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第1课时
第5章　细胞的能量供应和利用
人教版高中生物 必修1
酶的作用和本质
第5章　第1节　降低化学反应活化能的酶
学习目标
1.运用模型分析法，解释酶发挥作用的机理。
2.能够根据实验目的，设计“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，学会控制变量和设置对照实验，分析实验结果得出结论。
3.通过阅读酶的本质的探索历程，加深对酶的本质的理解。
酶与我们的生产生活实践关系密切，你还能举出生活中与酶有关的实例吗？
米饭在口中咀嚼后感觉到甜味
酶在细胞代谢中的作用
一
酶的本质
二
目录
细胞代谢是细胞生命活动的基础，但细胞代谢中也会产生代谢废物，甚至会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。
幸而细胞中含有另一种物质，能将过氧化氢及时分解为氧气和水，这种物质就是过氧化氢酶。
细胞代谢
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。
比较过氧化氢在不同条件下的分解
任务一
2H2O2
2H2O+O2
反应条件
不同条件
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
实验原理
2
1
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。
实验过程和现象
3
试管编号 1 2 3 4
第一步 H2O2浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
第二步 反应条件 常温 90 ℃ FeCl3溶液 肝脏研磨液
剂量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴
结果 气泡产生
卫生香复燃情况
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
复燃
迅速复燃
如果1-3号试管现象正常，4号试管没有大量气泡产生，请分析原因可能是什么？
(1)实验结果分析
①与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明_______________________
。
②1、4号试管对照说明 。
③1、3、4(或3、4)号试管对照说明_______________________________________。
加热能促进过氧化氢的分解，
提高反应速率
酶具有催化作用
与无机催化剂相比，酶的催化效率更高
讨论
4
—— 人为控制的对实验对象进行处理的因素
自变量
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；对照实验一般要设置对照组和实验组
对照实验
除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素
无关变量
—— 因自变量改变而变化的变量
因变量
控制变量和
设计对照实验
试管编号 1 2 3 4
第一步 H2O2浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 第二步 反应条件 常温 90 ℃ FeCl3溶液 肝脏研磨液
剂量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴
结果 气泡产生
卫生香复燃情况 不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
复燃
迅速复燃
变量
自变量
因变量
无关变量
无关变量
人为改变的变量
随自变量的变化而变化的变量
对照组
实验组
对照实验
等量性原则
单一变量原则
等量性原则
讨论
4
(2)控制变量和设计对照实验
①本实验的自变量有哪些？
本实验的自变量有温度、催化剂的种类。
②本实验的因变量是什么？如何表示？
因变量是过氧化氢的分解速率；用一定时间内产生气泡的数目来表示。
③本实验的无关变量有哪些？如何控制无关变量？
无关变量有过氧化氢的浓度、反应时间等；无关变量的处理原则是相同且适宜。
④本实验的空白对照组是 号试管，实验组是 号试管。
1
2、3、4
加热为什么能加快过氧化氢分解？
3号、4号试管没有加热，为什么也有大量气泡产生？
活化能：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。
加热：为分子提供了能量
Fe3+：降低化学反应的活化能
酶：同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。
酶的作用原理
任务二
如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，请据图回答下列问题：
(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。
E1——使用无机催化剂，E2——不使用催化剂，E3——使用酶作催化剂。
(2)使用酶作催化剂时，酶所降低的化学反应的活化能应该怎么表示？
E2－E3。
跟踪训练
1.如图表示酶和无机催化剂改变化学反应速率的原理，下列叙述正确的是
A.酶具有催化作用，是因为能为化学
反应提供能量
B.酶降低的化学反应的活化能是EC
C.酶比无机催化剂的催化效率更高，
其实质在于EB－EC＞EB－EA
D.EC和EA分别表示酶和无机催化剂为
化学反应提供的活化能
√
跟踪训练
酶具有催化作用，是因为酶能降低化学反应所需要的活化能，A错误；
由图可知，EB表示非催化反应的活化能，EC表示酶催化反应的活化能，则酶降低的化学反应的活化能是EB －EC，B错误；
酶比无机催化剂的催化效率更高，其实质
在于酶降低活化能的效果比无机催化剂更显著，即EB－EC＞EB－EA，C正确；
EC和EA分别表示在酶和无机催化剂条件下化学反应所需要的活化能，D错误。
跟踪训练
2.(2023·朝阳高一期末)如图所示为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，下列叙述正确的是
A.加FeCl3溶液的试管产生的气泡最多
B.肝脏研磨液使过氧化氢分解最快，是因为其浓度高于3.5%的FeCl3溶液的浓度
C.本实验中加入FeCl3组和加入肝脏研磨液组的作用机理不同
D.该实验的1号试管常温处理，是作为对照组，排除无关变量的干扰
√
跟踪训练
试管中产生的气泡量与过氧化氢的量有关，各试管内加入了等量的过氧化氢溶液，因此各试管内产生的气泡一样多，A错误；
肝脏研磨液使过氧化氢分解最快，是因为肝脏研磨液中的酶能显著降低化学反应的活化能，肝脏研磨液中酶的浓度不一定高于3.5%的FeCl3溶液的浓度，B错误；
FeCl3组和肝脏研磨液组的作用机理相同，都是降低化学反应的活化能，C错误。
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？
讨论
