【生物】降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第1課時(shí)課件 2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

5.1降低化學(xué)反應(yīng)的活化能的酶第一課時(shí)——酶的作用和本質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)123探究酶的作用學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)探索酶的本質(zhì)一、關(guān)于酶本質(zhì)的探索一酶的本質(zhì)閱讀課本P76問(wèn)題探討，回答下列問(wèn)題1.斯帕蘭札尼的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明肉塊的消化是物理消化還是化學(xué)消化？①甲組單獨(dú)將適量肉塊放在鹽酸中，②乙組在體外將等量胃液和等大肉塊混在一起，其他條件相同且適宜，一段時(shí)間后比較兩組肉塊消化的速度后來(lái)，德國(guó)科學(xué)家施旺通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，胃腺分泌物中有一種物質(zhì)，把它和鹽酸混合后，對(duì)肉類的分解能力遠(yuǎn)大于鹽酸的單獨(dú)作用，從而直接證明了胃液中確實(shí)有其他化學(xué)物質(zhì)起到消化作用。那么這種物質(zhì)本質(zhì)是什么？有什么作用？具體在哪里產(chǎn)生？2.是胃液中的鹽酸還是有其他物質(zhì)（？）將肉塊消化了呢？你的假設(shè)是什么？如何證明？一、關(guān)于酶本質(zhì)的探索我國(guó)早在4000多年前的夏禹時(shí)代，就掌握了釀酒技術(shù)。1716年《康熙字典》收錄了酶字，并將“酶”解釋為“酒母也”?！熬颇浮本褪乾F(xiàn)在所說(shuō)的酵母?；顒?dòng)一：閱讀P79的資料，請(qǐng)找到以下學(xué)者關(guān)于酶發(fā)現(xiàn)的核心內(nèi)容（主要觀點(diǎn)）一酶的本質(zhì)畢希納做了幾組實(shí)驗(yàn)，如何設(shè)計(jì)的？他的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？酶的化學(xué)本質(zhì)只為蛋白質(zhì)嗎？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？巴斯德和李比希的觀點(diǎn)是什么？爭(zhēng)論的焦點(diǎn)是什么你認(rèn)為要結(jié)束爭(zhēng)論的實(shí)驗(yàn)思路是什么？？酶的化學(xué)本質(zhì)只為蛋白質(zhì)嗎？一酶的本質(zhì)1.巴斯德和李比希的觀點(diǎn)是什么？？巴斯德認(rèn)為糖類發(fā)酵成酒精，必須有活細(xì)胞參與，而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)單獨(dú)在起作用。畢希納認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，而且這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解才能發(fā)揮作用。兩人爭(zhēng)論的焦點(diǎn)是什么？結(jié)束他倆爭(zhēng)論的實(shí)驗(yàn)思路？1.提取出這種物質(zhì)來(lái)，單獨(dú)加入這種物質(zhì)看能否讓糖類發(fā)酵變成酒精和CO2.2.破壞細(xì)胞后，再加入糖類，看能否實(shí)現(xiàn)酒精發(fā)酵。一酶的本質(zhì)2.畢希納做了幾組實(shí)驗(yàn)，如何設(shè)計(jì)的？他的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？實(shí)驗(yàn)組：研磨細(xì)胞獲得細(xì)胞提取液，加入葡萄糖產(chǎn)生酒和氣泡對(duì)照組：活酵母菌培養(yǎng)液加入葡萄糖也產(chǎn)生酒和氣泡結(jié)論（酒精發(fā)酵的實(shí)質(zhì)）：活細(xì)胞產(chǎn)生的一種化學(xué)物質(zhì)使得葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精和CO2,這種物質(zhì)既可以在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，也可以在細(xì)胞外發(fā)揮作用。辯證觀:巴斯德和李比希的觀點(diǎn)中哪些是合理的，哪些是不合理的？巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，是合理的；認(rèn)為發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用，是不正確的。畢希納認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，是合理的；認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解才能發(fā)揮作用，是不正確的。一酶的本質(zhì)4.酶的化學(xué)本質(zhì)只為蛋白質(zhì)嗎？3.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？5.請(qǐng)給酶下一個(gè)比較完整的定義薩姆納歷時(shí)9年，用正確的科學(xué)方法，堅(jiān)持不懈、百折不饒的科學(xué)精神，將酶提純出來(lái)。絕大多數(shù)為蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA一、關(guān)于酶本質(zhì)的探索化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是_______少數(shù)是_________元素組成合成原料合成場(chǎng)所來(lái)源作用場(chǎng)所RNA

蛋白質(zhì)核糖核苷酸氨基酸核糖體細(xì)胞核細(xì)胞內(nèi)、外均可C、H、O、N、(S)C、H、O、N、P活細(xì)胞酶只有一個(gè)作用：催化作用酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA.細(xì)胞代謝二、酶在細(xì)胞代謝中的作用細(xì)胞中每時(shí)每刻都在進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，也產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有害的物（如：過(guò)氧化氫）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)加速人體衰老反應(yīng)不溫和反應(yīng)溫和以上三種條件使過(guò)氧化氫分解的效果是否一樣，哪種更具優(yōu)勢(shì)？探究過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率。

