第五章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（第一課時(shí)）教學(xué)目標(biāo)目標(biāo)010203說(shuō)明酶在細(xì)胞代謝中的作用和化學(xué)本質(zhì)。(生命觀念、科學(xué)思維）通過(guò)有關(guān)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步熟悉控制自變量的方法。（科學(xué)思維、科學(xué)探索）通過(guò)閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，認(rèn)同科學(xué)是在不斷的探索和爭(zhēng)論中前進(jìn)的，體會(huì)科學(xué)家不畏挫折的精神。（社會(huì)責(zé)任）

1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼做了一個(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。情景材料一斯帕蘭扎尼在研究鷹的消化作用實(shí)驗(yàn)（視頻）合作探究一：為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？便于取出肉塊、排除物理性消化干擾合作探究二：是什么物質(zhì)使肉塊消失了？怎樣才能證明你的推測(cè)？

1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼做了一個(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。情景材料一斯帕蘭扎尼在研究鷹的消化作用實(shí)驗(yàn)（視頻）胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì),收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否能將肉塊分解。合作探究二：是什么物質(zhì)使肉塊消失了？怎樣才能證明你的推測(cè)？合作探究三：像這樣細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱(chēng)為細(xì)胞代謝，那么細(xì)胞代謝與我們常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)需要的條件一樣嗎？溫和①常溫②常壓③水溶液環(huán)境④pH接近中性劇烈①高溫②高壓③強(qiáng)酸④強(qiáng)堿常見(jiàn)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)外的環(huán)境合作探究三：在細(xì)胞較為溫和的環(huán)境中，各種生化反應(yīng)如何高效有序的進(jìn)行呢？細(xì)胞代謝離不開(kāi)酶一酶在細(xì)胞代謝中的作用

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，體內(nèi)過(guò)氧化氫過(guò)多會(huì)導(dǎo)致皮膚發(fā)黃，毛發(fā)（包括頭發(fā)）變白，會(huì)加速人體衰老。一酶在細(xì)胞代謝中的作用2H2O22H2O+O2↑1.過(guò)氧化氫在體外分解需要什么條件？2.細(xì)胞內(nèi)的過(guò)氧化氫又是怎樣被快速分解的呢？加熱、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、加催化劑（如Fecl3)細(xì)胞中含有過(guò)氧化氫酶合作探究四：氧化氫酶與加熱、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、加催化劑都能使過(guò)氧化氫分解，他們?cè)硪粯訂?？分解速率一樣嗎？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究酶的作用？一酶在細(xì)胞代謝中的作用比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(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。2.實(shí)驗(yàn)原理：2H2O22H2O+O2反應(yīng)條件①加熱是化學(xué)反應(yīng)常見(jiàn)的條件②Fe3+是無(wú)機(jī)催化劑③新鮮肝臟中含有過(guò)氧化氫酶不同條件判斷H2O2的分解快慢依據(jù)：O2的產(chǎn)生量①點(diǎn)燃的衛(wèi)生香的復(fù)燃情況②氣泡冒出情況一酶在細(xì)胞代謝中的作用比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)3.實(shí)驗(yàn)材料：①新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液（含較多的過(guò)氧化氫酶）②質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCI3溶液③新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的H2O2溶液量筒、試管、滴管、試管架、衛(wèi)生香、火柴、酒精燈、試管夾、大燒杯、三腳架、石棉網(wǎng)、溫度計(jì)4.實(shí)驗(yàn)用具：一酶在細(xì)胞代謝中的作用比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)5.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：組別對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組1234過(guò)氧化氫H2O2濃度3%3%3%3%H2O2劑量2mL2mL2mL2mL反應(yīng)條件常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴結(jié)果產(chǎn)生氣泡衛(wèi)生香燃燒情況一酶在細(xì)胞代謝中的作用比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解（視頻）實(shí)驗(yàn)Fe3+做催化劑過(guò)氧化氫酶一酶在細(xì)胞代謝中的作用比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)5.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：組別對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組1234過(guò)氧化氫H2O2濃度3%3%3%3%H2O2劑量2mL2mL2mL2mL反應(yīng)條件常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴結(jié)果產(chǎn)生氣泡衛(wèi)生香燃燒情況一酶在細(xì)胞代謝中的作用比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果：不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃一酶在細(xì)胞代謝中的作用比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)合作探究五：與１號(hào)試管相比，２號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？說(shuō)明什么？2號(hào)試管放出的氣泡多，說(shuō)明加熱能提高反應(yīng)速率

