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第1节 第1课时
酶的作用和本质
第五章 细胞的能量供应和利用
酶在细胞代谢中的作用
一
二
酶的作用机理
三
酶的本质
【问题探讨】
斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用实验（视频）
1、为什么要将肉放在金属笼内？
1773年，意大利科学家斯帕兰札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。
排除物理性消化。
消化道内的化学物质将肉块分解了。
收集胃内化学物质，进行体外实验。
问题探讨
3、怎样才能证明你的推测？
2、是什么物质使肉块消失了？
这种物质是什么
他始终未能得出结论
后来，科学家发现胃液中含有大量盐酸，于是推测盐酸是使食物分解的物质。
1835年，德国科学家施旺，通过实验发现，胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。
酶 有什么作用呢？ 它是什么物质呢？
你在哪里听到过“酶”？
蛋白质的功能
细胞中的化学反应离不开酶的催化，绝大多数酶都是蛋白质。
线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所
线粒体基质中存在与有氧呼吸有关的酶
叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
叶绿体基质中存在与光合作用有关的酶
CO2+H2O （CH2O)+O2（光合作用）
光能
酶
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量(有氧呼吸)
酶
叶绿体：
线粒体：
氨基酸 多肽（脱水缩合）
酶
缩合脱水
核糖体：
细胞代谢
(1)实质：细胞内各种化学反应的统称。
(2)主要场所(代谢中心)：细胞质基质。
(3)代谢控制中心：细胞核。
(4)意义：是细胞生命活动的基础。
①在液体环境中进行
②反应条件温和
③一般伴随着能量的释放、储存和利用
④细胞代谢离不开酶
(5)特点
细胞代谢
酶在细胞代谢中的作用
一
一、酶的作用和本质
一、酶在细胞代谢中的作用
（一）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。
意义：细胞代谢是细胞生命活动的基础。
代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。幸而细胞中含有过氧化氢酶，能将过氧化氢分解，变成氧和水。
2H2O2
2H2O + O2↑
过氧化氢酶
细胞代谢主要场所： 细胞质基质（代谢中心）
细胞代谢控制中心： 细胞核
2H2O2
2H2O + O2↑
加热 加催化剂（如FeCl3)
1、细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？
过氧化氢酶
2、过氧化氢在体外分解需要什么条件？
催化剂：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。
（二）【探究实践】比较H2O2在不同条件下的分解
资料一：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（双氧水），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。
（二）探究·实践
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解
过氧化氢酶的作用
（1） 目的要求
比较过氧化氢在不同条件下的分解
（2） 实验原理
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
不同条件
一、酶的作用和本质
如何比较反应快慢？
②卫生香的复燃法
①气泡法
（二）探究·实践
1、新鲜的质量分数20%的肝脏研磨液（含过氧化氢酶）
2、新配制的体积分数为3%的H2O2溶液
3、3.5%的FeCl3溶液
（3） 实验材料
比较过氧化氢在不同条件下的分解
一、酶的作用和本质
特别注意：（笔记）
“新鲜的肝脏”
“研 磨 液”
——H2O2酶数量多、活性强
——使肝脏细胞中的H2O2酶释放出来，增加H2O2酶与反应物的接触面积
比较过氧化氢在不同条件下的分解
（1）取4支洁净的试管，分别编上序号1、2、3、4，向各试管内加入2mL过氧化氢溶液。将4支试管做不同处理如下图。
1号 2号 3号 4号
比较过氧化氢在不同条件下的分解
一、酶在细胞代谢中的作用
4.实验步骤：
（2）观察实验现象，并做比较。（观察气泡冒出的情况）
3号
4号
1号
2号
不明显
少量
较多
大量
探究 实验
比较过氧化氢在不同条件下的分解
一、酶在细胞代谢中的作用
4.实验步骤：
（2）观察实验现象，并做比较。（观察卫生香的燃烧情况）
复燃
快速复燃
比较过氧化氢在不同条件下的分解
一、酶在细胞代谢中的作用
4.实验步骤：
3号
4号
比较过氧化氢在不同条件下的分解
一、酶在细胞代谢中的作用
5.实验结果：
步骤 试管编号
1 2 3 4
一
二
观察
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
复燃
快速复燃
反应条件
H2O2 浓度
剂量
剂量
气泡产生
点燃的卫生香
不复燃
不复燃
6.实验结论：
H2O2 在不同条件下的分解速率不一样，在H2O2 酶的作用下分解速率最快。
1与2对照：________________________________________________
加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(为反应提供能量)
1与3对照：________________________________________________
FeCl3在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)
1与4对照：______________________________________________
____________
过氧化氢酶在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)
实验分析
3与4对照：____________________________
过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。
结论：
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的催化效率。
①加快化学反应速率；
②不改变生成物的量；
③反应前后酶的数量和性质不变
1、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号试管放出的气泡多，这一现象说明加热能促进H2O2的分解，提高反应速率。
不能。
2、在细胞内能通过加热提高反应速率吗？
3、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
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。
4、3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？说明什么？
