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(共28张PPT)
5.1 降低化学反应活化能的酶（一）
1
酶在细胞代谢中的作用
2
酶的本质
【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。
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。
食物在胃中的消化靠的是胃液中的某种物质（斯帕兰札尼）
？
胃液中有大量盐酸，推测盐酸使食物分解（科学家）
胃腺分泌物中有一种物质和盐酸混合后，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（施旺）
物质和能量
能量的释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实现
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
细胞代谢：
（脱水缩合、光合作用、细胞呼吸等）
细胞代谢离不开酶
一、酶在细胞代谢中的作用
1.探究·实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验目的：
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用和意义。
实验原理：
水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3+、新鲜肝脏研磨液中的过氧化氢酶均可影响H2O2分解为H2O和O2的速率。
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
请同学们构思，设计实验流程；
并写出预测实验现象及结论。
试管编号 1 2 3 4
一 H2O2 浓度
二
2滴 2滴
实验现象 气泡产生
卫生香
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
鲜肝研磨液
反应条件
实验步骤
>>
温度
催化剂不同
催化剂的有无
不明显
不复燃
少量
较多
大量
不复燃
变亮
复燃
Fe3+
过氧化氢酶
1
2
3
4
3
4
实验现象
2号试管气泡多，加热能促进H2O2的分解，提高反应速率
1. 与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象，这一现象说明了什么？
2. 3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
Fe3+ 和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率
Fe3+
过氧化氢酶
1
2
3
4
3
4
实验现象
3. 3号试管和4号试管相比，哪只试管反应快，这说明了什么？
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？
一样多，几支试管的H2O2 溶液的体积和浓度都相同。
Fe3+
过氧化氢酶
1
2
3
4
3
4
实验现象
5.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许多化学反应，这些化学反应需要在常温常压下高效率的进行，只有酶能满足这样的要求
请思考：
通过刚才的探究实验，同学们有没有发现生物学实验设计中特别需要注意的一些因素呢？
控制变量和设计对照实验
自变量：实验中 的对实验对象进行处理的因素
因变量：因 改变而变化的变量
无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些对 造
成影响的可变因素
人为控制
自变量
1.变量:实验过程中变化的因素
控制变量与设计对照实验
实验结果
一、酶在细胞代谢中的作用
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相同且适宜。
Y = 3 + x
自变量
因变量
无关变量
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)
空白对照：
自身对照：
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
几种处理（或水平）互为对照
2.设计对照实验：
控制变量与设计对照实验
一、酶在细胞代谢中的作用
说明
结论 自变量
因变量
2号
1号
3号
4号
对照组
实 验 组
2mL 过氧化氢溶液
常温
90℃水浴
2滴FeCl3溶液
2滴肝脏研磨液
不明显
少量
较多
大量
变亮
复燃
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
气泡产生
卫生香复燃
分 组 编 号
相 同 处 理
不 同 处 理
不复燃
不复燃
无关变量
一、酶在细胞代谢中的作用
空白对照
为什么？
一、酶在细胞代谢中的作用
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
加热能促进过氧化氢分解
加热使过氧化氢分子得到了能量，从常态便会容易分解的活跃状态
Fe3+能促进过氧化氢分解
降低了过氧化氢分解的活化能
过氧化氢酶能促进过氧化氢分解
降低了过氧化氢分解的活化能
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
正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速有序进行
酶的作用原理
一、酶在细胞代谢中的作用
酶的作用意义，高效性
一、酶在细胞代谢中的作用
想一想：如何表示？
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
A
B
C
时间
O2
量
无催化剂
加Fe3+
加过氧化氢酶
建构过氧化氢分解产生的氧气量与时间关系的数学模型
(无催化剂 加Fe3+ 、H2O2酶)
酶本身有没有消耗？
是否为化学反应提供物质和能量？
是否改变化学反应的方向和生成物的量吗？
没有
不提供
不改变
酶具有催化剂的特点：
①反应前后性质、数量不变；
②能改变反应速率→降低化学反应活化能；
③缩短达到平衡的时间，不改变平衡点（即产物的总量不变）
A.酶具有催化作用，是因为能
为化学反应提供能量
B.酶降低的化学反应的活化能是EC
C.酶比无机催化剂的催化效率更
高，其实质在于EB－EC＞EB－EA
D.EC和EA分别表示酶和无机催化剂
为化学反应提供的活化能
例题：如图表示酶和无机催化剂改变化学反应速率的原理，
下列叙述正确的是（ ）
C
二、酶的本质
1、科学家是怎么研究酶的本质的？
二、酶的本质
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
发酵与整个细
胞的活动有关
发酵与细胞中
某种物质有关
酵母细胞中的某物质能在细胞外起作用
酶是蛋白质，催化作用
巴斯德之前
巴斯德
李比希
毕希纳
萨姆纳
少数RNA也具有生物催化功能
切赫和奥尔特曼
请给酶下一个比较完整的定义。
酶是活细胞产生的具有催化活性的有机物。其中，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
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
二、酶的本质
设计实验，探究某种酶的化学本质
某种酶 + 蛋白酶
加入酶的底物
底物没有被催化→该酶是蛋白质
底物被催化→该酶是RNA
某种酶 + 双缩脲试剂
出现紫色→该酶是蛋白质
不出现紫色→该酶是RNA
方案1
方案2
甲乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性随时间的变化曲线图。
问：
甲酶的本质是？
乙酶的本质是？
RNA
蛋白质
酶活性：酶催化特定化学反应的能力。
表示方法：可用一定条件下酶或催化某一化学反应的速率来表示。
判断下列说法是否正确。
①只有具有分泌功能的细胞才能产生酶
②人体细胞中的酶有的是从食物中获得，有的细胞合成的
③一般情况下，活细胞都能产生酶
④绝大多数酶是蛋白质
⑤酶在催化过程中不断被消耗
⑥酶只能在细胞内发挥作用
⑦酶在新陈代谢和生殖发育中起调控作用
⑧酶只是起催化作用
⑨酶都是在核糖体上合成的
×
√
×
√
×
×
×
√
×
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
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
D
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。
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。

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