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本節聚焦細胞代謝為什么離不開酶？酶是什么物質？通過對酶本質的探索過程的分析，你對科學是怎樣發展的有哪些領悟？1.細胞代謝：

細胞中每時每刻都進行著的許多化學反應，統稱為細胞代謝

CO2+H2O

有機物+O2光能葉綠體:氨基酸多肽(蛋白質）脫水縮合核糖體：線粒體:有機物+O2CO2+H2O+能量一、酶在細胞代謝中的作用一、酶在細胞代謝中的作用溫和①常溫②常壓③水溶液環境④pH接近中性①高溫②高壓③強酸④強堿常見有機化學反應細胞內外的環境問題：在細胞較為溫和的環境中，各種生化反應如何高效有序的進行呢？細胞代謝離不開酶劇烈一、酶在細胞代謝中的作用2H2O22H2O+O2↑1.過氧化氫在體外分解需要什么條件？2.細胞內的過氧化氫又是怎樣被快速分解的呢？加熱、強酸、強堿、加催化劑（如FeCl3)細胞中含有過氧化氫酶合作探究一：氧化氫酶與加熱、強酸、強堿、加催化劑都能使過氧化氫分解，他們原理一樣嗎？分解速率一樣嗎？如何設計實驗來探究酶的作用？一、酶在細胞代謝中的作用比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗1.實驗目的：通過比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解過氧化氫酶的作用。2.實驗原理：2H2O22H2O+O2反應條件①加熱是化學反應常見的條件②Fe3+是無機催化劑③新鮮肝臟中含有過氧化氫酶不同條件判斷H2O2的分解快慢依據：O2的產生量①點燃的衛生香的復燃情況②氣泡冒出情況2.實驗一、酶在細胞代謝中的作用3.實驗材料：①新鮮的質量分數為20%的肝臟研磨液（含較多的過氧化氫酶）②質量分數為3.5%的FeCI3溶液③新配制的體積分數為3%的H2O2溶液量筒、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4.實驗用具：比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗一、酶在細胞代謝中的作用5.實驗設計：組別對照組實驗組1234過氧化氫H2O2濃度3%3%3%3%H2O2劑量2mL2mL2mL2mL反應條件常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴結果產生氣泡衛生香燃燒情況比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗一、酶在細胞代謝中的作用比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗一、酶在細胞代謝中的作用比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗組別對照組實驗組1234過氧化氫H2O2濃度3%3%3%3%H2O2劑量2mL2mL2mL2mL反應條件常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴結果產生氣泡衛生香燃燒情況5.實驗結果：不明顯少量較多大量不復燃不復燃變亮復燃實驗結論：酶有催化作用，且比無機催化劑的催化效率高。(①④對照)(③④對照)一、酶在細胞代謝中的作用2）3、4號試管未經加熱，也有大量氣泡產生，這說明了什么？1234341）與1號試管相比，2號試管產生的氣泡多，這一現象說明了什么？加熱能促進H2O2的分解,提高反應速率；自主探究1：小組討論以下問題，時間3min。FeCl3中的Fe3+

和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。一、酶在細胞代謝中的作用3）3號試管Fe3+數比4號試管H2O2酶高25萬倍，但4號反應速率更快,這說明什么？123434過氧化氫酶比Fe3+

的催化效率高得多。自主探究1：小組討論以下問題，時間3min。4）2號、3號、4號試管相比，哪支試管最終產生的氧氣最多,為什么？一樣多，幾支試管的H2O2溶液的體積和濃度都相同。一、酶在細胞代謝中的作用2、實驗：比較H2O2在不同條件下的分解氣泡多少點燃的衛生香復燃程度(2)結論：不明顯少量較多大量不復燃不復燃變亮復燃酶有催化作用，且比無機催化劑的催化效率高。(①④對照)(③④對照)(1)過程與結果酶只加快反應速率，但不改變反應的平衡點一、酶在細胞代謝中的作用①變量：實驗過程中變化的因素稱為變量。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叫做自變量。③因變量：因自變量改變而變化的變量叫做因變量。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，叫做無關變量。科學方法——控制變量和設計對照實驗控制變量一、酶在細胞代謝中的作用試管編號步驟1234一二

三觀察實驗結論2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴幾乎無少量較多大量不復燃不復燃變亮復燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣

過氧化氫在過氧化氫酶的作用下分解速率最快反應條件無關變量H2O2濃度H2O2劑量氣泡產生帶火星的衛生香自變量因變量對照實驗討論：無關變量對實驗結果沒有影響嗎？該實驗的無關變量有哪些？變量相同適宜①空白對照：不給對照組以任何處理因素.例如，在“生物組織中可溶性還原糖的鑒定”的實驗中，向甲試管溶液加入試劑，而乙試管溶液不加試劑（零劑量），一起進行溫水浴加熱，比較它們的變化。這樣，甲為實驗組，乙為對照組，且乙為典型的空白對照③相互對照：指不單獨設對照組，而是幾個實驗組相互對比對照，其中每一組既是實驗組也是其他級別的對照組。比如探究不同溫度下種子的萌發率。觀察種子分別在5℃、15℃、25℃、35℃、45℃、55℃不同溫度條件下的萌發率。④條件對照：指雖給對象施以某種實驗處理，但這種處理是作為對照意義的。條件對照的目的是通過對比得出相對立的結論，以驗證實驗結論的正確性。例如，“驗證甲狀腺激素促進幼小動物發育”實驗，采用等組實驗法，其實驗設計方案是：甲組：飼喂甲狀腺激素（實驗組）；乙組：飼喂甲狀腺抑制劑（條件對照組）；丙組：不飼喂藥劑（空白對照組）。

