(共51张PPT)
新叶伸向和煦的阳光
草蜢觊觎绿叶的芬芳
它们在为生存而获取能量！
能量在我们每一个细胞中流转激荡！
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
酶为生活添姿彩
斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用实验（视频）
情景视频
问题探讨
1783年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：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．是什么物质让肉块消失了？
3．怎样才能证明你的推测？
排除物理性消化
消化道内的化学物质将肉块分解了
收集消化道内的化学物质，看看这些化学物质在体外是否也能将肉块分解
讨论：
斯帕兰札尼的实验说明，食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。
科学家发现胃液中含有大量的盐酸，于是推测盐酸是使食物分解的物质。
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢离不开酶。
1835年，德国科学家施旺通过实验发现，胃腺分泌物中有一种物质，这种物质就是胃蛋白酶。
1.细胞代谢
细胞中每时每刻都进行着许多各种化学反应的总称
(3)意义：
(4)特点：一般都需要酶催化
一般伴随着能量的释放和储存
反应条件温和
(1)概念：
氨基酸脱水缩合
多糖、核酸、肽链的水解
……
(2)主要场所：
细胞质基质
是细胞生命活动的基础
一. 酶在细胞代谢中的作用
控制中心：
细胞核
温和
①常温
②常压
③水溶液环境
④pH接近中性
剧烈
①高温
②高压
③强酸
④强碱
常见有机化学反应
细胞内外的环境
思考：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？
细胞代谢离不开酶
一. 酶在细胞代谢中的作用
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，如过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白 ，会加速人体衰老。
2H2O2
2H2O + O2↑
1.过氧化氢在体外分解需要什么条件？
2.细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？
加热、强酸、强碱、 加催化剂（如Fecl3)
细胞中含有过氧化氢酶
合作探究：氧化氢酶与加热、强酸、强碱、加催化剂都能使过氧化氢分解，他们原理一样吗？分解速率一样吗？如何设计实验来探究酶的作用？
一. 酶在细胞代谢中的作用
1.实验目的：
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。
2.实验原理：
二. 探究实验——比较过氧化氢在不同条件下的分解
2H2O2 2H2O + O2
反应条件
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
产生量
①点燃的卫生香的复燃情况
②气泡冒出情况
底物
产物
3.实验材料：
①新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（含较多的过氧化氢酶）
②质量分数为3.5%的FeCI3溶液
③新配制的体积分数为3 %的H2O2溶液
量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计
4.实验用具：
二. 探究实验——比较过氧化氢在不同条件下的分解
5.实验步骤
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溶液 新鲜肝脏研磨液
剂量 2滴 2滴
结果 1.气泡冒出情况
2.卫生香复燃情况
2滴清水
2滴清水
二. 探究实验——比较过氧化氢在不同条件下的分解
比较过氧化氢在不同条件下的分解（视频）
组别 对照组 实验组 1 2 3 4
过氧化氢 H2O2浓度 3% 3% 3% 3%
H2O2剂量 2mL 2mL 2mL 2mL
反应条件 常温 90℃ FeCl32滴 肝脏研磨液2滴
结果 产生气泡
卫生香燃烧情况
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
6.实验结果
二. 探究实验——比较过氧化氢在不同条件下的分解
6.实验结果
思考与讨论
与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？
在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
2号试管放出的气泡多，
这一现象说明加热促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
不能。
二. 探究实验——比较过氧化氢在不同条件下的分解
3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？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。
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.实验结果
思考与讨论
二. 探究实验——比较过氧化氢在不同条件下的分解
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，酶在常温、常压下可以高速地完成对化学反应的催化。
7.实验结论
二. 探究实验——比较过氧化氢在不同条件下的分解
②自变量：
③因变量：
④无关变量：
除自变量外，实验中还存在的一些也可对实验结果造成影响的其它变量
随着自变量的变化而变化的变量
人为改变的变量
①变 量：
实验中可以变化的因素
Y = a + f(x)
自变量
因变量
无关变量
（不同条件X）
（结果Y）
（相同条件a）
8.对照实验—科学方法分析
（1）除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。
对照实验
对照组
实验组
对照实验的目的是排除无关变量的干扰，从而确定自变量与因变量的关系。
自变量
因变量
无关变量
(适宜且相同)
