第一節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶高一生物學(xué)必修一第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用學(xué)習(xí)目標(biāo)1、理解幾個(gè)重要概念：細(xì)胞代謝、活化能2、學(xué)習(xí)對(duì)照實(shí)驗(yàn)3、探索酶的本質(zhì)實(shí)例：變形蟲胞內(nèi)消化草履蟲的過程屬于變形蟲的細(xì)胞代謝過程。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。有酶的催化一、細(xì)胞代謝【問題】：變形蟲如何實(shí)現(xiàn)快速把吞噬的草履蟲消化的？變形蟲吞噬草履蟲視頻：細(xì)胞內(nèi)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)一、細(xì)胞代謝反應(yīng)緩慢反應(yīng)過程復(fù)雜對(duì)反應(yīng)條件要求高常見有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的條件一、細(xì)胞代謝原因：常態(tài)->活躍態(tài)->終態(tài)，從常態(tài)到活躍態(tài)需要消耗能量。一、細(xì)胞代謝細(xì)胞內(nèi)外的環(huán)境一、細(xì)胞代謝1.常溫2.常壓3.水溶液環(huán)境4.PH接近中性請(qǐng)思考: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?二、活化能通過實(shí)驗(yàn)比較H2O2在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)原理：通過O2的產(chǎn)生量判斷H2O2的分解情況。二、活化能通過實(shí)驗(yàn)比較H2O2在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：不同條件加熱是化學(xué)反應(yīng)的常見條件

新鮮的肝臟中含有過氧化氫酶【藥品名稱】通用名稱：過氧化氫溶液英文名稱：HydrogenPeroxideSolution漢語拼音：GuoyanghuaqingRongye【成份】本品主要成份為：過氧化氫(H2O2)?！拘誀睢克芤簽闊o色透明液體，有微弱的特殊氣味?！具m應(yīng)癥】適用于化膿性外耳道炎和中耳炎、文森口腔炎、齒齦膿漏、扁桃體炎及清潔傷口?！居梅ㄓ昧俊客庥茫鍧崅?，3%溶液?！静涣挤磻?yīng)】高濃度對(duì)皮膚和粘膜產(chǎn)生刺激性灼傷，形成一疼痛白痂。以本品連續(xù)應(yīng)用漱口可產(chǎn)生舌乳頭肥厚，屬可逆性。本品溶液灌腸時(shí)，當(dāng)含過氧化氫(H2O2)濃度0.75%可發(fā)生氣栓或(和)腸壞疽?！咀⒁馐马?xiàng)】本品遇光、熱易分解變質(zhì)。如何用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：過氧化氫受熱易分解？二、活化能過氧化氫溶液：2H2O22H2O+O2↑步驟觀察項(xiàng)試管編號(hào)1(對(duì)照組)2(實(shí)驗(yàn)組)一H2O2濃度3%3%H2O2劑量2ml2ml二反應(yīng)條件

常溫90℃三觀察氣泡產(chǎn)生幾乎無少量帶火星的衛(wèi)生香二、活化能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：過氧化氫受熱易分解二、活化能實(shí)驗(yàn)視頻該實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量分別是什么，可以得出什么結(jié)論？自變量：溫度因變量：過氧化氫分解速率實(shí)驗(yàn)結(jié)論：加熱可以加快過氧化氫分解速率。資料1：從能量的角度分析，大多數(shù)分子處于常態(tài)（能量低不容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)），在化學(xué)反應(yīng)中分子需要從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S（能量高容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)），才能發(fā)生反應(yīng)。一般情況有極少數(shù)過氧化氫分子處于活躍狀態(tài)，所以分解速度慢。二、活化能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：過氧化氫受熱易分解加熱的作用：通過加熱使分子獲得到能量，一部分分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變成活躍狀態(tài)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速率加快。H2O2（常態(tài)）

H2O2（活躍狀態(tài)）能量加熱【活化能】定義：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)，所需要的能量稱為活化能。二、活化能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：過氧化氫受熱易分解二、活化能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：FeCl3就能催化H2O2分解在化學(xué)反應(yīng)中通常使用到催化劑，比如FeCl3就能催化H2O2分解。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：FeCl3就能催化H2O2分解。2滴蒸餾水2滴FeCl3幾乎無較多變亮自變量：有無催化劑因變量：過氧化氫分解速率實(shí)驗(yàn)結(jié)論：FeCl3催化過氧化氫分解。二、活化能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：FeCl3就能催化H2O2分解【思考】催化劑參與反應(yīng)，但是反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)不變，質(zhì)量不變，F(xiàn)eCl3能給過氧化氫分子提供能量促使分子從常態(tài)到達(dá)活躍狀態(tài)嗎。顯然是催化劑不能提供能量。【思考】FeCl3催化過氧化氫分解的實(shí)質(zhì)。【FeCl3催化過氧化氫分解的實(shí)質(zhì)】降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，讓更多的分子能達(dá)到活躍狀態(tài)，進(jìn)而加快了過氧化氫的分解速率。2H2O22H2O+O2↑

