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1、第1节 降低化学反应活化能的酶（一）第第5 5章章 细胞的能量的供应和利用细胞的能量的供应和利用课标要求课标要求核心素养核心素养说明绝大多数酶是一类能说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质。催化生化反应的蛋白质。1.生命观念：生命观念：认同细胞代谢离不开酶。认同细胞代谢离不开酶。2科学思维：科学思维：通过材料分析，认识酶的本质，通过材料分析，认识酶的本质，通过分析与综合，总结酶的作用。通过分析与综合，总结酶的作用。3科学探究：科学探究：学会控制实验的变量和设置对学会控制实验的变量和设置对照实验。照实验。【问题探讨】1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼
2、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。讨论1.为什么要将肉块放在金属笼内？便于取出实验材料(肉块)，排除物理消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学消化。2.是什么物质使肉块消失了？3.怎样才能证明你的推测？是胃内的化学物质将肉块分解了。收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。食物在胃中的消化靠的是胃液中的某种物质（斯帕兰札尼）？胃液中有大量盐酸，推测盐酸使食物分解（科学家）胃腺分泌物中有一种物质和盐酸混合后吧，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（施旺）物质和能量能量的释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实
3、现细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢离不开细胞代谢离不开酶酶细胞代谢：（脱水缩合、光合作用、细胞呼吸等）？细胞内有机化学反应的特点反应缓慢反应过程复杂对反应条件要求高常见有机化学反应的条件剧烈条件剧烈条件细胞内外的环境温和温和1.常温2.常压3.水溶液环境4.pH接近中性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？2H2H2 2OO2 2 2H2H2 2O +OO +O2 2 细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如害的物质，如过氧化氢过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，体
4、内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白毛发（包括头发）变白 ，会加速人体衰老。，会加速人体衰老。加热、强酸、强碱、加催化剂（如Fecl3)细胞中含有过氧化氢酶过氧化氢在体外分解需要什么条件？过氧化氢在体外分解需要什么条件？细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？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，探究酶的作用一、酶在细胞代谢中的作用1.探究实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验原理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
5、，细胞中有过氧化氢酶，能将过氧化氢及时分解为氧气和水。新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶。2H2O22H2O+O2 不同条件实验目的通过比较过氧化氢在不同条件下的分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。1.常温2.加热3.加FeCl34.加过氧化氢酶.试管编号1 12 23 34 4 一一 HH2OO2浓度 二二 2d2d2d2d实验实验现象现象气泡产生气泡产生卫生香卫生香2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温常温常温常温90FeCl3鲜肝研磨液鲜肝研磨液鲜肝研磨液鲜肝研磨液反应条件实验步骤2d2d清水清水2d2d清水清水常温温度温度催化剂不同催化剂不同催化剂的有无催化剂的有无注 等量原则等量原则
6、确定观察指标确定观察指标FeFe3+3+做做催化剂催化剂过氧化过氧化氢酶氢酶123434酶具有催化作用，与无极催化剂相比，其催化效率更高酶具有催化作用，与无极催化剂相比，其催化效率更高实验现象实验现象1.与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象，这一现象说明了什么？2号试管气泡多，加热能促进H2O2的分解，提高反应速率2.3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率3.3号试管和4号试管相比，哪只试管反应快，这说明了什么？过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多5.为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？细胞内每时每刻都在进行着许
7、多化学反应，这些化学反应需要在常温常压常温常压下高效率高效率的进行，只有酶酶能满足这样的要求一、酶在细胞代谢中的作用小组合作讨论小组合作讨论(P(P7777)4.2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多？一样多，几支试管的H2O2溶液的体积和浓度都相同。请思考：请思考：通过刚才的探究实验，同学们有没有发现生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物学实验设计中特别需要注意的一些因素呢？自变量：实验中的对实验对象进行处理的因素因变量：因改变而变化的变量无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些对造成影响的可变因素人为控制 自变量1.变量:实验
