5.1.1酶的作用和本质课件(共30张PPT) 高一上学期生物 人教版 必修1

(共30张PPT)
降低化学反应活化能的酶
第一课时：酶的作用和本质
主动运输
我们每天都需要摄入食物来满足机体的营养需要，那食物的消化是依靠什么呢？
问题探讨
1773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？
排除胃的物理性消化
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
问题探讨
食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。
科学家发现胃液中有大量盐酸，推测盐酸是使食物分解的物质。
1835年，施旺通过实验发现，胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用。
物质是什么？
细胞代谢
细胞的生活需要物质和能量。能量的释放、储存和利用都必须通过化学反应来实现。
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢是细胞生命活动的基础。
细胞代谢离不开酶。
酶在细胞中的代谢作用——比较过氧化氢在不同条件下的分解
细胞代谢会产生代谢废物，其中一些物质是对细胞有害的，比如H2O2。幸而细胞中有一种物质过氧化氢酶，能将H2O2及时分解成O2和水。
1.实验原理：
H2O2分解产生氧气和水，但在加热、Fe3＋、过氧化氢酶的作用下能加速分解。
质量分数为3.5%的氯化铁溶液 1滴 质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液 1滴
Fe3+ 相对数量 25万 过氧化氢酶 相对数量 1
2.实验目的
2H2O2
2H2O + O2 ↑
不同条件
通过比较过氧化氢在不同条件下的分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。
1.常温 3.加FeCl3
2.加热 4.加过氧化氢酶
3.实验材料
新配置的体积分数为3%的过氧化氢溶液
新鲜的肝脏——H2O2酶数量多、活性强
研磨液——增加H2O2酶与反应物的接触面
酶在细胞中的代谢作用——比较过氧化氢在不同条件下的分解
4.实验步骤
（1）取4支洁净的试管，分别编上序号1、2、3、4，向各试管中加入2ml过氧化氢溶液，按序号依次放置在试管架上。
1 2 3 4
酶在细胞中的代谢作用——比较过氧化氢在不同条件下的分解
4.实验步骤
（2）1号试管不做任何处理，2号试管90℃水浴加热，3号试管内滴入2滴FeCl3溶液，4号试管内滴入2滴肝脏研磨液。仔细观察并记录气泡冒出的情况。
（3）立即将点燃的卫生香分别放入3号和4号试管内液面的上方，仔细观察并记录实验结果。
1 2 3 4 3 4
酶在细胞中的代谢作用——比较过氧化氢在不同条件下的分解
产生气泡 情况 几乎无 少量 较多 大量
卫生香燃 烧情况 变亮 复燃
5.实验结果
酶在细胞中的代谢作用——比较过氧化氢在不同条件下的分解
6.结果讨论
⑴ 与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？
单位时间内，2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率
⑵ 在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
不能，细胞内的环境是很温和的。
酶在细胞中的代谢作用——比较过氧化氢在不同条件下的分解
6.结果讨论
⑶ 3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
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
⑷ 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？
为什么说酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
①4号试管的反应速率比3号试管快得多。
②这说明过氧化氢比Fe3+的催化效率高得多。
③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
过氧化氢溶液
+FeCl3溶液
过氧化氢溶液
+肝脏研磨液
酶在细胞中的代谢作用——比较过氧化氢在不同条件下的分解
7.实验结论
1 2 3 4 3 4
能促进过氧化氢的分解，提高反应速率
1与2对照：
1与3对照：
1与4对照：
3与4对照：
能促进过氧化氢的分解，提高反应速率
能促进过氧化氢的分解，提高反应速率
比 的催化效率更高
加热
FeCl3
过氧化氢酶
过氧化氢酶
FeCl3
实验中的变量分析
自变量:人为控制的对实验对象进行处理的因素
因变量:因自变量改变而变化的变量
无关变量:除自变量外，一些对因变量造成影响的可变因素
对照实验一般既要有对照组又要有实验组。对实验假设而言，不接受变量处理的组是对照组，接受变量处理的组是实验组。
变量
实验过程中变化的因素称为变量
实验中的变量分析
组别 1 2 3 4 变量
过氧化氢 体积分数 3% 3% 3% 3%
剂量 2ml 2ml 2ml 2ml
反应条件 常温 90℃水浴加热 FeCl3两滴 肝脏研磨液2滴
结果 产生气泡 几乎无 少量 较多 大量
卫生香燃烧情况 变量 复燃
无关变量
自变量
因变量
无关变量
因变量
对照组
实验组
实验组
实验组
对照实验的原则
对照原则:在实验中，设置对照组和实验组。通过对照，使实验结果更加可信。
