2022-2023学年高一上学期生物人教版必修15.1.1降低化学反应活化能的酶课件（24张ppt）

(共24张PPT)
第5章 第1节 降低化学反应活化能的酶（第一课时）
十一
学习目标 素养目标
　1.通过对酶催化作用具体实例的讨论,说明酶在细胞代谢中的作用及酶的本质。 　2.通过阅读分析关于酶本质的探索的资料,认同科学是在不断地探索和争论中前进的,伟大的科学家也会有认识上的局限性。 　1.生命观念:基于细胞代谢的概念和酶作用的理解,形成初步的物质与能量观,认识生物的独特性、复杂性。
　2.科学思维:运用模型与建模、类比推理等方法,探讨、阐释活化能的概念及酶的作用机理。
　3.科学探究:学习控制自变量,观察和检测因变量的变化,能设置对照组和重复实验,并将这些方法和技能应用于其他的探究活动。
H2O2→H2O＋O2
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢
细胞代谢是生命活动的基础，但细胞代谢中也会产生代谢废物，甚至会产生对细胞有害的物质。
物理性消化
盐酸
细胞作为基本的生命系统，具有开放性，能不断地与环境进行物质交换；同时，细胞作为一个高度有序的系统，需要不断获得能量才能维持有序性。能量以物质为载体，且能量是物质变化的动力。
物理性消化又称机械性消化，是指食物经口腔的咀嚼、胃肠肌肉的活动等，由体积较大的食块变成体积较小的食糜，同时使消化液充分与食物混合并移动的过程。而化学性消化是消化液中的消化酶对食物进行化学分解，将复杂的营养物质分解为肠壁能吸收的简单化合物的过程。
胃液中盐酸的生理作用
(1)能激活胃蛋白酶，并为胃蛋白酶提供适宜的酸性环境。
(2)抑制和杀死随食物进入胃内的各种病菌。
(3)使食物中的蛋白质变性，易于被消化。
(4)可与钙和铁结合，形成可溶性盐，促进它们的吸收。
(5)盐酸进入小肠后能促进胰液、胆汁和小肠液的分泌。
物质和能量
一、酶的作用
2H2O2 2H2O + O2
反应条件
1、实验目的
新配制的体积分数为3%的H2O2溶液；新鲜的肝脏研磨液（含有过氧化氢酶）；质量分数为3.5%的FeCl3溶液；卫生香等
2、实验材料
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用
3、实验原理
条件①加热
条件②加入FeCl3溶液
条件③加入肝脏研磨液
过氧化氢酶
过氧化氢酶普遍存在于能进行呼吸作用的生物体内，主要存在于植物的叶绿体、线粒体及动物的肝脏和红细胞中，为机体提供了抗氧化的防御作用。
3
2滴FeCl3
1
室 温
2
90℃水浴加热
取4支洁净的试管，分别编上序号1、2、3、4，向各试管内分别加入2ml H2O2溶液。
空白
对照组
实验组
4
2滴肝脏研磨液
一、酶的作用
4、实验设计
控制变量和设计对照实验
自变量
因变量
在实验中人为改变的量
比如：过氧化氢分解的不同条件
因自变量改变而改变的量
比如：过氧化氢的分解速率
无关变量
对实验结果造成影响的可变因素
比如：反应物的浓度和反应时间等
除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，
并将结果进行比较的实验
对照试验
对照组&实验组
②单一变量原则
④对照原则
①科学性原则
③等量原则
一、酶的作用
科学方法
对照实验主要分为空白对照、自身对照、相互对照和条件对照四种类型。
(1)空白对照：是指不给对照组做任何实验处理。注意“空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是只是研究的因素不给予。例如，空白对照组常加入等量的蒸馏水或生理盐水来代替实验因素。
(2)自身对照：是指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照组。例如，质壁分离与复原实验。
(3)相互对照：是指几个实验组之间相互对照，其中每组既是实验组也是其他组的对照组，无须另设对照组。相互对照实验也称为对比实验。例如，探究酵母菌呼吸方式的实验。
(4)条件对照：是指虽给对照组施以某实验因素处理，但不是所要研究的实验因素。目的是通过正反对比，更明确地得出要研究的实验因素的影响。
一、酶的作用
5、实验现象
（1）与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？
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
为什么加热能促进过氧化氢分解？
一、酶的作用
