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(共25张PPT)
第5章细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应的活化能
---- 一 酶的作用和本质
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。
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，排除了物理性消化，观察有无化学性消化
胃液中化学物质
从鹰胃中提取胃液，在体外进行消化实验。
一 酶在细胞代谢中的作用
任务一 阅读教材77页，小组合作讨论以下问题并完善表格内容
2、实验原理:
1、实验目的:
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。
在各种条件下，过氧化氢的分解速率不一样。
2H2O2 2H2O + O2
反应条件
①观察单位时间内产生气泡的多少
②观察点燃的卫生香的复燃情况
①加热是化学反应常见的条件
②Fe3+是无机催化剂
③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：
O2的产生量
4、在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
5、3号试管与4号试管相比，哪支试管反应速率快？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。
6、2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多，为什么？
一样多，因为几支试管的过氧化氢溶液的体积和浓度都相同。
3、与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？说明什么？
2号试管放出的气泡多。说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
一 酶在细胞代谢中的作用
不能
1、实验中选用的肝脏研磨液为什么必须是新鲜的？还有什么材料可代替？
2、为什么要将肝脏剪碎、研磨成溶液，而不是加入整块的肝脏？
久置的肝肝脏研磨液过氧化氢酶活性较低或失活。土豆片中还有过氧化氢酶。
增大酶与过氧化氢溶液的接触面积，加快分解速率。
7、实验自变量、无关变量、因变量、因变量检测指标？
一 酶在细胞代谢中的作用
步骤 试管编号 1 2 3 4
一 H2O2 浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2ml 2ml 2ml 2ml
二 反应条件 常温 90℃ FeCl3 新鲜肝脏研磨液
剂量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴
结果 气泡产生
卫生香燃烧
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
任务三 阅读教材77页方法步骤，结合视频完成实验结果
无关变量
自变量
因变量
变 量
无关变量
任务五 阅读教材78页科学方法中控制变量，结合实验，小组合作讨论完成以下问题
一 酶在细胞代谢中的作用
1、控制变量
(2)自变量：
(3)因变量：
(4)无关变量：
(1)变 量：
除自变量外，实验中还存在的一些对实验结果造成影响的可变因素。
随着自变量的改变而变化的变量。
人为控制的对实验对象进行处理的因素。
实验过程中的变化因素。
无关变量在对照组和实验组中均要保持相同且适宜。
如：“加热、加Fe3+、加肝脏研磨液”。
如：“H2O2分解速率”
如：“反应物浓度、用量、反应时间”等
实验设计的一般原则：
对照原则
单一变量原则
等量原则
平行重复原则
科学性原则
判断： 无关变量就是与实验无关的一些变量？
×
Fe3+做催化剂
过氧化氢酶
对照的类型
空白对照、自身对照、相互对照、条件对照
1.空白对照
不给对照组做任何实验处理，意义：用以评定测量方法的准确性，以及观察实验是否处于正常状态。
1号试管即为空白对照
常见对照实验的种类
2.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3%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。
→
Fe3+做催化剂
过氧化氢酶
3.相互对照
不另设对照组，而是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。
2、3、4为相互对照
幼小蝌蚪不处理
幼小蝌蚪饲喂甲状腺激素
幼小蝌蚪饲喂甲状腺抑制剂
条件对照就是给对照组施加跟自变量不同程度或反向处理，目的是与实验组形成对照。
4.条件对照（验证甲状腺激素对小蝌蚪生长发育的影响）
虽给对照组施以某种实验因素的处理。但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。这种处理不包括实验研究给定的自变量。目的是更有效的比较实验组和对照组的结果。
（1）空白对照
（2）实验组
（3）条件对照组
1.加热的机理？
2.活化能？
3.Fe3+和过氧化氢酶的作用机理？谁的作用更显著？
为反应提供能量
降低了反应所需的活化能，酶降低活化能的作用更显著。
二 酶的作用机理
任务七 阅读教材78页，完成以下问题
活化能：分子从常态变成容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
一 酶在细胞代谢中的作用
常态
没有催化剂时所需的活化能
无机催化剂催化时所需的活化能
酶催化时所需的活化能
无机催化剂降低的活化能：
酶降低的活化能：
①
②
③
①没有催化剂/加热
②无机催化剂
③酶
E2-E3
E3
问题1.① ② ③分别表示什么？
问题2.用字母表下列活化能
练一练
酶催化作用实质：降低化学反应的活化能
