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问题导学
1、细胞代谢为什么离不开酶？
2、酶是什么物质？
3、什么是变量？什么是对照实验？
光合作用
细胞呼吸
能量
ATP
酶
物质代谢
有机物
分解
有机物
合成
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
细胞代谢：
细胞中每时每刻进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
细胞内化学反应的特点
反应缓慢
反应过程复杂
对反应条件要求高
常见有机化学反应的条件
高温 高压
强酸 强碱
剧烈条件
——图片摘自网络
细胞内外的环境
温和
常温
常压
水溶液环境
pH接近中性
在这种环境状态下发生的化学反应，应该有适合的生物催化剂 ———— 酶
一、酶在细胞代谢中的作用
细胞代谢是生命活动的基础，但代谢过程中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，损害细胞。
细胞中的过氧化氢酶能将过氧化氢及时分解.过氧化氢酶在肝脏里含量较多。
资料：
过氧化氢在体外能分解吗？需要什么条件？
在体内分解和在外界分解情况有什么不一样吗？
比较H2O2在不同条件下的分解
2H2O2 2H2O + O2
反应条件
1. 实验原理：
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
2. 实验设计：
不同条件
比较H2O2在不同条件下的分解
2. 实验设计：
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
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？
在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
3. 实验结果与结论
比较H2O2在不同条件下的分解
3. 实验结果与结论
比较H2O2在不同条件下的分解
3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
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？
一、酶在细胞代谢中的作用
1、酶的作用:
催化
2、活化能:
常态
终态
活跃状态
活化能
酶降低了反应的活化能
一、酶在细胞代谢中的作用
1、酶的作用:
催化
3、酶的作用机理:
降低化学反应的活化能
2、活化能:
酶的催化机理
酶
酶
酶
底物
中间产物
产物
酶+底物
酶-底物复合物
酶+产物
酶的催化机理
控制变量和设计对照实验
变量：实验过程中的变化因素
自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素
因变量：因自变量改变而变化的变量
控制变量和设计对照实验
变量：实验过程中的变化因素
无关变量：实验过程中存在的其他一些会对实验结果造成影响的可变因素
控制变量和设计对照实验
对照实验：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。
控制变量和设计对照实验
对照实验一般要设置对照组和实验组
对照组
实验组
空白对照
控制变量和设计对照实验
实验设计原则：
①对照原则:
②单一变量原则：
设计对照实验,既要有对照组又要有实验组。
在对照实验中,除了要观察的变量发生变化外,其他变量都应保持相同。
③平行重复原则：
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。
酶本质的探索
意大利科学家斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用……
1773年
巧妙之处？
鹰胃中的分泌物（胃液）
对肉有消化作用！
酶本质的探索
巴斯德和李比希的观点分别是什么？有什么局限性？
巴斯德和李比希的争论对后人研究酶的本质有何意义？
毕希纳是如何终结上述争论的？他的实验结论是什么？
萨姆纳成功揭示脲酶的化学本质靠的是什么样的精神？
20世纪80年代，科学家发现少数RNA也具有催化功能！
二、酶的本质
活细胞产生的
——酶的来源
有机物
——酶的化学本质
具有催化作用
——酶的功能
酶
1 酶在反应中的作用
酶是一种生物催化剂；
酶显著降低了化学反应的活化能。
3 学习设计对照实验
学会确定自变量，控制无关变量，观察和检测因变量；
学会设置对照组，明确对照组在实验中的意义。
小 结
2 酶的化学本质
绝大多数酶是蛋白质，还有少量的RNA。
三、酶的特性
（一）高效性
——与无机催化剂相比
酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍
107～1013
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉和蔗糖都是非还原糖。
淀粉和蔗糖在酶的作用下都能水解成还原糖。
通过斐林试剂鉴定溶液中是否有还原糖，确定酶促反应产物。
1. 实验原理：
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
2. 实验设计：
实验的自变量、因变量以及无关变量分别是什么？
试管 编号 淀粉 溶液 蔗糖 溶液 淀粉酶
溶液
1 2 mL 2 mL
2 2 mL 2 mL
斐林试剂 反应
条件
2 mL 沸水浴
1 min
2 mL
产物鉴定
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
