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(共32张PPT)
第1节 降低化学反应活化能的酶
（第一课时）
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。
情景材料一
斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用实验（视频）
合作探究一：为什么要将肉块放在金属笼内？
便于取出肉块、排除物理性消化干扰
合作探究二：是什么物质使肉块消失了？怎样才能证明你的推测？
情景材料一
胃内的化学物质,收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否能将肉块分解。
合作探究二：是什么物质使肉块消失了？怎样才能证明你的推测？
合作探究三：像这样细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢，那么细胞代谢与我们常见的化学反应需要的条件一样吗？
（主要场所：细胞质基质）
温和
①常温
②常压
③水溶液环境
④pH接近中性
剧烈
①高温
②高压
③强酸
④强碱
常见有机化学反应
细胞内外的环境
合作探究四：在细胞较为温和的环境中，各种生化反应如何高效有序的进行呢？
一
酶在细胞代谢中的作用
细胞代谢离不开酶的作用
线粒体: C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量
氧气
叶绿体：CO2+H2O （CH2O) +O2
光能
核糖体：氨基酸 多肽
脱水缩合
酶
酶
酶
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，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。
一
酶在细胞代谢中的作用
2H2O2
2H2O + O2↑
思考：细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？
细胞中含有过氧化氢酶
资料二：动物界的“化学战”大师—投弹手甲虫，投弹手甲虫腹部的一侧大的腺体中储存着对苯二酚和过氧化氢，而小的腺体中储存着过氧化氢酶。
一
酶在细胞代谢中的作用
合作探究五：过氧化氢酶、加热、加催化剂Fecl3都能使过氧化氢分解，他们原理一样吗？分解速率一样吗？如何设计实验来探究酶的作用？
为什么投弹手甲虫要将两个腺体中的化学物质混合在一起时才会喷出粘性物质呢？在这个过程中，过氧化氢酶起什么作用？
催化
思考：过氧化氢在体外分解需要什么条件？
加热、 加催化剂（如Fecl3)
探究·实践
2H2O2
2H2O + O2 ↑
不同条件
①常温
②加热
③加FeCl3
④加过氧化氢酶
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢,了解酶的作用和意义。
过氧化氢在高温、铁离子(Fe3+)、过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。
比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验
1. 实验原理：
2. 实验目的：
3.材料用具：
·新鲜的质量分数为20%的肝脏(如猪肝、鸡肝)研磨液
·质量分数为3%的FeCl3溶液
·新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液
a.材料：
b.用具：
量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计
①本实验为什么要用新鲜的肝脏？
②实验为什么把肝脏制备成研磨液？
新鲜的肝脏含有较多过氧化氢酶
肝脏研磨后可使肝细胞内的过氧化氢酶释放出来，增大酶与过氧化氢的接触面积，加快分解速率
如何判断过氧化氢被分解的快慢？
检测（观察）的指标：
①观察单位时间内产生气泡的多少
②观察带火星的卫生香的复燃情况
1号
2号
3号
4号
2H2O2
2H2O+O2
反应条件
科学方法
控制变量和设计对照实验
1.变量
①自变量:
②因变量:
③无关变量:
实验过程中变化的因素
人为控制的对实验对象进行处理的因素
因自变量改变而变化的变量
除自变量外，实验中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素
Y = kx + b
（不同条件X）
（结果Y）
（相同条件b）
相同且适宜
2.对照实验
除作为自变量的因素外，其余变量（无关变量）都保持
一致，并将结果进行比较的实验，叫做对照实验。
对照组
实验组
不经自变量处理
经过自变量处理
①空白对照
②自身对照
看视频并根据课本P77 图片，描述各试管的实验现象
试管编号 说明
1 2 3 4 步骤 组别 一 H2O2浓度 3% 3% 3% 3%
H2O2剂量 2mL 2mL 2mL 2mL 二 反应条件 常温 90℃ 水浴 FeCl3 肝脏研磨液
2滴 2滴 三 结果 产生气泡
卫生香 燃烧情况 实验结论 实验遵循原则 不复燃
较多
变亮
大量
复燃
几乎无
不复燃
少量
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，
在过氧化氢酶的作用下分解速率最快。
变量
分析本实验的对照组和实验组
自变量
因变量
无关变量
相同且适宜
可观测的指标
单一变量原则
等量原则
温度
催化剂种类
H2O2的
分解速率
对照实验
对照组
实验组
对照原则
讨论
1. 与1号试管相比，2号试管出现什么不同现象？ 这一现象说明了什么？
说明加热能促进H2O2的分解，提高反应速率。
2号试管产生的气泡多
2. 在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
不能
3. 3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
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。
讨论
4. 3号试管与4号试管相比，哪只试管中的反应速率快，这说明什么？
