降低化學反應的活化能（第1課時）第1節第5章細胞的能量供應和利用第1節

降低化學反應活化能的酶學習目標0102酶在細胞代謝中的作用：①細胞代謝；②實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解；③科學方法酶的作用機理①活化能②酶催化的機理03酶的本質①酶的本質的探究歷程②驗證性實驗情景引入0用舌頭舔一下米飯能感覺到甜味嗎？如果放在口中細細咀嚼呢？是什么原因讓我們感覺到了甜味？淀粉在唾液淀粉酶的作用下，分解成了麥芽糖。問題探討

1773年，意大利科學家斯帕蘭扎尼做了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取出來，發現籠內的肉塊消失了。胃蛋白酶的發現過程1討論：1、為什么要將肉塊放在金屬籠內？2、是什么物質使肉塊消失了？3、怎樣才能證明你的推測?便于取出實驗材料（肉塊),排除物理性消化對肉塊的影響，確定其是否發生了化學性消化是胃內的化學物質將其分解收集胃內化學物質，進行體外實驗斯帕蘭扎尼在研究鷹的消化作用斯帕蘭札尼的實驗說明：食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某種物質。斯帕蘭扎尼在研究鷹的消化作用但我不知是什么物質...emo...后來，科學家發現胃液含有大量鹽酸，推測：鹽酸是使食物分解的物質。問題探討：胃蛋白酶的發現過程11835年，德國科學家施旺發現：胃腺分泌物中有一種物質，將它與鹽酸混合后，對肉類的分解能力遠遠大于鹽酸的單獨作用，這種物質就是胃蛋白酶。施旺德國生理學家問題探討：胃蛋白酶的發現過程1協助擴散自由擴散細胞的物質輸入和輸出主動運輸(逆濃度梯度)小分子物質(跨膜運輸)

大分子物質

(膜泡運輸)

胞吞

胞吐消耗能量順濃度梯度被動運輸載體蛋白復習舊知，引入新課通過被動、主動運輸、胞吞進入細胞的物質在細胞內進行各種化學反應。細胞代謝細胞代謝：細胞內各種化學反應的統稱。意義：是細胞生命活動的基礎。與酶的關系：細胞代謝離不開酶。代謝產生的廢物，有害物質，比如過氧化氫，也需酶的分解。特點：復雜、有序、溫和、高效

酶在細胞代謝中的作用11細胞代謝Q：為什么細胞代謝離不開酶？實驗原理：新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶。質量分數為3.5%的FeCl3溶液和質量分數為20%的肝臟研磨液相比，每滴FeCl3溶液中Fe3+的數，大約是每滴研磨液中分子數的25萬倍。實驗目的：通過比較過氧化氫在不同條件下的分解的快慢，了解過氧化氫酶的作用。2H2O22H2O+O2↑水浴加熱/Fe3+1.常溫2.加熱3.加FeCl34.加過氧化氫酶2H2O22H2O+O2↑不同條件酶在細胞代謝中的作用11細胞代謝比較H2O2在不同條件下的分解材料用具實驗材料：新鮮的質量分數為20%的肝臟(如豬肝、雞肝)研磨液。實驗儀器：量筒、試管、滴管、試管架、衛生香、火柴、酒精燈、試管夾、大燒杯、三腳架、石棉網、溫度計。實驗試劑：質量分數為3.5%的FeCl3溶液；新配制的體積分數為3%的過氧化氫溶液。酶在細胞代謝中的作用11細胞代謝比較H2O2在不同條件下的分解酶在細胞代謝中的作用111.常溫下反應2.加熱3.Fe3+做催化劑4.過氧化氫酶豬肝研磨液加入試管直接觀察酒精燈加熱滴加FeCl3溶液Q：如何控制這些條件？細胞代謝比較H2O2在不同條件下的分解酶在細胞代謝中的作用11Q1.為什么要選用新鮮的豬肝？Q2.為什么要將豬肝制成研磨液？新鮮肝臟中含有較多的過氧化氫酶且活性高；若不新鮮，過氧化氫酶就會在腐生細菌的作用下分解而失去催化作用。使肝細胞破裂從而釋放出過氧化氫酶,有利于過氧化氫酶與試管內過氧化氫分子充分接觸，加速過氧化氫的分解Q3.滴入肝臟研磨液和氯化鐵溶液時，能否共用一個吸管？酶具有高效性,少量的酶帶入FeCl3溶液中就會干擾實驗結果的準確性,增大實驗誤差不能Q4.氧氣的多少可以通過哪些途徑觀察？氣泡的數量、帶火星木條復燃情況

