生物人教版（2019）必修1 5.1.1酶的作用和本质（共34张ppt）

(共34张PPT)
前测
“酵素”是如今非常流行的减肥用品。简单来说就是酶，是从动物、植物和微生物中提取，可以同时催化细胞代谢，满足生命活动的需要。
为什么酶能够催化细胞代谢呢？酶有什么作用？
导入
降低化学反应
活化能的酶
第五章 细胞的能量供应和利用
第1节
第1课时
学习目标
1.说明酶在细胞代谢中的作用及酶的本质和特性。
2.通过阅读“酶本质的探索”相关科学史，认同科学史在不断探索和争论中前进。
3.能够说出自变量、因变量和无关变量以及对照实验的注意事项。
问题探讨
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、怎么样才能证明你的推测？
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。
是胃内的化学物质将肉块分解了
收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解了。
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。
注意：鸟类消化分为物理消化和化学消化
思（3min）
看书本P76-77，思考以下问题并找出答案。
1 .什么是细胞代谢？
2 .细胞代谢的场所？
3 .细胞代谢的条件？
4 .酶的作用是什么？
一、细胞代谢
细胞中每时每刻都进行这许多化学反应，统称为细胞代谢。
光合作用
酶催化的生物化学反应达到95%以上，细胞代谢离不开酶。
细胞呼吸
细胞代谢的概念
概念
场所
意义
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢
活细胞内
细胞生命活动的基础
时间：
每时每刻
条件：
需要酶的催化
细胞代谢中心
（主要是细胞质基质）
1、细胞内也能通过加热的方式提高反应速率吗？
FeCl3
2H2O2 2H2O + O2
不能！
2、细胞内由哪种物质充当催化剂提高反应速率？
酶
我是一种强氧化剂，对细胞有害。
细胞里面的过氧化氢在过氧化氢酶的催化下分解了。
一、探究酶的作用
1、实验目的：
了解过氧化氢酶的作用和意义。
2、实验原理：
在各种条件下，过氧化氢酶的分解速率不一样。
2H2O2 2H2O + O2
反应条件
3、实验设计：
1、常温 → 2ml过氧化氢
2、加热 → 2ml过氧化氢+90℃水浴加热
3、加FeCl3 → 2ml过氧化氢+质量分数为3.5%FeCl3 溶液
4、过氧化氢酶 → 2ml过氧化氢+过氧化氢酶
探究一、比较过氧化氢在不同条件下的分解
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液
含较多的过氧化氢酶
保持过氧化氢酶的活性，放置时间过长，酶活性降低甚至失去活性
使过氧化氢酶充分释放出来
要观察什么现象来比较分解速率的快慢？
1、气泡的多少
2、点燃的卫生香复燃情况
步骤 试管编号 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 卫生香燃烧
不明显
少量
较多
复燃不明显
大量
迅速复燃
探究一、比较过氧化氢在不同条件下的分解
1号
2号
一、探究酶的作用
讨论
1、1号试管与2号试管相比，2号试管出现什么现象？这现象说明什么？
2、1号试管与3号试管对照，3号试管有什么现象？说明什么？
3、1号试管与4号试管对照，4号试管有什么现象？说明什么？
4、3号试管与4号试管未加热也有大量气泡说明什么？3号试管和4号试管对照说明什么？
2号试管产生少量气泡；加热可以加快过氧化氢分解
3号试管产生较多气泡；FeCl3能催化H2O2分解
4号试管产生大量气泡；过氧化氢酶能催化过H2O2的分解
Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率；过氧化氢酶的催化效率比Fe3+高。
一、酶的特性——
与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
加酶
加无机催化剂
未加催化剂
酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。
高效性
1号试管与4号试管对比，能说明酶具有高效性吗？
不能，酶的高效性是指酶与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
缩短达到平衡的时间，不改变平衡点（即产物的量不变）
思（3min）
看书本P78，思考以下问题并找出答案。
1 .什么是变量？自变量？因变量？无关变量？
2 .什么是对照实验？
3 .对照实验应遵循什么原则？
4.酶催化作用的实质？
5.什么是活化能？
4、控制变量和设计对照实验：
自变量：
因变量：
无关变量：
除自变量外，实验中还存在的一些也可对实验结果造成影响的其它变量
随着自变量的变化而变化的变量
人为改变的变量
变量：
实验中可以变化的因素
Y = aX + b
自变量
因变量
无关变量
（不同条件X）
单一变量原则：实验设计时只有一个自变量，且无关变量在对照组和实验组中均要保持相同且适宜
（结果Y）
（相同条件b）
决定
影 响
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二、酶的作用
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
卫生香燃烧 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
除自变量外实验中可能存在的一些可变因素
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
不明显
少量
较多
复燃不明显
大量
迅速复燃
对照原则
3.对照原则
①对照实验：除作为自变量的因素外，无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。
②对照的类型：
空白对照、自身对照、相互对照(对比)
二、酶的作用机理
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叫做活化能。
1.加热为什么能加快化学反应？
