降低化學反應(yīng)活化能的酶第一課時課件-2023-2024學年高一上學期生物人教版（2019）必修1

第五章細胞的能量供應(yīng)和利用5.1降低化學反應(yīng)活化能的酶【本節(jié)聚焦】細胞代謝為什么離不開酶？酶是什么物質(zhì)？通過對酶本質(zhì)的探索過程的分析，你對科學是怎樣發(fā)展的有哪些領(lǐng)悟？蛋白酶制劑和脂肪酶制消化酶組成胰脂肪酶、胰淀粉酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶等酶為生活添姿彩蛋白酶SOD：超氧化物歧化酶1.物理消化：不改變食物的化學本質(zhì)，改變形狀和大小大塊食物→小塊食物→變碎、變細（牙齒的咀嚼、舌頭的攪拌、胃腸的蠕動）2.化學消化：改變食物的化學本質(zhì)淀粉→麥芽糖→葡萄糖蛋白質(zhì)→多肽→氨基酸脂肪→甘油+脂肪酸消化：動物或人的消化器官把食物變成可以被機體吸收養(yǎng)料的過程?！締栴}探討】1773年，意大利科學家斯帕蘭扎尼做了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取出來，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。討論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)，排除物理消化對肉塊的影響，確定其是否發(fā)生了化學消化。2.是什么物質(zhì)使肉塊消失了？胃內(nèi)的化學物質(zhì)將肉塊分解了。3.怎樣才能證明你的推測？收集胃內(nèi)的化學物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。細胞中每時每刻都進行著許多化學反應(yīng)，統(tǒng)稱為細胞代謝。細胞代謝離不開酶有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量光合作用：CO2＋H2O(CH2O)＋O2酶酶糖類葉綠體核糖體：氨基酸

多肽+水酶資料：細胞代謝是細胞生命活動的基礎(chǔ)，但細胞代謝中也會產(chǎn)生代謝廢物，甚至會產(chǎn)生對細胞有害的物質(zhì)，如過氧化氫。體內(nèi)過氧化氫過多會導致皮膚發(fā)黃，毛發(fā)（包括頭發(fā)）變白，會加速人體衰老，幸而細胞中含有另一種物質(zhì)，能將過氧化氫及時分解為氧氣和水，這種物質(zhì)就是過氧化氫酶。

