5.1 降低化学反应活化能的酶课件2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1(共44张PPT)

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【情景思考】炎炎烈日下，水泥地面变得很烫，但是树叶却很“凉快”，这让你想到了什么？
第5章 细胞的能量供应和利用
光合作用
有机物
合成
呼吸作用
分解
释放能量
太阳能
化学能
ATP等
外界能量进入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞内几乎所有的化学反应，都需要酶的催化。
第1节 降低化学反应活化能的酶
主备人：彭榜元
第1课时：酶的作用和本质
资料：
细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白 ，会加速人体衰老。
2H2O2
2H2O + O2↑
加热
加无机催化剂（如FeCl3)
过氧化氢酶
提出问题：过氧化氢在不同的条件下的分解有何不同？
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
认真阅读课本77页实验内容，填写下表：
试管编号 1 2 3 4
实验处理
H2O2溶液（3%）
检测指标 实验结果
无
90℃水浴加热
2滴FeCl3
2滴
肝脏研磨液
2mL
2mL
2mL
2mL
1.气泡产生速率
2.卫生香的复燃情况
无气泡
少量气泡
较多气泡，
卫生香变亮
大量气泡，
卫生香复燃
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
小组讨论：
1.与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？
答：2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
2.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
答：不能。
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
小组讨论：
3.3号和4试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
答：说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
小组讨论：
4.3号试管与4号试管相比，哪支试管的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
答：4号试管的反应速率比3号试管快得多，说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
任务一：酶在细胞代谢中的作用
实验结论：
水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3+以及新鲜肝脏研磨液中的过氧化氢酶均可影响H2O2的分解速率，但过氧化氢酶的催化作用更明显。
【思考】水浴加热、FeCl3溶液和过氧化氢酶加快H2O2的分解的原理有什么不同？
化学反应的过程分析
常态
活跃状态
终态
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
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
【思考】水浴加热、FeCl3溶液和过氧化氢酶加快H2O2的分解的原理有什么不同？
加热：使过氧化氢分子得到了能量，从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态。
加催化剂：降低了过氧化氢分解反应的活化能。
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
思考
在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，你觉得有哪些因素影响了过氧化氢的分解速率？
任务二：设计对照试验
变量：实验中可以变化的因素
自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素
因变量：因自变量改变而变化的变量
无关变量：对实验结果造成影响的可变因素
【思考】“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中的自变量、因变量和无关变量分别有哪些？
任务二：设计对照试验
对照实验：除作为自变量的因素外，其余无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。
对照组
实验组
自变量
因变量
课中必练
1.关于酶生理功能的叙述，下列选项正确的是(　　)
A. 能加快生物体内的生化反应速率
B. 能为生物体内的化学反应提供能量
C. 酶与无机催化剂降低反应活化能的效率相同
D. 能促进生物体内营养物质的运输
A
课中必练
2.下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，下列有关分析合理的是(　　)
A. 本实验的自变量只是催化剂的不同
B. 本实验的无关变量有温度和酶的用量等
C. 1号与2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，加热能降低反应的活化能
C
酶是一种什么样的物质呢？
阅读课本79页“关于酶本质的探索”，回答讨论问题。
任务三：探索酶的本质
（1）斯帕兰扎尼
讨论：
1.为什么要将肉块放在金属笼内
2.是什么物质使肉块消失了
3.怎样才能证明你的推测
任务三：探索酶的本质
（2）巴斯德和李比希
