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5.1 课时1
酶的作用和本质
1.探究酶在细胞代谢中的作用
2.概述酶的本质，说出酶在生活中的应用。
1773年，意大利科学家斯帕兰札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。
斯帕兰扎尼在研究鹰的
消化作用
谁动了笼子里的肉？
胃的蠕动？？？
（物理性消化）
胃液中的某种物质？？？
（化学性消化）
问题探讨
1773年，意大利科学家斯帕兰札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。
斯帕兰扎尼在研究鹰的
消化作用
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？
排除物理性消化干扰
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
CO2+H2O 有机物 +O2( 光合作用）
光能
酶
细胞中的化学反应
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
叶绿体:
氨基酸 多肽( 蛋白质的合成）
脱水缩合
酶
核糖体：
线粒体:
有机物 +O2 CO2+H2O+能量（有氧呼吸）
酶
一、酶在细胞代谢中的作用
2H2O2
2H2O + O2↑
1、过氧化氢在体外分解需要什么条件？
资料：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。
加热 加催化剂（如FeCl3)
2、细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？
过氧化氢酶
（一）比较过氧化氢在不同条件下的分解（实验）
过氧化氢在常温、加热、铁离子或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。
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。
2 H2O2 2 H2O + O2
常温 ②加热
③Fe3＋ ④过氧化氢酶
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观察带火星的卫生香的复燃情况
1.实验原理:
2.实验目的：
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（含较多的过氧化氢酶）
质量分数为3.5%的FeCl3溶液
新配制的体积分数为3 %的H2O2溶液
卫生香、火柴……
3.材料用具
特别注意：
“新鲜的肝脏”
“研磨液”
“新配制H2O2”
——H2O2酶数量多、活性强
——增加H2O2酶与反应物的接触面积
——H2O2常温下会分解，久置会导致溶液浓度不准确
试管编号
步骤 1 2 3 4
一 3% H2O2溶液
二 反应条件
三 观察 气泡产生
带火星的卫生香
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
2ml
2ml
2ml
2ml
请观察教材P77面图片，描述各支试管的实验现象。
1号
2号
4号
3号
肝脏研磨液
FeCl3
90℃水浴
常温
试管编号
步骤 1 2 3 4
一 3% H2O2溶液
二 反应条件
三 观察 气泡产生
带火星的卫生香
实验结论
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
2ml
2ml
2ml
2ml
不复燃
不复燃
变亮
复燃
几乎无气泡产生
有较少气泡
有较多气泡
有大量气泡
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快
4.实验现象及结论
1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？
讨 论
1
2
3
4
常温
90℃水浴
3.5%FeCl3溶液
20%肝脏研磨液
加热能促进H2O2的分解,提高反应速率；
2）在细胞内，能够通过加热来提高反应速率吗？
不能；因为加热会杀死细胞。
4）3号试管Fe3+数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,这说明什么？
过氧化氢酶比Fe3+ 的催化效率高得多。
3）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
FeCl3中的Fe3+ 和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过H2O2分解的速率。
1
2
3
4
常温
90℃水浴
3.5%FeCl3溶液
20%肝脏研磨液
讨 论
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，如反应浓度和时间。
随着自变量的改变而变化的变量。如实验中H2O2的分解速率。
人为控制的对实验对象进行处理的因素。如实验中的温度和催化剂。
变量：
实验中的变化因素
Y = a + f(x)
自变量
因变量
无关变量
自变量：
因变量：
无关变量：
（二）实验方法：控制变量和设计对照实验
（相同条件a）
（结果Y）
（不同条件X）
自身对照：
空白对照：
相互对照：
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，并将实验结果进行比较的实验。对照实验一般要设对照组和实验组。
指不给对照组做任何实验处理，通常加入等量的清水、蒸馏水或生理盐水；如本实验①与③④之间