以過氧化氫在不同條件下的分解為例，探究酶的作用。一、酶在細胞代謝中的作用探究·實踐：比較過氧化氫在不同條件下的分解1.實驗?zāi)康?H2O22H2O+O2不同條件通過比較過氧化氫在不同條件下的分解的快慢，了解過氧化氫酶的作用。2.實驗原理①常溫②加熱③加FeCl3④加過氧化氫酶3.材料用具（1）材料：（2）用具：新鮮的質(zhì)量分數(shù)為20%的肝臟（如豬肝、雞肝）研磨液。新配制的體積分數(shù)為3%的過氧化氫溶液質(zhì)量分數(shù)為3.5%的FeCl3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，陶土網(wǎng)，溫度計。新鮮肝臟細胞過氧化氫酶活性較高增大酶與過氧化氫的接觸面積，加快分解速率新鮮：研磨液：1滴肝臟研磨液H2O2酶相對數(shù)量：11滴FeCl3溶液Fe3+相對數(shù)量：25萬新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶。組別1234過氧化氫濃度3%3%3%3%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4.實驗過程及結(jié)果無氣泡少量較多大量不復燃明亮但不復燃復燃不明顯復燃明顯對照組實驗組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？??討論2號試管放出的氣泡多，這一現(xiàn)象說明加熱促進過氧化氫酶的分解，提高反應(yīng)速率。2.在細胞內(nèi)，能通過加熱來提高反應(yīng)速率嗎？不能。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。3.3號和4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明什么？??討論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？為什么說酶對細胞內(nèi)化學反應(yīng)的順利進行至關(guān)重要？4號試管的反應(yīng)速率比3號快得多，說明過氧化氫比Fe3+的催化效率高得多。細胞內(nèi)每時每刻都在進行成千上萬種化學反應(yīng)，這些化學反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以酶對于細胞內(nèi)化學反應(yīng)的順利進行至關(guān)重要。1與2對照：__________________________________________加熱能促進過氧化氫1與3對照：________________________________________________FeCl3在常溫下能促進過氧化氫的分解，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過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。(催化作用)5.實驗結(jié)果分析：3與4對照：____________________________過氧化氫酶比FeCl3的催化效率高。H2O2在不同條件下的分解速率不一樣H2O2酶具有催化作用，與無機催化劑FeCl3相比，酶的催化效率更高。（酶的高效性）6.實驗結(jié)論：的分解，提高反應(yīng)速率。(為反應(yīng)提供能量)閱讀P78，思考：1.加熱為什么會加快H2O2的分解？2.催化劑為什么會加快H2O2的分解？答：加熱提供能量，H2O2分子得到能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。答：催化劑降低H2O2的分解反應(yīng)的活化能3.為什么酶的催化效率比無機催化劑更高？二、酶的作用機理①表示：②表示：④表示：沒有催化劑時，化學反應(yīng)所需的活化能。無機催化劑催化時，化學反應(yīng)所需的活化能。酶催化時，化學反應(yīng)所需的活化能。1.活化能：分子由常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應(yīng)的活躍態(tài)所需要的能量③表示：無機催化劑降低的活化能酶降低的活化能⑤表示：2.酶作用的機理與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高?！究茖W方法】控制變量和設(shè)計對照實驗實驗過程中遵循的原則：單一變量原則、對照原則1.單一變量原則①變量：②自變量：③因變量：④無關(guān)變量：⑤單一變量：實驗過程中變化的因素稱。人為控制的對實驗對象進行處理的因素。因自變量改變而變化的變量除自變量外，還存在一些對實驗結(jié)果造成影響的可變因素實驗過程中除自變量的因素外，其余因素(無關(guān)變量)都保持一致。組別對照組實驗組變量1234過氧化氫濃度3%3%3%3%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)生氣泡無氣泡少量較多大量衛(wèi)生香燃燒情況不復燃不復燃變亮復燃無關(guān)變量無關(guān)變量自變量因變量因變量分析本實驗的變量2.對照原則①對照實驗：②對照的類型：空白對照、相互對照（對比）、自身對照、條件對照、紫色洋蔥鱗片葉外表皮滴加3%的蔗糖溶液，低倍鏡觀察滴加清水后，低倍鏡觀察→→制成裝片，低倍鏡觀察?！陨韺φ諏φ战M和實驗組都在同一研究對象上進行。不另設(shè)對照組。(不同處理的前后對照)除作為自變量的因素外，無關(guān)變量都保持一致，并將結(jié)果進行比較的實驗?？瞻讓φ詹唤o對照組做任何實驗處理，這里的”空白”絕不是什么影響因素都不給予，而是針對實驗組所要研究的實驗因素給與空白相互對照不另設(shè)對照組，而是幾個實驗組之間相互對照，其中的每一組既是實驗組也是其他組的對照組。1號試管即為空白對照2、3、4為相互對照條件對照雖給對照組施以某種實驗因素的處理。但這種處理是作為對照因素的，不是所要研究的實驗因素。這種處理不包括實驗研究給定的的自變量。目的是更有效的比較實驗組和對照組的結(jié)果。空白對照：幼小蝌蚪不處理實驗組：幼小蝌蚪飼喂甲狀腺激素條件對照組：幼小蝌蚪飼喂甲狀腺抑制劑條件對照就是實驗組的基礎(chǔ)上施加一定條件的組。目的是與實驗組形成對照。3.對照實驗設(shè)計步驟對照目的：排除無關(guān)變量對實驗結(jié)果的干擾，確定因變量與自變量的關(guān)系?？刂谱宰兞繖z測因變量無關(guān)變量適宜且相同①分組：材料統(tǒng)一處理，分組編號②處理：③觀察/檢測：一段時間后，檢測因變量自變量：加或減無關(guān)變量：適宜且相同P771.取4支潔凈的試管，分別編上序號1、2、3、4，向各試管內(nèi)分別加入2mL過氧化氫溶液，按序號依次放置在試管架上。

