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）意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼將肉放入小巧的金屬籠內(nèi)，讓鷹把小籠子吞下去，一段時間后，籠內(nèi)的肉塊消失了。1.為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？便于取出實驗材料(肉塊)，排除物理性消化對肉塊的影響，確定其是否發(fā)生了化學(xué)性消化。胃內(nèi)的某種化學(xué)物質(zhì)收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。問題探討2.是什么物質(zhì)使肉塊消失了？3.怎樣才能證明你的推測？斯帕蘭札尼在研究鷹的消化作用實驗（視頻）①斯帕蘭札尼的實驗說明，食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某種物質(zhì)。

然而這種物質(zhì)是什么，他始終未能得出結(jié)論。②后來科學(xué)家發(fā)現(xiàn)胃液中含有大量的鹽酸，推測鹽酸是使食物分解的物質(zhì)。③1835年，德國科學(xué)家施旺通過實驗發(fā)現(xiàn)，胃腺分泌物中有一種物質(zhì)，將

它與鹽酸混合后，對肉類的分解能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鹽酸的單獨作用，這種物

質(zhì)就是胃蛋白酶。④隨著對細(xì)胞研究的不斷深入，人們認(rèn)識到，細(xì)胞的生活需要物質(zhì)和能量。

能量的釋放、儲存和利用，都必須通過化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)。消化液細(xì)胞代謝：細(xì)胞中每時每刻都進(jìn)行著

許多化學(xué)反應(yīng)的總稱細(xì)胞代謝：細(xì)胞中每時每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)的總稱CO2+H2O（CH2O)+O2光能

酶C6H12O6+6H2O+O26CO2+12H2O+能量酶氨基酸多肽酶脫水縮合葉綠體線粒體核糖體酶酶酶劇烈①高溫

②高壓③強酸④強堿常見有機化學(xué)反應(yīng)溫和①常溫

②常壓③水溶液環(huán)境④pH接近中性細(xì)胞內(nèi)外的環(huán)境在細(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)胞代謝離不開酶細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動的基礎(chǔ)，但代謝也會產(chǎn)生對細(xì)胞有害的物質(zhì)，如過氧化氫，體內(nèi)過氧化氫過多會導(dǎo)致皮膚發(fā)黃，毛發(fā)（包括頭發(fā)）變白，會加速人體衰老。一、酶在細(xì)胞代謝中的作用2H2O22H2O+O2↑1.過氧化氫在體外分解需要什么條件？2.細(xì)胞內(nèi)的過氧化氫又是怎樣被快速分解的呢？加熱/強酸/強堿/加催化劑（如FeCl3)細(xì)胞中含有過氧化氫酶他們原理一樣嗎？分解速率一樣嗎？如何設(shè)計實驗來探究酶的作用？比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗1.實驗?zāi)康模和ㄟ^比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解過氧化氫酶的作用。2.實驗原理：2H2O22H2O+O2反應(yīng)條件①加熱是化學(xué)反應(yīng)常見的條件②Fe3+是無機催化劑③新鮮肝臟中含有過氧化氫酶不同條件判斷H2O2的分解快慢依據(jù)：O2的產(chǎn)生速率①點燃的衛(wèi)生香的復(fù)燃情況②氣泡冒出情況3.實驗材料：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4.實驗用具：比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗步驟試管編號

說明1234一H2O2濃度劑量二反應(yīng)條件常溫90℃FeCl3溶液新鮮肝臟研磨液劑量結(jié)果氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香燃燒2滴清水2滴清水比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗3%3%3%3%2ml2ml2ml2ml2滴2滴5.實驗現(xiàn)象：比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗步驟試管編號

