4.1.1 酶的化学本质、作用及特性(共24张PPT) 高中生物 北师大版 必修一
文档属性
| 名称 | 4.1.1 酶的化学本质、作用及特性(共24张PPT) 高中生物 北师大版 必修一 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 北师大版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-05-27 20:50:59 | ||
图片预览
文档简介
(共24张PPT)
必修1 第4章 细胞代谢 第一节 酶
第1课时 酶的化学本质、作用及特性
问题探讨
酶的化学本质及作用
酶的特性
课堂小结
索引
INDEX
检测评价
1
2
3
4
5
问题探讨
1. 和无机催化剂相比，酶的作用具有哪些特点？
2. 酶的化学本质是什么？
氮是植物生长的必需元素，大气中约含78%的N2，但不能被农作物直接利用，因此，种植农作物一般都需要施用氮肥。目前，世界上大约有10%的能源用于工业固氮，但工业固氮需要在20~50MPa、500℃的条件下，使用无机催化剂将氮气和氢气合成氨。而与豆科植物共生的根瘤菌却在常温常压下就能够固氮。根瘤菌轻松固氮的“法宝”是细胞中的生物催化剂一一酶。
菜豆的根瘤
01
酶的化学本质及作用
酶的发现
资料1：1857年,法国微生物学家巴斯德认为葡萄酒的发酵是一个生理过程，只能发生在完整的酵母活细胞中。而徳国化学家李比希则认为发酵是一种化学过程，酵母颗粒起着催化剂的作用，类似于铂粉颗粒催化过氧化氢(H2O2)的分解。后来有科学家提出假说,认为微生物中含有某些化学物质,是它们引起了发酵,并把这些化学物质命名为酶,然而当时许多科学家从酵母菌中分离酶的尝试都失败了。
1.1 巴斯德和李比希争论的焦点是什么
1.2 他们的争论对酶的后续研究有什么积极意义
酶的发现
资料2：1897年，德国化学家布赫纳将酵母细胞用沙粒磨碎后进行过滤，得到了酵母汁。为了保存新鲜的酵母汁,他把蔗糖作为防腐剂加入其中，结果他惊奇地发现,蔗糖被发酵转化成了酒精和CO2。在后续的研究中，他发现高温、酸、碱和很多有机溶剂处理后都会使酵母汁的这种功能丧失。
2. 布赫纳的实验能否证实资料1中关于“酶”的假说？
酶的发现
资料3：1917年,美国科学家萨姆纳开始尝试从刀豆种子中提取脲酶。1926年,他以丙酮为溶剂,成功地获得了高纯度的结晶体,结晶体溶于水后能够催化尿素分解成CO2和NH3的反应。萨姆纳发现脲酶晶体的组分几乎全是蛋白质,因此推断所有酶都是蛋白质。20世纪30年代,其他科学家相继结晶出胃蛋白酶等各种消化酶,并发现它们都是蛋白质。萨姆纳的观点被广泛地接受了。
3. 萨姆纳的观点历经数年才被广泛接受,其原因是什么？
酶的发现
资料4：1982年,美国科学家切赫发现原生动物四膜虫新合成的核糖体RNA在溶液中不存在蛋白质的情況下,能够成功地催化自身剪切和重新连接,变成成熟的核糖体RNA。后来,科学家又发现了多种能够催化自身或其他RNA剪接的RNA,并将它们统称为核酶。
4. 结合资料1、2、3的研究成果，说明切赫的研究对前述问题做出了什么补充。酶的来源、功能和化学本质是什么？
酶的概念
葡萄酒的发酵是一个生理过程只能发生在完整的酵母活细胞中。
起催化作用的不是酵母颗粒，而是酵母细胞内的一类物质。
酶是__________产生的具有________功能的有机物，绝大多数酶的化学本质是_________，少数酶的化学本质是________。
结论：
活细胞
催化
蛋白质
RNA
巴斯德
李毕希
酶的作用原理
阅读教材83页最后一段和84页第一、二段，思考：
什么是吸能反应和放能反应，并举例。
什么是自由能、活化能、过渡态？
酶的催化原理是什么？
降低了反应的活化能。
什么是底物，与酶的命名有怎样的关系？
02
酶的特性
【实验】比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
1. 通过观看视频，我们看到了哪些现象？
（1）1号比2号试管产生的气泡多而快
（2）1号比2号试管内的卫生香燃烧更猛烈
2. 通过实验，我们能得出什么结论？
（1）过氧化氢酶和Fe3+对过氧化氢的分解都有催化作用
（2）过氧化氢酶的催化效率比Fe3+高，说明酶具有高效性
酶催化具有高效性
酶的催化作用具有___________。
结论：
高效性
无机催化剂能使反应速率提高100~1000倍
酶能使反应速率提高108~1012倍
酶催化具有专一性
淀粉和各种二糖的水解都可以被酸催化。
