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第5章 细胞的能量供应和利用
1.1 酶的作用和本质
教学目标
利用结构与功能观理解酶的功能是由其独特的空间结构决定的。（生命观念）
01
通过分析综合，归纳概括酶的本质。（科学思维）
02
学会设计对照实验，证明酶的作用。（科学探究）
03
课堂导入
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
在我们这个万物丛生的大千世界当中，人们往往不会注意到，有一些神奇的“酶”在生物界中扮演着魔术师般的角色，在瞬息之间可使生物体发生奇特的变化，随后产生大量的新物质。
它们能让食品变得更加鲜美；让富含多种营养物质的各色食物源源不断地来到人间，给人类生活增添无穷乐趣。在保护人类健康方面，酶功劳更大。由于人类的智慧，近代科学家对酶学的研究，已经跨入了新的阶段，形形色色的酶必将给我们带来福音。
课堂导入
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
酶究竟是一种什么东西呢？
酶最本质的成分就是蛋白质，是生物体内活细胞产生的一种生物催化剂，它能在机体中十分温和的条件下，高效率地催化各种生物化学反应。
酶在细胞代谢中的作用
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知识讲解
课堂小结
基础检测
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
是细胞生命活动的基础。
意义
特点
1
一般都需要酶催化
2
一般伴随着能量的释放和储存
3
4
在水环境中进行
反应条件温和
细胞代谢
细胞呼吸： 有机物＋氧气 二氧化碳＋水＋能量
酶
线粒体
酶在细胞代谢中的作用
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知识讲解
课堂小结
基础检测
比较过氧化氢在不同条件下的分解
01 实验目的
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。
02 实验原理
2H2O2
2H2O + O2
反应条件
加热是化学反应常见的条件
Fe3+是无机催化剂
新鲜肝脏中含有过氧化氢酶
不同
条件
判断H2O2的分解快慢依据
②点燃的卫生香的复燃情况
①气泡冒出情况
O2的产生量
酶在细胞代谢中的作用
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知识讲解
课堂小结
基础检测
比较过氧化氢在不同条件下的分解
03 材料用具
实验材料
实验器材
①新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（含较多的过氧化氢酶）
②质量分数为3.5%的FeCI3溶液
③新配制的体积分数为3 %的H2O2溶液
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
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知识讲解
课堂小结
基础检测
04 实验设计
取4支洁净的试管，分别编上序号1、2、3、4，向各试管内分别加入2ml过氧化氢溶液。
空白对照组
实验组
常温
90℃水浴加热
2滴FeCl3
2滴肝脏研磨液
1
2
3
4
比较过氧化氢在不同条件下的分解
酶在细胞代谢中的作用
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
05 实验现象
1
2
3
4
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
常温
90℃水浴加热
2滴FeCl3
2滴肝脏研磨液
比较过氧化氢在不同条件下的分解
酶在细胞代谢中的作用
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课堂小结
基础检测
步骤 试管编号 变量
1对照组 2实验组 3实验组 4实验组
一
二
三 观察
实验结论
H2O2浓度
H2O2剂量
反应条件
气泡产生
带火星的卫生香
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
3%
3%
3%
3%
2ml
2ml
2ml
2ml
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
几乎无
少量
较多
大量
变亮
复燃
无关变量
自变量
因变量
相同且适宜
比较过氧化氢在不同条件下的分解
酶在细胞代谢中的作用
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知识讲解
课堂小结
基础检测
05 / 实验现象
试管编号 1 2 3 4
底 物 2ml体积分数3%的过氧化氢溶液
处 理
检 测
实验现象
室温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
观察气泡数，点燃的卫生香的燃烧程度
1
无明显气泡
2
有少量气泡
3
有较多气泡，复燃
4
有大量气泡，剧烈复燃
比较过氧化氢在不同条件下的分解
酶在细胞代谢中的作用
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知识讲解
课堂小结
基础检测
科学方法
控制变量和设计对照实验
自变量
因变量
无关变量
对照试验
在实验中人为改变的量。
因自变量改变而改变的量。
实验中除因变量外的一些对因变量造成影响的可变因素。
除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验。
比如：过氧化氢分解的不同条件
比如：过氧化氢的分解速率
比如：反应物的浓度和反应时间等
对照组&实验组
单一变量原则
对照原则
酶在细胞代谢中的作用
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知识讲解
课堂小结
基础检测
酶在细胞代谢中的作用
常态
活跃态
活化能
终态
H2O2（常态）
使过氧化氢分子得到能量
H2O2（活跃状态）
容易分解
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。
活化能
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基础检测
酶在细胞代谢中的作用
活化能
酶并未供给过氧化氢能量，只是降低了过氧化氢分解反应的活化能。
同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
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知识讲解