指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照组；如植物质壁分离和质壁分离复原实验。
指不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中的有氧和无氧实验组。
实验设计原则
单一变量原则：实验设计时，除了要观察的变量发生变化外，其他变量都应保持一致。
对照原则：设计对照实验一般要设置对照组和实验组。
等量原则：各组加入的试剂要等量。
科学性原则
试管编号
步骤 1 2 3 4
一 3% H2O2溶液
二 反应条件
三 观察 气泡产生
带火星的卫生香
实验结论
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
2ml
2ml
2ml
2ml
不复燃
不复燃
变亮
复燃
几乎无气泡产生
有较少气泡
有较多气泡
有大量气泡
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快
2滴清水
2滴清水
变量
无关变量
自变量
因变量
对照原则
等量原则
单一变量原则
对照组
实验组
（三）酶的作用原理
作用原理一样吗？
加热能促进过氧化氢的分解，是因为加热使过氧化氢分子得到了能量，从常态变成了容易分解的活跃状态。
活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需要的能量。
（三）酶的作用原理
1.加热
H2O2 (常态) H2O2(活跃状态)
能量
加热
活化能
2.Fe3+ 和过氧化氢酶
没有给过氧化氢分子提供能量，而是降低了过氧化氢反应的活化能。
思考2：Fe3+和酶为反应提供了能量吗？
表：在20℃测得的过氧化氢分解的活化能
条件 活化能/kJ·mol-1
没有催化剂催化
用Fe3+催化
用过氧化氢酶催化 75
43
29
活化能
加热加压：加大油门
催化剂：穿山隧道
活化能：分子从 转变为容易发生化学反应的 所需要的能量。
1.加热：
2.Fe3+：
3.酶：
降低化学反应所需的活化能
常态
活跃态
为化学反应所需提供能量
更显著地降低化学反应的活化能
酶催化反应的意义： 由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速有序地进行。
(2)酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行(　　)
(3)酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量(　　)
(4)无关变量是与实验结果无关的变量(　　)
(5)在一个实验中，因变量的检测指标往往不是唯一的(　　)
1、判断：
×
×
×
√
(1)酶在催化生化反应前后本身性质会发生变化（ ）
×
酶只能缩短到达化学反应平衡所需要的时间，不改变化学反应的平衡点，本身在反应前后无变化。
（2）酶促反应所需活化能： ______,酶降低的活化能： ______.
不使用催化剂曲线：_______
无机催化剂曲线：________
使用酶作催化剂曲线：________
曲线B
曲线A
E2—E3
2.下图所示为酶催化反应的机理与过程，图中E1、E2、E3都是活化能，请据图回答：
A
B
C
(1)请将这三种活化能分别与不使用催化剂、使用无机催化剂、使用酶作催化剂三种条件进行对应。
曲线C
E3
3．下图是有关于酶作用相关的图像及曲线，其中E表示相关能量。下列描述错误的是（ ）
A．用加热的方法不能降低化学反应的活化能，但会为反应物提供能量
B．图中ac段表示无催化剂催化时反应进行所需要的活化能
C．若将酶变为无机催化剂，则b点在纵轴上向上移动
D．加酶催化化学反应时降低的活化能可以用E2表示
D
二、酶的本质
阅读教材P79页，关于酶本质的探索
什么是酶？
巴斯德之前
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
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
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
酶是有机物
定义：酶是 产生的具有 的有机物，其中绝大多数酶是 ，少数的酶是 。
活细胞
蛋白质
催化作用
RNA
酶的来源
酶的作用
酶的本质
合成场所
合成原料
作用场所
氨基酸或核糖核苷酸
活细胞产生
催化
大多数是蛋白质，少数是RNA
有的在核糖体，有的在细胞核或拟核
细胞内、外及生物体外均能发挥作用
小技巧
探究酶化学本质的实验设计
1、设计原理
大部分是蛋白质
少部分是RNA
加__________，呈_____
双缩脲试剂
紫色
加__________，呈_____
吡罗红染液
红色
2、设计方案
分组 实验操作 现象 结论
紫色
对照组：
标准蛋白质溶液
实验组：
等量待测酶液
紫色
/ 蓝色
是蛋白质
/ 不是蛋白质
（鉴定是否为RNA同上）
加双缩脲试剂
4.下列关于酶的叙述，不正确的是（ ）
A.绝大多数酶的化学本质是蛋白质
B.能够催化脂肪酶水解的酶是脂肪酶
C.酶的催化效率高是因为其降低活化能的作用显著
D.酶催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的
B
酶
概念：由 产生的具有催化作用的有机物
化学本质：
绝大多数是 ，少数是 ；
作用场所：
产生场所：
活细胞
细胞内和细胞外、生物体外
作用原理：
降低化学反应的活化能
活细胞
蛋白质
RNA

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