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1、汉水丑生侯伟作品,第五章 细胞的能量供应和利用 第一节 降低化学反应活化能的酶 第一课时 酶在细胞代谢中作用,教学重点 1.比较过氧化氢酶在不同条件下分解速率快慢的实验，并引导学生得出结论酶的高效催化作用（酶的作用）。 2.酶的本质。 3.酶的特性。 教学难点 1.酶降低化学反应的活化能降低的原理。 2.实验中控制变量的科学方法,人不吃饭行吗？食物进入人体内发生了怎样的变化？这些问题在现在来说都已经十分清楚了。这些变化过程在其他生物中有没有呢？早在二百多年前科学家就对此进行了探索。,问题探讨:斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用,1、斯帕兰札尼设计的实验要解决什么问题？ 鸟类的胃是否只有物理性 消化,
2、没有化学消化。 2、根据肉块消失的现象 你能作出怎样的假设？ 胃内化学物质将肉块分解 3、怎样才能证明你的推测？ 收集该物质，验证其是否能将肉块分解。,实验背景：人们普遍认为鸟类的胃只能磨碎食物，不能分解食物中的有机物，也就是说，鸟类的胃只有物理性消化，没有化学性消化,一些化学反应的条件?,MnO2,浓H2SO4,乙醇,醋酸,乙酸乙酯,一般化学反应的条件,Fe,水浴,（1）高温（2）高压 （3）强酸（4）强碱（5）催化剂,在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质叫做 。,催化剂只是改变反应速率,并不改变化学平衡,催化剂,？,？,细胞代谢：细胞中
3、每时每刻都进行的许多化学反应，细胞中全部有序的化学变化的总称就叫细胞代谢，是细胞生命活动的基础。,复杂,有序,高效,温和,细胞内外的环境 是很温和的 1.常温 2.常压 3.水溶液环境 4.pH接近中性,细胞内会发生一系列的化学反应，这些化学反应发生的环境条件是什么？,在这种环境状态下发生的化学反应，应该有适合的生物催化剂 酶,思考,一:酶在细胞代谢中的作用,（一）比较过氧化氢在不同条件下的分解,动植物在代谢中产生的过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发变白，会加速人体衰老，损害细胞。机体内有一种过氧化氢酶，能催化过氧化氢迅速分解成水和氧气而解毒。铁离子也可催化这一反应。,2、,3、,
4、酶量多、活性高,生物催化剂,无机催化剂,释放胞内酶；酶在细胞内、外都能起作用,放置过久H2O2会自然分解,4、实验过程,实验材料和用具,汉水丑生侯伟作品,4、方法步骤: 1.取4支洁净试管，编上序号，并且各注入2mL过氧化氢溶液，按序号依次放置在试管架上。 2.将2号试管放在90左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况，并与1号试管作比较。 3.向3号试管内滴入2滴氯化铁溶液，向4号试管内滴入2滴肝脏研磨液。轻轻地振荡两只试管，使试管内的物质混合均匀。仔细观察哪支试管产生的气泡多。 4.将点燃但无火焰的卫生香分别放入3、4号试管内液面的上方，观察哪支卫生香燃烧猛烈。,对照实验的一般步骤,1.分组、
5、编号,2-1.控制温度,2-2.控制催化剂种类,3-1.观察气泡产生量,3-2.观察卫生香燃烧程度,2号试管,汉水丑生侯伟作品,汉水丑生侯伟作品,师生互动,1、上述实验分成了1、2、3、4号四支试管，哪些是四支试管共同的条件？两两比较不同的条件有几个？,共同点：都在试管中加入2 mL H2O2溶液，都在相同的压力下进行。,不同点：1和2：只有温度不同；1和3：3多了2滴FeCl3溶液；1和4：4多了2滴肝脏研磨液；3和4：加入的催化剂不同。,2、1号试管没有加任何试剂，它起的作用是什么？,它起的是对照的作用。,师生互动,3、2和4试管现象基本相同，能否在生物体中也利用2的方法来分解过氧化氢？,
6、不能。加热到这样的温度会造成生物的细胞死亡。,4、能否用同一滴管给3和4试管加FeCl3溶液和肝脏研磨液？,不能。共用滴管会让肝脏研磨液（或FeCl3溶液）残留在滴管内，难以判断出过氧化氢的分解是哪种滴加液的作用，影响实验结果的准确。,5、实验结果,1号试管,2号试管,3号试管滴加2滴FeCl3,4号试管滴加2滴肝脏研磨液,1和2比较：,加热能加快H2O2分解,1和3、1和4比较：,Fe3+和过氧化氢酶具有催化作用,3和4比较：,过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多,汉水丑生侯伟作品,师生互动,提高温度、使用Fe3+和过氧化氢酶能依次提高H2O2的分解速率，使用酶的效率最显著。 也就是说，酶的
7、催化作用具有高效性的特点。事实上，酶的催化效率是无机催化剂的107倍1013倍。,6、实验结论,（二）控制变量,实验中应操纵自变量，控制无关变量，检测因变量,因变量一般很难直接观察或测量，常选择容易观察的现象或容易测量的数据指代因变量，称因变量观测指标。,一般不作处理的为对照组（空白对照）。,指无关变量，除自变量外的溶液量、催化剂量等都应保持相同且适宜。,自变量：,因变量：,FeCl3溶液；肝脏研磨液,H2O2分解速率,无关变量：,对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不 变的实验。,对照组：,实验组：,反应物的浓度、剂量；实验室的温度等,变量,1号,2、3、4号,一、单一变量原则：,二、