思考：細胞代謝比較H2O2在不同條件下的分解實驗方法及結果還原糖是指具有還原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麥芽糖等酶在細胞代謝中的作用11細胞代謝比較H2O2在不同條件下的分解酶在細胞代謝中的作用11還原糖是指具有還原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麥芽糖等組別對照組實驗組1234過氧化氫濃度3%3%3%3%劑量2mL2mL2mL2mL反應條件常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴結果產生氣泡無氣泡少量較多大量衛生香燃燒情況不復燃不復燃變亮復燃實驗步驟細胞代謝比較H2O2在不同條件下的分解酶在細胞代謝中的作用111.和1號試管相比，2號試管出現什么不同的現象？這一現象說明什么？2.在細胞內,能通過加熱來提高反應速率嗎?3.3號和4號試管未經加熱，也有大量的氣泡產生，這說明什么？4.3號和4號試管相比，哪支試管中的反應速率快？這說明什么？2號氣泡多不能，溫度過高會造成生物的細胞死亡Fe3+和過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解速率4號說明酶具有高效性加熱能促進過氧化氫分解過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多討論：P77細胞代謝比較H2O2在不同條件下的分解酶在細胞代謝中的作用11細胞代謝比較H2O2在不同條件下的分解實驗分析：1與2對照：________________________________________________加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。(為反應提供能量)1與3對照：________________________________________________FeCl3在常溫下能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。(催化作用)1與4對照：______________________________________________

____________過氧化氫酶在常溫下能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。(催化作用)3與4對照：____________________________過氧化氫酶比FeCl3的催化效率高。酶和無機催化劑一樣，都能催化化學反應，并且酶的催化效率遠高于無機催化的催化效率。實驗結論：控制變量和設計對照實驗實驗過程中遵循的原則：單一變量原則、對照原則。1.單一變量原則①變量:實驗過程中變化的因素②自變量:實驗過程中，人為控制的對實驗對象進行處理的因素③因變量:因自變量改變而變化的變量④無關變量:實驗中除因變量外的一些對因變量造成影響的可變因素⑤單一變量:實驗過程中除自變量的因素外，其余因素(無關變量)都保持一致。酶在細胞代謝中的作用11科學方法細胞代謝比較H2O2在不同條件下的分解酶在細胞代謝中的作用11科學方法細胞代謝比較H2O2在不同條件下的分解組別對照組實驗組變量1234過氧化氫濃度3%3%3%3%劑量2mL2mL2mL2mL反應條件常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴結果產生氣泡無氣泡少量較多大量衛生香燃燒情況不復燃不復燃變亮復燃無關變量無關變量自變量因變量因變量分析本實驗的變量酶在細胞代謝中的作用11細胞代謝比較H2O2在不同條件下的分解2.對照原則①對照實驗：除作為自變量的因素外，無關變量都保持一致，并將結果進行比較的實驗。分為實驗組和對照組②對照的類型：空白對照、自身對照、條件對照、相互對照(對比)空白對照不給對照組做任何實驗處理，這里的”空白”絕不是什么影響因素都不給予，而是針對實驗組所要研究的實驗因素給與空白。1號試管即為空白對照科學方法經實驗因素處理的人為改變條件的組。實驗組：對照組：未經實驗因素處理的組。實驗結果未知實驗結果已知酶在細胞代謝中的作用11細胞代謝比較H2O2在不同條件下的分解自身對照對照組和實驗組都在同一研究對象上進行。不另設對照組。(不同處理的前后對照)紫色洋蔥鱗片葉外表皮滴加3%的蔗糖溶液，低倍鏡觀察滴加清水后，低倍鏡觀察→→制成裝片，低倍鏡觀察。→條件對照雖給對照組施以某種實驗因素的處理。但這種處理是作為對照因素的，不是所要研究的實驗因素。這種處理不包括實驗研究給定的的自變量。目的是更有效的比較實驗組和對照組的結果。空白對照：幼小蝌蚪不處理實驗組：幼小蝌蚪飼喂甲狀腺激素條件對照組：幼小蝌蚪飼喂甲狀腺抑制劑條件對照就是實驗組的基礎上施加一定條件的組。目的是與實驗組形成對照。科學方法酶在細胞代謝中的作用11細胞代謝比較H2O2在不同條件下的分解相互對照不另設對照組，而是幾個實驗組之間相互對照，其中的每一組既是實驗組也是其他組的對照組。科學方法蠑螈受精卵橫縊實驗示意圖本實驗既有相互對照，又有自身前后對照2、3、4為相互對照；自變量：不同條件酶在細胞代謝中的作用11細胞代謝比較H2O2在不同條件下的分解3.對照實驗設計的一般步驟對照實驗的目的是排除無關變量的干擾，從而確定自變量與因變量的關系。自變量因變量無關變量(適宜且相等)(控制)(檢測)一般步驟：第一步：分組編號，統一處理；第二步：分組施加自變量第三步：一段時間后，檢測因變量根據實驗目的和器材，分析實驗的自變量，找出主要的無關變量，明確因變量的檢測方法。科學方法酶在細胞代謝中的作用11細胞代謝比較H2O2在不同條件下的分解一個實驗中只能有一個自變量，除了自變量之外其他變量即無關變量均要相同2）單一變量原則：3）隨機性原則：4）平行重復原則：多次實驗，取平均值，用以減少誤差和偶然性5）科學性原則：不能出現科學性錯誤被研究的樣本是從總體中任意抽取的4、實驗設計應該遵循以下原則科學方法1）對照原則：為什么細胞代謝離不開酶？細胞內每時每刻都在進行成千上萬種化學反應，這些化學反應需要在常溫、常壓下高效地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以酶對于細胞內化學反應的順利進行至關重要。1習題檢測1.下列有關對照實驗設置的敘述中，錯誤的是()A.要設置對照組和實驗組B.自變量要始終保持相同C.無關變量要始終相同且適宜D.要遵循單因子變量原則B2.選用新鮮肝臟來比較過氧化氫在不同的條件下分解的實驗，是因為新鮮的肝臟中()A.含Fe離子多B.含酶的種類多C.溫度高D.過氧化氫酶多且活性高D3.在如圖所示的實驗中，屬于自變量的是(