无机催化剂没有专一性，酶的催化作用具有专一性。
结论：
酶的专一性是指_______________________________________。
一种酶只能催化一种或一类化学反应
淀粉酶只能催化淀粉的水解，蔗糖酶只能催化蔗糖的水解。
酶催化具有专一性
酶与底物结合
形成酶—底物复合物，酶的形状发生改变
酶的形状复原
二肽（产物）
“诱导契合”模型
（以“酶催化氨基酸的脱水缩合”为例）
【实验】验证酶的专一性
目的要求
1. 利用本尼迪特试剂检测还原糖。
2. 比较淀粉酶对淀粉和蔗糖的不同作用效果。
3. 阐明酶的催化具有专一性。
【实验】验证酶的专一性
实验原理
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。淀粉和蔗糖都是非还原糖，它们都能被水解成还原糖。还原糖能够与本尼迪特试剂发生反应，生成砖红色沉。
【实验】验证酶的专一性
方法步骤
管号 ① ② ③ ④
淀粉溶液（mL） 2 2
蔗糖溶液（mL） 2 2
α淀粉酶（mL） 2 2
蒸馏水（mL） 2 2
本尼迪特试剂（mL） 2 2 2 2
50~60℃水浴加热 2~3min
实验现象
实验结论
有砖红色沉淀
无砖红色沉淀
无砖红色沉淀
无砖红色沉淀
α淀粉酶只能催化淀粉的水解，说明酶的催化具有专一性。
课堂小结
酶的化学本质及作用
酶的特性
高效性
专一性：
酶的概念：
催化原理：
是活细胞产生的具有催化功能的有机物。
降低了反应的活化能。
一种酶只能催化一种或一类化学反应
填空
1. 关于生物细胞内酶的叙述正确的是（ ）
A. 所有的酶都是蛋白质
B. 酶与无机催化剂的作用原理相同
C. 酶总是在高温加热的情况下才有活性
D. 酶在催化生化反应时结构不会发生改变
B
检测评价
选择
2. 某种RNA分子能够使另一种RNA分子分解成较小的片段，而自身并不改变。这种RNA可以被称为（ ）
A. 腐蚀剂
B. 催化剂
C. 杀菌剂
D. 稳定剂
B
选择
3. 能够促使唾液淀粉酶水解的酶是（ ）
A. 淀粉酶
B. 蛋白酶
C. 脂肪酶
D. 麦芽糖酶
B
填空
4. 下图为蔗糖酶作用机理示意图，请回答下列问题：
（1）蔗糖酶的化学本质是__________，图中表明蔗糖酶能催化________水解为_______和_________。
（2）由图可知，蔗糖酶不能催化麦芽糖水解的原因是____________________
蛋白质
蔗糖
葡萄糖
果糖
酶具有专一性，酶只能与其相应的底物发生特异性结合
谢谢观看！
必修1 第4章 细胞代谢 第一节 酶
第1课时 酶的化学本质、作用及特性
问题探讨
酶的化学本质及作用
酶的特性
课堂小结
索引
INDEX
检测评价
1
2
3
4
5
问题探讨
1. 和无机催化剂相比，酶的作用具有哪些特点？
2. 酶的化学本质是什么？
氮是植物生长的必需元素，大气中约含78%的N2，但不能被农作物直接利用，因此，种植农作物一般都需要施用氮肥。目前，世界上大约有10%的能源用于工业固氮，但工业固氮需要在20~50MPa、500℃的条件下，使用无机催化剂将氮气和氢气合成氨。而与豆科植物共生的根瘤菌却在常温常压下就能够固氮。根瘤菌轻松固氮的“法宝”是细胞中的生物催化剂一一酶。
菜豆的根瘤
01
酶的化学本质及作用
酶的发现
资料1：1857年,法国微生物学家巴斯德认为葡萄酒的发酵是一个生理过程，只能发生在完整的酵母活细胞中。而徳国化学家李比希则认为发酵是一种化学过程，酵母颗粒起着催化剂的作用，类似于铂粉颗粒催化过氧化氢(H2O2)的分解。后来有科学家提出假说,认为微生物中含有某些化学物质,是它们引起了发酵,并把这些化学物质命名为酶,然而当时许多科学家从酵母菌中分离酶的尝试都失败了。
1.1 巴斯德和李比希争论的焦点是什么
1.2 他们的争论对酶的后续研究有什么积极意义
酶的发现
资料2：1897年，德国化学家布赫纳将酵母细胞用沙粒磨碎后进行过滤，得到了酵母汁。为了保存新鲜的酵母汁,他把蔗糖作为防腐剂加入其中，结果他惊奇地发现,蔗糖被发酵转化成了酒精和CO2。在后续的研究中，他发现高温、酸、碱和很多有机溶剂处理后都会使酵母汁的这种功能丧失。
2. 布赫纳的实验能否证实资料1中关于“酶”的假说？
酶的发现
资料3：1917年,美国科学家萨姆纳开始尝试从刀豆种子中提取脲酶。1926年,他以丙酮为溶剂,成功地获得了高纯度的结晶体,结晶体溶于水后能够催化尿素分解成CO2和NH3的反应。萨姆纳发现脲酶晶体的组分几乎全是蛋白质,因此推断所有酶都是蛋白质。20世纪30年代,其他科学家相继结晶出胃蛋白酶等各种消化酶,并发现它们都是蛋白质。萨姆纳的观点被广泛地接受了。
