生物人教版（2019）必修1 5.1.1酶的作用和本质（共35张ppt）

(共35张PPT)
第五章 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）
一 酶的作用和本质
组蛋白乙酰转移酶
学习目标
1.通过相关的实验和探究，尝试控制自变量，观察和检测因变量，设置对照组和重复组。
2.通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断探索和争论种前进的。
问题探讨
1783年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间他把小笼子取出来发现笼内的肉块消失了。
1．为什么要将肉块放在金属笼内？
2．是什么物质让肉块消失了？
3．怎样才能证明你的推测？
排除物理性消化
消化道内的化学物质将肉块分解了
收集消化道内的化学物质，看看这些化学物质在体外是否也能将肉块分解
讨论
这种物质就是胃蛋白酶（施旺）
一、酶在细胞代谢中的作用
2H2O2→2H2O＋O2
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。
细胞代谢会产生H2O2，细胞内H2O2过多会导致皮肤发黄，毛发变白，加速衰老，细胞依靠过氧化氢酶能快速将过氧化氢分解。
一 酶在细胞代谢中的作用
细胞代谢:
细胞代谢的主要场所
控制中心
细胞质
细胞核
细胞代谢离不开酶
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
实验原理
2H2O2 2H2O + O2↑
常态/加热
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。
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
H2O2
H2O2
Fe3＋/过氧化氢酶
底物
产物
P77上
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（含较多的H2O2酶）
质量分数为3.5%的FeCI3溶液
新配制的体积分数为3%的H2O2溶液（现用现配，化学性质极不稳定）
3.材料用具
试管编号 1 2 3 4
H2O2溶液（3%） 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
实验条件
【实验过程】
4
常温
90℃水浴加热
2滴
FeCl3
2滴
肝匀浆
常温
90℃水浴
2滴FeCl3溶液
2滴肝匀浆（过氧化氢酶）
无气泡
少量
较多
大量
（2）点燃卫生香的复燃情况
5
观察指标
3号
4号
变亮
复燃
（1）气泡冒出的情况
P77图
不复燃
不复燃
1
2
3
4
234 实 验 组
1对照组
控制变量和设计对照实验
②自变量：
③因变量：
④无关变量：
除自变量外，实验过程中可能还会存在一些 ，
对 造成影响。
随 而变化的变量。
实验中 的变量。
①变量：
实验中可以变化的因素
对照实验
对照组
实验组
保持一致
相同且适宜
人为控制改变
自变量
可变因素
实验结果
实验组＝对照组+实验处理
＝对照组±自变量
4
对照实验—科学方法分析
6
（1）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。
Y = a + f(x)
自变量
因变量
无关变量
试管编号
步骤 1 2 3 4
一
二
三 观察
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴
2滴
几乎无
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
反应条件
无关变量
H2O2浓度
H2O2剂量
气泡产生
带火星的卫生香
自变量
因变量
对照实验
讨论：无关变量对实验结果没有影响吗？该实验的无关变量还有哪些？
变量
相同 适宜
温度
催化剂种类不同
催化剂的有无
设置对照组的意义：排除其他实验因素对实验结果的影响
控制变量和设计对照实验
对照组
实验组
等量性原则
单一变量原则
对照原则
1与2对照：________________________________________________
加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(为反应提供能量)
1与3对照：________________________________________________
FeCl3在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)
1与4对照：______________________________________________
____________
过氧化氢酶在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)
3与4对照：____________________________
过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。
比较过氧化氢在不同条件下的分解