)A.催化劑B.過氧化氫分解的速率C.產生氣泡量D.試管中的過氧化氫溶液的量A4.在探究不同的溫度對酶活性影響的實驗時，溫度和pH值分別屬于()A.自變量和因變量B.因變量和無關變量

C.自變量和無關變量D.自變量和對照變量C1習題檢測5.美國科學家T.RCech和S.Altman發現將大腸桿菌中具有催化作用的物質中的蛋白質除去后，留下的RNA仍有催化作用，故稱為核酶，因此而獲得了諾貝爾化學獎，某實驗小組為驗證該酶的化學本質為RNA，設計了如下實驗，請完善實驗過程。(1)材料用具:核酶、核糖核酸酶、吡羅紅染液、小試管、滴管等。(2)實驗步驟:①取2支試管編號1、2，分別向其中加入1mL的核酶。②向1號試管加入1mL的__________________，向_____號試管加入1mL的核糖核酸酶。控制在適宜的溫度下反應一段時間。③再向2支試管中分別加入1mL的____________④觀察實驗現象:

1號試管出現_______，2號試管不變色。(3)實驗結論：___________________________________蒸餾水(清水)2吡羅紅染液紅色核酶的化學本質為RNA酶的作用機理12活化能(1)活化能：分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍態所需要的能量。圖中①表示：圖中②表示：圖中④表示：無催化劑時化學反應所需的活化能。無機催化劑催化時化學反應所需的活化能。酶催化時化學反應所需的活化能。與無機催化劑，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。③表示：⑤表示：無機催化劑降低的活化能酶降低的活化能(2)酶催化的機理各條件使反應加快的本質：加熱：Fe3+：酶：使分子得到能量降低化學反應的活化能顯著地降低化學反應的活化能酶催化的機理酶的作用機理12活化能(3)酶的作用特征：與無機催化劑一樣，本身并不被消耗，也不改變反應的方向和生成物的量。只是改變了化學反應速率時間O2量無催化劑加Fe3+加過氧化氫酶酶催化的機理Q:酶能增加產物的生成量嗎？教材P79-80頁“資料分析”

