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第5章 细胞的能量供应与应用
第1节 降低化学反应活化能的酶
第1课时
它的本质是什么？有何作用？
1773年，意大利科学家斯帕兰礼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？
2、是什么物质使肉块消失了？
3、怎样才能证明你的推测
问题探讨
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
化学物质将其分解
收集胃内化学物质，进行体外实验
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
脲酶是蛋白质
李比希（化学家）
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
一、酶的本质
1.概念： 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
来源
化学本质
功能
①来源：活细胞
②作用：催化作用（酶只有一个作用：不具有传递信息、调节的作用）
③本质：蛋白质或RNA（酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸）
一、酶的本质
某种酶 + 蛋白酶
加入酶的底物
底物没有被催化水解→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
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？
拓展应用
④有些酶在细胞内发挥作用，有些酶在细胞外发挥作用(如：消化酶)。
酶也可以在体外发挥作用(如：加酶洗衣粉中的酶)
酶只能在细胞内发挥作用吗？
1.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。
细胞代谢会产生对细胞有害的物质，如H2O2等，细胞依靠过氧化氢酶能快速将过氧化氢分解。
一）酶在细胞代谢中的作用
H2O2在这些条件下的分解速率相同吗？
经计算，质量数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，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。
2 H2O2 2 H2O + O2↑
/Fe3+
过氧化氢酶
2.实验原理
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。
新鲜的肝脏研磨液
如何判断过氧化氢被分解的快慢？
①观察单位时间内产生气泡的多少
②观察点燃的卫生香的复燃情况
常温/
1.实验目的：
过氧化氢酶含量多且活性高
实验：比较H2O2在不同条件下的分解
比较过氧化氢在不同条件下的分解
3.实验过程
结果图示
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
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
4.实验现象与分析
Fe3+做催化剂
过氧化氢酶
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。
结论：
水浴加热、FeCl3 、过氧化氢酶都能加快H2O2分解的速率；
与FeCl3 相比，过氧化氢酶的催化速率要高得多。
结果分析
5.实验结论
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
(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
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
科学方法
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
（相同 适宜）
步骤
变量
自变量
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？
单一变量原则
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。
该实验的对照组和实验组分别是什么？
(2)对照实验：
控制变量和设计对照实验
不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照
科学方法
相互对照
（1）与1号试管相比，2号试管加热能产生气泡，这一现象说明什么？
2号试管放出的气泡多，说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
1.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
二、酶的作用机理
2.什么是活化能？
H2O2
①常温
②加热
③FeCl3
④过氧化氢酶
常态
活化能
二、酶的作用机理
H2O＋O2
活跃状态
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。
2.什么是活化能？
一、酶在细胞代谢中的作用
H2O2 H2O＋O2
①常温
②加热
③FeCl3
④过氧化氢酶
常态 活跃状态
活化能
提供活化能
降低活化能
降低活化能，更显著
3.你能解释加热、无机催化剂，酶在这一过程中的不同作用吗？
4. Fe3+和过氧化氢酶都有催化作用，你认为催化的机理是什么？
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。
常态
活跃状态
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
无机催化剂降低的活化能：
酶降低的活化能：
①
②
③
①无催化剂
②无机催化剂
③酶
E2-E3
E1
E2
E2-E1
E3
1.① ② ③分别表示什么？
2.用字母表下列活化能
1. 酶具有极强的催化功能，其原因是 (　　)
A.增加了反应物之间的接触面 B.降低了反应所需的活化能
C.提高了反应所需的活化能 D.酶提供了使反应开始所必需的活化能
B
A
2. 关于酶的叙述中，正确的是(　　)
A.细胞代谢过程中需要酶的参与 B.酶都有消化作用
C.酶只有在生物体内才能起催化作用 D.酶都是在核糖体上合成的
课堂练习
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
合成原料
合成场所
来源 生理功能 作用场所 氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
细胞核(主要)
一般活细胞中均能产生
具有生物催化功能
细胞内或细胞外或体外
课堂小结

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