5.1.1　酶的作用和本质课件(共40张PPT) 2023-2024学年高一生物人教版（2019）必修第一册

(共40张PPT)
第5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　酶的作用和本质
课 程 标 准
1.说明酶在细胞代谢中的作用,认识酶的作用机理。
2.通过实验操作和分析,学习变量控制和设计对照实验等科学探究方法。
3.阐明绝大多数酶的化学本质是蛋白质,认同科学是在争论和探索中前进的。
基础落实 必备知识全过关
重难探究 能力素养全提升
目录索引
基础落实 必备知识全过关
知识点一 酶在细胞代谢中的作用
1.概念
2.比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理
过氧化氢酶
(2)实验现象
试管
现 象 气泡 几乎无 ______ 较多 __________
带火星卫生香 不复燃 复燃 复燃性较强 __________
(3)实验结论
①酶具有__________作用。
②与无机催化剂相比,酶的催化效率__________。
少
很多
复燃性很强
催化
更高
3.酶的作用原理
(1)活化能:分子从__________转变为容易发生化学反应的__________状态所需要的能量。
(2)原理:与无机催化剂相比,酶______________的作用更显著,催化效率更高。
(3)意义:使细胞代谢能在__________条件下快速有序地进行。
常态
活跃
降低活化能
温和
知识点二 酶的本质
1.关于酶本质的探索
生命活动
活细胞
某些物质
酵母细胞破碎
催化
蛋白质
少数RNA
2.酶的概念和本质
蛋白质
RNA
氨基酸或核糖核苷酸
细胞核
催化作用
旁栏边角 想一想
(1)[教材P78科学方法]因变量是因自变量改变而变化的变量,因变量是否就是实验的“观测指标” 请举例说明。
提示 有些实验中观察到的现象不一定直接是因变量。如试管中“冒出的气泡”或“卫生香燃烧程度”都不是因变量,而是观测指标,实验中“过氧化氢的分解速率”是因变量。因为不能直接观察到因变量,所以通过检测气泡的多少或卫生香的燃烧程度推测过氧化氢分解速率的快慢。
(2)[教材P80拓展应用]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2滴煮沸过的肝脏研磨液,向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目的是什么
(3)[教材P80拓展应用]给你一份某种酶的结晶,你能设计实验检测它是否属于蛋白质吗
提示 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号试管作对照;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。
提示 可以利用双缩脲试剂进行检测。
结论语句辨一辨
(1)酶能提高化学反应的活化能,使化学反应顺利进行。(　　)
(2)酶能催化H2O2分解,是因为酶使H2O2得到了能量。(　　)
(3)无关变量是与实验结果无关的变量。(　　)
(4)在一个实验中,因变量的检测指标往往不是唯一的。(　　)
(5)酶的基本组成单位是氨基酸。(　　)
(6)具有分泌功能的细胞才能产生酶。(　　)
(7)酶是由活细胞产生的,只能在细胞内起催化作用。(　　)
(8)酶具有催化、调节等多种功能。(　　)
×
×
×
√
×
×
×
×
重难探究 能力素养全提升
主题一　比较过氧化氢在不同条件下的分解
情境探究
过氧化氢是细胞代谢中产生的代谢废物,属于对细胞有害的物质。幸而细胞中含有另一种物质,能将过氧化氢及时分解为氧气和水,这种物质就是过氧化氢酶。Fe3+和过氧化氢酶都能促进过氧化氢分解,加热也可促进过氧化氢分解,请结合教材“探究·实践”讨论解决下列问题。
(1)实验中为什么要选用新鲜的肝脏 为什么把肝脏制备成肝脏研磨液
提示 肝脏如果不新鲜,肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生菌的作用下分解,失去作用。制成肝脏研磨液会增大酶与过氧化氢的接触面积,加快过氧化氢的分解速率。
(2)本实验中自变量、因变量和无关变量分别是什么 本实验中哪支试管是对照组 哪支试管是实验组
提示 自变量是对过氧化氢溶液的不同处理,因变量是过氧化氢的分解速率,无关变量有过氧化氢溶液的浓度、用量,肝脏的新鲜程度,温度等。本实验的对照组是1号试管,实验组是2~4号试管。