H2O2 (常态) H2O2(活跃状态)
能量
加热
活化能
常态
活跃态
活化能
终态
二、酶的作用机理
2. Fe 3+和过氧化氢酶能不能给过氧化氢提供能量？
不能，降低了过氧化氢分解反应的活化能。
A
B
C
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。
化学反应前后，酶的化学性质和数量保持不变
能量
反应物
产物
E1
E2
活化能
Fe3+催化
加热提供
酶催化
E3
反应过程
加热：
Fe3+：
酶：
提高分子的能量，
从而增加活化分子数
降低化学反应的活化能
更显著地降低化学反应的活化能
酶的催化原理
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。
酶催化作用实质：降低化学反应的活化能，使化学反应在较低能量水平上进行，从而加快化学反应速率。
结果：使细胞代谢在温和条件下快速进行。
化学反应前后，酶的化学性质和数量变化了吗？
思（3min）
看书本P79-80，思考以下问题并找出答案。
1 .酶本质的探索历程？
2 .酶的本质是什么？
P81，资料分析
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
李比希
毕希纳
萨姆纳
争论
其他科学家
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
三、酶的本质
结论：酶绝大多数是蛋白质，只有少部分是RNA
三、酶的本质
1、酶的来源：
2、酶的功能：
3、酶的化学本质：
活细胞
催化作用
多数是蛋白质，少数是RNA
酶的定义：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，少数是RNA。
酶促反应：由酶催化的化学反应称为酶促反应
底物：受酶催化而发生化学反应的分子叫底物（反应物）
核酶
P80 思考讨论
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。
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。
3.从毕希纳的实验可以得出什么结论？
【答案】毕希纳的实验说明，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。
4.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？
【答案】萨姆纳历时9年，发扬坚持不懈、百折不挠的科学精神，用正确的科学方法，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。
5.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。
正误辨析
（1）酶的本质是蛋白质（ ）
绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA
（2）具有分泌功能的细胞才能产生酶（ ）
活细胞都能产生酶（一般不考虑哺乳动物成熟的红细胞等）
（3）有的酶可来源于食物等（ ）
酶在生物体内合成，不可能来自食物
（4）酶的合成原料只有氨基酸（ ）
氨基酸或核糖核苷酸
正误辨析
（5）酶的合成场所只有核糖体（ ）
核糖体、细胞核等
（6）酶有催化、调节等多种功能（ ）
酶只起催化作用、无调节功能
（7）酶只在细胞内发挥作用（ ）
即可以在细胞内，也可以在细胞外或生物体外发挥作用
（8）酶不能重复利用（ ）
酶作为催化剂，反应前后化学性质和数量不变，可以重复利用。
正误辨析
（9）酶在反应中不能作为反应物（ ）
酶可以被蛋白酶或RNA酶催化水解，所以酶在某些反应中可作为反应物
（10）加热可以降低化学反应的活化能（ ）
加热不能降低化学反应的活化能，但可以增加反应物分子的内能，从而能够增加活化分子数。
（11）化学反应结束后，酶的数量减少，活性降低甚至丧失（ ）
酶和无机催化剂一样，能催化化学反应的进行，降低化学反应的活化能，但本身并不被消耗，并不为化学反应提供物质和能量，不改变化学反应的方向和生成物的量。
展评
小结
某同学为验证过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA，根据实验室提供的以下材料进行实验，请帮他补充完整：实验材料和试剂：新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，过氧化氢酶溶液，蛋白酶，RNA水解酶。试管，量筒，滴管，试管架，试管夹等。 实验步骤：①取适量过氧化氢酶溶液均分为两份，分别用__________________________________处理，备用；②取三支试管，分别编号为A、B、C，分别加入________________；③向A试管中滴加两滴过氧化氢酶溶液，B、C试管的处理是___________________________；④观察三支试管中气泡产生的速率。预期实验结果，得出实验结论：实验结果：__________________________________________________________。实验结论：__________________________________________________________。
后测
适量的蛋白酶和等量的RNA水解酶
等量的新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液
B管中加入等量的用蛋白酶处理过的过氧化氢酶溶液，C试管中加入等量的用RNA水解酶处理过的过氧化氢酶溶液
A、C试管中气泡产生速率快，B试管中气泡产生速率慢或无气泡
过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA
试剂检测法探究酶的本质
1、探究酶的本质是否为蛋白质
项目 实验组 对照组
材料 待测酶溶液 （等量）已知蛋白液
试剂 分别加入等量的双缩脲试剂 现象 是否呈现紫色 呈现紫色
结论 实验组呈现紫色说明该酶的化学本质为蛋白质，否则该酶的化学本质不是蛋白质 2、探究酶的本质是否为RNA
待测酶溶液
蛋白酶处理
RNA酶处理
处理后的酶溶液+相应反应物
反应物是否被分解
分解
不分解
酶的本质是RNA