說明1234一H2O2濃度3%3%3%3%劑量2ml2ml2ml2ml二反應(yīng)條件常溫90℃FeCl3溶液新鮮肝臟研磨液劑量2滴2滴結(jié)果氣泡產(chǎn)生不明顯少量較多大量衛(wèi)生香燃燒不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃2滴清水2滴清水比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗除自變量的因素外,其余因素(無關(guān)變量)都保持一致,并將結(jié)果進(jìn)行比較的實驗叫作對照實驗。對照實驗對照組實驗組變量隨自變量的變化而變化的因素人為改變的因素實驗中可能存在的一些可變因素，對實驗結(jié)果有影響自變量因變量無關(guān)變量實驗應(yīng)遵循的原則：等量性原則單一變量原則對照原則自變量因變量無關(guān)變量無關(guān)變量1.與1號試管相比,2號試管出現(xiàn)了什么不同的現(xiàn)象?這一現(xiàn)象說明什么?2號試管放出的氣泡多，這一現(xiàn)象說明加熱促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。2.在細(xì)胞內(nèi)，能通過加熱來提高反應(yīng)速率嗎？不能。3.3號和4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明了什么？說明FeCl3中的Fe3+和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。4.3號試管與4號試管相比，哪支試管中反應(yīng)速率快？這說明什么？為什么說酶對細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要？細(xì)胞內(nèi)每時每刻都在進(jìn)行成千上萬種化學(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，所以酶對于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。4號試管的反應(yīng)速率比3號試管快得多。說明過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。1與2對照：________________________________________________加熱能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。(為反應(yīng)提供能量)1與3對照：________________________________________________FeCl3在常溫下能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。(催化作用)1與4對照：_________________________________________________過氧化氫酶在常溫下能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。(催化作用)3與4對照：____________________________過氧化氫酶比FeCl3的催化效率高。（高效性）6實驗結(jié)果討論分析66酶只縮短反應(yīng)的時間，不改變生成物的量。m加酶加無機催化劑無催化劑生成物的量時間01342加熱反應(yīng)物量時間01342ac_______________________________。ab

。bc

。bacd反應(yīng)過程能量常態(tài)（反應(yīng)物）終態(tài)（產(chǎn)物）活躍狀態(tài)①②③②①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催化劑③酶酶催化時，反應(yīng)的活化能酶的作用機理——降低反應(yīng)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)所需要的能量稱為活化能（2）無機催化劑和酶是通過怎樣的途徑加快化學(xué)反應(yīng)速率的？（1）在常態(tài)下,幾乎所有H2O2分子都不易分解,為什么加熱后一小部分可以分解?（3）為什么酶的催化效率比無機催化劑快？降低化學(xué)反應(yīng)所需要的活化能，使活躍態(tài)的分子增多。

酶更顯著地降低了化學(xué)反應(yīng)所需要的活化能。因為加熱使H2O2分子獲得了能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。酶的作用機理——降低反應(yīng)活化能時間生成物濃度OABC未加催化劑加無機催化劑加酶AB對比，說明酶具有______AC對比，說明酶具有_______平衡點酶只縮短達(dá)到化學(xué)平衡的時間，不改變平衡點高效性催化作用01高效性①②④H2O2H2O＋1/2O2⑤③表示：⑤表示：無機催化劑降低的活化能酶降低的活化能①表示：②表示：④表示：化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。無機催化劑催化時化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。酶催化時化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。③反應(yīng)過程能量酶的作用機理——降低反應(yīng)活化能酶只能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，只起催化作用，不能為化學(xué)反應(yīng)提供活化能。加熱、加壓、點燃等劇烈條件為化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)物提供能量（活化能）。因為酶的催化作用，使細(xì)胞代謝中的化學(xué)反應(yīng)能在溫和的條件下快速的進(jìn)行。4.在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、生物體內(nèi)、生物體外都能起催化作用5.酶本身在反應(yīng)前后其數(shù)量和性質(zhì)都不改變易錯提醒思考：酶的基本單位是什么？組成元素是什么？有什么特性？發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)巴斯德糖類變酒精必須要酵母活細(xì)胞的參與糖類變酒精必須要酵母活細(xì)胞死亡并釋放其中的物質(zhì)畢希納薩姆納李比希切赫、奧爾特曼從刀豆中提取出脲酶，并證明化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，作用是分解尿素少數(shù)RNA也具有生物催化功能從酵母細(xì)胞中提取到發(fā)酵物質(zhì)——釀酶酶的發(fā)現(xiàn)1化學(xué)本質(zhì)合成原料合成場所來源功能作用機理作用場所絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA氨基酸核糖體活細(xì)胞具有催化作用（唯一的作用）核糖核苷酸細(xì)胞核（真核）降低化學(xué)反應(yīng)的活化能細(xì)胞內(nèi)外，以及生物體內(nèi)外均可發(fā)揮作用（不包括哺乳動物成熟紅細(xì)胞）酶的本質(zhì)及生理功能2酶是_______產(chǎn)生的，具有_____作用的_______?；罴?xì)胞催化有機物1.下列關(guān)于酶的說法，有幾項是正確的（

）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在新陳代謝和生長發(fā)育中起調(diào)控作用⑧酶只是起催化作用A.2項

B.3項

C.4項

D.5項2.下圖為發(fā)生在哺乳動物消化道內(nèi)的某項化學(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3.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、