第5章 细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应活化能的酶 第1课时 酶的作用和本质(共30张PPT)

(共30张PPT)
第5章　细胞的能量供应和利用
2019版生物学必修1 《分子与细胞》
同步课件
新课程标准内容 学科核心素养
1.说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质,酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。 2.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 3.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量,这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中,转换并储存为糖分子中的化学能。 4.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。 1.生命观念:认识细胞的生活不但需要物质基础,也需要能量驱动,建立“细胞的生存需要能量”这一重要概念。通过细胞的能量供应和利用与物质变化的伴随关系,让学生认识到生命活动不仅需要物质基础,还需要能量驱动,而能量的供应和利用,都离不开物质的变化。物质是能量的载体,能量是物质变化的动力,初步建立生物学的物质与能量观。
2.科学思维:运用证据和逻辑评价论点,以证据、逻辑为基础来建构概念,在概念学习过程中,训练提升科学思维品质。
3.科学探究:体验科学探究的过程,学习控制自变量，观察和检测因变量,设置对照实验,认识对比实验,运用所掌握的科学方法和探究技能,开展全过程、开放性的探究,提升“科学探究”方面的素养。
4.社会责任:关注酶、细胞呼吸和光合作用的有关原理在生产、生活中的应用,尝试应用所学生物学知识解决生产、生活中的实际问题,关注生物科学技术与社会的关系。
第1节　降低化学反应活化能的酶
第1课时　酶的作用和本质
学习目标
1.通过过氧化氢在不同条件下的分解实验,分析酶在细胞代谢中的作用和本质。
2.通过研究科学家对酶本质的探索历史,养成不断观察、实验、探索和争论的思维习惯。
3.通过有关的实验和探究,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。
问题探究·知识生成
新知探究一　酶在细胞代谢中的作用
建立概念·达成素养
问题探究
活动1:阅读教材P76～78,回答下列问题。
问题(1):肝脏为什么要新鲜 为什么要制成研磨液
提示:肝脏要新鲜,以保证过氧化氢酶的数量及活性。肝脏要制成研磨液,以便与底物H2O2充分接触。
问题(2):酶与无机催化剂的共同点有哪些
提示:①加快化学反应速率,本身没有数量和性质上的改变;②降低化学反应的活化能,缩短达到平衡的时间,但不改变平衡点。
问题(3):在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中自变量、因变量和无关变量分别是什么
提示:自变量是对过氧化氢溶液的不同处理;因变量是过氧化氢的分解速率;无关变量是过氧化氢溶液的性质、浓度、用量,肝脏的新鲜程度、温度等。
问题(4):在该实验中观察指标气泡的多少,可以反映谁的变化
提示:过氧化氢的分解速率。
归纳总结
实验中的变量控制及遵循原则
(1)自变量:在实验过程中 的对实验对象进行处理的因素。在本实验中为水浴加热、加FeCl3溶液和肝脏研磨液。
(2)因变量:因 改变而变化的变量。在本实验中为单位时间内过氧化氢分解速率。
(3)无关变量:除自变量外,实验过程中还存在的一些 .的可变因素,如肝脏的新鲜程度、过氧化氢的量及浓度等。
(4)实验的基本原则: 原则、等量原则、对照原则等。
人为控制
自变量
对实验结果造成影响
单一变量
活动2:阅读教材P78,思考,讨论,回答下列问题。
无催化剂和酶的作用机理示意图
问题(5):没有催化剂时活化能是多少 有酶催化时活化能又是多少 (用图中字母表示)
提示:分别是CA、CB。
问题(6):酶能不能为化学反应提供所需要的能量 酶加快反应速率的机理是什么
提示:酶不能为化学反应提供所需要的能量。酶是通过降低反应的活化能来加快反应速率的。
无机催化剂和酶都能提高反应速率,但是酶的 更高;催化剂只能 达到化学平衡所需时间,而不改变化学反应的平衡点。
归纳总结
催化效率
缩短
