1、生物（人教版）高中生物 必修一第五章 细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶-1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。讨论斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用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。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。讨论斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用2.
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。一、酶的作用和本质细胞代谢：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。为什么细胞代谢离不开酶？酶1酶2酶3酶11酶5酶6酶12酶8酶9酶10酶14酶7酶13酶15酶16酶17酶18（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，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
3、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.探究实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解材料用具新鲜的质量分数为20%的肝脏(如猪肝、鸡肝)研磨液质量分数为3%的FeCl3溶液新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液a.材料：b.用具：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、温度计组别对照组实验组1234过氧化氢浓度3%3%3%3%剂量2mL2mL2mL2mL反应条件常温90FeCl32滴肝脏研磨液2滴结果产生气泡卫生香燃烧情况实验过程及结果
4、无气泡复燃不复燃不复燃变亮少量较多大量1.与1号试管相比，2号试管出现了什么不同的现象？这一现象说明什么？讨论 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。2.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？不能。3. 3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？讨论 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. 3号试管与4号试管相比，哪支试管中反应速率快？这说明什么？为什么说酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重要？讨论 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。细胞内每时每刻都在进行成千上万
5、种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。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) 实验分析3与4对照：_实验分析过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。实验结论 酶和无机催化剂一样，都能催化化学反应，并且酶的催化效率远高于无机催化的催化效率。科学方法控制变量和设计对照实验实验过程中遵循的原则： 单一变量原则、对照原则、等量原
6、则1.单一变量原则变量:实验过程中变化的因素称为变量。自变量:实验过程中，人为控制的对实验对象进行处理的因素叫做自变量。因变量:因自变量改变而变化的变量叫做因变量。无关变量:实验中除因变量外的一些对因变量造成影响的可变因素，叫做无关变量。 单一变量:实验过程中除自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致。组别对照组实验组变量1234过氧化氢浓度3%3%3%3%剂量2mL2mL2mL2mL反应条件常温90FeCl32滴肝脏研磨液2滴结果产生气泡无气泡少量较多大量卫生香燃烧情况不复燃不复燃变亮复燃无关变量无关变量自变量因变量因变量分析本实验的变量2.对照原则对照实验：除作为自变量的因素外，无关
7、变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。对照的类型：空白对照、自身对照、条件对照、相互对照(对比)空白对照不给对照组做任何实验处理，这里的”空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是针对实验组所要研究的实验因素给与空白。1号试管即为空白对照自身对照对照组和实验组都在同一研究对象上进行。不另设对照组。(不同处理的前后对照)紫色洋葱鳞片叶外表皮滴加3%的蔗糖溶液，低倍镜观察滴加清水后，低倍镜观察制成装片，低倍镜观察。条件对照虽给对照组施以某种实验因素的处理。但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。这种处理不包括实验研究给定的的自变量。目的是更有效的比较实验组和对照组的结果。空白对照：幼小蝌
8、蚪不处理实验组：幼小蝌蚪饲喂甲状腺激素条件对照组：幼小蝌蚪饲喂甲状腺抑制剂条件对照就是实验组的基础上施加一定条件的组。目的是与实验组形成对照。相互对照不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。2、3、4为相互对照。3.对照实验设计的一般步骤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(适宜且相等)(控制)(检测)一般步骤：第一步：分组编号第二步：分组施加自变量（要控制好无关变量）第三步：一段时间后，检测因变量（观察记录实验现象）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。第四
9、步：分析实验现象，得出实验结论。2.酶催化的机理(1)活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需要的能量。图中表示：图中表示：图中表示：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。酶催化时化学反应所需的活化能。2.酶催化的机理(2)酶催化的机理酶与无机催化剂催化的机理相同，都能降低化学反应的活化能，但是酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。表示：表示：无机催化剂降低的活化能酶降低的活化能(二）酶的本质探索历程巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某种物质其作用引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在
10、酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起到催化作用，就像在活酵母细胞中一样。巴斯德李比希毕希纳对酵母菌发酵的探索发现了起催化作用的物质酶探索历程对酶本质的探索萨姆纳：从刀豆中提纯脲酶，并证明其化学本质是蛋白质发现少数RNA具有催化功能，称为核酶。萨姆纳之后科学家们获得胃蛋白酶，胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶的化学本质是蛋白质。切赫、奥尔特曼发现了绝大多数酶是蛋白质，少数RNA。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
11、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。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。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
12、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。设计实验，探究某种酶的化学本质某种酶 + 蛋白酶加入酶的底物底物没有被催化该酶是蛋白质底物被催化该酶是RNA某种酶 + 双缩脲试剂出现紫色该酶是蛋白质不出现紫色该酶是RNA方案1方案2课后习题一、概念检测1.酶对细胞代谢起着非常重要的作用，可以降低化学反应的活化能。下列关于酶的作用特点及本质的叙述，正确的是（ ）A.酶不能脱离生物体起作用B.酶只有释放到细胞外才起作用C.所有的酶都是蛋白质D.酶是具有催化作用的有机物2.酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶具有的特点是（ ）A.能为反应物提供能量B
13、.能降低化学反应的活化能C.能在温和条件下催化化学反应D.催化化学反应更高效DD二、拓展应用1.在本节“探究实践”中，有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2mL过氧化氢溶液后，再向5号试管内加入2滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目的是什么？本小节“探究实践”涉及的自变量并非只有个,而是包括温度和催化剂两个变量,1号试管中仅放置了过氧化氢溶液,可以起到对照作用。2号试管与 1 号试管的区别在于温度,3号试管和4号试管与 1 号试管的区别在于多了催化剂 3号试管与 4号试管之间也可以起相互对照作用。加入 2 滴煮沸过的肝脏研磨液的 5号试管,可以与
14、加入新鲜的肝脏研磨液的 4号试管做对照;同理,加入 2 滴蒸馏水的 6 号试管可以作为 3 号试管和 4 号试管的对照组。2.仔细阅读本节的“思考讨论”，通过完成下面的图解，体会巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆纳的观点之间的逻辑关系；写一篇短文，谈谈对科学发展过程的认识。巴斯德之前发酵与活细胞有关,发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用发酵是纯化学反应，与生命活动无关。巴斯德李比希引起发酵的是细胞中的某些物质,但是这些物质只有在酵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3.给你一份某种酶的结晶，你能设计实验检测它是不是蛋白质吗?请简略写出实验步骤。想一想，在萨姆纳之前，为什么很难鉴定酶的本质?可用第2章中学过的检测蛋白质的方法。在萨姆纳之前,之所以很难鉴定酶的本质,主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。酶的特性02本次内容结束下次内容