3. 萨姆纳的观点历经数年才被广泛接受,其原因是什么？
酶的发现
资料4：1982年,美国科学家切赫发现原生动物四膜虫新合成的核糖体RNA在溶液中不存在蛋白质的情況下,能够成功地催化自身剪切和重新连接,变成成熟的核糖体RNA。后来,科学家又发现了多种能够催化自身或其他RNA剪接的RNA,并将它们统称为核酶。
4. 结合资料1、2、3的研究成果，说明切赫的研究对前述问题做出了什么补充。酶的来源、功能和化学本质是什么？
酶的概念
葡萄酒的发酵是一个生理过程只能发生在完整的酵母活细胞中。
起催化作用的不是酵母颗粒，而是酵母细胞内的一类物质。
酶是__________产生的具有________功能的有机物，绝大多数酶的化学本质是_________，少数酶的化学本质是________。
结论：
活细胞
催化
蛋白质
RNA
巴斯德
李毕希
酶的作用原理
阅读教材83页最后一段和84页第一、二段，思考：
什么是吸能反应和放能反应，并举例。
什么是自由能、活化能、过渡态？
酶的催化原理是什么？
降低了反应的活化能。
什么是底物，与酶的命名有怎样的关系？
02
酶的特性
【实验】比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
1. 通过观看视频，我们看到了哪些现象？
（1）1号比2号试管产生的气泡多而快
（2）1号比2号试管内的卫生香燃烧更猛烈
2. 通过实验，我们能得出什么结论？
（1）过氧化氢酶和Fe3+对过氧化氢的分解都有催化作用
（2）过氧化氢酶的催化效率比Fe3+高，说明酶具有高效性
酶催化具有高效性
酶的催化作用具有___________。
结论：
高效性
无机催化剂能使反应速率提高100~1000倍
酶能使反应速率提高108~1012倍
酶催化具有专一性
淀粉和各种二糖的水解都可以被酸催化。
无机催化剂没有专一性，酶的催化作用具有专一性。
结论：
酶的专一性是指_______________________________________。
一种酶只能催化一种或一类化学反应
淀粉酶只能催化淀粉的水解，蔗糖酶只能催化蔗糖的水解。
酶催化具有专一性
酶与底物结合
形成酶—底物复合物，酶的形状发生改变
酶的形状复原
二肽（产物）
“诱导契合”模型
（以“酶催化氨基酸的脱水缩合”为例）
【实验】验证酶的专一性
目的要求
1. 利用本尼迪特试剂检测还原糖。
2. 比较淀粉酶对淀粉和蔗糖的不同作用效果。
3. 阐明酶的催化具有专一性。
【实验】验证酶的专一性
实验原理
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。淀粉和蔗糖都是非还原糖，它们都能被水解成还原糖。还原糖能够与本尼迪特试剂发生反应，生成砖红色沉。
【实验】验证酶的专一性
方法步骤
管号 ① ② ③ ④
淀粉溶液（mL） 2 2
蔗糖溶液（mL） 2 2
α淀粉酶（mL） 2 2
蒸馏水（mL） 2 2
本尼迪特试剂（mL） 2 2 2 2
50~60℃水浴加热 2~3min
实验现象
实验结论
有砖红色沉淀
无砖红色沉淀
无砖红色沉淀
无砖红色沉淀
α淀粉酶只能催化淀粉的水解，说明酶的催化具有专一性。
课堂小结
酶的化学本质及作用
酶的特性
高效性
专一性：
酶的概念：
催化原理：
是活细胞产生的具有催化功能的有机物。
降低了反应的活化能。
一种酶只能催化一种或一类化学反应
填空
1. 关于生物细胞内酶的叙述正确的是（ ）
A. 所有的酶都是蛋白质
B. 酶与无机催化剂的作用原理相同
C. 酶总是在高温加热的情况下才有活性
D. 酶在催化生化反应时结构不会发生改变
B
检测评价
选择
2. 某种RNA分子能够使另一种RNA分子分解成较小的片段，而自身并不改变。这种RNA可以被称为（ ）
A. 腐蚀剂
B. 催化剂
C. 杀菌剂
D. 稳定剂
B
选择
3. 能够促使唾液淀粉酶水解的酶是（ ）
A. 淀粉酶
B. 蛋白酶
C. 脂肪酶
D. 麦芽糖酶
B
填空
4. 下图为蔗糖酶作用机理示意图，请回答下列问题：
（1）蔗糖酶的化学本质是__________，图中表明蔗糖酶能催化________水解为_______和_________。
（2）由图可知，蔗糖酶不能催化麦芽糖水解的原因是____________________
蛋白质
蔗糖
葡萄糖
果糖
酶具有专一性，酶只能与其相应的底物发生特异性结合
谢谢观看！