解析:本实验的自变量是不同的反应条件,因变量是H2O2分解速率;酶的用量等属于无关变量,但温度是本实验的自变量;1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验,1号与3号对照说明Fe3+具有催化作用,1号与4号对照说明酶具有催化作用;加热能提供能量而不是提高活化能。
即时应用
1.如图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。相关分析合理的是(　 　)
A.本实验的因变量是不同的催化剂
B.本实验的无关变量有温度和酶的用量等
C.1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验
D.分析1号、2号试管的实验结果可知加热能提高反应的活化能
C
解析: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;水浴加热可以给化学反应提供能量,但不可以降低化学反应的活化能;酶可以降低化学反应的活化能;同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用效果更显著。
2.下列关于活化能的叙述,不正确的是(　 　)
A.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
B.无机催化剂、水浴加热都可以降低化学反应的活化能
C.酶可以降低化学反应的活化能
D.同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用效果更显著
B
新知探究二　酶的本质
问题探究
活动:甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理,酶活性与处理时间的关系如图所示,请思考回答下列问题。
问题(1):甲、乙两种酶的化学本质是否相同
提示:观察曲线图可知,甲酶的活性始终保持不变,表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解,则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA,乙酶能被蛋白酶破坏,活性降低,则乙酶化学本质为蛋白质。
问题(2):乙酶活性改变的机制是什么
提示:乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变,从而丧失活性。
归纳总结
酶的概念归纳
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
检测 与 发生紫色反应 与吡罗红反应出现红色
合成原料 氨基酸 .
合成场所 核糖体 细胞核(真核生物)
来源 一般活细胞都能产生酶 作用场所 在适宜条件下, 均可 双缩脲试剂
核糖核苷酸
细胞内、外及生物体外
“试剂检测法”鉴定酶的本质
(1)设计思路:利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应,RNA与吡罗红染液作用显红色的原理设计鉴定方案。
(2)设计方案:
拓展
即时应用
3.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,下列说法不正确的是(　 　)
A.酶是由单体组成的生物大分子
B.酶和双缩脲试剂作用呈现紫色反应
C.活细胞产生酶的场所可能是核糖体
D.催化化学反应前后酶的性质和数量不变
解析:酶绝大多数是蛋白质,单体为氨基酸,少数是RNA,单体为核糖核苷酸;能与双缩脲试剂反应呈紫色的只有蛋白质类的酶;化学本质为蛋白质的酶合成场所为核糖体,化学本质为RNA的酶合成场所是细胞核;酶的作用是催化,反应前后酶的性质和数量不变。
B
4.下列关于生物体产生的酶的叙述,错误的是(　 　)
A.酶的化学本质是蛋白质或RNA
B.脲酶能够将尿素分解成氨和CO2
C.蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类
D.酶只在细胞内发挥作用
解析:酶既能在细胞内起作用,也能在细胞外起作用。
D
联系实际·素养落实
[科技情境]
据报道,科学家发现一种蛋白质“细胞外烟酰胺磷酸核糖转移酶”(eNAMPT)不仅能延长小鼠的寿命,还逆转了小鼠身体机能的衰老。而且,好消息是人类也有这种酶,这有助于科学家们研发出新的抗衰老方法。随着人和小鼠不断老去,体内的“烟酰胺腺嘌呤二核苷酸”(NAD)数量会显著下降。而研究显示,eNAMPT可以产生NAD。
知识迁移·培养能力
探究:(1)eNAMPT的合成场所在哪里 判断的依据是什么
提示:核糖体;eNAMPT的化学本质是蛋白质。
(2)如何检测eNAMPT的化学本质