对照试验使试验结论更可靠
1、比较过氧化氢在不同条件下的分解
1号试管：不做处理
2、3、4号试管：加热/加FeCl3/过氧化氢酶
实验组：
对照组：
（2）对照分类
1号
2、3、4号
2、植物细胞吸水与失水实验
对照
对照
实验组：
对照组：
处理前
处理后
空白
自身
3、探究酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸
A组：有氧条件
B组：无氧条件
相互
对照
（3）实验设计应遵循的原则及作用：
①单一变量原则：即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量
保持相同且适宜（等量原则）
②对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，
以便消除无关变量对实验结果的干扰，增强实验结果的可信度
③ 平行重复原则：对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值
以避免实验结果的偶然性，保证实验结果的准确性
④科学性原则：在设计实验时必须有充分的科学依据，即实验目的要明确，实验
原理要正确；实验研究的材料和实验方法的选择要恰当；整个实
验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理、有关的生
物学知识及其他学科领域的基本知识。
红蓝绿P78左
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是因变量
例1. 如图表示“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
√
想一想：
1、加热为什么能使H2O2分解？
因为加热使H2O2分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。
2、在常温常压下， H2O2酶并未供给H2O2能量，为什么H2O2也能分解？
H2O2酶降低了H2O2分解反应的活化能。
活化能：分子从常态变成容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
A
B
常态
活跃状态
终态
活化能
酶降低了反应的活化能
一 酶在细胞代谢中的作用
（1）加热
加热使过氧化氢分子得到了能量，从常态便会容易分解的活跃状态
（2）Fe3+
降低了过氧化氢分解的活化能
（3）过氧化氢酶
降低了过氧化氢分解的活化能
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。
酶的作用原理
一 酶在细胞代谢中的作用
过氧化氢分解加快原理：
P78划线
无机催化剂
生物催化剂
初态
终态
过渡态
活化能（EA）
活化能越低，反应越容易进行
18
没有催化剂
无机催化剂
加酶
反应过程
能量
酶降低了反应的活化能作用更显著
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。
一 酶在细胞代谢中的作用
活跃状态
一 酶在细胞代谢中的作用
数学模型
a
b
c
时间
产物浓度
a 加酶
b 加无机催化剂
c 不加催化剂
P78
2H2O2→2H2O＋O2
一 酶在细胞代谢中的作用
酶具有催化剂的特点：
（1）酶只能缩短达到平衡的时间，不能改变平衡点（即产物的总量不变）
（2）反应前后数量和性质不发生改变，一段时间内可以重复利用。
温和
①常温
②常压
③水溶液环境
④pH接近中性
剧烈
①高温
②高压
③强酸
④强碱
常见有机化学反应
细胞内外的环境
细胞代谢离不开酶
正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速有序进行
酶的催化作用的意义:
例2.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
例3.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
√
解析　一段时间后气体量不再增加是因为底物已经消耗完。
土豆光合作用能产生O2，还有H2O2的分解产生O2。

酶只能缩短达到平衡的时间，不能改变平衡点
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。
1、关于酶本质的探索
(二) 酶的本质
请阅读教材P79页“关于酶本质的探索”,完成P80“练习”中第2题的图解，体会巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆纳的观点之间的逻辑关系。
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
①巴斯德
②李比希
③毕希纳
④萨姆纳
争论
⑤其他科学家
⑥切赫和奥特曼
发酵与死细胞中的物质有关。
发酵与活细胞有关。
死细胞中的物质和活细胞一样，都能引起发酵。
脲酶是蛋白质
胃蛋白酶等许多酶是蛋白质。
少数酶是RNA
结论：酶绝大多数是蛋白质，只有少部分是RNA
关于酶本质的探索
巴斯德之前
P80
酶
来源
活细胞产生的
作用场所：细胞内如有氧呼吸酶，
细胞外如消化酶
功能
具有催化作用
原理：降低化学反应的活化能　
本质
有机物(蛋白质或RNA)
合成原料：氨基酸 或核糖核苷酸
(二) 酶的本质
合成场所：核糖体或细胞核或拟核
双缩脲试剂
P81
P81
1.酶的产生部位：
2.酶的作用部位：
（哺乳动物成熟红细胞不能合成酶）
（一般来说）活细胞都能产生
体内：胞内：如呼吸酶 / 胞外：如消化酶
体外：如肝脏研磨液中的酶
(二) 酶的本质
巧记酶的“二、一、一、一”
设计实验，探究某种酶的化学本质
某种酶 + 蛋白酶
加入酶的底物
底物没有被催化→该酶是蛋白质
底物被催化→该酶是RNA
某种酶 + 双缩脲试剂
出现紫色→该酶是蛋白质
不出现紫色→该酶是RNA
方案1
方案2
P80下
P81中
例4.1981年，Thomas Cech和他的同事在研究四膜虫的rRNA前体加工除去内含子时发现，内含子剪接反应是在仅有RNA没有任何蛋白质的情况下完成的。最可能的原因是（ ）
A．该反应不需要酶的催化
B．该rRNA可能具有酶的特
C．蛋白质和RNA都是酶
D．该实验结果错误
√
解析　双缩脲试剂检测的是蛋白质，蛋白酶也是蛋白质，故本题无法从化学特性上达到目的，只有考虑物理特性，如蛋白块变小或消失。
例5. 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，下列实验能达到目的的是
A.实验②
B.实验①
C.实验①、实验②都能
D.实验①、实验②都不能
√
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
1.下列关于酶的说法，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，一般都能产生酶　
④酶都是蛋白质　
⑤有的酶不是蛋白质　
⑥酶在代谢中有多种功能　
⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用　
⑧酶只是起催化作用
A.2项 B.3项
C.4项 D.5项
课堂检测
√
2.瑞典研究人员发现人体内有一种促进脂肪细胞生成的蛋白质——抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)，可通过采集静脉血检测其含量。这一发现有望为治疗肥胖症开辟新途径。下列叙述正确的是(　　)
A．TRAP遇双缩脲试剂不显色
B．在高温下更容易保持TRAP的活性
C．在核糖体上合成的TRAP即具有生物活性
D．理论上可通过抑制TRAP的功能来治疗肥胖症
√
感谢聆听
今天的你背书了吗？