巴斯德：糖类变成酒精必须有活酵母菌细胞的参与。
李比希：糖类变成酒精必须有酵母细胞死亡并释放其中的某些物质。
讨论
1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？
【答案】
巴斯德认为发酵与活细胞有关,是合理的；认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用,是不正确的。
李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质,是合理的；认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用，是不正确的。
讨论
2.在科学发展过程中出现争论是正常的。巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？
【答案】巴斯德是微生物学家,特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。
任务三：探索酶的本质
（3）毕希纳
从毕希纳的实验可以得出什么结论？
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
任务三：探索酶的本质
（4）萨姆纳
1926年，从刀豆种子种成功提取出脲酶，并证明其为蛋白质。
讨论：萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他取得成功靠的是什么样的精神品质？
任务三：探索酶的本质
（5）切赫和奥尔特曼
发现少数RNA也具有生物催化功能。
任务三：探索酶的本质
证明脲酶是蛋白质
少数RNA也具有生物催化功能
发酵与活细胞有关
发酵与细胞中的某种物质有关
巴斯德
李比希
萨姆纳
切赫、奥尔特曼
毕希纳
酵母细胞中的某物质能在细胞外起作用
任务三：探索酶的本质
【思考】请给酶下一个比较完整的定义。
【提示】酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
课中必练
3.下列有关酶本质的探索过程的叙述，错误的是(　　)
A. 巴斯德和李比希的观点既有积极意义，又有其局限性
B. 毕希纳发现某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起作用
C. 萨姆纳从刀豆种子中提纯出的结晶可以催化尿素分解
D. 切赫和奥尔特曼证明酶的化学本质只是RNA而非蛋白质
D
第2课时：酶的特性
任务四：酶的特性
大量实验数据表明，酶的催化效率一般是无机催化剂的107—1013倍
（1）酶具有高效性
无机催化剂催化的化学反应的范围比较广。例如，酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉的水解。酶也具有这个本领吗
任务四：酶的特性
（2）酶具有专一性
如何用实验证明酶的专一性？
实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
阅读课本81页“探究·实践”，回答下列问题：
1.该实验的原理是什么？
淀粉酶能分解淀粉、斐林试剂可以检测还原糖。
2.实验中为什么需要进行水浴加热？
斐林试剂与还原糖反应，需要进行水浴加热。
3.实验预期结果如何？这说明酶具有什么特性？
试管1出现砖红色，试管2无砖红色；专一性。
实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
加入物质（毫升） 试管1 试管2
3%的淀粉溶液 2 ——
3%的蔗糖溶液 —— 2
淀粉酶溶液 1 1
温度 60℃ 60℃
斐林试剂 2 2
沸水浴（分钟） 2 2
实验结果
实验结论 砖红色沉淀
无砖红色沉淀
淀粉酶只能催化淀粉的水解，
而不能催化蔗糖的水解
实验设计：影响酶活性的条件
酶活性：酶催化特定化学反应的能力。
酶活性的表示：一定条件下酶所催化某一化学反应的速率。
小组实验设计：参考课本82—83页“探究·实践”，选择一种影响酶活性的因素，并按照对照实验的要求，设计出你们小组的实验，与全班同学分享。
实验设计：影响酶活性的条件
【问题提示】
1.你选择哪一种酶作实验材料？为什么？
2.本实验的自变量是什么？因变量是什么？如何控制自变量？怎样观察或检测因变量？
实验设计：影响酶活性的条件（温度）
方 法 步 骤 取六只试管编号 1 1＇ 2 2＇ 3 3＇
淀粉溶液 2ml / 2ml / 2ml /
淀粉酶溶液 / 1ml / 1ml / 1ml
温度处理5min 100℃ 60℃ 0℃ 混合后保温5min 将同一温度内的两物质混合 斐林试剂检测 2 2 2 结果 现象 结论 无砖红色沉淀
砖红色沉淀
无砖红色沉淀
酶的催化作用需要在适宜的温度下进行
实验设计：影响酶活性的条件（pH）
方 法 步 骤 取三只试管编号 1 2 3
注入H2O2溶液 1mL 1mL 1mL
注入蒸馏水 1mL \ \
注入氢氧化钠溶液 \ 1mL \
注入盐酸 \ \ 1mL
注入肝脏研磨液 2滴 2滴 2滴
结果 气泡产生速率
结论 气泡较少
大量气泡
气泡较少
pH过高或过低都会降低酶的活性
任务四：酶的特性
（3）酶的作用条件较温和
酶活性受温度影响示意图
酶活性受pH影响示意图
任务四：酶的特性
（1）酶具有高效性
（2）酶具有专一性
（3）酶的作用条件较温和
【思考】酶对于生命活动的正常进行有什么意义？
酶的特性使细胞能够在温和的环境下，高效有序地进行细胞代谢。
课中必练
4.图甲为温度对酶促反应速率的影响，图乙中的实线表示在温度为a时生成物量与时间的关系。则当温度增加一倍时生成物量与时间的关系是(　　)
A. 曲线1 B. 曲线2 C. 曲线3 D. 曲线4
B
总结
降低化学反应活化能的酶
酶的作用
降低化学反应活化能（催化）
酶的本质
大多数为蛋白质，少数为RNA
酶的特性
高效性
专一性
作用条件较温和