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(chóng)胞內(nèi)消化草履蟲(chóng)的過(guò)程屬于變形蟲(chóng)的細(xì)胞代謝過(guò)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(chēng)為細(xì)胞代謝。有酶的催化一、細(xì)胞代謝【問(wèn)題】：變形蟲(chóng)如何實(shí)現(xiàn)快速把吞噬的草履蟲(chóng)消化的？變形蟲(chóng)吞噬草履蟲(chóng)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(guò)程復(fù)雜對(duì)反應(yīng)條件要求高常見(jiàn)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(guò)實(shí)驗(yàn)比較H2O2在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)原理：通過(guò)O2的產(chǎn)生量判斷H2O2的分解情況。二、活化能通過(guò)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(jiàn)條件

新鮮的肝臟中含有過(guò)氧化氫酶【藥品名稱(chēng)】通用名稱(chēng)：過(guò)氧化氫溶液英文名稱(chēng)：HydrogenPeroxideSolution漢語(yǔ)拼音：GuoyanghuaqingRongye【成份】本品主要成份為：過(guò)氧化氫(H2O2)?！拘誀睢克芤簽闊o(wú)色透明液體，有微弱的特殊氣味。【適應(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?，清潔傷口，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(guò)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(guò)氧化氫受熱易分解？二、活化能過(guò)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(wú)少量帶火星的衛(wèi)生香二、活化能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：過(guò)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(guò)氧化氫分解速率實(shí)驗(yàn)結(jié)論：加熱可以加快過(guò)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(guò)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(guò)氧化氫受熱易分解加熱的作用：通過(guò)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(chēng)為活化能。二、活化能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：過(guò)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(wú)較多變亮自變量：有無(wú)催化劑因變量：過(guò)氧化氫分解速率實(shí)驗(yàn)結(jié)論：FeCl3催化過(guò)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(guò)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?！舅伎肌縁eCl3催化過(guò)氧化氫分解的實(shí)質(zhì)?！綟eCl3催化過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)氧化氫。但體內(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。二、活化能人體中的過(guò)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(wú)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(wú)肝臟研磨液因變量：過(guò)氧化氫分解速率實(shí)驗(yàn)結(jié)論：肝臟研磨液催化過(guò)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(lèi)比推理法分析：過(guò)氧化氫酶催化H2O2分解的實(shí)質(zhì)。經(jīng)過(guò)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(guò)氧化氫酶分子數(shù)的25萬(wàn)倍。為什么過(guò)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(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。二、活化能活化能：分子從_____轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)_______________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(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無(wú)關(guān)變量:實(shí)驗(yàn)過(guò)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(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)。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(wú)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(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)變量還有哪些？變量無(wú)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(wú)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(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對(duì)照實(shí)驗(yàn)變量無(wú)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(lái)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(chēng)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(guò)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(wú)催化劑條件下，反應(yīng)所需要的活化能無(wú)催化劑無(wú)機(jī)催化劑③酶1、說(shuō)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(lái)設(shè)計(jì)？有哪些因素是我們必須要考慮的？

自變