E2
E1
E2-E1
【例2】酶的作用是降低化学反应的活化能。下图中,①表示有酶催化的反应曲线,②表示无酶催化的反应曲线,E表示酶降低的活化能。下列图解正确的是(　　)
对点练习
A B C D
C
19世纪初
萨姆纳
巴斯德
李比希
毕希纳
切赫和奥尔特曼
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
从刀豆种子中提取脲酶，并证明是蛋白质
证明少量RNA也具有生物催化功能
【任务①】阅读课本P79-81并看视频，完善以下概念图：
【探索新知2】
二、酶的本质
二 酶的本质
问题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？
问题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？
任务九 结合酶探索，小组合作完成以下问题
问题3.从毕希纳的实验可以得出什么结论？
问题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？
问题5.请给酶下一个比较完整的定义。
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？
都认为发酵与酵母菌有关；巴斯德局限于与整个活细胞有关，李比希局限于细胞裂解后才发挥作用。
2.巴斯德和李比希争论的原因是什么？对研究酶的本质起到什么作用？
争论的原因是只提出观点，未进行实验验证；促使后来的科学家用实验去验证，结束争论。
3.从毕希纳的实验可以得出什么结论？
是酵母细胞的产物引起发酵。
4.萨姆纳取得成功靠的是什么样的精神品质？
正确的科学方法，持之以恒的努力。
二 酶的本质
5.请给酶下一个比较完整的定义。
酶是 产生的具有 的 。
来源
活细胞
催化作用
有机物
功能
本质
完成学案下表格
四、酶的本质和功能
化学本质
合成原料
合成场所
来源 作用部位 生理功能 作用原理 绝大多数是蛋白质
少数是RNA
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
细胞核
降低化学反应的活化能
只起催化作用，无调节作用
活细胞（哺乳动物红细胞除外）
细胞内外、体外
1．(2024·合肥模拟)核酶是有催化作用的单链RNA，多进行自体催化，原生动物四膜虫rRNA前体的内含子序列中具有核糖核酸酶等5种酶的活性。它的发现意义重大，不但纠正了人们认为酶都是蛋白质的传统观念，而且对探索生命的起源很有启发意义。下列相关叙述正确的是(　 )
A.核酶的基本组成单位是脱氧核苷酸
B.核酶只能在细胞内起催化作用
C.大多数核酶具有多种酶的功能
D.在生命起源过程中RNA可能先于蛋白质和DNA产生
D
核糖核苷酸
核酶和蛋白酶一样，可在细胞内、外起催化作用。
不能得出大多数核酶具有多种酶的功能
RNA不仅可以充当遗传物质，还可以行使催化功能，
即RNA同时具有DNA和蛋白质的功能。
(1)具催化功能 RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。( )
(2)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。( )
(3)酶在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。( )
(4)酶可降低过氧化氢分解反应的活化能，而无机催化剂不能。( )
(5)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。( )
√
×
×
2.判断题
×
√
淀粉酶既可以催化淀粉水解，又可以作为底物被蛋白酶水解。
性激素是固醇
习题巩固
酶只改变反应速率，不为化学反应提供物质和能量，不改变化学反应的方向和平衡点，也不改变生成物的量，反应前后质量和性质不变
2.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
资料2：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。
1.利用双缩脲试剂检测蛋白质的方法。
【任务③】知识拓展：鉴定酶本质的方法
【探索新知2】
二、酶的本质
课堂小结
练一练
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.能降低化学反应的活化能
C.能在温和条件下催化化学反应
D.催化化学反应更高效
D
D
练一练
3．如图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，下列有关分析合理的是(　　)
A．本实验的自变量只是催化剂的不同
B．本实验的无关变量有温度和酶的用量等
C．1号与2号、1号与4号可分别构成对照实验
D．分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能
C
【检测】根据下表内容判断，下列说法中正确的是( )
条件 活化能/kJ·mol-1
没有催化剂催化 用胶态铂催化 用过氧化氢酶催化 75
54
29
C
A.胶态铂催化效率最高
B.没有催化剂，过氧化氢不能分解
C.过氧化氢酶降低了过氧化氢分解的活化能
D.活化能就是化学反应所需的能量
在20℃测得的过氧化氢分解的活化能
【检测】关于活化能，下列说法不正确的是( )
A.是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量
B.加热、加压使反应物分子获得足够的活化能
C.无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量更多而加快反应速率
D.酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应更容易进行
C

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