合作探究六：3、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？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。合作探究七：3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？過(guò)氧化氫酶比Fe3+

的催化效率高得多。合作探究八：2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)試管相比，哪支試管最終產(chǎn)生的氧氣最多？一樣多，幾支試管的H2O2溶液的體積和濃度都相同。

細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著成千上萬(wàn)種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效地進(jìn)行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說(shuō)酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行是至關(guān)重要的。合作探究九：為什么說(shuō)酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要？一酶在細(xì)胞代謝中的作用合作探究十：小組討論以上比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)嗎？一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)該如何來(lái)設(shè)計(jì)？有哪些因素是我們必須要考慮的？②自變量：③因變量：④無(wú)關(guān)變量：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隨著自變量的變化而變化的變量人為改變的變量①變

量：實(shí)驗(yàn)中可以變化的因素Y=a+f(x)自變量因變量無(wú)關(guān)變量（不同條件X）單一變量原則：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)只有一個(gè)自變量，且無(wú)關(guān)變量在對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組中均要保持相同且適宜。（結(jié)果Y）（相同條件a）一酶在細(xì)胞代謝中的作用合作探究十一：你能準(zhǔn)確找出以上實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)變量嗎？控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)試管編號(hào)步驟1234一二

三觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)論2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴幾乎無(wú)少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣

過(guò)氧化氫在過(guò)氧化氫酶的作用下分解速率最快反應(yīng)條件無(wú)關(guān)變量H2O2濃度H2O2劑量氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香自變量因變量對(duì)照實(shí)驗(yàn)討論：無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響嗎？該實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量有哪些？變量相同適宜對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組討論：該實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組分別是什么？對(duì)照性原則提高分子的能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能

加熱

Fe3+酶加熱、Fe3+、酶的作用機(jī)理酶作用原理：與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。酶作用意義：使細(xì)胞代謝在溫和條件下快速有序地進(jìn)行高。一酶在細(xì)胞代謝中的作用活化能：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。加熱、Fe3+、酶的作用機(jī)理(視頻)一酶在細(xì)胞代謝中的作用圖中①表示：圖中②表示：圖中④表示：無(wú)催化劑時(shí)化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。無(wú)機(jī)催化劑催化時(shí)化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。酶催化時(shí)化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。一酶在細(xì)胞代謝中的作用圖中③表示：圖中⑤表示：無(wú)機(jī)催化劑降低的活化能酶降低的活化能合作探究十二：酶是什么物質(zhì)？哪里產(chǎn)生的？

我國(guó)早在4000多年前的夏禹時(shí)代，就掌握了釀酒技術(shù)。1716年《康熙字典》收錄了酶字，并將“酶”解釋為“酒母也”?！熬颇浮本褪乾F(xiàn)在所說(shuō)的酵母。加熱、Fe3+、酶的作用機(jī)理(視頻)二酶的本質(zhì)19世紀(jì)以前，人們還不知道酶為何物。19世紀(jì)以后，隨著釀酒中發(fā)酵過(guò)程的深入研究，科學(xué)家才揭開(kāi)酶的“面紗”。二酶的本質(zhì)二酶的本質(zhì)合作探究十三：請(qǐng)同學(xué)們閱讀P79關(guān)于酶本質(zhì)的探索，每組派一個(gè)代表模仿其中一位科學(xué)家陳述自己的主要觀點(diǎn)。巴斯德和李比希的觀點(diǎn)各有什么積極意義？各有什么局限性？巴斯德和李比希的爭(zhēng)論原因是什么？他們的爭(zhēng)論對(duì)后人研究酶的本質(zhì)有何意義？畢希納是如何終結(jié)上述爭(zhēng)論的？他的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？薩姆納成功揭示脲酶的化學(xué)本質(zhì)靠的是什么樣的精神？二酶的本質(zhì)酶的本質(zhì)探索（視頻）發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)巴斯德李比希畢希納薩姆納其他科學(xué)家切赫和奧爾特曼發(fā)酵與死細(xì)胞中的物質(zhì)有關(guān)發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)死細(xì)胞中的物質(zhì)和活細(xì)胞都能引起發(fā)酵脲酶是蛋白質(zhì)胃蛋白酶等許多酶也是蛋白質(zhì)切赫奧爾特曼二酶的本質(zhì)合作探究十四：請(qǐng)給酶下一個(gè)比較完整的定義。少數(shù)酶是RNA

