生物人教版（2019）必修1 5.1.1酶的作用和本质（共32张ppt）

(共32张PPT)
——酶的作用和本质
降低化学反应活化能的酶
教学目标
目标
01
02
03
说明酶在细胞代谢中的作用和化学本质。(生命观念、科学思维）
通过有关实验，进一步熟悉控制自变量的方法。（科学思维、科学探索）
通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断的探索和争论中前进的，体会科学家不畏挫折的精神。（社会责任）
岩石很烫
光能
热能
光能→热能，组成岩石的分子未发生化学变化
植物不烫
光能
光能 储存在有机物中的化学能
光合作用
细胞的生命活动是需要 来驱动的， 是几乎所有生命系统中能量的最终源头。
能量
太阳能
1773年，意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。
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
问题探讨
便于取出实验材料（ 肉块), 排除物理性消化对肉块的影响， 确定其是否发生了化学性消化
化学物质将其分解
收集胃内化学物质，进行体外实验
斯帕兰札尼的实验说明，食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。
科学家发现胃液中含有大量的盐酸，于是推测盐酸是使食物分解的物质。
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。
1835年，德国科学家施旺通过实验发现，胃腺分泌物中有一种物质，这种物质就是胃蛋白酶。
细胞代谢
(1)场所：
(2)实质：
(3)意义：
(4)特点：
酶1
酶2
酶3
酶11
酶5
酶6
酶12
酶8
酶9
酶10
酶14
酶7
酶13
酶15
酶16
酶17
酶18
一、酶在细胞代谢中的作用
一般都需要酶催化
一般伴随着能量的释放和储存
在水环境中进行
反应条件温和
细胞中
是细胞生命活动的基础
细胞中每时每刻都进行着许多各种化学反应的总称
2H2O2
2H2O + O2↑
1、过氧化氢在体外分解需要什么条件？
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。
加热、强酸、强碱、 加催化剂（如Fecl3)等
2、细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？
细胞中含有过氧化氢酶。
一、酶在细胞代谢中的作用
实验原理
2H2O2 2H2O + O2
常态/加热 /Fe3＋/过氧化氢酶
过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。
2
1
实验目的
通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。
二、比较过氧化氢在不同条件下的分解
新鲜的质量分数为20%的肝脏(如猪肝、鸡肝)研磨液
质量分数为3%的FeCl3溶液
新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液
a.材料：
b.用具：
量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯
试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计
3
材料用具
二、比较过氧化氢在不同条件下的分解
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4
一 H2O2 浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2ml 2ml 2ml 2ml
二 反应条件 常温 90℃ FeCl3溶液 新鲜肝脏研磨液
剂 量 2滴 2滴
结果 气泡产生 不明显 少量 较多 大量
卫生香燃烧
不复燃 不复燃 变亮 复燃
4
方法步骤
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4
一 H2O2 浓度 3% 3% 3% 3%
剂量 2ml 2ml 2ml 2ml
二 反应条件 常温 90℃ FeCl3溶液 新鲜肝脏研磨液
剂 量 2滴 2滴
结果 气泡产生 不明显 少量 较多 大量
卫生香燃烧
不复燃 不复燃 变亮 复燃
对照组
实验组
实验应遵循的原则：
等量性原则
单一变量原则
随自变量的变化而变化的因素
人为改变的因素
实验中可能存在的一些可变因素，对实验结果有影响
自变量
因变量
无关变量
无关变量
对照实验
变量
实验中可以变化的因素
对照原则
4
方法步骤
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叫作对照实验。空白对照、自身对照、条件对照、相互对照(对比实验)
拓展应用（书P80）
在本节“探究 实践”中，有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2 mL过氧化氢溶液后，再向5号试管内加入滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目的是_______ 。
本小节“探究 实践”涉及的自变量并非只有一个，而是包括温度
和催化剂两个变量，1号试管中仅放置了过氧化氢溶液，可以起到对照
作用。2号试管与1号试管的区别在于温度，3号试管和4号试管与1号试
管的区别在于多了催化剂，3号试管与4号试管之间也可以起相互对照
作用。加入2滴煮沸过的肝脏研磨液的5号试管，可以与加入新鲜的肝
脏研磨液的4号试管做对照；同理，加入2滴蒸馏水的6号试管可以作为
3号试管和4号试管的对照组。
二、比较过氧化氢在不同条件下的分解
对照实验的目的是排除无关变量的干扰，从而确定自变量与因变量的关系。
自变量
因变量
无关变量
(适宜且相等)
(控制)
(检测)
一般步骤：
第一步：分组编号，统一处理；
第二步：设定自变量，设置好实验组和对照组；
第三步：一段时间后，检测因变量，观察记录实验结果。
根据实验目的和器材，分析实验的自变量，找出主要的无关变量，明确因变量的检测方法。
控制变量和设计对照实验
（不同条件X）
（相同条件a）
（结果Y）
1、与1号试管相比，2号试管出现了什么不同的现象？这一现象说明什么？为什么？

讨论
2号试管放出的气泡多，这一
现象说明加热促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
三、酶的作用原理
因为加热使 H2O2分子获得了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。
活化能
常态
能量
活跃状态
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的能量
一个化学反应体系中，活化分子数越多，反应的速率越快。

