酶的作用和本質(zhì)

人教版（2019）

必修1《分子與細(xì)胞》第1節(jié)

降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶一

酶的作用和本質(zhì)第5章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用問(wèn)題探討

1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼做了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)：將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過(guò)一段時(shí)間后，他把小籠子取出來(lái)，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。1.為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)?2.是什么物質(zhì)使肉塊消失了?3.怎樣才能證明你的推測(cè)?討論便于取出實(shí)驗(yàn)材料（肉塊），排除物理性消化對(duì)肉塊的影響。確定其是否發(fā)生了化學(xué)性消化是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。斯帕蘭札尼在研究鷹的消化作用一、酶的作用和本質(zhì)斯帕蘭札尼食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某種物質(zhì)。后來(lái)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)胃液中含有大量的鹽酸，推測(cè)鹽酸是使食物分解的物質(zhì)。1835年，施旺（德）胃腺分泌物中有一種物質(zhì)，將它與鹽酸混合后，對(duì)肉類的分解能力遠(yuǎn)大于鹽酸的單獨(dú)作用，這種物質(zhì)就是胃蛋白酶。1.酶的發(fā)現(xiàn)

（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用一、酶的作用和本質(zhì)

（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用2.細(xì)胞代謝細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。意義：

細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，但代謝也會(huì)產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)，如過(guò)氧化氫。幸而細(xì)胞中含有過(guò)氧化氫酶，能將過(guò)氧化氫分解，變成氧和水。2H2O22H2O+O2↑過(guò)氧化氫酶3.探究·實(shí)踐通過(guò)比較過(guò)氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解過(guò)氧化氫酶的作用（1）

目的要求比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解（2）

實(shí)驗(yàn)原理2H2O22H2O+O2反應(yīng)條件加熱是化學(xué)反應(yīng)的常見(jiàn)條件Fe3+是無(wú)機(jī)催化劑新鮮的肝臟中含有過(guò)氧化氫酶不同條件一、酶的作用和本質(zhì)

（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用3.探究·實(shí)踐比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解如何判斷過(guò)氧化氫被分解的快慢？一、酶的作用和本質(zhì)

（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用通過(guò)O2的產(chǎn)生量判斷H2O2的分解情況觀察單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的多少觀察帶火星的衛(wèi)生香的復(fù)燃情況1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)2mLH2O290℃水浴加熱2滴3.5%FeCl32滴20%肝臟研磨液常溫（4）實(shí)驗(yàn)步驟一、酶的作用和本質(zhì)

（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用3.探究·實(shí)踐（5）

實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解一、酶的作用和本質(zhì)

（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用觀察產(chǎn)生氣泡的多少觀察衛(wèi)生香的燃燒情況基本無(wú)少量較多大量復(fù)燃不明顯復(fù)燃明顯3.探究·實(shí)踐（6）

實(shí)驗(yàn)分析比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解一、酶的作用和本質(zhì)

（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用（1）與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管產(chǎn)生的氣泡多，這一現(xiàn)象說(shuō)明了什么？（2）3、4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說(shuō)明了什么？（3）3號(hào)試管Fe3+數(shù)比4號(hào)試管H2O2酶高25萬(wàn)倍，但4號(hào)反應(yīng)速率更快,這說(shuō)明什么？加熱能促進(jìn)H2O2的分解,提高反應(yīng)速率FeCl3中的Fe3+

和新鮮肝臟中的過(guò)氧化氫酶都能加快過(guò)氧化氫分解的速率。過(guò)氧化氫酶比Fe3+

的催化效率高得多。3.探究·實(shí)踐（7）

實(shí)驗(yàn)結(jié)論比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解一、酶的作用和本質(zhì)

（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用加熱、FeCl3溶液中的Fe3+以及新鮮肝臟研磨液中的過(guò)氧化氫酶都能加快過(guò)氧化氫分解。與無(wú)機(jī)催化劑Fe3+相比，過(guò)氧化氫酶的催化效率更高。一、酶的作用和本質(zhì)

（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用4.科學(xué)方法——控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)（P78）變量：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的變化因素自變量：人為控制的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素因變量：因自變量改變而變化的變量（結(jié)果Y）無(wú)關(guān)變量：（1）控制變量溫度（加熱）、催化劑（FeCl?溶液、肝臟研磨液）H2O2分解速率H2O2濃度和體積、反應(yīng)時(shí)間、肝臟的新鮮程度等除自變量外，實(shí)驗(yàn)中還存在的一些也可對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的其它變量（相同條件a）一、酶的作用和本質(zhì)