3. 实验结果：
4. 实验结论：
淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解
（二）专一性
——每一种酶只能催化一种或一类化学反应
影响酶活性的条件
酶活性:
酶催化特定化学反应的能力
在一定条件下催化某一化学反应的速率
探究活动一
温度是否影响酶的活性？
温度影响酶的活性
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
表达、交流
？
实验设计思路
1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？
淀粉酶， H2O2受温度影响也会分解
2、自变量是什么？设计几组温度？因变量是什么？观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？
碘液，看是否变蓝
能否用斐林试剂来鉴定
不能，因为斐林试剂需水浴加热，而本实验需严格控制温度。
三组，高温，低温和适宜温度！
材料用具：
质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液(最适催化温度为60℃)、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、热水、蒸馏水、冰块，碘液、试管、量筒、烧杯、酒精灯、温度计、三脚架、石棉网等。
实验步骤：淀粉 +淀粉酶
+在不同温度下保温
+检验，
步骤合理吗
酶的催化反应应在预设的温度下进行
思考
实验操作内容
1
2
3
4
5
6
加等量可溶
性淀粉溶液
加等量新鲜淀粉酶溶液
分别保温
（5min）
将2支试管
混合（5min）
加入等量碘液
观察实验现象
得出结论
试管1，1’
试管2，2’
试管3，3’
1号
2ml
2号
2ml
3号
2ml
1’号
1ml
2’号
1ml
3’号
1ml
600C热水
沸水
冰块
1’号注入1号
2’号注入2号
3’号注入3号
2滴
2滴
2滴
不变蓝
变蓝
变蓝
温度过高或过低都会影响酶的活性
探究活动一
温度是否影响酶的活性？
温度影响酶的活性
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
表达、交流
温度过高或过低都会影响酶的活性
我们知道口腔温度和体温差不多，而当我们口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后，却发现，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，你能给出合理的解释吗？
唾液的pH为6.2—7.4
胃液的pH为0.9—1.5
思考
探究活动二
pH是否影响酶的活性？
pH影响酶的活性
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
表达、交流
材料用具：
质量分数为20%的肝脏研磨液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为5%的NaOH溶液、质量分数为5%的HCl、蒸馏水、试管、量筒等。
实验思路
1、自变量是什么？设计几组pH？因变量是什么？以什么作为观察指标？
2、怎样排除温度和其他因素对实验结果的干扰？
3、实验中使用的NaOH、HCl各加入1mL。
实验步骤
项目
1号试管
2号试管
3号试管
1
2
3
结果
肝脏研磨液
pH处理
3%过氧化氢
2滴
2滴
2滴
5%HCl
1mL
蒸馏水
1mL
5%NaOH
1mL
2mL
2mL
2mL
气泡
较多
几乎无
几乎无
实验设计步骤
探究活动二
pH是否影响酶的活性？
pH影响酶的活性
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
表达、交流
过酸、过碱都会影响酶活性
探究活动三
pH由过酸、过碱恢复为中性，酶活性能否恢复？
pH由过酸、过碱恢复为中性，酶活性不能恢复
处于过酸、过碱环境下的酶恢复为中性，酶活性不能恢复。
2号试管加1mLNaOH,
3号试管加1mLHCl
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
表达、交流
影响酶促反应速率的主要因素：（1）温度（2）pH
酶的保存：适于在低温（0-4℃）下保存。
0
最适温度
t/℃
υ/mmol. s-1
酶活性受温度影响示意图
（三）酶的作用条件温和
思考
酶为什么这么“娇气”？
因为绝大多数酶是蛋白质，强酸、强碱、高温等剧烈条件都会影响到蛋白质的结构。
酶的浓度：在有足够底物而又不受其它因素的影响的情况下，则酶促反应速率与酶浓度成正比。
底物浓度：当酶浓度、温度和PH恒定时，在底物浓度很低的范围内，反应速率与底物浓度成正比，当底物浓度达到一定限度时，所有的酶与底物结合，反应速率达到最大，再增加底物浓度，反应速率不再增加。
酶促反应速率
酶的浓度
酶促反应速率
底物浓度
酶量一定
影响酶活性的因素-调节剂
活性位点有
两个关键的氨基酸
参与催化淀粉的水解
Cl-
淀粉分子
活性位点
空间结构
活性位点
空间结构
2个氨基酸
的R基
影响酶活性的因素-调节剂
Cl-离子是唾液淀粉酶的激活剂
淀粉
淀粉+酶
淀粉+酶+Cl-
影响酶活性的因素-调节剂
——图片摘自网络
影响酶活性的因素-调节剂
活性
位点
活性位点
空间结构
改变
重金属离子Hg2+中毒抑制酶的作用
——图片改编自网络
酶在生产、生活中的应用
——图片摘自网络

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