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(共46张PPT)
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。
新叶为什需要阳光？
第5章 细胞的能量供应和利用
人类及动物又是如何获取能量的？
外界能量如何进入细胞并被细胞利用？
1
细胞代谢
概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应， 统称为细胞代谢。P76
意义：
场所：
叶绿体：
线粒体：
核糖体：
实质：
CO2+H2O （CH2O) +O2
酶
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
光能
氨基酸 多肽
脱水缩合
酶
Q：为什么细胞代谢离不开酶的作用？
主要在细胞质基质中
是细胞生命活动的基础
各种化学反应的总称
光合作用
呼吸作用
脱水缩合
01
酶的作用和本质
5.1 降低化学反应活化能的酶
目标
01
02
03
掌握酶的化学本质和在细胞代谢中的作用，认同科学发现是在不断地探索和争论中前进的。(生命观念）
通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，尝试设计对照实验。（科学探究）
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。（社会责任）
学习目标
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。
1
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), 排除物理性消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学性消化。
斯帕兰扎尼在研究鹰的
消化作用
消化：食物在消化道被分解的过程
消化
消化的形式
物理性消化：牙齿的咀嚼，舌头的搅拌，胃肠的蠕动等
化学性消化：食物在消化液的作用下逐步分解的过程
小鸡为什么啄食沙粒
问题探讨
1
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。
斯帕兰扎尼在研究鹰的
消化作用
斯帕兰札尼的实验说明：
食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。
斯帕兰扎尼在研究鹰的
消化作用
但我不知是什么物质...emo...
后来，科学家发现胃液含有大量盐酸，于是推测盐酸是使食物分解的物质。
胃蛋白酶的发现过程
1
1835年，德国科学家施旺发现，
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。
施旺
德国生理学家
胃蛋白酶的发现过程
1
科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？
【探究一】 酶在细胞代谢中的作用：比较H2O2在不同条件下的分解
（1）实验原理：
细胞代谢是细胞生命活动的基础，但细胞代谢中也会产生代谢废物，甚至会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，细胞中有 ，能将过氧化氢及时分解为 。
中有较多的过氧化氢酶。质量分数为3.5%的 和质量分数为20%的 相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+ 数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。
过氧化氢酶
氧气和水
新鲜肝脏
FeCl3溶液
肝脏研磨液
Fe3+是无机催化剂
2H2O2
2H2O+O2↑
反应条件
【探究一】 酶在细胞代谢中的作用：比较H2O2在不同条件下的分解
（2）实验目的：
②加热是化学反应常见的条件
③Fe3+是无机催化剂
④新鲜肝脏中含有过氧化氢酶
不同条件
①点燃的卫生香的复燃情况
②气泡冒出情况
判断H2O2的分解快慢依据：
单位时间内
O2的产生量
①常温下反应
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）请问此处的不同条件分别是指什么条件？
（2）判断过氧化氢的分解快慢的依据是什么？
【探究一】 酶在细胞代谢中的作用：比较H2O2在不同条件下的分解
（3）实验材料：
材料用具
实验材料：_____的质量分数为20%的__________________________。
实验仪器：量筒、试管、滴管、试管架、__________、火柴、酒精灯、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计。
实验试剂：新配制的体积分数为___________________、_______________。
恭喜同学们开启隐藏任务！
请问为什么要用新鲜的肝脏研磨液？
新鲜
肝脏(如猪肝、鸡肝)研磨液
3%的过氧化氢溶液
质量分数3.5%的FeCl3溶液
卫生香
【探究一】 酶在细胞代谢中的作用：比较H2O2在不同条件下的分解
（3）实验材料：
！实验中使用的肝脏必须是新鲜的，只有在新鲜的肝脏中，过氧化氢酶才能保持活性；
！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。
【探究一】 酶在细胞代谢中的作用：比较H2O2在不同条件下的分解
（4）实验步骤：
1.取4支洁净的试管，分别__________1、2、3、4，向各试管内分别加入2mL过氧化氢溶液，按序号依次放置在试管架上。
2.将2号试管放在________________________，观察__________的情况，并与1号试管作比较。
3.向3号试管内滴入______________，向4号试管内滴________________，仔细观察，并记录实验结果。
4.立即将_____________分别放入3号和4号试管内液面的上方，仔细观察，并记录实验结果。
编上序号
2滴FeCl3溶液
气泡冒出
90℃左右的水浴中加热
2滴肝脏研磨液
点燃的卫生香
【探究一】 酶在细胞代谢中的作用：比较H2O2在不同条件下的分解
试管编号 1 2 3 4
H2O2溶液(3%) 2mL 2mL 2mL 2mL
实验处理 常温 90℃水浴加热 2滴FeCl3 2滴肝匀浆
气泡产生情况
卫生香复燃情况
不明显
少量
较多
大量
变亮
复燃
不复燃
不复燃
实验步骤和实验现象
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)
3与4对照：____________________________
过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。
比较过氧化氢在不同条件下的分解

对照试验使试验结论更可靠
实验分析：
（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）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，也有大量气泡产生，这说明什么？
（4）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？为什么说酶 对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