定義絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA酶的化學(xué)本質(zhì)

酶的來(lái)源

酶的功能活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物。一類(lèi)一般說(shuō)來(lái)，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶酶可在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、體外發(fā)揮作用酶只起催化作用，無(wú)調(diào)節(jié)功能本質(zhì)溫馨提示二酶的本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是_______少數(shù)是_________元素組成合成原料合成場(chǎng)所來(lái)源一般來(lái)說(shuō)，活細(xì)胞都能產(chǎn)生作用場(chǎng)所作用原理RNA

蛋白質(zhì)核糖核苷酸氨基酸核糖體細(xì)胞核（真核生物）細(xì)胞內(nèi)、外及生物體外均能發(fā)揮作用C、H、O、N、(S)C、H、O、N、P顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能二酶的本質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)：比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解酶的作用和本質(zhì)酶在細(xì)胞代謝中的作用酶的本質(zhì)：

絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。自變量原理：降低化學(xué)反應(yīng)活化能因變量無(wú)關(guān)變量課堂小結(jié)實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

1.酶具有極強(qiáng)的催化功能，最根本的原因是（）①增加了反應(yīng)物之間的接觸②降低了反應(yīng)物分子的活化能③提高了反應(yīng)物分子的活化能④降低了反應(yīng)物分子的自由能⑤本身的數(shù)量和性質(zhì)不改變，可反復(fù)利用A.①④B.②③C.④⑤D.②⑤實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

2.科學(xué)家證實(shí):RNaseP酶由蛋白質(zhì)和RNA組成,將這種酶中的蛋白質(zhì)和RNA分開(kāi),在適宜條件下,RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性,而蛋白質(zhì)不具有。這一結(jié)果表明()。A.酶都是由蛋白質(zhì)和RNA組成的B.RNA具有催化作用C.酶的基本組成單位是脫氧核糖核苷酸D.絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

3.下列關(guān)于酶的說(shuō)法，有幾項(xiàng)是正確的（

）①是有分泌功能的細(xì)胞產(chǎn)生的②有的從食物中獲得，有的在體內(nèi)轉(zhuǎn)化而來(lái)③凡是活細(xì)胞，一般都能產(chǎn)生酶④酶都是蛋白質(zhì)⑤有的酶不是蛋白質(zhì)⑥酶在代謝中有多種功能⑦在新陳代謝和生長(zhǎng)發(fā)育中起調(diào)控作用⑧酶只是起催化作用A.2項(xiàng)

B.3項(xiàng)

C.4項(xiàng)

D.5項(xiàng)實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

4.瑞典研究人員發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)有一種促進(jìn)脂肪細(xì)胞生成的蛋白質(zhì)——抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)，可通過(guò)采集靜脈血檢測(cè)其含量。這一發(fā)現(xiàn)有望為治療肥胖癥開(kāi)辟新途徑。下列敘述正確的是(

)A．TRAP遇雙縮脲試劑不顯色B．在高溫下更容易保持TRAP的活性C．在核糖體上合成的TRAP即具有生物活性D．理論上可通過(guò)抑制TRAP的功能來(lái)治療肥胖癥實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

5.下圖為發(fā)生在哺乳動(dòng)物消化道內(nèi)的某項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)的示意圖,圖中的甲最可能表示()。A.麥芽糖 B.麥芽糖酶

C.蛋白酶 D.蔗糖酶實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

6.下圖為H2O2在不同條件下分解的曲線圖，圖中①②③④表示的條件分別是(

)A.H2O2酶催化、FeCl3催化、加熱、自然條件B.加熱、自然條件、H2O2酶催化、FeCl3催化C.加熱、FeCl3催化、自然條件、H2O2酶催化D.自然條件、加熱、FeCl3催化、H2O2酶催化實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

7.洗滌劑中的堿性蛋白酶受到其他成分的影響而改變構(gòu)象，部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識(shí)別并降解（自溶）失活。此外，加熱也能使堿性蛋白酶失活，如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．堿性蛋白酶在一定條件下可發(fā)生自溶失活B．加熱導(dǎo)致堿性蛋白酶構(gòu)象改變是不可逆的C．添加酶穩(wěn)定劑可提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果D．添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量，減少環(huán)境污染實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

8.下列有關(guān)酶的敘述，正確的是（）A.只能在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用B.酶既能作為化學(xué)反應(yīng)的催化劑，又能作為底物C.