提示:与双缩脲试剂反应呈紫色。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢。细胞代谢离不开酶。
2.实验中的变量包括自变量、因变量和无关变量,实验遵循单一变量原则、等量原则、对照原则等。
3.活化能: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。
4.酶的作用机理是降低化学反应所需的活化能。与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,催化效率更高。
5.酶的本质:绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。
随堂反馈
1.在过氧化氢酶和Fe3+的催化效率比较实验中,把肝脏制成研磨液的目的是(　 　)
A.有利于过氧化氢酶的释放
B.保护过氧化氢酶
C.提高过氧化氢酶的活性
D.以上说法都不对
A
解析:在过氧化氢酶和Fe3+的催化效率比较实验中,把肝脏制成研磨液的目的是使肝细胞中的过氧化氢酶释放出来,从而与反应物充分接触,加快反应速率。
2.如图中的新鲜土豆片与H2O2接触后,产生的现象及推测错误的是(　 　)
A.若短时间内有大量气体产生,可推测新鲜土豆片中可能含有过氧化氢酶
B.为保证实验的严谨性,需要控制温度等无关变量
C.一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
D.若增加新鲜土豆片的数量,量筒中产生气体的速率加快
C
解析:若短时间内有大量气体产生,说明化学反应速率快,由此可推测新鲜土豆片中可能含有催化过氧化氢分解的过氧化氢酶;为保证实验的严谨性,需要控制温度等无关变量;一段时间后气体量不再增加是因为底物(H2O2)已经消耗完,不是土豆片的数量有限;新鲜土豆片中含过氧化氢酶,增加新鲜土豆片的数量即增加酶的数量,这样会加快化学反应速率,使量筒中气体产生的速率加快。
3.下列有关酶的叙述中正确的是(　 　)
①酶是具有分泌功能的细胞产生的　②有的从食物中获得,有的是体内转化而来　③酶是活细胞产生的　④绝大多数酶的化学本质是蛋白质　⑤有的酶是蛋白质,有的是固醇　⑥酶在代谢中有多种功能　⑦酶在新陈代谢和生殖发育中起调控作用　⑧酶起催化作用　⑨酶只在细胞内发挥作用
A.①②⑤ B.③⑦⑨
C.③④⑧ D.④⑤⑥
C
解析:一般活细胞均可产生酶,①错误;酶是由活细胞产生的,不能从食物中获得,②错误,③正确;绝大多数酶的化学本质是蛋白质,少数是RNA,④正确,⑤错误;酶只有催化作用,⑥⑦错误,⑧正确;酶可以在细胞内或细胞外发挥作用,⑨错误。
4.某兴趣小组重现H2O2在不同条件下分解情况的实验,首先向a、b、c、d四支洁净的试管内分别加入等量等浓度的H2O2溶液,然后,a试管室温处理、b试管90 ℃水浴处理、c试管常温处理并滴加2滴新鲜的肝脏研磨液、d试管常温处理并滴加2滴氯化铁溶液,最后统计四支试管内气泡产生的多少情况依次为极少、少量、大量、较多。下列相关叙述错误的是(　 　)
A.a试管与b试管H2O2的活化能相同,d试管与c试管的活化能相同
B.c、d试管分别与a试管比较,说明Fe3+和过氧化氢酶均具有催化功能
C.综合分析a试管、c试管和d试管,说明与无机催化剂相比,过氧化氢酶降低活化能的效果更显著
D.与a试管相比较,b试管的水浴加热为过氧化氢的分解提供了能量
A
解析:a试管与b试管的温度不同,但H2O2的活化能相同;c试管加入了生物催化剂——酶,d试管加入无机催化剂,酶降低活化能更显著,d试管与c试管H2O2的活化能不同;c、d试管比较,c试管气泡产生更多,说明过氧化氢酶催化效率更高,c、d与a试管相比说明Fe3+和过氧化氢酶均具有催化功能;a试管、c试管和d试管相比较,c试管气泡最多,说明与无机催化剂相比,过氧化氢酶降低活化能的效果更显著;与a试管相比较,b试管的水浴加热为过氧化氢的分解提供能量。
5.如表是有关H2O2的系列实验,回答有关问题。
序号 反应物 加入物质 条件 现象 X
1 H2O2 无 室温 几乎无 气泡 X1
2 H2O2 氯化铁 室温 X2
3 H2O2 土豆浸出液 室温 X3
(1)序号3的实验现象是　 。
(2)序号3的土豆浸出液中含有的对此实验起作用的物质是　　　　　　　,土豆浸
出液　　　　(填“能”或“不能”)重复使用。
(3)若表中X的内容是收集100 mL气体所需的时间,请预测X1、X2、X3的大小关系是
　 。
解析:(1)序号3中加入的土豆浸出液中含有过氧化氢酶,会产生大量气泡。(2)酶可以重复使用。(3)由表可知,收集100 mL气体所需时间的大小关系是X1>X2>X3。
答案:(1)产生大量气泡
(2)过氧化氢酶　能
(3)X1>X2>X3