幻灯片 1第5章 细胞的能量供应和利用
第5章 细胞的能量供应和利用
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幻灯片 2第1节 降低化学反应活化能的酶
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幻灯片 3学习导航
1.通过对照实验，掌握酶催化代谢反应的实质及特征。
2.通过实验探究，学会控制实验变量及设计对照实验。
3.阅读资料分析，阐述酶的本质。
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幻灯片 4化学反应
一、酶在细胞代谢中的作用
1.细胞代谢
(1)场所：细胞中。
(2)实质：各种_____________的总称。
(3)意义：细胞生命活动的基础。
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幻灯片 52.比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理
①2H2O2====2H2O＋O2↑
②水浴加热、FeCl3溶液中的________以及肝脏研磨液中的_____________均可影响H2O2分解为H2O和O2的速率。
Fe3＋
过氧化氢酶
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幻灯片 6(2)实验过程和现象记录
FeCl3
肝脏研磨液
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幻灯片 7(3)实验结论
酶在常温常压下，可以高效地完成对化学反应的催化。
(4)实验中的相关变量
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幻灯片 8FeCl3溶液
肝脏研磨液
自变量
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幻灯片 9(5)对照实验
①含义：除了一个因素以外，其余因素都保
持_________的实验。
②原则：除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。
3.酶的作用原理
(1)活化能：分子从常态转变为容易发生化学
反应的___________所需要的能量。
不变
活跃状态
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幻灯片 10(2)原理：同无机催化剂相比，酶___________的作用更显著，因而催化效率更高。
(3)意义：使细胞代谢能在_________条件下快速进行。
降低活化能
温和
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幻灯片 11(1)加热、无机催化剂和酶都能降低化学反应的活化能。 (×)
(2)无关变量是对实验没有关系的变量。 (×)
(3)过氧化氢在不同条件下分解实验中的因变量是产生氧气的总量。 (×)
(4)酶只能在细胞内起催化作用。 (×)
判一判
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幻灯片 12
无机催化剂
一种或一类
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幻灯片 13唾液淀粉酶能够催化淀粉分解，但是不能催化蔗糖分解，这说明了什么？
【提示】 酶具有专一性。
想一想
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幻灯片 14三、酶的作用条件较温和
1.酶活性
(1)概念：酶对化学反应的_________。
(2)主要影响因素：________、pH
催化效率
温度
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幻灯片 152.温度和pH对酶活性的影响
偏高或偏低
过高
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幻灯片 16
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幻灯片 17----
幻灯片 182.酶化学本质的实验验证
(1)证明某种酶是蛋白质
实验组：待测酶液＋双缩脲试剂―→是否出现紫色反应。
对照组：已知蛋白液＋双缩脲试剂―→出现紫色反应。
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幻灯片 19(2)证明某种酶是RNA
实验组：待测酶液＋吡罗红染液―→是否呈现红色。
对照组：已知RNA溶液＋吡罗红染液―→出现红色。
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幻灯片 20特别提醒 酶的化学本质还可利用酶的专一性原理进行证明，其方法是将某一待测酶分别用蛋白酶和核糖核酸酶进行处理，然后观察该待测酶是否还具有催化作用。
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幻灯片 21 (2012·银川市实验中学高一检测)生物体的活细胞能产生酶，下列关于酶的说法错误的是( )
A．酶是活细胞产生的
B．酶都是在核糖体上合成的
C．酶是具有催化作用的有机物
D．酶的催化效率比无机催化剂高
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幻灯片 22【解析】 本题主要考查酶的概念及本质，分析如下：
【答案】 B
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幻灯片 23变式训练
下列有关酶的叙述中，错误的是( )
A．所有酶都含有C、H、O、N四种元素
B．酶不一定只在细胞内起催化作用
C．植物细胞的最外层结构可以被蛋白酶分解掉
D．人体内的酶也在不断地更新
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幻灯片 24解析：选C。大多数酶是蛋白质(元素组成均有C、H、O、N)，少数酶是RNA(元素组成为
C、H、O、N、P)。酶是活细胞产生的，在
细胞内、外都可发挥作用。酶是生物活性物
质，会不断地变性失活，必须不断地更新。植物细胞的最外层是细胞壁，其组成成分为
纤维素和果胶，只能用纤维素酶和果胶酶将
其分解掉，蛋白酶对其不起作用。
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幻灯片 25----
幻灯片 26----
幻灯片 27----