4号，过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
一、酶在细胞代谢中的作用
讨论
②自变量：
③因变量：
④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
①变量：
实验中可以变化的因素
单一变量原则：实验组与对照组相比只能有一个变量。
科学方法
(1)控制变量
(不同条件)
(结果)
(相同条件)
控制变量和设计对照实验
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？
试管编号
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
不复燃
不复燃
变亮
复燃
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
因变量
（结果）
相同且适宜
步骤
变量
你能准确找出以上实验中的相关变量吗？
自变量
（不同条件）
过氧化氢溶液的浓度、反应时间、肝脏的新鲜程度等
科学方法
控制变量和设计对照实验
无关变量对实验结果没有影响吗？该实验的无关变量还有哪些？
试管编号 1 2 3 4
实验处理 无 90℃水浴加热 2滴FeCl3 2滴肝匀浆
H2O2溶液（3%） 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
检测指标 1. 气泡冒出情况 2. 卫生香复燃情况
除作为自变量的因素外，其余无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。(一般要设置对照组和实验组)
对照组
实验组
空白对照
①空白对照：
②自身对照：
③相互对照：
对照组不施加任何处理因素
对照组与实验组在同一受试对象上进行。eg：质壁分离和复原
几种处理互为对照
该实验的对照组和实验组分别是什么？
(2)对照实验：
科学方法
控制变量和设计对照实验
1．如图所示为“比较过氧化氢在不同条件下的分解实验”。下列有关分析不合理的是(　　)
自变量
因变量
A．本实验的因变量是不同的催化剂
B．H2O2溶液用量和浓度属于无关变量
C．1号 与 4 号 对照说明酶具有催化性
D．1号与2号对照说明加热能促进H2O2分解
H2O2分解速率/O2产生速率
无酶
有酶
当堂训练（5min)
A
变式2.下图是酶的有关实验，下列相关叙述错误的是
A．上述反应中的自变量是催化剂的种类
B．该实验能证明酶催化效率高
C．该实验如果将肝脏进行研磨，效果会更好
D．该实验的因变量是肝脏质量的变化
自变量
自变量
研磨肝脏，使过氧化氢酶释放出来，提高过氧化氢酶与过氧化氢接触面积
H2O2分解速率/O2产生速率
D
3．探究过氧化氢分解的实验中，过氧化氢酶和过氧化氢浓度分别属于(　　)
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
自变量
因变量——产生氧气速率/ H2O2分解速率
H2O2酶
C
酶 的 作 用 机 理
二
讨论：
（1）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号放出的气泡多，加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
为什么加热能促进过氧化氢分解？
H2O2（常态）
H2O2（活跃状态）
使过氧化氢分子得到能量
容易分解
常态
活跃态
活化能
终态
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。
加热使分子获得能量从常态转变为容易分解的活跃状态，那么无机催化剂和酶是否也提供能量，从而使反应速率加快？
酶和无机催化剂并没有给反应物提供活化能，而是降低了化学反应所需要的活化能。
活化能
反应过程
酶使活化能降低
没有酶催化
有酶的催化
酶的作用机理 :显著降低了化学反应所需的活化能
一、酶在细胞代谢中的作用
1.酶的作用机理是什么？
催化作用
加热
Fe3+
H2O2酶
为过氧化氢分子提供能量
降低化学反应的活化能
显著降低化学反应的活化能
三种条件使过氧化氢加速分解的原理不同
注意：1.酶降低化学反应活化能，不改变生成物的量
2.反应前后酶本身并不被消耗，不为化学反应提供物质和能量
3.只改变化学反应速率，但不改变化学反应的方向和生成物的量
一、酶在细胞代谢中的作用
二. 酶的作用原理
A
B
C
无催化剂曲线：______
酶促反应曲线：______
无酶促反应所需活化能：______
酶促反应所需活化能： ______
酶降低的活化能： ______
曲线A
曲线C
E3
E2—E3
E2
(1)酶作用原理：
(2)酶作用意义：
酶可以显著降低化学反应的活化能，与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行。
（1）降低活化能，使反应速率加快，缩短达到平衡点的时间
（2）反应前后酶本身并不被消耗，并不为化学反应提供物质和能量
（3）只改变化学反应速率，但不改变化学反应的方向和生成物的量
时间
产物浓度
A.加酶
B.加无机催化剂
C.不加催化剂
A、C曲线比较，说明酶具有__________
A、B曲线比较，说明酶具有__________
高效性
催化作用
三.酶的作用特点：
1．如图表示过氧化氢分解前后的能量变化，其中曲线A、B分别表示没有酶催化和有酶催化时的反应过程。下列叙述错误的是(　　)
A．图中H表示没有酶催化时反应所需的活化能
B．图中h表示酶催化时反应所需的活化能
C．若将过氧化氢酶换为Fe3＋，则H－h值减小
D．在加热时，H和h值都将减小
A没有酶
B有酶
常态
A活跃状态
B活跃状态
酶换成Fe3＋:h（活化能）↑ → H（不变）—h↑
加热：提供能量，不可以降低化学反应的活化能
D
2．下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。相关分析合理的是(　　)
A．本实验的因变量是不同的催化剂
B．本实验的无关变量有温度和酶的用量等
C．1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验
D．分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能
自变量
自变量
因变量
产生氧气速率/ H2O2分解速率
温度：自变量
加热只能提供能量，不能降低化学反应活化能
C
3．下图中，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能，正确的图解是(　　)
酶——显著降低化学反应所需要的活化能
C
4．下表是有关H2O2的系列实验，回答有关问题。
序号 反应物 加入物质 条件 现象 X
1 H2O2 无 室温 几乎无气泡 X1
2 H2O2 氯化铁 室温 X2
3 H2O2 土豆浸出液 室温 X3
(1)序号3的实验现象是
(2)序号3的土豆浸出液中含有的对此实验起作用的物质是________ ，土豆浸出液能否重复使用？________(填“能”或“不能”)。
(3)若表中X的内容是收集100 mL气体所需的时间，请预测X1、X2、X3的大小关系是
产生大量气泡
过氧化氢酶
能
X1＞X2＞X3
酶在反应前后性质和数量不改变→可以重复使用

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