（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用4.科學(xué)方法——控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)（P78）對(duì)照實(shí)驗(yàn)：除作為自變量的因素外，其余因素(無(wú)關(guān)變量)都保持一致，并將結(jié)果進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)。一般設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。對(duì)照實(shí)驗(yàn)的類型：（2）對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組空白對(duì)照空白對(duì)照、自身對(duì)照、相互對(duì)照1、探究甲狀腺激素對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育的影響：甲組：飼料中添加甲狀腺激素乙組：飼料中不添加甲狀腺激素實(shí)驗(yàn)組：對(duì)照組：乙組甲組2、植物細(xì)胞吸水與失水實(shí)驗(yàn)：

對(duì)照

對(duì)照實(shí)驗(yàn)組：對(duì)照組：處理前處理后空白自身一、酶的作用和本質(zhì)一、酶的作用和本質(zhì)

（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用4.科學(xué)方法——控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)（P78）對(duì)照原則：?jiǎn)我蛔兞吭瓌t：等量性原則：（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般原則在實(shí)驗(yàn)中，一般需要設(shè)置對(duì)照組。通過(guò)設(shè)置對(duì)照組，既能排除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，又能增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說(shuō)服力。在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中,除了要觀察的變量發(fā)生變化外,其他變量都應(yīng)保持相同。（無(wú)關(guān)變量始終相同且適宜）指除單一變量可以變化外，其他的實(shí)驗(yàn)條件應(yīng)是一樣的，如所用試劑量要相同，放在相同條件下培養(yǎng)，取長(zhǎng)勢(shì)相同的植物培養(yǎng)等。一、酶的作用和本質(zhì)

（二）酶的作用機(jī)理1.活化能分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。

在常溫常壓下，F(xiàn)e3+和H2O2酶并未供給H2O2能量，為什么H2O2也能分解？它們降低了H2O2分解反應(yīng)的活化能。

加熱為什么能使H2O2分解？

因?yàn)榧訜崾笻2O2分子得到能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。Fe3+和過(guò)氧化氫酶促使過(guò)氧化氫分解，但它們并未供給過(guò)氧化氫能量，而是降低了過(guò)氧化氫分解的活化能加熱加壓相當(dāng)于給汽車加大油門提供能量穿山隧道一、酶的作用和本質(zhì)

（二）酶的作用機(jī)理一、酶的作用和本質(zhì)

（二）酶的作用機(jī)理2.酶的作用機(jī)理：活躍狀態(tài)降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。（1）與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。（2）正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和條件下快速有序地進(jìn)行。各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：酶：更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能（作用機(jī)理）想一想：如何表示？無(wú)催化劑曲線：______酶促反應(yīng)曲線：______無(wú)酶促反應(yīng)所需活化能：______酶促反應(yīng)所需活化能：______酶降低的活化能：______曲線B曲線AE2E3—E2E3一、酶的作用和本質(zhì)一、酶的作用和本質(zhì)

（二）酶的作用機(jī)理酶能增加產(chǎn)物的生成量嗎？未加催化劑無(wú)機(jī)催化劑酶催化時(shí)間

酶和無(wú)機(jī)催化劑一樣能催化化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，降低反應(yīng)的活化能，但本身并不被消耗，不為化學(xué)反應(yīng)提供物質(zhì)和能量，不改變化學(xué)反應(yīng)的方向和生成物的量。產(chǎn)物量巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)巴斯德發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用畢希納酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣薩姆納酶是蛋白質(zhì)李比希少數(shù)RNA也具有催化功能切赫、奧爾特曼酶的定義？1.關(guān)于酶本質(zhì)的探索（P79-P80）

（三）酶的本質(zhì)一、酶的作用和本質(zhì)

（三）酶的本質(zhì)1.關(guān)于酶本質(zhì)的探索（P79-P80）

5、請(qǐng)給酶下一個(gè)比較完整的定義。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。酶的來(lái)源酶的作用降低活化能酶的化學(xué)成分少數(shù)是RNA選一選1、在過(guò)氧化氫酶和Fe3+的催化效率比較的實(shí)驗(yàn)中，把肝臟制成研磨液的目的是（

）。A．有利于過(guò)氧化氫酶的釋放

B．保護(hù)過(guò)氧化氫酶C．提高過(guò)氧化氫酶的活性

D．以上說(shuō)法都不正確2、酶具有極強(qiáng)的催化功能，其原因是（）A．增加了反應(yīng)物之間的接觸面積

B．降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能C．提高了反應(yīng)物分子的活化能

D．酶提供使反應(yīng)開(kāi)始所必需的活化能選一選3、大多數(shù)酶在水解過(guò)程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，這說(shuō)明（）A.大多數(shù)酶是細(xì)胞產(chǎn)生的B.大多數(shù)酶是生物催化劑C.大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)D.大多數(shù)酶的基本組成單位是多肽選一選4.關(guān)于酶的敘述中,正確的是()