课堂小结
基础检测
酶在细胞代谢中的作用
各条件使反应加快的本质：
加热：
Fe3+：
酶：
提高分子的能量
降低化学反应的活化能
更显著地降低化学反应的活化能
酶的本质
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知识讲解
课堂小结
基础检测
关于酶本质的探索
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
李比希
毕希纳
萨姆纳
其她科学家
切赫和奥尔特曼
少数酶是RNA
死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵
发酵与死细胞中的物质有关
发酵与活细胞有关
脲酶是蛋白质
胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质
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知识讲解
课堂小结
基础检测
1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？
思考·讨论
巴斯德认为发酵与活细胞有关，是合理的；认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用，是不正确的。李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，是合理的；认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用，是不正确的。
2.在科学发展过程中出现争论是正常的。巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？
巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究目标集中在他们争论焦点上，使科学研究更加有的放矢。
酶的本质
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知识讲解
课堂小结
基础检测
3.从毕希纳的实验可以得出什么结论？
思考·讨论
毕希纳的实验说明，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。
4.萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他取得成功靠的是什么样的精神品质？
萨姆纳历时9年，用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。
酶的本质
酶的本质
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知识讲解
课堂小结
基础检测
活细胞产生的一类具有催化作用的有机物。
绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。
酶只起催化作用，无调节功能。
定义
本质
注意
酶的
来源
酶的
功能
酶的化
学本质
课堂小结
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知识讲解
课堂小结
基础检测
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。
探究实验：比较过氧化氢 在不同条件下的分解
原理：降低化学反应活化能
自变量
因变量
无关变量
酶的作用和本质
练习与应用
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知识讲解
课堂小结
基础检测
一、概念检测1.酶对细胞代谢起着非常重要的作用，可以降低化学反应的活化能。下列关于酶的作用特点及本质的叙述，正确的是（ ）A. 酶不能脱离生物体起作用 B.酶只有释放到细胞外才起作用C. 所有的酶都是蛋白质 D. 酶是具有催化作用的有机物2.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.催化化学反应更高效C.能在温和条件下催化化学反应 D.能降低化学反应的活化能
D
B
加入2滴蒸馏水是起对照作用，加入2滴煮沸过的肝脏研磨液是想说明酶在高温下失活
练习与应用
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知识讲解
课堂小结
基础检测
二、拓展应用
3.在本节“探究·实践”中，有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2mL过氧化氢溶液后，再向5号试管内加入2滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目的是_____。
加入2滴蒸馏水是起对照作用，加入2滴煮沸过的肝脏研磨液是想说明酶在高温下失活。
加入2滴蒸馏水是起对照作用，加入2滴煮沸过的肝脏研磨液是想说明酶在高温下失活
练习与应用
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
二、拓展应用
4.仔细阅读本节的“思考·讨论”，通过完成下面的图解，体会巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆纳的观点之间的逻辑关系；写一篇短文，谈谈对科学发展过程的认识。
（1）巴斯德：发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。李比希：引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，但是这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用。毕希纳：酵母菌细胞中的某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起催化作用，就像在活细胞中一样。萨姆纳：酶是蛋白质。
加入2滴蒸馏水是起对照作用，加入2滴煮沸过的肝脏研磨液是想说明酶在高温下失活
练习与应用
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知识讲解
课堂小结
基础检测
二、拓展应用
5.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？请简略写出实验步骤。想一想，在萨姆纳之前，为什么很难鉴定酶的本质？
可用第2章中学过的检测蛋白质的方法。在萨姆纳之前，之所以很难鉴定酶的本质，主要是因为细胞中酶的提取和纯化都非常困难。

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