體會巴斯德、李比希、畢希納、薩姆納的觀點之間的邏輯關系。13探究歷程酶的本質酶的本質13探究歷程0102030419世紀1857年發酵是純化學反應，與生命活動無關巴斯德：發酵與活細胞有關，發酵是整個細胞而不是細胞中某些物質起作用李比希：引起發酵的是細胞中的某些物質，但這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發揮作用畢希納：酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎后繼續起作用，就像在活酵母細胞中一樣,取名釀酶05薩姆納等：脲酶及后面發現的多種酶都是蛋白質06切赫、奧特曼：少數RNA也具有生物催化功能給酶下一個完整的定義吧1.巴斯德和李比希的觀點各有什么積極的意義？各有什么局限性？討論巴斯德認為發酵與活細胞有關，是合理的；認為發酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質在起作用，是不正確的。畢希納認為引起發酵的是細胞中的某些物質，是合理的；認為這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解才能發揮作用，是不正確的。2.在科學發展過程中出現爭論是正常的。巴斯德和李比希之間出現爭論的原因是什么？這一爭論對后人進一步研究酶的本質起到了什么作用？巴斯德是微生物學家，特別強調生物體或細胞的作用；李比希是化學家，傾向于從化學的角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對酶的研究目標集中在他們爭論的焦點上，使科學研究更加有的放矢。酶的本質13探究歷程討論酶的本質13探究歷程3.薩姆納歷時9年才證明脲酶是蛋白質，并因此榮獲諾貝爾化學獎。你認為他取得成功靠的是什么樣的精神品質？薩姆納歷時9年，用正確的科學方法，堅持不懈、百折不饒的科學精神，將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。4.請給酶下一個比較完整的定義。化學本質絕大多數是_______少數是_________元素組成合成原料合成場所來源作用場所RNA

蛋白質核糖核苷酸氨基酸核糖體細胞核（葉綠體、線粒體等）細胞內、外、生物體外均可C、H、O、N、(S)C、H、O、N、P活細胞酶是

產生的具有

作用的有機物，其中絕大多數酶是

，少數是

。活細胞蛋白質RNA催化13探究歷程酶的本質酶的定義在反應前后其數量和性質都不改變酶13探究歷程酶的本質酶的定義設計實驗，探究某種酶的化學本質某種酶+蛋白酶加入酶的底物底物沒有被催化→該酶是蛋白質底物被催化→該酶是RNA某種酶+雙縮脲試劑出現紫色→該酶是蛋白質不出現紫色→該酶是RNA方案1方案21課堂小結習題檢測1.下圖表示“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗。有關分析合理的是（）A.本實驗的因變量是不同的催化劑B.1號與3號、1號與4號可分別構成對照實驗C.本實驗的無關變量有溫度和酶的用量等D.分析1號、2號試管的實驗結果可知，加熱能降低反應的活化能B習題檢測2.下列有關酶的敘述正確的是（）

①酶只能是具有分泌功能的細胞產生的

②有的從食物中獲得，有的是體內轉化而來

③酶是由活細胞產生的

④絕大多數酶的化學本質是蛋白質

⑤有的酶是蛋白質，有的是固醇

⑥酶在代謝中有多種功能

⑦酶在新陳代謝和生殖發育中起調控作用

⑧酶只是起催化作用

⑨酶只在細胞內發揮作用A.①②⑤

B.③⑦⑨

C.③④⑧ D.④⑤⑥C習題檢測3.①表示有酶催化的反應曲線，②表示沒有酶催化的反應曲線，E表示酶降低的活化能，正確的圖解是（）C習題檢測4.

酶具有很高的催化效率，其原因是（）A.酶能降低化學反應對溫度等條件的要求B.酶能使反應物變成更加細小的微粒，增加接觸面積C.酶降低了分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態

所需要的能量D.酶提供了化學反應開始時所需的活化能C5.下列關于活化能的敘述中，不正確的是（）A.分子從常態轉變為容易發生化學反應的活狀態所需要的能量B.無機催化劑、水浴加熱都可以降低化學反應的活化能C.酶可以降低化學反應的活化能D.同無機催化劑相比，酶降低化學反應活化能的作用效果更顯著B加熱是提供能量1習題檢測6.下列有關酶的敘述中，不正確的是()A.所有的酶都含有C、H、O、N四種元素，是由單體組成的生物大分子B.有些酶和相應的化學試劑作用呈現紫色反應C.活細胞產生酶的場所都是細胞質中的核糖體D.催化反應前后酶的性質和數量不變C1習題檢測

概念檢測1.