4号试管
说明过氧化氢酶比Fe3+ 的催化效率高得多,说明酶具有高效性。
5. 2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多，为什么？
一样多，几支试管的H2O2 溶液的体积和浓度都相同。
归纳实验分析：
思考：加热、FeCl3、H2O2酶加快化学反应速率的作用原理一样吗？
1号和2号试管比较：
1号和3号试管比较：
1号和4号试管比较：
3号和4号试管比较：
加热可以加快过氧化氢分解
FeCl3能催化过氧化氢分解
过氧化氢酶能催化过氧化氢分解
过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高
一
酶在细胞代谢中的作用
分子由常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需要的能量称为_______。
活化能
能量
H2O2
常态
不易发生化学反应
H2O2
活跃态
易发生化学反应
加热、Fe3+、酶的作用机理
一
酶在细胞代谢中的作用
①加热：
为反应物分子提供能量(活化能),使其达到活跃状态
②Fe3+：
降低化学反应的活化能
③酶：
更显著地降低化学反应的活化能（作用机理）
加热、Fe3+、酶的作用机理
一
酶在细胞代谢中的作用
酶催化作用的机理：
降低化学反应的活化能
正是因为酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。
与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，具有高效性。
一
酶在细胞代谢中的作用
甲
乙
想一想：如何表示？
没有催化剂曲线：______
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： ______
若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上
向 移动
曲线甲
曲线乙
CA段
CB段
AB段
上
E
任务：构建数学模型
我国早在4000多年前的夏禹时代，就掌握了酿酒技术。1716年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酵母。
二
酶的本质
19世纪以前，人们还不知道酶为何物。19世纪以后，随着酿酒中发酵过程的深入研究，科学家才揭开酶的“面纱”。
二
酶的本质
二
酶的本质
合作探究：请同学们阅读P79关于酶本质的探索，每组派一个代表模仿其中一位科学家陈述自己的主要观点。
巴斯德和李比希的观点是什么？
巴斯德和李比希的争论原因是什么？他们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？
二
酶的本质
酶的本质探索（视频）
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
发酵与酵母菌细胞有关，没有活细胞的参与，糖类不可能变成酒精。
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
酵母提取液可以将糖液变成酒，结果与糖液中含有活酵母菌细胞一样。将酵母菌细胞中引起发酵的物质成为酿酶。
李比希
？
争论
萨姆纳
从刀豆中提纯脲酶，证明脲酶是蛋白质
科学家们获得胃蛋白酶，胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶的化学本质是蛋白质。
切赫、奥尔特曼
发现少数RNA也具有生物催化功能
切赫
奥尔特曼
定义
绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA
酶的化学本质
酶的来源
酶的功能
活细胞产生的
具有催化作用的
有机物。
一类
一般说来，活细胞都能产生酶
酶可在细胞内、细胞外、体外发挥作用
酶只起催化作用，无调节、供能等功能
本质
温馨提示
二
酶的本质
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
★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？
设计实验，探究某种酶的化学本质（蛋白质还是RNA）
方案1：试剂检测法
方案2：酶解法
某种酶 + 蛋白酶
加入酶的底物
底物没有被催化→
底物被催化→
某种酶 + 双缩脲试剂
出现紫色→
不出现紫色→
该酶是蛋白质
该酶不是蛋白质
该酶是蛋白质
该酶不是蛋白质
【例1】下图所示为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验过程，有关分析合理的是(　　)
A.本实验自变量是催化剂的种类
B.本实验的无关变量有温度和过氧化氢的用量等
C.1号和4号试管对照可说明酶具有催化作用
D.3号和4号试管对照可说明酶具有专一性
C
酶具有高效性
温度、催化剂种类
【例2】下图中新鲜土豆片与质量分数为3%的H2O2溶液接触后,产生的现象及推测错误的是(　　)
A.若有大量气体产生,可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶
B.若增加新鲜土豆片的数量,产生气体的速率加快
C.一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
D.为保证实验的严谨性,需要控制温度等无关变量
C
因为H2O2溶液的量是有限的
3.酶具有极强的催化功能，最根本的原因是 （　　）
①增加了反应物之间的接触 ②降低了反应物分子的活化能
③提高了反应物分子的活化能 ④降低了反应物分子的自由能
⑤本身的数量和性质不改变，可反复利用
A.①④ B.②③ C. ④⑤ D.②⑤
4.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
加热
更显著
D
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

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