2.將2號試管放在90℃的水浴中加熱，觀察氣泡冒出的情況，并與1號試管比較。

3.向3號試管內(nèi)滴入2滴FeCl3溶液，4號試管內(nèi)滴入2滴肝臟研磨液，仔細觀察并

記錄實驗結(jié)果。4.立即將點燃的衛(wèi)生香分別放入3號試管和4號試管上方，仔細觀察記錄實驗結(jié)果。1.對照原則：設(shè)計對照實驗，既要有對照組又要有實驗組。2.單一變量原則：實驗設(shè)計時只有一個自變量，且無關(guān)變量在對照組和實驗組中均要保持一致且適宜。3.等量原則：指除單一變量可以變化外，其他的實驗條件要是一樣的，如所用試劑量要相同、放在相同條件下培養(yǎng)、取長勢相同的植物培養(yǎng)等。4.平行重復原則：同一處理在實驗中出現(xiàn)的次數(shù)稱為重復。降低試驗誤差，擴大試驗的代表性；估計驗誤差的大小，判斷實驗可靠程度。5.科學性原則：指實驗?zāi)康囊鞔_，實驗原理要正確，實驗材料和實驗手段的選擇要恰當，整個設(shè)計思路和實驗方法的確定都不能偏離生物學基本知識基本知識和基本原理以及其它學科領(lǐng)域的基本原則。補充：實驗設(shè)計的原則1.材料：A酶溶液、標準蛋白質(zhì)樣液、蛋白酶溶液、雙縮脲試劑等2.設(shè)計思路：3.結(jié)果及結(jié)論分組：取兩支試管編號甲、乙，向甲中加入適量的A酶溶液、向乙中加入等量標準蛋白質(zhì)樣液處理：分別向兩支試管中加入等量雙縮脲試劑，搖勻，其他條件適宜且相同。觀察：一段時間后，觀察兩支試管中溶液顏色變化①若兩支試管中溶液均變?yōu)樽仙?，則A酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)②若甲中溶液不變紫，乙中溶液變紫色，則A酶的化學本質(zhì)不是蛋白質(zhì)設(shè)計實驗：探究A酶的化學本質(zhì)是否為蛋白質(zhì)？三、酶的本質(zhì)探索歷程巴斯德之前：發(fā)酵是純化學反應(yīng)，與生命活動無關(guān)。發(fā)酵與活細胞有關(guān)，發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中某種物質(zhì)其作用引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用酵母細胞中的某些物質(zhì)，能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起到催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。巴斯德（微生物學家）李比希（化學家）畢希納1.對酵母菌發(fā)酵的探索發(fā)現(xiàn)了起催化作用的物質(zhì)——酶酶本質(zhì)的探索：畢希納實驗?zāi)ニ榻湍讣毎铀?、過濾不含酵母細胞提取液+葡萄糖冒出氣泡，變成酒2.對酶本質(zhì)的探索薩姆納：從刀豆中提純脲酶，并證明其化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA具有催化功能，稱為核酶。薩姆納之后科學家們獲得胃蛋白酶，胰蛋白酶等許多酶的結(jié)晶，并證明這些酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)。切赫、奧爾特曼發(fā)現(xiàn)了絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)RNA。酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)。1.來源：活細胞3.作用：催化，反應(yīng)前后其本身的含量和化學性質(zhì)不變4.化學本質(zhì)：蛋白質(zhì)/RNA核糖體（氨基酸為原料）主要在細胞核（核糖核苷酸為原料）2.發(fā)揮作用的場所：細胞內(nèi)、外和生物體內(nèi)、外三、酶的本質(zhì)一、概念檢測1.酶對細胞代謝起著非常重要的作用，可以降低化學反應(yīng)的活化能。下列關(guān)于酶的作用特點及本質(zhì)的敘述，正確的是（）A.酶不能脫離生物體起作用B.酶只有釋放到細胞外才起作用C.所有的酶都是蛋白質(zhì)D.酶是具有催化作用的有機物2.酶和無機催化劑都能催化化學反應(yīng)。與無機催化劑相比，酶具有的特點是（）A.能為反應(yīng)物提供能量B.能降低化學反應(yīng)的活化能C.能在溫和條件下催化化學反應(yīng)D.催化化學反應(yīng)更高效DD二、拓展應(yīng)用1.在本節(jié)“探究·實踐”中，有同學在原有實驗的基礎(chǔ)上增加了5號和6號試管，向其中分別加入2mL過氧化氫溶液后，再向5號試管內(nèi)加入2滴煮沸過的肝臟研磨液，向6號試管內(nèi)加入2滴蒸餾水。這樣做的目的是什么？本小節(jié)“探究·實踐”涉及的自變量并非只1個,而是包括溫度和催化劑兩個變量,1號試管中僅放置了過氧化氫溶液,可以起到對照作用。2號試管與1號試管的區(qū)別在于溫度,3號試管和4號試管與1號試管的區(qū)別在于多了催化劑3號試管與4號試管之間也可以起相互對照作用。加入2滴煮沸過的肝臟研磨液的5號試管,可以與加入新鮮的肝臟研磨液的4號試管做對照;同理,加入2滴蒸餾水的6號試管可以作為3號試管和4號試管的對照組。2.仔細閱讀本節(jié)的“思考·討論”，通過完成下面的圖解，體會巴斯德、李比希、畢希納、薩姆納的觀點之間的邏輯關(guān)系；寫一篇短文，談?wù)剬茖W發(fā)展過程