8、对照原则：,在做有关酶的实验时，必须根据实验目的确定自变量，平衡无关变量。遵循对照原则和单一变量原则。然后才能观察到科学有效的实验现象，比较因变量，得出正确的结论。,1号试管,2号试管,3号试管滴加2滴FeCl3,4号试管滴加2滴肝脏研磨液,实验对象：,过氧化氢,自变量：,催化剂的种类,H2O2的分解速度。,因变量：,温度,（不同的条件）,无关变量：,可观测指标：,产生气泡的多少,卫生香的复燃程度,滴入的催化剂的量,H2O2的量和浓度、,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率,对照组,实验组,不明显,少量,较多,大量,H2O2分解缓慢,慢,快,很快,H2O2分解速度 气泡产生量,H2O2量、FeC
9、l3量 肝脏研磨液量 研磨液的新鲜 程度,1号,2、3、4号,变亮,复燃,对照实验设计原则： 对照原则 单一变量原则,二：酶在细胞代谢中作用机理,1号试管,2号试管,汉水丑生侯伟作品,师生互动,1、与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这现象说明什么问题？,2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。,2、3号试管和4号试管未经加热，也有大量气体产生，这说明什么？,说明FeCl3中的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。,加热和使用催化剂作用机理是否一样呢？,分子的常态：,不活跃，不易发生化学反应。,分子的活跃态：,易发生化学反应。,常态
10、的分子如果_可转变为活跃态分子，易发生化学反应,。分子由常态转变为活跃态所需要的能量叫做_。,加热为什么会加快H2O2的分解速度？,获得能量,活化能,催化剂,加热,汉水丑生侯伟作品,(1)图中ac和bc段分别表示无催化剂催化和有酶催化时反应进行所需要的活化能。,(2)催化剂并没有给分子提供能量，而是降低化学反应活化能。 (3)若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。,E,1、3号试管和4号试管相比，那个试管中反应速率快？这说明什么？为什么说酶对细胞内化学反应顺利进行至关重要？,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
11、得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。,酶降低活化能的本领比无机催化剂高，因而催化效率更高。,例：下列各图中，表示有酶催化的反应曲线，表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能。正确的图解是( ),化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的。是某物质在某一段时间内化学反应的平均速率，而不是在某一时刻的瞬时速率。通常是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。,酶和无机催化剂一样，都只改变化学反应速率，而不改变化学反应方向和平衡点。表示曲线：,化学平衡
12、是指在宏观条件一定的可逆反应中，化学反应正逆反应速率相等，反应物和生成物各组分浓度不再改变的状态。催化剂能同等程度的改变v正和v逆，对化学平衡移动无影响，但能缩短达到平衡所用的时间。,三：酶的本质,现在已经知道细胞内的生理活动之所以如此有序地快速进行，酶的作用无可替代，但是19世纪以前，人们对这些所知甚少，人们对酶的认识是科学家不懈努力的结果。,(一）：酶的本质的探索,巴斯德和李比希观点的比较,18221895（法国） 微生物学家 通过显微镜观察发现发酵的过程中有酵母菌 巴斯德是微生物学家，他主要强调生物体或细胞的整体作用。 结论：没有活细胞糖类不可能变成酒精,18031873（德国） 化学家
13、 通过对化学变化的研究认为糖类变成酒精就是一个化学反应 李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题 结论: 在这个变化过程中，只有细胞死之后放出了某些物质起了作用,对比,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。,酵母细胞研磨,加水搅拌,加压过滤,含酵母细胞的提取液,加入葡萄糖,过程：,现象：冒出气泡,请分析一下毕希纳的研究过程，从毕希纳的实验可以 得出什么结论？,巴斯德之前,发酵是纯化学反应，与生命活动无关,巴斯德(微生物学家）,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
14、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,酶是蛋白质,李比希（化学家）,切赫、奥特曼,少数RNA也具有生物催化功能,在科学上没有平坦的大 道，只有不畏劳苦沿着 陡峭山路攀登的人，才 有希望达到光辉的顶点。 马克思,酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,酶是一类生物催化剂,什么是酶？,大部分酶是蛋白质，也有少数是RNA。,1、酶的定义,（二）酶的本质,2、酶的解读,通过对酶的研究，证实绝大多数的酶都是蛋白质。酶按照化学组成，可分成两类：单纯酶和结合酶，单纯酶就是只有氨基酸组成，不含其他成分。例如：脲酶、胃蛋白酶等。结合酶就是除了蛋白质之外，还含有对热稳定的非蛋白质的小分子物质（如金属离子，也可以是小分子有机物），前者称为酶蛋白，后者称为辅酶。只有两者结合才具有活力。如转氨酶、乳酸脱氢酶都属于此类酶。,3、酶的分类,4、酶促反应作用的模式图,(1)图中甲、乙、丙、丁的含义：甲表示酶，乙表示反应物，丙、丁表示生成物。,(2)酶反应前后数量和性质均不发生改变，只是催化反应进行，本身不参与化学反应。,(3)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。,(4)酶作用的实质是降低了化学反应的活化能，不是提供能量。,