(控制)
(检测)
一般步骤：
第一步：分组编号，统一处理；
第二步：设定自变量，设置好实验组和对照组；
第三步：一段时间后，检测因变量，观察记录实验结果。
根据实验目的和器材，分析实验的自变量，找出主要的无关变量，明确因变量的检测方法。
（不同条件X）
（相同条件a）
（结果Y）
Y = a + f(x)
(2)控制变量和设计对照实验
试管编号
步骤 1 2 3 4 一
二
三 观察
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
几乎无
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
无关变量
H2O2浓度
H2O2剂量
气泡产生
带火星的卫生香
自变量
因变量
对照实验
讨论：无关变量对实验结果没有影响吗？该实验的无关变量还有哪些？
变量
相同 适宜
温度
催化剂种类不同
催化剂的有无
设置对照组的意义：排除其他实验因素对实验结果的影响
对照组
实验组
等量性原则
单一变量原则
对照原则
(2)控制变量和设计对照实验
（3）实验设计应遵循的原则及作用
①单一变量原则：即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量
保持相同且适宜（等量原则）
②对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，
以便消除无关变量对实验结果的干扰，增强实验结果的可信度
③ 平行重复原则：对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值
以避免实验结果的偶然性，保证实验结果的准确性
④科学性原则：在设计实验时必须有充分的科学依据，即实验目的要明确，实验
原理要正确；实验研究的材料和实验方法的选择要恰当；整个实
验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理、有关的生
物学知识及其他学科领域的基本知识。
1与2对照：________________________________________________
加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(为反应提供能量)
1与3对照：________________________________________________
FeCl3在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)
1与4对照：______________________________________________
____________
过氧化氢酶在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)
3与4对照：____________________________
过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。
对照试验使试验结论更可靠
(1)酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行( )
(2)酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量( )
(3)无关变量是与实验结果无关的变量( )
(4)在一个实验中，因变量的检测指标往往不是唯一的( )
×
×
×
√
课堂检测：
(5)下图表示“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
√
课堂检测：
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。酶凭什么能担此大任？
2）无机催化剂和酶是通过怎样的途径加快化学反应速率的？
1）在常态下，几乎所有 H2O2分子都不易分解，为什么加热后，一小部分则可以分解。
4）为什么说酶对于细胞代谢的顺利进行至关重要？
3）为什么酶的催化效率比无机催化剂快？
因为加热使 H2O2分子获得了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。
活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量
自主探究：思考并回答下列问题
三. 酶的作用原理
常态
终态
活跃状态
活化能
2）无机催化剂和酶是通过怎样的途径加快化学反应速率的？
1）在常态下，几乎所有 H2O2分子都不易分解，为什么加热后，一小部分则可以分解。
4）为什么说酶对于细胞代谢的顺利进行至关重要？
3）为什么酶的催化效率比无机催化剂快？
降低化学反应所需要的活化能，使活跃态的分子增多。
酶更显著地降低了化学反应所需要的活化能。
细胞的正常代谢需要在温和的条件下快速进行化学反应，而酶满足以上要求。
因为加热使 H2O2分子获得了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。
活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量
自主探究：思考并回答下列问题
三. 酶的作用原理
活 化 能
H2O
O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
75 kJ/mol
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
O2
H2O
O2
H2O
加热
H2O2
常态分子
活跃分子
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
活 化 能
活 化 能
H2O
O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
75 kJ/mol
40 kJ/mol
Fe3+
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
O2
H2O
H2O
O2
H2O
O2
H2O
O2
H2O2
-35
H2O2
常态分子
活跃分子
H2O2
活 化 能
活 化 能
H2O
O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