幻灯片 28----
幻灯片 29 下面的三个图是某研究小组围绕探究H2O2分解条件而获得的实验结果。试回答下列有关问题：
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幻灯片 30(1)图一、二、三所代表的实验中，实验自变量依次为____、________、________。
(2)根据图一可以得出的实验结论是________________________________。
(3)图二曲线bc段产生的最可能原因是________________________________。
(4)根据你的理解，图三曲线纵坐标最可能代表________________________。
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幻灯片 31【思路点拨】 解答本题时应从以下几个方面入手分析：
①明确酶所具有的特性及对反应速率的影响。②明确酶活性与温度变化之间的关系。
③理解曲线分析的相关方法。
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幻灯片 32【解析】 本题考查了与酶相关的曲线分析。
(1)图一中两条曲线中一组加入过氧化氢酶，另一组加入Fe3＋，所以自变量为催化剂的种类，
图二、三中只有一条曲线，则横坐标即为自变
量。
(2)图一中两条曲线对比，加过氧化氢酶的反应
速率快，而并未改变平衡点，说明酶具有高效
性。
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幻灯片 33(3)图二中bc段反应速率不再变化，而H2O2是过量的，因此酶数量(浓度)是限制因素。
(4)图三中横坐标为温度，而曲线的走势和酶活性与温度的曲线走势刚好相反，所以纵坐标应表示反应物剩余的多少。
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幻灯片 34【答案】 (1)催化剂种类 H2O2浓度 温度
(2)酶的催化作用具有高效性
(3)反应受过氧化氢酶数量(浓度)的限制
(4)溶液中H2O2的剩余量
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幻灯片 35若上述题目中图二的横坐标H2O2浓度换成
H2O2酶浓度，且底物足量，则图二曲线如何
绘制？
【提示】 底物浓度足量时，O2产生速率与
H2O2酶浓度是成正比关系，图二曲线如图：
互动探究
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幻灯片 36【探规寻律】 有关曲线分析的方法步骤：
第一步：明确横纵坐标的含义，一般情况下横坐标为自变量，纵坐标为因变量，分析两坐标间的关系。
第二步：分析曲线中的起点、关键点。
第三步：坐标系中有多条曲线时，应从两方面进行分析：①当横坐标相同时，对应的纵坐标两者之间的关系。②当纵坐标相同时，对应的横坐标两者之间的关系，如大小等。
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幻灯片 37
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幻灯片 382.变量分析
自变量：温度(tn)或pH(pHn)；
因变量：底物分解速率(现存量)或产物形成速率(产物生成量)；
无关变量：底物浓度及体积、酶浓度及体
积、pH(或温度)。
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幻灯片 393.步骤设计：
若干组等量底物 若干组等量酶液
↓ ↓
各自在所控制的温度(或pH)下处理一段时间
↓
同温度(或pH)下的底物与酶液混合
↓
在所设温度(或pH)下处理一段时间
↓
检测、分析结果，得出结论
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幻灯片 404.实例：温度和pH对酶活性的影响
实验原理：
(1)温度对酶活性的影响
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幻灯片 41
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幻灯片 42特别提醒 设计温度或pH对酶活性影响的实验时，应使反应一开始便达到预设温度或pH ,首先将底物、酶液分别处理到各自预设的温
度或pH条件下，然后将相应底物与相应的酶
混匀。
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幻灯片 43 下面是某同学设计的探究温度是否影响酶的活性的实验。
(一)实验假设：温度会影响酶的活性。
(二)材料用具：小烧杯、试管、淀粉、碘液、水浴锅、冰箱、蒸馏水、清水。
(三)实验步骤：
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幻灯片 44①用淀粉和蒸馏水，在烧杯中制备多于6 mL的可溶性淀粉溶液；
②取唾液若干，并用蒸馏水适当稀释后备用;
③取3支试管，分别编为1号、2号、3号，各加入2 mL可溶性淀粉溶液；
④将1号、2号、3号试管分别放入37 ℃的温
水、沸水、冰块的环境中10 min(水浴锅内加
清水，然后加热到需要的温度；冰块可用清水放于冰箱中制备)；
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幻灯片 45⑤________________________________________________________________________；
⑥________________________________________________________________________。
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幻灯片 46(1)请在上面的空白处，补全实验步骤。
(2)此实验中除自变量和因变量外，还需要考虑________________________________________________________________________
________________________________________________________________________等因素。
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幻灯片 47(3)步骤④与步骤⑤能否调换顺序？请说明理由。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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幻灯片 48(4)1号、2号、3号3支试管加入的淀粉溶液、唾液及保温时间均相同，这是为了________________________________________________________________________