5、讨论
H2O2（常态）
H2O2（活跃状态）
使过氧化氢分子得到能量
容易分解
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
（3）3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
（4）3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？
酶和无机催化剂并没有给反应物提供能量，而是降低了化学反应所需要的活化能，并且酶降低活化能的效果更显著
一、酶的作用
酶作为生物催化剂，具有一些与无机催化剂共有的特点：
(1)降低活化能，使化学反应速率加快，但不为化学反应供能。
(2)加快反应速率，缩短达到平衡的时间，但不改变反应的平衡点。
(3)自身反应前后的总量和化学性质不发生改变，可重复利用。
(4)只催化热力学允许的化学反应。
①常温
②FeCl3
③过氧化氢酶
①
能量
反应历程
E1
E2
E3
H2O2
H2O＋1/2O2
②
③
E4
E1 E2 E3 和 E4的含义？
6、实验结论：
与无机催化剂相比，酶的催化效率更高
酶具有高效性
一、酶的作用
酿酶
蛋白质
脲酶
蛋白质
RNA
二、酶的本质
资料1：20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶,它由20%的蛋白质和80%的RNA组成。如果将这种酶中的蛋白质除去,并提高Mg2+的浓度,他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性
(1)上述情境证明______________________________
(2)总结已学过的RNA的作用:___________________________________
RNA也具有生物催化功能
作为遗传物质,具有催化作用
二、酶的本质
【美】萨姆纳
脲酶的化学本质是蛋白质
【美】切赫
【美】奥尔特曼
科学家们又相继获得胃蛋白酶、胰蛋白酶等许多酶的结晶，
并证明这些酶都是蛋白质。
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
化学本质 绝大多数酶是蛋白质 少数酶是RNA
合成原料
合成场所
鉴定
生理功能 氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
细胞核
双缩脲试剂（呈紫色）
吡罗红染液（呈红色）
具有生物催化作用
少数RNA也具有生物催化功能
二、酶的本质
归纳酶的本质
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
元素组成 C、H、O、N(S) C、H、O、N、P
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成场所 核糖体 细胞核
来源 一般来说，活细胞都产生酶 作用场所 细胞内、外及生物体内、外均能发挥作用
　　注意：有些酶是分泌到细胞外起作用的，如消化酶，故需要内质网和高尔基体的加工
酶与催化剂的作用曲线分析
设计实验检测酶是否为蛋白质
(1)实验原理：蛋白质遇双缩脲试剂产生紫色反应
(如果酶是RNA，可与吡罗红染液相互作用显红色)。
(2)实验方案
对照组：标准蛋白质样液 ＋ 双缩脲试剂 → 产生紫色反应
实验组：未知成分的待测酶液＋双缩脲试剂
产生紫色反应
未产生紫色反应
是蛋白质
不是蛋白质
(1)具有分泌功能的细胞才能产生酶。( )
释疑：一般活细胞都能产生酶(包括哺乳动物未成熟的红细胞)
(2)酶的基本组成单位是氨基酸。( )
(3)酶在反应完成后立即被降解成氨基酸或核苷酸。( )
释疑：酶可以重复多次利用，不会立即被降解
(4)酶的作用是为化学反应提供能量。( )
释疑：酶的作用原理是降低化学反应的活化能
(5)酶具有催化、调节等多种功能。( )
释疑：酶只有催化作用，激素才具有调节功能
(6)酶是活细胞产生的，所以只能在细胞内起催化作用。( )
释疑：酶在细胞内、细胞外、体外都可以发挥作用
判断正误
×
×
×
×
×
×
二、酶的本质
1.如图曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质M在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列叙述正确的是
A.ad段表示无催化剂时，反应所需要的活
化能
B.ac段表示有酶催化时，酶降低的活化能
