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
一、教学目标
1、说出细胞代谢的功能 2、说出酶在细胞代谢中的作用
二、教学重点和难点
1、教学重点 （1）酶的作用 （2）控制变量的科学方法
2、教学难点 （1）降低化学反应活化能的原理 （2）控制变量的科学方法
1、这个实验要解决什么问题？ 鸟胃中是否只有物质消化，没有化学消化 2、为什么将肉块放入金属笼内？ 排除物理性消化 3、是什么物质使肉块消失了？怎样才能证明你的 推测？ 是胃内的化学物质将肉块分解了。
滴加3.5%FeCl3溶 液2滴
较多
4
2mL
滴加20%肝脏研磨 液2滴
很多
不复燃 不复燃 发亮
燃烧猛烈
无关变量
自变量
因变量
问题质疑：
1、与1号试管相比，为什么2号试管加热后过氧化氢 就能分解？
加热使反应加快的本质：使过氧化氢分子得到能量， 从常态转变为容易分解的活跃状态。
分子从常态转变为容易发生化学反应的活
化学本质
合成原料 产生场所 来源 生理功能 作用原理
绝大多数酶是 蛋白质
氨基酸
少数是RNA 核糖核苷酸
活细胞 生物体内合成
催化作用 降低化学反应的活化能
酶的本质：
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机 物，其中绝大多数是蛋白质，少数RNA也具有 催化功能。
三、酶的特性Байду номын сангаас
与无机催化剂相比，酶的催化效率大约是其的107 ～1013倍。
☆注意：
滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液时，不能用同一支滴管
（4）2~3min后，将点燃的卫生香分别放入3号和4号 试管内液面的上方，观察哪只试管中的卫生香燃烧 猛烈。
试一试对现象的分析
1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一 现象说明了什么？ 2号试管，加热能促进H2O2的分解,提高反应速率 2）在细胞内，能通过加热来加快化学反应速率吗？
质量分数为 20%的肝脏 研磨液
质量分数为 3.5%的 FeCl3溶液
4号试管加
新鲜肝脏研磨 液
4号管加FeCl3 溶液
过氧化氢酶
Fe3+
所含酶相对数 Fe3+的相对
量：1
数量：25
万
气泡：大量 气泡：较多
卫生香：猛 卫生香：不
烈
猛烈
与无机催化剂相比较，酶降低活化能的作用更显 著，因而催化效率更高。
没有酶催化
能 量
酶 使 活
化
有酶的催化
能 降
低
反应过程
各条件使反应加快的本质： 加热：提高分子的能量
Fe3+： 降低化学反应的活化能
酶：更显著地降低化学反应的活化能
二、 酶的本质
阅读教材P81－82,“关于酶本质的探索”思考： 巴斯德、李毕希、毕希纳、萨姆纳、切赫 和奥特曼的观点各是什么？
巴斯德之前 发酵是纯化学反应，与生命活动无关
不能
3）3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生， 这说明什么问题？
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号试管和4号试管相比，4号试管中的反应速 率快，这说明了什么问题
4号试管，过氧化氢酶比Fe3+ 的催化效率高得多。
试 3%的 管 H2O2 号 溶液
光能
叶绿体: CO2+H2O
有机物 +O2
线粒体: 有机物 +O2
CO2+H2O+能量
核糖体： 氨基酸 脱水缩合 多肽(蛋白质）
细胞代谢 是生命活动的基础
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应
一、酶在细胞代谢中的作用
实验探究
比较过氧化氢在不同条件下的分解
1、实验原理：
过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作用下
巴斯德
李比希
发酵与活细胞有关，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
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
高效性
酶具有高效性的意义： 酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进 行、能量供应的稳定。
酶高效性的曲线
（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶 的催化效率更高。 （2）酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间,不改变化学 反应的平衡点。 （3）在反应过程中酶的数量和性质不变
跃状态所需要的能量称为活化能
FeCl3中Fe3+和肝脏研磨液的过氧化氢 酶都能加快过氧化氢分解，原因与2号 试管的相同吗？
在20℃测得的过氧化氢分解所需活化能
条件
没有催化剂催化 用Fe3+催化 用过氧化氢酶催化
活化能/kJ·mol-1 75 43 29
催化剂加快反应的原理：降低了化学反应的活化能
反应条件
实验现象
气泡 多少
卫生香 燃烧度
1 2mL
常温下
很少
不复燃
2 2mL 90℃左右水浴加热 较少 复燃
3
2mL
滴加3.5%FeCl3溶液2 滴
较多
4
2mL
滴加20%肝脏研磨液2 滴
很多
燃烧 燃烧猛烈
结论：过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，
在过氧化氢酶的作用下分解速率最快
变量
自变量：实验中 人为控制改变 的变量。 因变量：随 自变量 而变化的变量。 无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在 一些 可变因素 ，对 实验结果 造成影响。
都可分解成水和氧气。
高温、Fe3+、过氧化氢酶
2 H2O2
2 H2O + O2
2、实验目的： 通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了 解酶的作用和意义。
3、材料：新鲜的肝脏研磨液、3.5%的FeCl3溶液
a.为什么要选用新鲜的肝脏？ 新鲜的肝脏中酶能保持其活性
b.为什么要将肝脏制成研磨液？ 研碎的肝脏才能与是试管中的过氧化氢充分 接触，使其中的酶能正常发挥作用
对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实 验。 对照实验一般要设置对照组与实验组。
实验设计的基本原则：对照性原则； 单一变量原则； 等量性原则；
试 3%的 管 H2O2 号 溶液
反应条件
实验现象
气泡 多少
卫生香 燃烧度
对1 照2组mL
常温下
很少
实2 2mL 90℃左右水浴加热 较少
验3 2mL 组
c.如何检测氧气 气泡的多少或者带火星的木条燃烧程度
4、方法步骤
（1）取4支洁净的试管，分别编上序号1、2、3、4， 向各试管内分别加入2mL过氧化氢溶液。
1
2
3
4
（2）将2号试管放在90℃左右的水浴中加热，观察 气泡冒出的情况，并与1号试管比较。
（3）向3号试管中滴入2滴FeCl3溶液，向4号试管 中滴入2滴肝脏研磨液，仔细观察哪只试管产生的 气泡多。