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第五章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶（第1课时）
1
酶的作用
酶的作用及本质
2
酶的本质
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？
便于取出肉块、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。
我要和铁笼一起吃
肉没啦！铁笼还在？
问题探讨
4.之后人们是怎样发现胃内的化学物质是胃蛋白酶的？
1835年， 德国科学家施旺通过实验发现，胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。
我要和铁笼一起吃
肉没啦！铁笼还在？
问题探讨
探究一
酶在细胞代谢中的作用
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
光能
叶绿体
C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 6 CO2+ 12 H2O +
能量
酶
叶绿体：
线粒体：
核糖体：
情境一
(1)什么是细胞代谢？
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢是细胞生命活动的基础。
+
酶
剧烈
温和
(2)那么细胞代谢与我们常见的化学反应需要的条件一样吗？
常见有机化学反应
①高温
②高压
③强酸
④强碱
①常温
②常压
③水溶液环境
④pH接近中性
细胞内外的环境
情境一
细胞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。
下面我们就以过氧化氢在不同条件下的分解为例，探究酶的作用
情境一
细胞代谢离不开酶
(3)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？
过渡
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。
实验目的
实验原理
实验材料
实验过程
实验现象
比较过氧化氢在不同条件下的分解
【任务1】
2H2O2 2H2O + O2
反应条件
①点燃的卫生香的复燃情况
②气泡冒出情况
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
判断H2O2的分解快慢依据:O2的产生量
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）
实验目的
实验原理
实验材料
实验过程
实验现象
比较过氧化氢在不同条件下的分解
【任务1】
③新配制的体积分数为3%的H2O2溶液
②质量分数为3.5%的FeCI3溶液
实验目的
实验原理
实验材料
实验过程
实验现象
比较过氧化氢在不同条件下的分解
【任务1】
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
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
复燃
迅速复燃
实验目的
实验原理
实验材料
实验过程
实验现象
比较过氧化氢在不同条件下的分解
【任务1】
2号试管放出的气泡多，说明加热能提高反应速率
(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？
比较过氧化氢在不同条件下的分解
【任务1】
Fe3+做催化剂
过氧化氢酶
1
2
3
4
3
4
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
(2)3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
比较过氧化氢在不同条件下的分解
【任务1】
Fe3+做催化剂
过氧化氢酶
1
2
3
4
3
4
(3)3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快 这说明什么
4号试管中的反应速率快；说明酶的催化效率比无机催化剂高；
(4)在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗 为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要
酶使细胞内的化学反应在温和的条件下快速有序地进行。
不能
通过刚才的探究实验，同学们有没有发现生物学实验设计中特别需要注意的一些因素呢？
控制变量和设计对照试验
自变量
因变量
无关变量
影 响
(相同且适宜)
(1)各种变量
决 定
控制变量和设计对照试验
【任务2】
人为控制的对实验对象进行处理的因素
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
因自变量改变而变化的变量
(2)对照实验
控制变量和设计对照试验
【任务2】
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
空白对照：
自身对照：
相互对照：
对照组不施加任何处理因素
对照组与实验组在同一受试对象上进行
几种处理（或水平）互为对照
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
控制变量和设计对照试验
【任务2】
(3)分析过氧化氢在不同条件下的分解实验的变量
(1)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
分析酶的作用机理
【任务3】
活化能
常态
活跃状态
活化能
(2)酶作用原理：
(3)酶作用意义：
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
使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行高。
①：
②：
④：
无催化剂化学反应所需的活化能
无机催化剂催化时化学反应所需的活化能。
酶催化时化学反应所需的活化能、
③：
⑤：
无机催化剂降低的活化能
酶降低的活化能
分析酶的作用机理
【任务3】
1. 酶具有极强的催化功能，其原因是（ ）
A．增加了反应物之间的接触面积
B．降低了化学反应的活化能
C．提高了反应物分子的活化能
D．酶提供反应开始所必需的活化能
B
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
2. 下列关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验内容相关表述正确的是（ ）
A．该实验中新鲜肝脏研磨液是促进过氧化氢快速分解的催化剂
B．实验中温度、催化剂和反应物的浓度是自变量，过氧化氢分解速率是因变量
C．将2号试管放在60℃左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况
D．设置空白对照组的目的是表明在本实验条件下过氧化氢不容易分解
A
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
3. 下列关于活化能和活化分子的叙述，不正确的是（ ）
A．分子从基态转变为容易发生化学反应的过渡态所需要的能量
B．无机催化剂可以降低化学反应的活化能
C．化学反应的活化能越高，活化分子就越多
D．在一个化学反应体系中，活化分子越多，反应速率就越快
C
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
酶的本质
探究二
酶的本质
19 世纪以前,人们还不知道酶为何物。19世纪以后,随着对酿酒中发酵过程的深入研究，科学家才逐渐揭开了酶的“面纱”
酶到底是什么物质呢
情境二
过渡
巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
李比希
发酵是由酵母菌细胞的存
在所致，需要活细胞的参与
引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，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
继续起到催化作用，就像在活酵母细胞中一样
从刀豆中提纯脲酶，并证明其化学本质是蛋白质
萨姆纳之后
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。
发现少数RNA具有催化功能，称为核酶。
切赫、奥尔特曼
萨姆纳
关于酶本质的探索
【任务4】
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，无调节功能
酶是 产生的具有 的 ，其中，绝大多数酶是 。
催化作用
活细胞
有机物
蛋白质，少数的酶是RNA
酶的来源
酶的化学本质
酶的功能
温馨提示
请给酶下一个比较完整的定义。
关于酶本质的探索
【任务4】
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
关于酶本质的探索
【任务4】
1. 关于酶本质的探索，相关叙述错误的是（ ）
A．巴斯德证实了引起酒精发酵的是酵母菌所含的酶
B．科学家制取蛋白酶结晶，确立酶是蛋白质的概念
C．毕希纳从细胞中获得了含有酶的提取液
D．萨姆纳证明了脲酶是蛋白质
A
对点训练
2. 端粒酶由蛋白质和RNA组成，其作用是修复DNA复制过程中受损的DNA分子。将这种酶中的蛋白质和RNA分开，在适宜条件下，RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，而蛋白质不具有。这一结构表明（ ）
A．酶的基本单位是氨基酸
B．绝大多数的酶是蛋白质，少数是RNA
C．端粒酶中的RNA具有催化作用
D．核酶的作用条件较温和
C
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
3.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
D
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
酶是一种生物催化剂；
酶显著降低了化学反应的活化能。
设置对照实验
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
因变量
无关变量
课堂小结

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