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1、第5章 细胞的能量供应和利用,降低化学反应活化能的酶细胞的能量通货ATPATP的主要来源细胞呼吸能量之源光与光合作用,教学重点：酶的作用、本质和特性 教学难点1.酶能够降低化学反应的活化能2.控制变量的科学方法,第1节 降低化学反应活化能的酶,食物进入生物体内发生了怎样的变化？,斯帕兰札尼鹰的消化作用实验,1.斯帕兰札尼设计的实验要解决什么问题？实验设计的巧妙之处在哪里？2.根据肉块消失的现象你能作出怎样的假设？3.怎样才能证明你的推测？,鸟类的胃是否只有物理性消化、没有化学性消化？,胃液中有某种化学物质，该物质能将肉块分解（消化）,收集该物质，看看其在体外是否能将肉块分解。,问题探讨（教材P
2、78）,细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢,一、细胞代谢（新陈代谢）,细胞代谢是细胞生命活动的基础，外界能量输入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应。,这些化学反应发生的环境条件是什么？,常温常压下,化学上的化学反应都很容易顺利进行吗？化学上采用什么方式解决这一问题的？,二、酶在细胞代谢中的催化作用,1.比较过氧化氢在不同条件下的分解,2 H2O2 2 H2O+O2,高温/Fe3/过氧化氢酶,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和意义。,实验,实验目的：,实验原理：,1min分钟后，将点燃的卫生香放在液面的上方,单一变量原则,对照实验,对照组,实
3、验组,无关变量,自变量,因变量,对照原则,实验设计遵循原则：,可重复性原则,等量原则,单一变量原则,检测因变量，观察记录实验结果。,注意问题：,实验时要选用新鲜的肝脏肝脏要制成研磨液滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时，不可共用同一个吸管,结论：酶能催化生物化学反应，催化效率比无机催化剂高得多。研究发现，酶的催化效率是无机催化剂催化效率的1071013倍。因此，酶具有高效性,同无机催化剂相比较又有哪些相同点？,加速化学反应的进行，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点改变化学反应速率，本身不被消耗只催化已经存在的化学反应都可以在生物体外发挥作用降低活化能，使反应速率加快,为什么酶的催化效率会比无机催化剂
4、更高呢？,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称为活化能。,2.活化能,能量,思考：,1mol H2O2由常态变为活跃的状态时需要吸收75 KJ的热量，这75 KJ就是每mol H2O2的活化能。但加入过氧化氢酶时，H2O2只要吸收29 KJ的热量就可以转变为活跃的状态。少了的46 KJ的热量。,酶和一般催化剂的作用就是降低化学反应所需的活化能，从而使活化分子数增多，反应速度加快。,从动画中我们可以看出，同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。,正是由于酶的催化作用，细胞代谢能在温和条件下快速进行。,巴斯德之前,发酵是纯化学反应，与生命活动无关,巴斯德,发
5、酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用,引起发酵的是细胞中的某些物质，但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,李比希,切赫、奥特曼,少数RNA也具有生物催化功能,酶本质的探索,活细胞产生的,具有生物催化作用的,1.定义：,有机物。,一类,2.本质：大部分酶是蛋白质，也有少数是RNA。,三、酶的本质,四、酶的特性,1.高效性：酶的催化效率是无机催化剂催化效率的1071013倍。2.专一性：,每一种酶只能催化一种或一类化学反应。,每一种酶只能催化一种或一类化学反应