細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，新陳代謝中，物質(zhì)氧化分解，呼吸鏈電子傳遞過程中都可產(chǎn)生超氧粒子O2－，其他物質(zhì)氧化時(shí)也可產(chǎn)生超氧粒子，超氧粒子進(jìn)一步生成過氧化氫。但體內(nèi)過氧化氫過多會(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。二、活化能人體中的過氧化氫二、活化能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：肝臟研磨液就能催化H2O2分解請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：肝臟研磨液就能催化H2O2分解。2滴肝臟研磨液幾乎無大量復(fù)燃2滴蒸餾水該實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量分別是什么，可以得出什么結(jié)論？自變量：有無肝臟研磨液因變量：過氧化氫分解速率實(shí)驗(yàn)結(jié)論：肝臟研磨液催化過氧化氫分解。二、活化能3、4號(hào)管子實(shí)驗(yàn)視頻：二、活化能【資料】研究發(fā)現(xiàn)肝臟細(xì)胞能存在一種蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)也能催化H2O2分解。根據(jù)FeCl3催化H2O2分解的實(shí)質(zhì)利用類比推理法分析：過氧化氫酶催化H2O2分解的實(shí)質(zhì)。經(jīng)過計(jì)算，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液相比，每滴溶液中Fe3+數(shù)，大約是每滴研磨液總過氧化氫酶分子數(shù)的25萬倍。為什么過氧化氫酶分子數(shù)量更少，催化效率又更高呢？實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：肝臟研磨液就能催化H2O2分解【結(jié)論】酶也能降低反應(yīng)活化能，并且與無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。二、活化能活化能：分子從_____轉(zhuǎn)變?yōu)開_______________的活躍狀態(tài)所需要的能量。常態(tài)容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)加熱：Fe3+：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能酶：更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能（作用機(jī)理）為反應(yīng)物分子提供能量(活化能），使其達(dá)到活躍狀態(tài)三、酶的作用變量:實(shí)驗(yàn)過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無關(guān)變量:實(shí)驗(yàn)過程中存在的其他一些會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素四、學(xué)習(xí)對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照實(shí)驗(yàn):除作為自變量的因素外，其余無關(guān)變量都保持一致，并將結(jié)果進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)。四、學(xué)習(xí)對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照實(shí)驗(yàn):對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組四、學(xué)習(xí)對(duì)照實(shí)驗(yàn)空白對(duì)照步驟觀察項(xiàng)試管編號(hào)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滴幾乎無少量較多大量變亮復(fù)燃反應(yīng)條件H2O2濃度H2O2劑量氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣過氧化氫在過氧化氫酶的作用下分解速率最快對(duì)照實(shí)驗(yàn)討論：無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響嗎？該實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量還有哪些？變量無關(guān)變量自變量因變量相同且適宜四、學(xué)習(xí)對(duì)照實(shí)驗(yàn)步驟觀察項(xiàng)試管編號(hào)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滴幾乎無少量較多大量變亮復(fù)燃反應(yīng)條件H2O2濃度H2O2劑量氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣過氧化氫在過氧化氫酶的作用下分解速率最快對(duì)照實(shí)驗(yàn)變量無關(guān)變量自變量因變量相同且適宜對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組對(duì)照性原則討論：該實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組分別是什么？四、學(xué)習(xí)對(duì)照實(shí)驗(yàn)五、探索酶的本質(zhì)1773年意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼在研究鷹的消化作用……巧妙之處?鷹胃中的分泌物(胃液)對(duì)肉有消化作用!五、探索酶的本質(zhì)巴斯德和李比希的觀點(diǎn)分別是什么?有什么局限性?巴斯德和李比希的爭(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?20世紀(jì)80年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有催化功能!五、探索酶的本質(zhì)酶的來源酶的功能酶的化學(xué)本質(zhì)活細(xì)胞產(chǎn)生具有催化作用有機(jī)物酶本質(zhì)：是由活細(xì)胞產(chǎn)生的，具有催化作用的有機(jī)物！五、探索酶的本質(zhì)延伸：酶促反應(yīng):由酶催化的化學(xué)反應(yīng)稱為酶促反應(yīng)底物:受酶催化而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的分子叫底物(反應(yīng)物)ab

。bc

。bacd反應(yīng)過程能量初態(tài)（反應(yīng)物）終態(tài)（產(chǎn)物）活躍狀態(tài)①②③ac_________________________________________。②①酶降低的活化能無催化劑條件下，反應(yīng)所需要的活化能無催化劑無機(jī)催化劑③酶1、說出下圖中ac、bc、ab段所代表的含義酶催化時(shí)，反應(yīng)的活化能六、練習(xí)2、閱讀教材P78相關(guān)內(nèi)容（科學(xué)方法），思考：一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)該如何來設(shè)計(jì)？有哪些因素是我們必須要考慮的？

自變