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第五章 细胞的能量供应和利用
5.1 降低化学反应活化能的酶
问题探讨
1773年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。
1．为什么要将肉块放在金属笼内？
2．是什么物质让肉块消失了？
3．怎样才能证明你的推测？
排除物理性消化
胃内的化学物质将肉块分解了
收集胃内的化学物质，看看这些化学物质在体外是否也能将肉块分解
课本P76
2H2O2→2H2O＋O2
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
细胞代谢离不开酶。
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。
为什么细胞代谢离不开酶？
酶1
酶2
酶3
酶11
酶5
酶6
酶12
酶8
酶9
酶10
酶14
酶7
酶13
酶15
酶16
酶17
酶18
1、常温 → 试管1：2ml过氧化氢
2、加热 → 试管2：2ml过氧化氢+90℃水浴加热
3、加FeCl3 → 试管3：2ml过氧化氢+2滴FeCl3 溶液
4、过氧化氢酶 → 试管4：2ml过氧化氢+2滴肝脏研磨液
1、实验目的：
了解过氧化氢酶的作用。
2、实验原理：
过氧化氢酶
2H2O2 2H2O + O2
3、实验设计：
探究实验一：比较过氧化氢在不同条件下的分解
90℃水浴加热
Fe3+、
实验现象（观察指标 ：产生气泡的多少）
1号试管常温
2号试管90℃水浴加热
讨论1：与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？说明什么？
加热能促进过氧化氢的分解。
2号试管放出的气泡较多。
为什么？
因为加热使过氧化氢分子得到了能量。P78
实验现象（观察指标 ：产生气泡的多少）
1号试管常温
2号试管90℃水浴加热
讨论2：在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
不能。
实验现象（观察指标 ：产生气泡的多少）
3号试管加FeCl3
4号试管加肝脏研磨液
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？
说明Fe3+和过氧化氢酶的都能促进过氧化氢的分解。
原理是什么？
Fe3+和过氧化氢酶降低了过氧化氢分解反应的活化能。P78
实验现象（观察指标 ：产生气泡的多少）
3号试管加FeCl3
4号试管加肝脏研磨液
4.3号与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？
4号试管的反应速率比3号试管快得多。
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
3号试管
4号试管
变亮
复燃
实验现象（观察指标 卫生香的复燃情况）
讨论：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？
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。
酶是一种生物催化剂，能显著降低活化能
高效性
酶作用的意义：酶的催化作用，使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行。
实验结论：
小结：各条件使反应加快的本质
加热：
为反应物分子提供能量(活化能），使其达到活跃状态
Fe3+：
降低化学反应的活化能
酶：
更显著地降低化学反应的活化能（酶的作用机理）
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
1.下列各图中,①表示有酶催化的反应曲线,②表示没有酶催化的反应曲线,E表示酶降低的活化能。其中正确的图解是( 　)
C
科学方法
控制变量和设计对照实验
1.控制变量
变量
①自变量：实验过程中，人为控制的对实验对象进行处理的因素叫做自变量。
②因变量：因自变量改变而变化的变量叫做因变量。
③无关变量：除自变量外，实验过程中的一些对实验结果造成影响的可变因素，叫做无关变量。
实验过程中的变化因素称为变量。
课本P78
1、该实验运用了科学实验中重要的研究方法，即 法。
2、该实验的自变量是 ，因变量是 ，观察指标是 ，
无关变量是 。
控制变量
加热、加FeCl3溶液、加肝脏研磨液
过氧化氢的分解速率
过氧化氢的量、肝脏研磨液的新鲜程度、反应时间等
单位时间内气泡的产生量、卫生香复燃情况
对照组：
不接受自变量处理的对象组（自然状态或初始状态）
实验组：
接受自变量处理的对象组
设计对照实验应遵循的原则：
1、单一变量原则：使实验中的复杂关系简单化，使结果更加准确。
2、对照原则 ：设置对照实验的目的是既可排除无关变量对实验结果的影响，又可提高实验结果的可信度。
3、等量原则：控制无关变量相同。
2.设计对照实验
(1)对照实验：除作为自变量的因素外，无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。
(2)对照实验一般要设置对照组和实验组。
3、该实验的实验组是 ，对照组是 。
4、该实验体现的原则有 。
对照原则、等量原则
2、3、4号试管
1号试管
②相互对照 几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。
(3)对照类型
①空白对照 未作任何实验处理的对照组。
3号、4号试管
1号试管
③自身对照 对照组和实验组都在同一研究对象上进行。不另设对照组。(不同处理的前后对照)
紫色洋葱鳞片叶外表皮
滴加3g/mL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
→
(3)对照类型
④条件对照 指虽给对照组施以某种实验处理（相反效应处理或类似效应处理），但这种处理是起对照作用的，不是实验研究的自变量。
典例：设计实验验证甲状腺激素促进幼小动物发育。
A组蝌蚪不作任何处理；
B组蝌蚪饲喂适量甲状腺激素；
C组蝌蚪饲喂等量甲状腺抑制剂。
(3)对照类型
空白对照组
实验组
条件对照组
5、产生气泡最多的试管是 ，原因
是 。
6、实验使用的肝脏要尽量剪碎制成研磨液，原因是 。
4号试管
肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶降低化学反应活化能的作用比Fe3+更显著
剪碎研磨能使肝脏细胞中的过氧化氢酶充分释放，从而增大与H2O2的接触机会，以加速过氧化氢的分解
下列关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的叙述,正确的是(　　)
A.实验中所用肝脏必须是新鲜的,若放置时间过长,肝细胞内的过氧化氢会减少
B.实验中用到的滴管,必须先吸取FeCl3溶液再吸取肝脏研磨液,这样对实验结果影响较小
C.过氧化氢的分解速率在温度高的环境中比常温下快
D.实验的自变量是试管中产生气泡数目的多少和卫生香的复燃情况
C
用吸过FeCl3溶液的滴管吸肝脏研磨液，
滴管内残留的FeCl3溶液混入到滴加肝脏研磨液的试管内，会影响实验结果的准确性。
肝脏放置时间过长，过氧化氢酶会在腐生菌的作用下分解失活
三
探索酶的本质
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
毕希纳
萨姆纳
李比希
其他科学家
切赫和奥尔特曼
发酵与细胞中的某些物质有关，且只有细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
发酵必须要有活细胞参与
死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵
脲酶是蛋白质
胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质
少数酶是RNA
结论：酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA
发酵过程的研究
证明
补充完善
争论
定义：
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。
绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA
请给酶下一个比较完整的定义。
三
探索酶的本质
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 作用 作用机理 作用场所 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、细胞外、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
一般来说，活细胞都能产生
（特例：哺乳动物成熟的红细胞不能产生酶）
催化
酶+底物
酶-底物复合物
酶+产物
酶促反应: 由酶催化的化学反应称为酶促反应
底物: 受酶催化而发生化学反应的分子叫底物（反应物）

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