(3)对照实验是科学研究常用的一种实验方法,请结合本实验中的对照实验,指出该组对照实验说明的问题。
组别 结论
试管1+试管2
试管1+试管3
试管1+试管4
试管1+试管3+试管4
加热能促进过氧化氢的分解
FeCl3中的Fe3+能催化过氧化氢的分解
肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解
FeCl3中的Fe3+和肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能催化过氧化氢的分解;且过氧化氢酶的催化效率高于Fe3+
方法突破
1.变量:实验过程中的变化因素称为变量
2.对照实验的类型
视角应用
视角1 “比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验分析
1.下列“关于比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的叙述,错误的是
(　　)
A.加热能提高过氧化氢的分解速率,但不能降低活化能
B.该实验中加肝脏研磨液和FeCl3的两组可构成对比实验
C.若所用肝脏不新鲜,等量过氧化氢彻底分解所得氧气将减少
D.该实验能得出过氧化氢酶具有催化作用及其催化效率更高的结论
C
解析　加热能提高过氧化氢的分解速率,但不能降低化学反应的活化能,A项正确;该实验中加肝脏研磨液和FeCl3的两组可构成对比实验,说明酶的催化效率更高,B项正确;若所用肝脏不新鲜,则过氧化氢酶的数量减少,活性下降,催化过氧化氢分解的速率会减慢,但不影响生成物的量,等量的过氧化氢彻底分解后应产生等量氧气,C项错误;该实验得出的结论为过氧化氢酶具有催化作用及过氧化氢酶的催化效率更高,D项正确。
2.下图表示“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(　　)
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能降低化学反应的活化能
C
解析　1号试管是对照组,2号、3号和4号试管分别进行的操作是加热、加无机催化剂、加酶,这些处理就是自变量,因此该实验的自变量是温度和催化剂的种类,A、B两项不合理;1号与2号对照,可说明加热能促进过氧化氢分解,1号与4号对照,可得出过氧化氢酶能催化过氧化氢分解,C项合理;加热能使过氧化氢分子从常态转变成容易分解的活跃状态,不是降低化学反应的活化能,D项不合理。
视角2 控制变量和对照实验
3.在如图所示的实验中,属于无关变量的是(　　)
A.催化剂的种类
B.过氧化氢分解的速率
C.试管中的过氧化氢溶液的量
D.产生气泡量
C
解析　分析实验装置可知,催化剂的种类属于实验的自变量,A项错误;过氧化氢分解的速率属于实验的因变量,B项错误;试管中的过氧化氢溶液的量属于实验的无关变量,C项正确;产生气泡量属于实验的因变量,D项错误。
4.[2023宁夏银川一中高一月考]根据以下关于过氧化氢分解实验的过程和结果,下列分析错误的是(　　)
试管 a b c d
体积分数为3%的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
处理措施 不做任 何处理 置于90 ℃ 水浴杯中 加2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液 加2滴质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液
实验结果 - + ++ ++++
注:“-”表示无气泡产生;“+”表示气泡产生多少。
A.a和d对照说明酶的催化效率更高
B.c和d是相互对照,自变量是催化剂类型
C.a、c对照说明FeCl3具有催化作用
D.a、c、d不能说明酶的催化具有专一性
A
解析　a和d对照,只能说明酶能促进化学反应的进行,要证明酶的催化效率更高,需要将有酶和无机催化剂参与的反应进行比较,A项错误;分析表格可知,c和d都加入了不同的催化剂,所以c和d形成相互对照,自变量是催化剂的种类,B项正确;a和c对照说明无机催化剂能促进化学反应的进行,即具有催化作用,C项正确;实验中只有过氧化氢一种底物和过氧化氢酶一种酶,因而a、c、d不能说明酶的催化具有专一性,D项正确。
主题二　酶的本质及其作用机理
情境探究
1.在化学实验中,很多反应需要加热才能进行;细胞的代谢是利用酶的作用保证其顺利进行。下图分别为酶催化、无机催化剂催化、无催化剂三种情况下的反应能量变化曲线。