单一变量原则:控制唯一变量【自变量】而排除其他因素的干扰。
适宜性原则:其他无关变量要相同且适宜。
对照实验
的原则
平行重复原则:尽可能地多观察较多的实验对象，使实验结果不是由于偶然的原因而呈现的特例。
科学性原则:实验方案严密，选材合适，实验原理准确无误。
对照实验的类型
对照实验的类型有空白对照、自身对照、相互对照、条件对照五种。下面我们就结合具体的实验逐一认识一下吧！
空白对照
不给对照组做任何实验处理。这里的“空白"绝不是什么因素都不给予，而是针对实验组所要研究的实验因素给予空白。
1 2 3 4 3 4
1号试管为对照组。
2，3，4号试管为实验组。
且1号试管为典型的空白对照。
对照实验的类型
自身对照
对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照组。实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象状况为实验组。
生长状况相同的正常同种植物分两组
甲组：缺Fe的完全培养液
乙组：完全培养液
出现缺乏症
加入Fe元素再培养
缺乏症消失
Fe为植物生长的必需元素
植物正常生长
植物正常生长
Fe为植物生长的非必需元素
证明Fe元素是否为
植物必需的元素
自身对照
对照实验的类型
相互对照
不单独设对照组，而是几个实验组相互对比对照，其中每一组既是实验组也是其他级别的对照组。
3 4 3 4
3号试管和4号试管形成相互对照。
对照实验的类型
条件对照
给对照组施以某种实验因素的处理，但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。条件对照的目的是通过对比得出相对立的结论，以验证实验结论的正确性。
—验证甲状腺激素促进幼小动物发育—
对照实验的一般设计步骤
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
(相同适宜)
(控制)
(检测)
一般步骤
第一步：分组编号，统一处理
第二步：分组施加自变量
第三步：一段时间后，检测因变量
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。
排除无关变量的干扰，从而确定自变量与因变量的关系
酶的催化机理
活化能：
分子从_____转变为_________________的活跃状态所需要的能量。
常态
容易发生化学反应
活化能
反应历程
活跃状态分子的平均能量
常态分子的平均能量
初态
活化态
终态
酶的催化机理
①常温
②FeCl3（无机催化剂）
③过氧化氢酶
①
能量
反应历程
E1
E2
H2O2
H2O＋1/2O2
②
③
E5
E1表示无催化剂时化学反应所需要的活化能
初态
活化态
终态
E2表示无机催化剂催化时化学反应所需要的活化能
E3表示酶催化时化学反应所需要的活化能
E3
E4
E4表示无机催化剂降低的活化能
E5表示酶降低的活化能
酶的催化机理
加热
为化学反应提供能量
无机催化剂
酶
降低化学反应的活化能，但是酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
酶的本质
阅读课本79-80页“资料分析”
找出每一位科学家的研究背景、过程、结论及贡献
完成教材P80“拓展应用2”
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
脲酶是蛋白质
李比希（化学家）
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
酶的本质
思考·讨论
1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极的意义？各有什么局限性？
1.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。
毕希纳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？
3.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？
2.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.萨姆纳历时9年，用正确的科学方法，坚持不懈、百折不饶的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。
酶的本质
加酶洗衣粉
加酶洗衣粉
线粒体：呼吸作用
第二道防线：体液中杀菌物质和吞噬细胞
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
酶的本质
概念检测
1.酶对细胞代谢起着非常重要的作用，可以降低化学反应的活化能。下列关于酶的作用特点及本质的叙述，正确的是（ ）
A.酶不能脱离生物体起作用
B.酶只有释放到细胞外才起作用
C.所有的酶都是蛋白质
D.酶是具有催化作用的有机物
2.酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶具有的特点是（ ）
A.能为反应物提供能量
B.能降低化学反应的活化能
C.能在温和条件下催化化学反应
D.催化化学反应更高效
D
D
拓展应用
1.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2mL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_________________________。
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