活動(dòng)二：比較H2O2在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)（閱讀77-78）3.除了反應(yīng)條件外，其他因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響嗎？1.該實(shí)驗(yàn)的自變量是？2.該實(shí)驗(yàn)的因變量是？實(shí)驗(yàn)中人為控制的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素因自變量改變化而變化的量H2O2的濃度和體積、反應(yīng)的時(shí)間、肝臟研磨液的新鮮程度等實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?H2O22H2O+O2反應(yīng)條件加熱、催化劑的種類H2O2的分解速率，如單位時(shí)間內(nèi)O2的產(chǎn)生量①帶火星的衛(wèi)生香的復(fù)燃情況②單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡多少單一變量原則：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)只有一個(gè)自變量，即無(wú)關(guān)變量要保持一致且適宜一、酶在細(xì)胞代謝中的作用

請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材P77相關(guān)內(nèi)容（控制變量），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？

自變量：

因變量：無(wú)關(guān)變量：除自變量外，實(shí)驗(yàn)中還存在的一些也可對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的其它變量隨著自變量的變化而變化的變量人為改變的變量

變量：實(shí)驗(yàn)中可以變化的因素Y=a+f(x)自變量因變量無(wú)關(guān)變量（不同條件X）單一變量原則：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)只有一個(gè)自變量，且無(wú)關(guān)變量在對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組中均要保持一致且適宜（結(jié)果Y）（相同條件a）因變量試管編號(hào)12342

mL2

mL2

mL2

mL1.氣泡冒出情況2.衛(wèi)生香復(fù)燃情況無(wú)90℃水浴加熱2滴3.5%FeCl32滴20%肝臟研磨液3%的H2O2溶液實(shí)驗(yàn)處理（不同反應(yīng)條件）檢測(cè)指標(biāo)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組經(jīng)實(shí)驗(yàn)因素處理的人為改變條件的組。實(shí)驗(yàn)組：對(duì)照組：未經(jīng)實(shí)驗(yàn)因素（自變量）處理的組。實(shí)驗(yàn)結(jié)果未知實(shí)驗(yàn)結(jié)果已知控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)給對(duì)照組施以某種實(shí)驗(yàn)因素處理，但不是所要研究的實(shí)驗(yàn)因素。條件對(duì)照空白對(duì)照不給對(duì)照組以任何處理因素。無(wú)關(guān)變量自變量試管編號(hào)步驟1234一二

三觀察2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴幾乎無(wú)少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃反應(yīng)條件H2O2濃度H2O2劑量氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香一、酶在細(xì)胞代謝中的作用請(qǐng)觀察教材P77圖片結(jié)合視頻，描述各支試管的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。思考?討論2）3、4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說(shuō)明了什么？1）與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管產(chǎn)生的氣泡多，這一現(xiàn)象說(shuō)明了什么？4）2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)試管相比，哪支試管最終產(chǎn)生的氧氣最多,為什么？3）3號(hào)試管Fe3+數(shù)比4號(hào)試管H2O2酶高25萬(wàn)倍，但4號(hào)反應(yīng)速率更快,這說(shuō)明什么？加熱能促進(jìn)H2O2的分解,提高反應(yīng)速率；FeCl3中的Fe3+

和新鮮肝臟中的過(guò)氧化氫酶都能加快過(guò)氧化氫分解的速率。過(guò)氧化氫酶比Fe3+

的催化效率高得多。一樣多，幾支試管的H2O2溶液的體積和濃度都相同。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：加熱和催化劑均可加快化學(xué)反應(yīng)速率，酶與無(wú)機(jī)催化劑相比催化效率更高注意：酶的催化效率高是和無(wú)機(jī)催化劑相比3.過(guò)氧化物酶能催化大本p3過(guò)氧化物酶能催化H2O2的分解，產(chǎn)生的氧氣能使溶于水的無(wú)色焦性沒(méi)食子酸氧化呈橙紅色。為了鑒定馬鈴薯塊莖是否含有過(guò)氧化物酶，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.3號(hào)試管內(nèi)加入的物質(zhì)是在2號(hào)試管的基礎(chǔ)上加2滴H2O2溶液B.1號(hào)試管可以和4號(hào)試管形成對(duì)照C.設(shè)計(jì)2號(hào)試管作為對(duì)照的具體目的是排除馬鈴薯塊莖提取液中的其他物質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響D.對(duì)3號(hào)試管加入的物質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這四支試管可以證明酶具有高效性