排除物理性消化对肉块的影响，确定肉块消失过程是否存在化学性消化
鹰胃里的化学物质
收集鹰胃里的化学物质，看能否在体外将肉块分解
1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼(L.Spallanzani, 1729—1799）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。
酶到底是什么物质呢？
酶在细胞代谢中的作用
一
酶的本质
二
目录
巴斯德之前
萨姆纳
巴斯德
李比希
毕希纳
切赫和奥特曼
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
发酵必需有活细胞参与
引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质,且只在酵母菌死亡裂解后才发挥作用
活细胞粉碎后所得物质（酿酶）的作用和活的酵母细胞一样
证明脲酶是蛋白质
证明少量RNA也具有生物催化功能
关于酶本质的探索
1
来源：
功能：
本质：
酶
催化剂
活细胞产生的
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
酶的本质
2
多酶片
多酶片中含有多种消化酶，
人在消化不良时可以服用。
1.为什么需要用温水浸泡？
2. 能否用它来洗羊毛衫？
加酶洗衣粉
果胶酶
分解果肉内细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得澄清。
酶在生活中的应用
3
拓展应用
A.酶解法
甲酶：核酶，化学本质为RNA
乙酶：化学本质为蛋白质
减法原理
用RNA酶处理甲酶和乙酶，测定该酶的活性，与本实验进行相互对照。
某科研小组经研究得知X酶存在于人的肝细胞中，能将糖原分解为还原糖。酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用，请利用这一原理设计实验，探究X酶的化学本质究竟是蛋白质还是RNA。简要写出实验思路，并预期实验结果及结论(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)。
鉴定酶本质的方法
B.试剂检测法
从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。因此可利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应原理。
X酶 + 蛋白酶
加入酶的底物
底物没有被催化→该酶是蛋白质
底物被催化→该酶是RNA
跟踪训练
3.酶的发现经过了许多科学家的研究，以下科学家及其成果不对应的是
A.巴斯德提出没有活酵母菌细胞参与，酿酒时糖类就不能转化为酒精
B.李比希证明促使酒精发酵的是酵母菌中的某些物质，而不是细胞本身
C.萨姆纳提取出脲酶结晶，并证明其化学本质是蛋白质
D.切赫与奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能
√
李比希认为促使酒精发酵的是酵母菌中的某些物质，且这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用，毕希纳通过实验证明促使酒精发酵的是酵母菌中的某些物质，而不是细胞本身，B符合题意。
跟踪训练
4.下列有关酶的叙述，正确的是
①是由具有分泌功能的细胞产生的　②有的从食物中获得，有的从体内转化而来　③活细胞中都含有酶　④绝大多数酶是蛋白质　⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇　⑥酶在代谢中有多种功能　⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用　⑧酶只是起催化作用　⑨酶只在细胞内发挥作用
A.①②⑤ B.③⑦⑨
C.③④⑧ D.④⑤⑥
√
跟踪训练
不具有分泌功能的细胞也能产生酶，①错误；因为食物中的蛋白质经消化水解后，才能被吸收，故细胞内的酶只能由自身合成，②错误；凡是活细胞都含有酶，③正确；绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA，④正确；固醇不是酶，⑤错误；酶只具有催化作用，⑥⑦错误，⑧正确；条件适宜的话，酶在细胞外同样有催化作用，⑨错误。综上分析，③④⑧正确，故选C。
夯基础查落实
1.细胞代谢是细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应，是细胞生命活动的基础。
2.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，并将结果进行比较的实验。对照实验要遵循单一变量原则。
3.肝脏必须是新鲜的，其含有较多的过氧化氢酶且酶的活性高，肝脏需经过研磨，才能将其中的过氧化氢酶充分释放出来。
4.加热使反应物获得了能量，反应速率加快。
5.活化能：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。
6.与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
要语必背
7.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
8.并不是具有分泌功能的细胞才能产生酶，活细胞都能产生酶。
9.酶不仅在细胞内发挥作用，在细胞外和体外都可以发挥作用。
10.酶在化学反应前后性质不变，不会在催化后就被降解。
1.如图表示A、B两种酶分别用蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析：
(1)A、B两种酶的化学本质是否相同？请说明理由：_________
________________________________________________________
________________________________________________________
长句表达
(2)B酶活性改变的原因是___________________________________________________
___________。
(3)欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用 酶处理。
2.酶能提高催化效率，能否增加化学反应中产物的总量？ ，理由是___________
___________________________________________________________________。
不相同。因为用蛋白酶处理后，B酶被破坏，活性降低，其化学本质为蛋白质；而A酶活性不变，其化学本质不是蛋白质而是RNA。
蛋白酶处理过程中其空间结构发生改变，从而使其活性降低
RNA水解
否
短了化学反应达到平衡所需要的时间，并不能改变化学反应的平衡点
酶只是缩

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