________________________，以便得出科学结论。该同学所设计的实验中，________起对照实验的作用。
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幻灯片 49(5)在此实验中，因变量通常用碘液检测，碘液检测的是底物还是产物？________。该实
验中一般不用斐林试剂检测，因为斐林试剂
的检测需要________条件，这将干扰实验的
自变量，对实验结果造成影响。
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幻灯片 50【解析】 本实验的自变量是温度，因变量是酶的活性，无关变量是pH、淀粉的含量、酶的浓度、保温时间等。实验的检测指标是淀粉是否完全水解。对于温度的设置可以是一定梯度的温度,也可以是低温、适宜温度、高温。实验步骤可以从“分组编号、实验处
理和结果观察”三个方面进行表述。
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幻灯片 51步骤④与步骤⑤不能调换顺序,因为酶具有高效性，当酶与淀粉接触时会催化淀粉分解，影响实验现象的观察。在实验过程中，除自变量外，无关变量要相同，以保证实验结果是由单一变量(温度的不同)所引起的。该实验
中1号试管(即37℃温水的试管)的结果是已知
的，故为对照组，2号(高温)和3号(低温)试管属于实验组。
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幻灯片 52【答案】 (1)⑤向3支试管中分别加入等量的(1mL)经稀释的唾液，摇匀后放置5 min ⑥向3支试管中各加入1滴碘液，观察溶液颜色变化
(2)淀粉溶液的浓度和数量、pH、酶的浓度、保温时间、实验操作顺序
(3)不能。因为调换顺序后，2号与3号试管中的淀粉也会被分解
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幻灯片 53(4)避免因淀粉溶液、唾液和保温时间的不同给实验结果造成误差，确保实验结果的不同是由于温度的差异引起的 温水的试管(或1号试管)
(5)底物 水浴加热
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幻灯片 54【探规寻律】 设计与酶有关的实验的一般步骤：
分组编号→不同处理→平衡无关变量→观察现象→分析结果→得出结论。
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幻灯片 55对酶促反应的曲线模糊
如图表示人体内某种酶促反应速率受温度和pH的影响情况，下列解释不正确的是
( )
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幻灯片 56A．在a点，将酶的浓度增大一倍，反应速率可能增大
B．在b点，将酶的浓度增大一倍，反应速率不可能增大
C．在c点，将酶的浓度增大一倍，反应速率可能增大
D．该图不能反映唾液淀粉酶催化能力的变化特征
【常见错误】 错选C项。
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幻灯片 57【错因分析】 错选的原因主要是：不能正确分析有关酶促反应的曲线图。看到图中c点化学反应速率已经达到最大，因此认为再增加酶浓度，不会提高反应速率，这种情况只发生在反应底物一定的条件下，但在反应底物充足的条件下，增大酶浓度，还可以提高反应速率。
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幻灯片 58【正确解答】 选B。此图可以反映温度和pH对酶促反应速率的影响，但是影响反应速
率的因素，不仅包括温度和pH，还有酶浓度
等。在反应底物充足的条件下，增大酶浓
度，可以提高反应速率，所以A、C正确，B项错误。题图显示，该酶的最适pH为2左右，因此这种酶可能是胃蛋白酶，而不会是唾液淀粉酶，D项正确。
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幻灯片 59 对“活化能”理解不透彻
下列各图中，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能。正确的图解是( )
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幻灯片 60
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幻灯片 61【正确解答】 选C。酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能。所谓活化能是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。与无机催化剂相比，酶的催化作用更强。从图像可知：没有酶催化时反应所需的能量多，有酶催化时所需的能量少,两者之间的差值就是酶所降低的能量。
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幻灯片 62【纠错总结】 酶与一般催化剂的比较
(1)相同点
①改变化学反应速率，本身不被消耗。
②只能催化热力学允许进行的反应。
③加快化学反应速率，缩短达到平衡的时
间，但不改变平衡点。
④降低活化能，使反应速率加快。
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幻灯片 63(2)不同点
①高效性：与无机催化剂比较，酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍。见图。
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幻灯片 64显然，E3－E1＞E3－E2，即酶比无机催化剂降低活化能的效果更明显，这是酶之所以具有高效性的原因。
②专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
③作用条件较温和：酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
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