8、过程中变化变化的因素控制变量与设计对照实验控制变量与设计对照实验实验结果一、酶在细胞代谢中的作用单一变量原则：单一变量原则：实验设计时实验设计时只有一个自变量只有一个自变量，且无关变量，且无关变量在对照组和实验组中均要保持在对照组和实验组中均要保持相同且适宜。相同且适宜。试管编号试管编号1234实验处理实验处理无90水浴加热 2滴FeCl32滴肝匀浆H H2 2O O2 2溶液（溶液（3%3%）2 mL2 mL2 mL2 mL检测指标检测指标1.气泡冒出情况2.卫生香复燃情况除除作为自变量的因素外，作为自变量的因素外，其余无关变量都保持其余无关变量都保持一致，并一致，并将结果进行比较的将结果进
9、行比较的实验实验。(一般要设置一般要设置对照组对照组和和实验组实验组)对照组对照组实验组实验组空白对照空白对照n空白空白对照：对照：n自身对照：自身对照：n相互对照：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）互为对照该实验的对照组和实验组分别是什么？该实验的对照组和实验组分别是什么？2.对照实验：控制变量与设计对照实验控制变量与设计对照实验一、酶在细胞代谢中的作用说明说明结论结论自变量因变量2号号1号号3号号4号号对照组实验组2mL 过氧化氢溶液过氧化氢溶液常温常温90水浴水浴2滴滴FeCl3溶液溶液2滴肝脏研磨液滴肝脏研磨液不明显少量较多大量变亮复
10、燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样注对照原则对照原则 等量原则等量原则 确定观察指标确定观察指标对照实验中的对照实验中的自变量应具有单一性自变量应具有单一性，即遵循，即遵循单一变量原则单一变量原则，只，只有这样才能保证实验结果的正确性，增强实验结论的说服力。有这样才能保证实验结果的正确性，增强实验结论的说服力。气泡产生气泡产生卫生香复燃卫生香复燃分分 组组 编编 号号 相相 同同 处处 理理不不 同同 处处 理理不复燃不复燃无关变量一、酶在细胞代谢中的作用空白对照空白对照，。为什么？加热FeCl3酶v什么是活化能什么是活化能?v酶的作用原理是什么酶的作用原理是什么?v酶的这一特点对于细胞代
11、谢有何意义？酶的这一特点对于细胞代谢有何意义？一、酶在细胞代谢中的作用一、酶在细胞代谢中的作用活化能活化能:分子从分子从常态常态转转变为容易发生变为容易发生化学反应的化学反应的活活跃跃状态所需要状态所需要的的能量能量加热能促进过氧化氢分解加热能促进过氧化氢分解加加热热使使过过氧氧化化氢氢分分子子得得到到了了能能量量，从从常常态态便便会会容容易易分分解解的活跃状态的活跃状态FeFe3+3+能促进过氧化氢分解能促进过氧化氢分解降低了过氧化氢分解的活化能降低了过氧化氢分解的活化能过过氧氧化化氢氢酶酶能能促促进进过过氧氧化氢分解化氢分解降低了过氧化氢分解的活化能降低了过氧化氢分解的活化能与无机催化剂相
12、比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下的条件下快速有序进行有序进行酶的作用原理一、酶在细胞代谢中的作用酶的作用意义bacd反应过程反应过程能量能量初态（反应物）终态（产物）活跃状态ac_。酶酶降低的活化能降低的活化能无催化剂条件下，反应所无催化剂条件下，反应所需要的活化能需要的活化能无催化剂无催化剂无机催化剂无机催化剂 酶酶ab 。酶催化时所需的活化能酶催化时所需的活化能bc 。一、酶在细胞代谢中的作用 酶能够在细胞内温和环境中催化各种生化反应，酶是一种什么样的物质呢？图中图中表示：表示：图中图中表示：表示
13、：图中图中表示：表示：无催化剂时化学反应所需的活化能。无催化剂时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。酶酶催化催化时化学反应所需的活化能。时化学反应所需的活化能。图中图中表示：图中图中表示：无机催化剂降低的活化能酶降低的活化能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”v酶到底是什么物质呢酶到底是什么物质呢?l阅读课本81-82页“资料分析”l找出每一位科学家的研究背景、过程、结论及贡献二、酶的本质巴斯德和李比希的观点分别是什么？有什么局限性？巴斯德和李比希的争论对后人研究酶的本质有何意义？毕希纳是如何
14、终结上述争论的？他的实验结论是什么？萨姆纳成功揭示脲酶的化学本质靠的是什么样的精神？20世纪80年代，科学家发现少数RNA也具有催化功能！引起发酵的是细胞中的某些物引起发酵的是细胞中的某些物质质，但是这些物质只有在酵母，但是这些物质只有在酵母细胞死亡后才能发挥作用细胞死亡后才能发挥作用毕希纳毕希纳酵母酵母细胞中的某些物质细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后能够在酵母细胞破碎后继续继续起起催化作用催化作用，就像在活酵母细胞中一样，就像在活酵母细胞中一样 酶是酶是蛋白质蛋白质少数的少数的RNARNA具有催化作用具有催化作用萨姆纳萨姆纳切赫和奥特曼切赫和奥特曼教材教材P81P81P82P82二、酶的
15、本质巴斯德巴斯德之前之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯巴斯德德发酵发酵与活细胞有关与活细胞有关，发酵发酵是是整个细胞而不是细胞整个细胞而不是细胞中中的的某些物质在起作用某些物质在起作用 李比希李比希1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极的意义？各有什么局限性？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。毕希纳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才能发挥作用，是不正确的。二、酶的本质讨论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
16、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的焦点上，使科学研究更加有的放矢。二、酶的本质讨论3.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？4.请给酶下一个比较完整的定义。萨姆纳历时9年，用正确的科学方法，坚持不懈、百折不饶的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。酶是活细胞产生的具有催化活性的有机物。二、酶的本质酶是酶是活细胞活细胞产生的具有产生的具有催化作用催化作用的的有机物有机物，其其中绝大多数酶是中绝大多数酶是蛋白质蛋白质，少数是，少数是RNARNA容易被高温、强酸、强碱等破坏容易被高温、强酸、强碱等破坏所有的活细胞都能产生酶吗？哺成红哺成红 X X二、酶的本质1.1.来源：来源：活细胞活细胞2.2.本质：本质：绝大多数是绝大多数是蛋白质蛋白质少数可为少数可为RNARNA3.3.作用部位：作用部位：细胞内、外、体外细胞内、外、体外4.4.定义：定义：化学本质绝大多数是绝