D三、酶的作用機(jī)理2）加熱為什么會(huì)提高反應(yīng)速率1）什么是反應(yīng)的活化能。4）為什么說(shuō)酶對(duì)于細(xì)胞代謝的順利進(jìn)行至關(guān)重要？自主探究2：閱讀課本P78，小組討論以下問(wèn)題，時(shí)間3min。3）酶的作用機(jī)理？為什么酶的催化效率比無(wú)機(jī)催化劑快？酶更顯著地降低了化學(xué)反應(yīng)所需要的活化能。酶高效的催化作用可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞代謝在溫和的條件下快速進(jìn)行。（高效性的意義）因?yàn)榧訜崾笻2O2分子獲得了能量（活化能）?；罨埽悍肿訌某B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需的能量二酶在細(xì)胞代謝中的作用

活化能活躍狀態(tài)分子的平均能量常態(tài)分子的平均能量分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量常態(tài)活躍狀態(tài)終態(tài)如果我們把化學(xué)反應(yīng)從反應(yīng)物到產(chǎn)物的過(guò)程比作我們駕車(chē)翻越高山的話，那活躍態(tài)相當(dāng)于

，活化能相當(dāng)于

，那加熱相當(dāng)于

，讓反應(yīng)的起點(diǎn)變高；使用催化劑相當(dāng)于

，降低了反應(yīng)的門(mén)檻。無(wú)酶促反應(yīng)所需活化能：______酶促反應(yīng)所需活化能：_____酶降低的活化能：

.二酶在細(xì)胞代謝中的作用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)①②③ac②①?zèng)]有催化劑無(wú)機(jī)催化劑③酶abbc①②③分別代表什么條件？（三）各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：加熱：為反應(yīng)物分子提供能量(活化能），使其達(dá)到活躍狀態(tài)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）想一想：如何表示？無(wú)催化劑曲線：______酶促反應(yīng)曲線：______無(wú)酶促反應(yīng)所需活化能：______酶促反應(yīng)所需活化能：______酶降低的活化能：______曲線A曲線CE3E2—E3E2ABC二酶在細(xì)胞代謝中的作用時(shí)間O2量未加催化劑加無(wú)機(jī)催化劑Fe3+加過(guò)氧化氫酶二酶在細(xì)胞代謝中的作用三條曲線最高點(diǎn)相同，說(shuō)明什么問(wèn)題？平衡點(diǎn)酶不改變最終生成物的量只是改變反應(yīng)速率（不改變化學(xué)反應(yīng)平衡）任務(wù)一：下圖表示在未加催化劑條件下的曲線，請(qǐng)?jiān)谠撉€的基礎(chǔ)上繪制出加無(wú)機(jī)催化劑Fecl3和加酶的曲線。酶是一種生物催化劑；酶顯著降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能。設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)小結(jié)探究實(shí)驗(yàn)：比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解酶的作用和本質(zhì)酶在細(xì)胞代謝中的作用酶的本質(zhì)：

絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。自變量因變量無(wú)關(guān)變量活動(dòng)一：閱讀P79的資料，請(qǐng)找到以下學(xué)者關(guān)于酶發(fā)現(xiàn)的核心內(nèi)容（主要觀點(diǎn)）一酶的本質(zhì)發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)巴斯德和李比希的觀點(diǎn)各有什么積極意義？各有什么局限性？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？酶的化學(xué)本質(zhì)只為蛋白質(zhì)嗎？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？巴斯德和李比希的觀點(diǎn)各有什么積極意義？各有什么局限性？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？酶的化學(xué)本質(zhì)只為蛋白質(zhì)嗎？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？一酶的本質(zhì)發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)巴斯德李比希畢希納薩姆納其他科學(xué)家切赫和奧爾特曼發(fā)酵與死細(xì)胞中的物質(zhì)有關(guān)發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)死細(xì)胞中的物質(zhì)和活細(xì)胞都能引起發(fā)酵脲酶是蛋白質(zhì)胃蛋白酶等許多酶也是蛋白質(zhì)少數(shù)酶是RNA切赫奧特曼巴斯德：發(fā)酵的過(guò)程并非與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)，需要酵母活細(xì)胞的參與才能進(jìn)行。李比希：引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些化學(xué)物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞裂解死亡后才能發(fā)揮作用1907年他為此獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1946年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)常見(jiàn)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的條件高溫高壓強(qiáng)酸強(qiáng)堿無(wú)機(jī)催化劑劇烈細(xì)胞內(nèi)外的環(huán)境常溫常壓水溶液環(huán)境pH接近中性溫和思考.在細(xì)胞較為溫和的環(huán)境中，各種細(xì)胞代謝如何高效有序的進(jìn)行呢？酶思考.那么細(xì)胞代謝與我們常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)需要的條件一樣嗎？生物催化劑工業(yè)上利用過(guò)氧化氫制氧氣：Fecl3

雙氧水消毒傷口傷口處有H2O2酶與H2O2接觸，快速產(chǎn)生氧氣。H2O2過(guò)氧化氫酶H2O2H2O+O2H2O+O2無(wú)機(jī)催化劑？過(guò)氧化氫在不同條件下分解速度相同嗎？加熱1號(hào)2號(hào)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)（現(xiàn)象）結(jié)果：試管編號(hào)步驟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