6、。,酶具有专一性,例子：,酶具有专一性的意义：,使细胞代谢有条不紊的进行,细胞中几乎所有的化学反应都是由酶来催化的。酶对化学反应的催化效率称为酶活性,3.酶的作用条件较温和,酶一般在比较温和的条件下催化化学反应的进行。,酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的最适温度,温度对酶活性的影响,低,空间结构,活性,反应溶液pH会对酶的活性有影响,pH对酶活性的影响,最高,空间结构,活性,pH值：在极端的酸性或碱性条件下会变性而完全失去活性。（1）动物体内的酶最适宜pH大多在6.58之间。唾液pH为6.27.4，胃液的pH为0.91.5，小肠液的pH为7.6。（2）植物体内的酶最适pH大多在4.5
7、6.5之间。,高温、低温、过酸和过碱对酶活性 的影响其本质相同吗？,不同，过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。,影响酶促反应速率的因素：,1、温度,3、酶的浓度：反应速率随 酶浓度的升高而加快。,4、底物浓度：在一定浓度 范围内，反应速率随浓 度的升高而加快，但达 到一定浓度，反应速率 不再变化,酶量一定,2、pH,酶是活细胞产生的,具有生物催化作用的,1.酶的概念：,有机物。,一类,2.酶的本质：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。,归纳总结,3.酶的特性,高效性:酶的催化效率是无机催化剂的107 1013 倍,专
8、一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。,酶的作用条件较温和:需要适宜的温度和pH值,4.影响酶促反应速率的因素：温度、PH（低温使酶活性降低；高温、过酸或过碱使酶空间结构破环，失去活性）,课堂练习：,1.人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是 A.所吃食物不能消化（）B.胃没有排空C.体温超过合适温度，消化酶的活性下降D.吃药使人没有了胃口 2.胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是（）A.pH不适合B.胃中已经起了消化作用，不能再起作用了C.被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用D.小肠中没有蛋白质可被消化,C,A,3.在过氧氢酶和Fe3+的催化效率比较实验中，把肝
9、脏制成研磨液的目的是（双选）（）有利于过氧化氢酶的释放保护过氧化氢酶 提高过氧化氢酶的活性增大酶与反应底物的接触机会,4.酶具有极强的催化功能，最根本的原因是（）增加了反应物之间的接触 降低了反应物分子的活化能 提高了反应物分子的活化能 降低了反应物分子的自由能 本身的数量和性质不改变，可反复利用A.B.C.D.,AD,D,科学探究的程序,设计实验,提出问题,作出假设,进行实验,分析结果得出结论,其中实验是实施探究的重要方式。,表达交流,预测实验结果,设计实验：,完成本实验设计表：,自变量,其他变量,温度,酶活性改变,反应物的量、反应时间、pH等,淀粉酶,淀粉酶在温度改变时水解淀粉的作用减弱，
10、可用碘液检测淀粉的存在，检测酶活性的强弱,常温为对照组,设计实验：,完成本实验设计表：,自变量,其他变量,pH,酶活性改变,反应物的量、反应时间、温度等,过氧化氢酶,过氧化氢酶在pH改变时水解过氧化氢的作用减弱，用带火星的卫生香复燃程度检测单位时间内氧气的产生量,pH=7为对照组,取三只大小相同的干净试管(1、2、3号)，各加入2滴管淀粉(保证淀粉的量相等)。取三只大小相同的干净试管(4、5、6号)，各加入1滴管淀粉酶(保证淀粉酶的量相等)。将1号和4号试管放在试管架上，将2号和5号试管放在95恒温水浴箱中，将3号和6号试管放在冰水中。2min后，将4、5、6号试管中的淀粉酶分别倒入1、2、3
11、号试管，振荡摇匀后，分别放在试管架上、95恒温水浴箱中、冰水中。2min后，分别向1、2、3号试管中滴加3滴碘液，观察并记录实验结果。,具体实验步骤：,取三只大小相同的干净试管(1、2、3号)，各加入2滴管H2O2(保证H2O2的量相等)。取三只大小相同的干净试管(4、5、6号)，各加入1滴管肝脏研磨液(保证肝脏研磨液的量相等)向4号试管中滴加5滴蒸馏水，向5号试管中滴加5滴5%的HCl，向6号试管中滴加5滴5%NaOH，振荡摇匀。将4、5、6号试管中的肝脏研磨液分别倒入1、2、3号试管，振荡摇匀，观察实验现象。1min后，将带火星的卫生香分别伸入1、2、3号试管内(注意不要使卫生香熄灭)，检验带火星的卫生香复燃的程度。,具体实验步骤：,记录实验结果(现象)：,记录实验结果(现象)：,