(1)图中曲线①②③对应的情况分别为__________、____________________、__________。
(2)曲线①③说明酶具有__________;曲线②③说明酶的______________。
(3)使用酶作为催化剂时,酶所降低的化学反应的活化能的值为__________;使用无机催化剂时,所降低的化学反应的活化能的值为__________。
(4)酶的作用机理是______________________________。
无催化剂
无机催化剂催化
酶催化
催化作用
催化效率更高
a-c
a-b
降低化学反应的活化能
2.如图表示A、B两种酶用蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系,据图分析回答下列问题。
(1)A、B两种酶的化学本质是否相同 请说明理由: ________________。
(2)B酶活性改变的原因是____________________ 。
提示 不相同。因为用蛋白酶处理后,B酶被破坏,活性降低,其化学本质为蛋白质;而A酶活性不变,其化学本质不是蛋白质而是RNA
(3)让A、B两种酶的变化趋势换位,应用__________酶处理。
提示 蛋白酶处理过程中其空间结构发生改变,从而使其活性丧失
RNA水解
(4)酶的化学本质是蛋白质或RNA,欲探究酶的本质是否为蛋白质,请提出设计思路。
提示 思路1:向待测酶液中加入适量的双缩脲试剂,若出现紫色反应,说明是蛋白质,否则是RNA。思路2:利用蛋白酶处理待测酶液,然后把处理后的酶液与相应的底物混合,检测底物是否被水解,若底物被水解,说明是RNA;不被水解,说明是蛋白质。
方法突破
探究酶的化学本质的实验思路
(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,反之该酶的化学本质不是蛋白质
(2)探究酶的本质是否为RNA
视角应用
视角1酶的作用机理
1.下图表示酶的作用机理,相关叙述错误的是(　　)
A.E1表示酶所降低的化学反应的活化能
B.E2表示酶促反应过程中所需的活化能
C.若将酶换为无机催化剂,则E2数值将增大
D.利用加热的方法能使E数值减小
D
解析　E表示无酶反应时需要的活化能,E2表示有酶时需要的活化能,因此E1表示酶所降低的化学反应的活化能,A项正确;加入酶会降低化学反应所需要的活化能,因此E2表示酶促反应过程中所需的活化能,B项正确;无机催化剂降低活化能的能力小于酶,因此若将酶换为无机催化剂,则E2数值将增大,但小于E的数值,C项正确;加热可为化学反应提供能量,但不能降低化学反应的活化能,因此利用加热的方法不能使E数值减小,D项错误。
2.[2023山东泰安肥城一中高一月考]如图所示,①表示有酶催化的反应曲线,②表示没有酶催化的反应曲线,E表示酶降低的活化能,正确的图解是
(　　)
C
解析　由于酶的作用是降低化学反应的活化能,①表示有酶催化的反应曲线,②表示没有酶催化的反应曲线,故①比②曲线的峰值要低,且①②曲线峰值的差值表示降低的活化能E,C项正确。
视角2 酶的化学本质
3.[2023河南南阳高一测试]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
B
解析　脲酶的作用原理与无机催化剂相同,都是降低化学反应的活化能,A项错误;酶是由活细胞产生的,可以在细胞内、外发挥作用,C项错误;刀豆中的脲酶属于蛋白质,食用刀豆后,刀豆中的脲酶在人体内会被水解,故其不能催化人体中的尿素水解,D项错误。
4.[2023湖北四地七校联盟]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　
⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用
A.0项　　B.1项　　C.2项　　D.3项
A
解析　不具有分泌功能的细胞也可以产生酶,①错误;酶是由活细胞产生的,②错误;大多活细胞都能产生酶,但哺乳动物成熟的红细胞不能产生酶,③错误;酶的化学本质是蛋白质或RNA,可以在核糖体或细胞核中合成,④错误;酶的水解产物是氨基酸或核糖核苷酸,⑤错误;酶只是起催化作用,其催化作用的实质是降低化学反应的活化能,⑥⑦错误。
【网络构建】
【经典图示】
酶降低化学反应活化能示意图
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