75 kJ/mol
40 kJ/mol
酶
H2O2
O2
H2O
H2O
O2
H2O
O2
H2O
O2
H2O2
29 kJ/mol
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O2
H2O
O2
H2O2
H2O
O2
H2O
O2
H2O
O2
H2O2
-49
-35
H2O2
常态分子
活跃分子
H2O2
高效性
没有催化剂无机催化剂加酶反应过程能量酶降低了反应的活化能作用更显著三.酶的作用机理——显著降低化学反应的活化能b
a
c
d
反应过程
能量
常态
（反应物）
终态
（产物）
活跃状态
①
②
③
ac______________________________________。
②
①
酶降低的活化能
无催化剂条件下，反应所
需要的活化能
无催化剂
无机催化剂
③
酶
ab 。
酶催化时，反应的活化能
bc 。
——显著降低化学反应的活化能
三. 酶的作用机理
a
b
c
时间
产物浓度
a 加酶
b 加无机催化剂
c 不加催化剂
P78
2H2O2→2H2O＋O2
酶具有催化剂的特点：
（1）酶只能缩短达到平衡的时间，不能改变平衡点（即产物的总量不变）
（2）反应前后数量和性质不发生改变，一段时间内可以重复利用。
三. 酶的作用机理
——显著降低化学反应的活化能
我国早在4000多年前的夏禹时代，就掌握了酿酒技术。1716年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酵母。
四. 酶的本质
思考：酶是什么物质？哪里产生的？
19世纪以前，人们还不知道酶为何物。19世纪以后，随着酿酒中发酵过程的深入研究，科学家才揭开酶的“面纱”。
四. 酶的本质
资料分析P79,讨论：
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？
2、他们之间的争论对于后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？
3、从毕希纳的实验可以得出什么结论？
4、萨姆纳历时9年证明脲酶是蛋白质，并获诺贝尔奖。你认为他成功的原因是什么？
5、请给酶下一个完整的定义。
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
①巴斯德
②李比希
③毕希纳
④萨姆纳
争论
⑤其他科学家
⑥切赫和奥特曼
发酵与死细胞中的物质有关。
发酵与活细胞有关。
死细胞中的物质和活细胞一样，都能引起发酵。
脲酶是蛋白质
胃蛋白酶等许多酶是蛋白质。
少数酶是RNA
结论：酶绝大多数是蛋白质，只有少部分是RNA
关于酶本质的探索
巴斯德之前
P80
发酵是由于酵母细胞的存在,
没有活细胞的参与，
这些物质在酵母细胞死亡并裂解后，
引起发酵的是酵母细胞中的物质，
才能发挥作用。
糖类是不可能变成酒精的。
巴斯德
李比希
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
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
1.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。李比希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后才能发挥作用,是不正确的。
2.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。
四. 酶的本质——思考·讨论
毕希纳的实验
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。
3.从毕希纳的实验可以得出什么结论
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。
四. 酶的本质——思考·讨论
从刀豆种子中提取到脲酶
证明脲酶是蛋白质
萨姆纳的贡献：
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
萨姆纳历时9年,发扬坚持不懈、百折不挠的科学精神,用正确的科学方法,将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。
四. 酶的本质——思考·讨论
定义：
绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA
酶的化学本质
酶的来源
酶的功能
活细胞产生的
具有催化作用的
有机物。
一类
化学本质：
请给酶下一个比较完整的定义:
酶
来源
活细胞产生的
作用场所：细胞内如有氧呼吸酶，
细胞外如消化酶
功能
具有催化作用
原理：降低化学反应的活化能
本质
有机物(蛋白质或RNA)
合成原料：氨基酸 或核糖核苷酸
合成场所：核糖体或细胞核或拟核
双缩脲试剂
P81
P81
四. 酶的本质
化学本质 绝大多数是_______ 少数是_________
元素组成
合成原料
合成场所
来源 一般来说，活细胞都能产生 作用场所 作用原理 RNA
蛋白质
核糖核苷酸
氨基酸
核糖体
细胞核（真核生物）
细胞内、外及生物体外均能发挥作用
C、H、O、N等
C、H、O、N、P
显著降低化学反应的活化能
四. 酶的本质——总结
(1)酶的基本组成单位是氨基酸( )
(2)具有分泌功能的细胞才能产生酶( )
(3)酶是活细胞产生的，只能在细胞内起催化作用( )
(4)酶在反应完成后立即被降解成氨基酸( )
(5)酶具有催化、调节等多种功能( )
×
×
×
×
×
课堂检测：
1.下列有关酶本质的探索过程的叙述，错误的是
A.巴斯德和李比希的观点既有积极意义，又有其局限性
B.毕希纳发现某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起作用
C.萨姆纳从刀豆种子中提纯出的结晶可以催化尿素分解
D.切赫和奥尔特曼证明酶的化学本质只是RNA而非蛋白质
√
切赫和奥尔特曼发现少数RNA具有生物催化功能，D错误。
课堂检测：
探究实验：比较过氧化氢 在不同条件下的分解
酶的作用和本质
酶在细胞代谢中的作用
酶的本质：
绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
自变量
原理：降低化学反应活化能
因变量
无关变量
小结
下节课见！