不能。温度过高会造成生物的细胞死亡
说明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号，过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多；
讨论
说明酶具有高效性
讨论
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
实验结论
(1)加热、酶（过氧化氢酶）与无机催化剂（Fe3+）都具有加快化学反应速率的作用
(2)与无机催化剂相比，过氧化氢酶的催化效率要高得多。
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
实验设计应该遵循以下原则
一个实验中只能有一个自变量，除了自变量之外其他变量（无关变量）均要相同。
1）单一变量原则：
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
变量:实验过程中变化的因素
实验结果
①对照实验：除作为自变量的因素外，(其余因素）无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。
②对照实验：
经实验因素处理的，人为改变条件的组，
实验组：
对照组：
未经实验因素处理的组，
实验结果未知
实验结果已知
实验设计应该遵循以下原则
2）对照原则：
通过设置对照实验，既可排除无关变量的干扰，又可增加实验结果的可信度和说服力。
空白对照 不给对照组做任何实验处理
1号试管即为空白对照
自身对照 对照组和实验组都在同一研究对象上进行。
紫色洋葱鳞片叶外表皮
滴加3%的蔗糖溶液，低倍镜观察
滴加清水后，低倍镜观察
→
→
制成装片，
低倍镜观察。
→
探究植物细胞的吸水和失水
2与3——相互对照
2与4——相互对照
3与4——相互对照
相互对照 不单独设对照组，而是几个实验组之间相互对照
蝾螈受精卵横缢实验示意图
本实验既是自身对照，又是相互对照
实验设计应该遵循以下原则
3）平行重复原则：
多次实验，取平均值，用以减少误差和偶然性。
试管编号 1 2 3 4
H2O2溶液(3%) 2mL 2mL 2mL 2mL
实验处理 常温 90℃水浴加热 2滴FeCl3 2滴肝匀浆
气泡产生情况
卫生香复燃情况
对照组
实验组
不明显
少量
较多
大量
变亮
复燃
不复燃
不复燃
自变量
无关变量
因变量
变 量
等量原则
单一变量原则
对照原则
多组相同装置在相同条件下同一时间进行实验，将数据取平均值，减少偶然性。。
平行重复原则
控制变量和设计对照实验
可检测或观察
判断正误
1、酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量
2、无关变量就是与实验结果无关的变量
3、在一个实验中，因变量的检测指标往往不是唯一的
x
x
√
酶在细胞代谢中的作用
通过以上学习你能总结出加热、Fe3+、酶使H2O2分解的作用机理吗？
酶在细胞代谢中的作用
通过以上学习你能总结出加热、Fe3+、酶使H2O2分解的作用机理吗？
提高分子的能量
降低化学反应的活化能
更显著地降低化
学反应的活化能
酶作用原理：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
酶作用意义：使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行。
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
Fe3+
酶
A
B
常态
活跃状态
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的能量称为活化能
分子
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；可以重复利用
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、酶的本质探索（视频）
酶本质的探索
1
01
02
03
04
19世纪
1857年
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德：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
李比希：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菌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作用，就像在活酵母细胞中一样,取名酿酶
05
萨姆纳：认为酶是蛋白质，且能使尿素分解成氨和二氧化碳
06
切赫、奥尔特曼：少数RNA也具有生物催化功能
1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极的意义？各有什么局限性？
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。
毕希纳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.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？
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。
讨论
1
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？
5、请给酶下一个比较完整的定义。
萨姆纳历时9年，用正确的科学方法，坚持不懈、百折不饶的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。
酶是活细胞产生的具有催化活性的有机物。
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。
酶的定义
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
来源
功能
化学本质
绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA。
②酶发挥作用场所：细胞内、外，生物体内外均可。
注意：
①一般说来，活细胞都能产生酶；
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
细胞核（真核生物）
降低化学反应的活化能
生物催化作用
活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)
酶的种类：
按存在部位分：
胞内酶：合成后在细胞内起作用，如有氧呼吸酶
胞外酶：合成后分泌到细胞外起作用，如消化酶
按功能分：
水解酶：在物质水解时起催化作用
合成酶：在物质合成时起催化作用
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。
探究实验：比较过氧化氢 在不同条件下的分解
酶的作用和本质
酶在细胞代谢中的作用
酶的本质：
绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
自变量
原理：降低化学反应活化能
因变量
无关变量
课堂小结
生物科普视频

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