C.若换用无机催化剂，b点将向上移动
D.加热加压不能使物质M更容易从常态转
变为活跃状态
√
随堂小测
2.(2022·江苏淮安高一期末)脲酶是一种催化尿素分解成氨和二氧化碳的酶，具有高度专一性。最早从刀豆中提取并被证明是蛋白质。下列有关脲酶的叙述正确的是
A.脲酶的作用原理与无机催化剂的不同 B.能催化脲酶水解的酶是蛋白酶
C.在细胞内合成，在细胞外无法发挥作用
D.食用刀豆后，刀豆中的脲酶能催化人体中的尿素水解
√
随堂小测
3.20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶，该酶由20%的蛋白质和80%的RNA组成。如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2＋的浓度，他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明
A.RNA具有生物催化作用 B.酶是由RNA和蛋白质组成的
C.酶的化学本质是蛋白质 D.绝大多数的酶是蛋白质，少数是RNA
√
4.下列关于酶的叙述有几项是正确的
①是有分泌功能的细胞产生的　②有的从食物中获得，有的在体内转化而来　③凡是活细胞都能产生酶　④酶只能在核糖体上合成　⑤酶的水解产物是氨基酸　⑥酶在代谢中有多种功能　⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用　⑧酶只是起催化作用，其催化作用的实质是为化学反应提供活化能
A.0项 B.1项 C.2项 D.3项
√
随堂小测
5.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.若有气体大量产生，可推测新鲜土豆
片中含有过氧化氢酶
B.若增加新鲜土豆片数量，量筒中产生
气体的速度加快
C.为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
D.一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
√
随堂小测
6.某一不可逆化学反应(S→P＋W)在无酶和有酶催化时均可以进行，当该反应在无酶条件下进行到时间t时，向反应液中加入催化该反应的酶。图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是
A.甲　　　　B.乙　　　　C.丙　　　D.丁
√
随堂小测
7.甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性(酶催化特定化学反应的能力)与处理时间的关系如图所示。下列分析错误的是
A.乙酶的化学本质为蛋白质
B.甲酶能够不被该种蛋白酶降解
C.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变
D.甲酶不可能是具有催化功能的RNA
√
8.(2022·河北唐山高一期末)磷在植物体中的主要存在形式为植酸磷，很难被单胃动物利用。植酸酶是一种新型的绿色饲料添加剂，可以将动物饲料中的植酸磷分解成肌醇和磷酸。下列关于植酸酶的叙述不正确的是
A.植酸酶由活细胞产生并分泌到细胞外起作用
B.植酸酶加工、运输过程需要内质网和高尔基体的参与
C.植酸酶分泌到细胞外的过程不需要消耗细胞呼吸所释放的能量
D.植酸酶可提高饲料中磷的利用率，避免动物高磷粪便污染环境
√
随堂小测
9.为了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示。在37 ℃水浴中保温一段时间后，1、2中加入适量双缩脲试剂，3、4中不加任何试剂，下列分析正确的是
A.实验②能达到实验目的
B.实验①能达到实验目的
C.实验①、②都能达到实验目的
D.实验①、②都不能达到实验目的
√
随堂小测
随堂小测
10.将a、b两种物质混合，T1时加入酶c。下图为最适温度下a、b两种物质浓度的变化曲线。下列叙述错误的是 (　　)
A.酶c降低了a生成b这一反应的活化能
B．该体系中酶促反应速率先快后慢
C．T2后b增加缓慢是酶活性降低导致的
D．适当降低反应温度，T2值增大
√
随堂小测
10.如右图表示在最适温度下，反应物浓度对酶催化化学反应速率的影响。据图分析，下列叙述正确的是(　　)
A．在a点时温度升高10 ℃，a点上移
B．在b点时往反应混合物中加入少量同种酶，
b点上移
C．在c点时降低反应pH，c点上移
D．a点时限制反应速率的因素只有反应物浓度
√