②自身對照:自身對照指對照組和實驗組都在同一研究對象上進行，不另設對照。實驗處理前的對象狀況為對照組，實驗處理后的對象變化則為實驗組。如“觀察植物細胞的質壁分離和復原”實驗，就出現了兩次對照，其中第一次對照是在高濃度溶液處理下，質壁分離狀態與自然狀態形成對照；第二次對照是在低濃度溶液處理下，復原后狀態與質壁分離狀態形成對照。一、酶在細胞代謝中的作用科學方法——控制變量和設計對照實驗實驗設計原則實驗對照是中學生物實驗設計中最常用的原則，通過設置對照實驗，既可排除無關變量的影響，又可增加實驗結果的可信度和說服力。實驗組一般接受實驗變量處理的一組作為實驗組對照組不接受實驗變量處理的對象組對照原則一、酶在細胞代謝中的作用試管編號步驟1234一二

三觀察實驗結論2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴幾乎無少量較多大量不復燃不復燃變亮復燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣

過氧化氫在過氧化氫酶的作用下分解速率最快反應條件無關變量H2O2濃度H2O2劑量氣泡產生帶火星的衛生香自變量因變量對照實驗討論：無關變量對實驗結果沒有影響嗎？該實驗的無關變量有哪些？變量相同適宜對照組實驗組討論：該實驗的對照組和實驗組分別是什么？對照性原則一、酶在細胞代謝中的作用2.實驗：比較H2O2在不同條件下的分解(2)結論：酶有催化作用，且比無機催化劑的催化效率高。(14對照)(34對照)(3)變量自變量:因變量:無關變量:溫度、催化劑的種類H2O2的分解速率H2O2的濃度,pH,反應時間等(相同且適宜)(4)對照實驗對照組：1號（空白對照）實驗組：2、3、4號(1)過程與結果一、酶在細胞代謝中的作用加熱、Fe3+、酶的作用機理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稱為活化能加熱：

Fe3+:提高分子的能量。降低化學反應的活化能。更顯著地降低化學反應的活化能,催化效率更高酶：一、酶在細胞代謝中的作用一、酶在細胞代謝中的作用3.酶的

作用:作用機理:催化作用

(只加快反應速率,不改變反應的平衡點)降低化學反應的活化能

(不提供能量)加熱:為H2O2分子提供能量4、意義：使細胞代謝能在溫和條件下快速有序地進行。一、酶在細胞代謝中的作用加熱：為反應物分子提供能量(活化能），使其達到活躍狀態Fe3+：降低化學反應的活化能酶：更顯著地降低化學反應的活化能（作用機理）無催化劑曲線：______酶促反應曲線：______無酶促反應所需活化能：______酶促反應所需活化能：______酶降低的活化能：______曲線B曲線AE2E3—E2E3

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。情景材料斯帕蘭扎尼在研究鷹的消化作用實驗1．為什么要將肉塊放在金屬籠內？2．是什么物質讓肉塊消失了？3．怎樣才能證明你的推測？

排除物理性消化干擾消化道內的化學物質將肉塊分解了收集消化道內的化學物質，看看這些化學物質在體外是否也能將肉塊分解二、酶的本質酶到底是什么物質？二、酶的本質發酵是純化學反應，與生命活動無關巴斯德李比希畢希納薩姆納其他科學家切赫和奧特曼發酵與死細胞中的物質有關發酵與活細胞有關死細胞中的物質和活細胞都能引起發酵脲酶是蛋白質胃蛋白酶等許多酶也是蛋白質少數酶是RNA切赫奧特曼二、酶的本質1.定義絕大多是蛋白質，少數是RNA活細胞產生的具有催化作用的有機物。一類2.來源幾乎所有活細胞酶本質的實驗探究合成原料:合成場所:氨基酸

或

核糖核苷酸核糖體

或

細胞核（真核生物）3.分布4.作用5.本質細胞內或細胞外催化二、酶的本質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一般來說，活細胞都能產生生理功能作用場所作用原理RNA

蛋白質核糖核苷酸氨基酸核糖體細胞核（真核生物）細胞內、外及生物體外均能發揮作用C、H、O、N、(S)C、H、O、N、P顯著降低化學反應的活化能具有生物催化作用小結練習與應用

一、概念檢測1.酶對細胞代謝起著非常重要的作用，可以降低化學反應的活化能。下列關于酶的作用特點及本質的敘述，正確的是（）A.酶不能脫離生物體起作用B.酶只有釋放到細胞外才起作用C.所有的酶都是蛋白質D.酶是具有催化作用的有機物2.酶和無機催化劑都能催化化學反應。與無機催化劑相比，酶具有的特點是（）A.能為反應物提供能量B.能降低化學反應的活化能C.能在溫和條件下催化化學反應D.催化化學反應更高效DD二、拓展應用1.在本節“探究·實踐”中，有同學在原有實驗的基礎上增加了5號和6號試管，向其中分別加入2mL過氧化氫溶液后，再向5號試管內加入2滴煮沸過的肝臟研磨液，向6號試管內加入2滴蒸餾水。