多,为什么？
一样多，几支试管的H2O2 溶液的体积和浓度都相同。
请同学们阅读教材P78相关内容（控制变量），思考：一个严谨的实验该如何来设计？有哪些因素是我们必须要考虑的？
自变量：
因变量：
无关变量：
除自变量外，实验中还存在的一些也可对实验结果造成影响的其它变量
随着自变量的变化而变化的变量
人为改变的变量
变量：
实验中可以变化的因素
（不同条件X）
单一变量原则：实验设计时只有一个自变量，且无关变量在对照组和实验组中均要保持一致且适宜
（结果Y）
（相同条件a）
对照实验：除自变量之外，其余因素（无关变量）都
保持一致，并将结果进行比较的实验。
对照实验一般要设置对照组和实验组。
试管编号
步骤 1 2 3 4
一
二
三 观察
实验结论
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
几乎无
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快
反应条件
无关变量
H2O2浓度
H2O2剂量
气泡产生
带火星的卫生香
对照组
实验组
自变量
因变量
对照实验
讨论：该实验的对照组和实验组分别是什么？
变量
相同 适宜
单一变量原则
控制变量和设置对照实验
为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内的化学反应的顺利进行是至关重要的。
剧烈条件
常态是微观粒子处于能量最低的状态。当原子处于基态时，此时原子处于稳定状态。
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。
酶的作用原理
右图曲线表示在无酶催化条件
和有酶催化条件下某化学反应的能
量变化过程，请回答：
(1)没有酶催化的反应曲线是___。
(2)有酶催化的反应曲线是_____。
(3)AC段的含义是______________________________________。
(4)BC段的含义是______________________________________。
(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将______移动。
常态
活跃状态
活化能：分子从常态转变为活跃状态所需要的能量
②
①
在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能
酶降低的活化能
向上
酶的作用原理
分析总结各条件使反应加快的本质：
加热：
Fe3+：
酶：
提高分子的能量
降低化学反应的活化能
同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。
酶的作用原理
02
酶的本质
思考·讨论
我国早在4000多年前的夏禹时代，就掌握了酿酒技术。1716年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酵母。
酶的本质
巴斯德之前
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德(微生物学家）
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用
引起发酵的是细胞中的某些物质，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
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
提取脲酶，并证明其是蛋白质
李比希（化学家）
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
酶的本质
发酵是由于酵母细胞的存在,
没有活细胞的参与，
这些物质在酵母细胞死亡并裂解后，
引起发酵的是酵母细胞中的物质，
才能发挥作用。
糖类是不可能变成酒精的。
巴斯德
李比希
1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义 各有什么局限性
2.在科学发展过程中出现争论是正常的。巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么 这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用
1.巴斯德认为发酵与活细胞有关,是合理的;认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用,是不正确的。李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质,是合理的;认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用,是不正确的。
2.巴斯德是微生物学家,特别强调生物体或细胞的作用;李比希是化学家,倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究目标集中在他们争论的焦点上,使科学研究更加有的放矢。
酶的本质
毕希纳的实验
3.从毕希纳的实验可以得出什么结论
毕希纳的实验说明,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。
酶的本质
从刀豆种子中提取到脲酶
证明脲酶是蛋白质
萨姆纳的贡献：
4.萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他取得成功靠的是什么样的精神品质
萨姆纳历时9年,发扬坚持不懈、百折不挠的科学精神,用正确的科学方法,将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。
酶的本质
　酶的概念：酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物,其中绝大多数的酶是蛋白质,少数的酶是RNA。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
请给酶下一个比较完整的定义。
酶概念的三要素：
(1)酶的来源：活细胞产生的．
(2)酶的生理功能：催化作用
(3)酶的化学本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA． 　　　　
酶的本质
化学本质 绝大多数是_______ 少数是_________
元素组成
合成原料
合成场所
来源 一般来说，活细胞都能产生
作用场所
作用原理
RNA
蛋白质
核糖核苷酸
氨基酸
核糖体
细胞核（真核生物）
细胞内、外及生物体外均能发挥作用
C、H、O、N、(S)
C、H、O、N、P
显著降低化学反应的活化能
酶的本质
1、酶和无机催化剂都能催化学反应，与无机催化剂相比，酶具有的特点是
A.能为反应提供活化能
B.降低反应所需活化能
C.能在温和条件下催化化学反应
D.催化化学反应更高效
2、酶的基本组成单位是
A.氨基酸 B.核苷酸
C.核糖核苷酸 D.A或C
D
练习
D
3、下图为H2O2在不同条件下分解的曲线图，图中①②③④表示的条件分别是
A.H2O2酶催化　FeCl3催化　加热　自然条件
B.加热　自然条件　H2O2酶催化　FeCl3催化
C.加热　FeCl3催化　自然条件　H2O2酶催化
D.自然条件　加热　FeCl3催化　H2O2酶催化
D
练习

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