讨论
2、与1号相比，3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
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。
三、酶的作用原理
3、3号试管与4号试管相比，哪支试管中反应速率快？这说明什么？
4号试管反应速率更快,说明过氧化氢比Fe3+的催化效率高得多。
1）无机催化剂和酶是通过怎样的途径加快化学反应速率的？
3）为什么说酶对于细胞代谢的顺利进行至关重要？
自主探究2：小组讨论以下问题，时间3min。
2）为什么酶的催化效率比无机催化剂快？
降低化学反应所需要的活化能，使活跃态的分子增多。
酶更显著地降低了化学反应所需要的活化能。
三、酶的作用原理
细胞内每时每刻都在进行成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
b
a
c
d
反应过程
能量
常态
（反应物）
终态
（产物）
活跃状态
①
②
③
ac______________________________________。
②
①
酶降低的活化能
无催化剂条件下，反应所
需要的活化能
无催化剂
无机催化剂
③
酶
ab 。
酶催化时，反应的活化能
bc 。
三、酶的作用原理
各条件使反应加快的本质：
加热：
Fe3+ ：
酶 ：
提高分子的能量
降低化学反应的活化能
更显著地降低化学反应的活化能
三、酶的作用原理
酶只缩短反应的时间，不改变生成物的量。
m
加酶
加无机
催化剂
无催
化剂
生成物的量
时间
0
1
3
4
反应物量
时间
0
1
3
4
2
加热
2
5
实验结果
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，酶在常温、常压下可以高速地完成对化学反应的催化。
二、比较过氧化氢在不同条件下的分解
思考·讨论
我国早在4000多年前的夏禹时代，就掌握了酿酒技术。1716年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酵母。
五、酶的本质
巴斯德之前
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德(微生物学家）
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用
引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
毕希纳
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
萨姆纳
提取脲酶，并证明其是蛋白质
李比希（化学家）
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
四、酶的本质
　酶的概念：酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物,其中绝大多数的酶是蛋白质,少数的酶是RNA。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5.请给酶下一个比较完整的定义。
酶概念的三要素：
(1)酶的来源：活细胞产生的．
(2)酶的生理功能：催化作用
(3)酶的化学本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA． 　　　　
四、酶的本质
化学本质 绝大多数是_______ 少数是_________
元素组成
合成原料
合成场所
来源 一般来说，活细胞都能产生
作用场所
作用原理
RNA
蛋白质
核糖核苷酸
氨基酸
核糖体
细胞核（真核生物）
细胞内、外及生物体外均能发挥作用
C、H、O、N、(S)
C、H、O、N、P
显著降低化学反应的活化能
五、酶的本质
小技巧
探究酶化学本质的实验设计
1、设计原理
大部分是蛋白质
少部分是RNA
加__________，呈_____
双缩脲试剂
紫色
加__________，呈_____
吡罗红染液
红色
2、设计方案
分组 实验操作 现象 结论
紫色
对照组：
标准蛋白质溶液
实验组：
等量待测酶液
紫色
/蓝色
是蛋白质
/不是蛋白质
（鉴定是否为RNA同上）
加双缩脲试剂
五、酶的本质
探究实验：比较过氧化氢 在不同条件下的分解
酶的作用和本质
酶在细胞代谢中的作用
酶的本质：
绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
自变量
原理：降低化学反应活化能
因变量
无关变量
小结
1、已知H2O2= H2O+ O2可以通过反应过程中O2的生成速度（即从气泡从溶液中释放的速度）来判断H2O2的分解速度，请用所给的材料和用具设计实验，使其同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性，要求写出实验步骤、预测试验结果、得出结论，并回答问题。实验材料及用具：适宜浓度的H2O2溶液、蒸馏水、3.5℅FeCl3溶液、0.01℅牛过氧化氢酶溶液、恒温水浴锅、试管。
(1)实验步骤：
①取三只试管并编号甲、乙、丙，分别滴加等量且适量的过氧化氢溶液。
②向三只试管里分别滴加等量的过氧化氢酶、3.5℅FeCl3溶液、蒸馏水并混合均匀。
③把三只试管放在恒温水浴锅保温。
④观察记录三只试管里气泡从溶液中释放的速度。
练习
(2) 实验结果预测及结论：
(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃，重复上述实验，O2的释放速度最快的是：
原因是：
甲试管里气泡的释放的速度最快，乙试管较慢，丙试管无气泡放出。
过氧化氢酶具有催化作用和高效性
乙试管（滴加FeCL3溶液 ）
高温过氧化氢酶失去活性，不再催化过氧化氢分解
练习
2、下列有关对照实验设置的叙述中，错误的是
A．要设置对照组和实验组
B．无关变量要始终相同且适宜
C．要遵循单一变量原则
D．实验组只能设置3组
D
练习
1、酶和无机催化剂都能催化学反应，与无机催化剂相比，酶具有的特点是
A.能为反应提供活化能
B.降低反应所需活化能
C.能在温和条件下催化化学反应
D.催化化学反应更高效
2、酶的基本组成单位是
A.氨基酸 B.核苷酸
C.核糖核苷酸 D.A或C
D
练习
D
3、下图为H2O2在不同条件下分解的曲线图，图中①②③④表示的条件分别是
A.H2O2酶催化　FeCl3催化　加热　自然条件
B.加热　自然条件　H2O2酶催化　FeCl3催化
C.加热　FeCl3催化　自然条件　H2O2酶催化
D.自然条件　加热　FeCl3催化　H2O2酶催化
D
练习
4、右图曲线表示在无酶催化条件
和有酶催化条件下某化学反应的能
量变化过程，请回答：
(1)没有酶催化的反应曲线是___。
(2)有酶催化的反应曲线是_____。
(3)AC段的含义是______________________________________。
(4)BC段的含义是______________________________________。
(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将______移动。
常态
活跃状态
活化能：分子从常态转变为活跃状态所需要的能量
②
①
在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能
酶降低的活化能
向上
练习