5.1 酶的作用和本质-人教版2019高中生物学必修1教学课件(共33张PPT)

(共33张PPT)
第1节　降低化学反应活化能的酶
生物
一 酶的作用和本质
第5章 细胞的能量供应和利用
学习目标
1.通过对“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的分析与讨论，说明酶的高效性，理解酶在细胞代谢中降低活化能的作用机制。 (科学思维、生命观念)
2.通过阅读“关于酶本质的探索” 科学史资料，比较分析巴斯德、李比希等科学家的观点，认识科学研究的继承性与发展性，领悟科学探索需要质疑与实证精神。（科学思维）
3.通过合作探究“比较过氧化氢酶在不同条件下的分解”实验，学会控制自变量，观察因变量的变化，并合理设置对照组与实验组，提升实验设计与数据分析能力。（科学探究、科学思维）
学习重难点
重点：酶的化学本质及其在细胞代谢中的作用机理。
难点：
1.控制变量和设计对照实验的方法。
2. 酶降低化学反应活化能的原理。
蛋白酶制剂和脂肪酶制剂
消化酶组成：
胰脂肪酶、胰淀粉酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶等
酶为生活添姿彩
蛋白酶
SOD：超氧化物歧化酶
导入新课
问题思考
酶
复习回顾：真核细胞中有复杂的细胞器，如线粒体、叶绿体、核糖体等，它们有怎样的功能呢？
提示：
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称【细胞代谢】。
酶
——细胞生命活动的基础。
导入新课
问题思考
叶绿体 CO2+H2O (CH2O)+O2
线粒体 C6H12O6+H2O+O2 CO2+H2O+能量
核糖体 氨基酸 多肽
酶
——进行光合作用的细胞器
——有氧呼吸的主要场所
——细胞内合成蛋白质的场所
问题思考
导入新课
酶的作用是什么？
新课讲授
探究一
比较过氧化氢在不同条件下的分解
比较H2O2在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用原理和意义。
2H2O2 2H2O + O2
反应条件
判断H2O2分解快慢的依据：
O2的产生量
①点燃的卫生香的复燃情况
②单位时间内产生气泡的多少
加热是化学反应的常见条件
Fe3+是无机催化剂
新鲜的肝中含有过氧化氢酶
实验目的
实验原理
实验材料
实验现象
实验用具
实验结果
实验设计
[探究一] 比较过氧化氢在不同条件下的分解
新课讲授
新课讲授
[探究一] 比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验目的
实验原理
实验材料
实验现象
实验用具
实验结果
实验设计
组别 对照组 实验组 1 2 3 4
过氧化氢 浓度 3% 3% 3% 3% 剂量 2mL 2mL 2mL 2mL 反应条件 常温 90℃ FeCl3溶液2滴 肝研磨液2滴 结果 产生气泡 卫生香燃烧情况 不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
新课讲授
[探究一] 比较过氧化氢在不同条件下的分解
1
2
3
4
（1）与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？
加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率；不能。
（2）3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生。这说明了什么？
（3）3号与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明了什么？
4号反应速率快。说明了过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高。
FeCl3溶液中的Fe3+和新鲜肝研磨液中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢的分解。
新课讲授
（4） 2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多？
一样多。
[探究一] 比较过氧化氢在不同条件下的分解
新课讲授
实验结论：
酶和无机催化剂都能催化化学反应，与无机催化剂相比，酶催化效率更高。
①若肝不新鲜，则肝细胞内的过氧化氢酶就会在腐生细菌的作用下分解，从而失去催化作用。
②研磨肝使过氧化氢酶释放出来，使过氧化氢酶与试管内过氧化氢分子充分接触，加速过氧化氢的分解。
不能。酶具有高效性，少量的酶带入FeCl3溶液中就会干扰实验结果的准确性，增大实验误差。
（2）实验中滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液的滴管能否混用？为什么？
思考：（1）实验中为什么必须用新鲜肝研磨液作为实验材料？
[探究一] 比较过氧化氢在不同条件下的分解
②自变量：
③因变量：
④无关变量：
除自变量外，实验过程中还存在的一些也可对实验结果造成影响的其它变量
因自变量的改变而变化的变量
人为改变的变量
①变量：
实验过程中的变化因素
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。
如何设计一个严谨的实验？有哪些因素是我们必须要考虑的？
控制变量
控制变量和设计对照实验
[探究一] 比较过氧化氢在不同条件下的分解
新课讲授
根据实验步骤，试着分析该实验的自变量、因变量、无关变量、对照组、实验组，并将下表填写完整。
自变量 因变量 无关变量 对照组 实验组
A.加入过氧化氢溶液的量 B.过氧化氢溶液的浓度 C.过氧化氢的分解速率 D.实验室的温度 E.90℃水浴 F. FeCl3溶液 G.肝研磨液 H.1号试管 L.2号试管 M.3号试管 N.4号试管 O. 一定时间内产生气泡的数目
G
F
B
A
C
E
H
D
N
M
L
O
[探究一] 比较过氧化氢在不同条件下的分解
新课讲授
酶在细胞代谢中的作用
探究二
新课讲授
三种条件使过氧化氢加速分解的原理不同
酶只缩短反应的时间，不改变生成物的量。
加热
Fe3+
过氧化氢酶
为过氧化氢分子提供能量
降低化学反应的活化能
显著降低化学反应的活化能
①
②
③
活化能：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。
[探究二]酶在细胞代谢中的作用
新课讲授
①
②
③
(1)没有催化剂时，化学反应发生所需要的活化能。
(2)加入无机催化剂时，化学反应发生所需要的活化能。
(3)加入酶时，化学反应发生所需要的活化能。
(4)加无机催化剂时降低化学反应所需的活化能。
(5)加酶时降低化学反应的活化能。
①+②+③
②+③
③
①+②
①
意义：酶使细胞代谢能在温和的条件下完成。
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。
高效性
[探究二]酶在细胞代谢中的作用
新课讲授
【跟踪训练1】下图表示有酶催化和无酶催化反应过程中的能量变化。下列相关叙述正确的是(　　)
A．曲线Ⅰ表示酶促反应过程
B．（a－d）的值表示反应所需的活化能
C．（a－b）的值表示酶催化时降低的活化能
D．曲线Ⅰ、Ⅱ表示的反应过程所经历的时间相同
C
新课讲授
[探究二]酶在细胞代谢中的作用
探究三
酶的本质
新课讲授
[探究三]酶的本质
【问题探讨】
1773年，意大利科学家斯帕兰扎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。
讨论：
1.为什么要将肉块放在金属笼内？
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。
胃内的化学物质将肉块分解。
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。
2.是什么物质使肉块消失了？
3.怎样才能证明你的推测？
新课讲授
新课讲授
[探究三]酶的本质
新课讲授
巴斯德之前
萨姆纳
巴斯德
李比希
毕希纳
切赫和奥尔特曼
发酵是纯化学过程，与生命活动无关
发酵是由酵母菌细胞的存在所致，需要活细胞参与
引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，且只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用
酶是蛋白质
少数RNA也具有生物催化功能
[探究三]酶的本质
酵母菌细胞中的物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母菌细胞中一样
讨论：
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？
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？
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。
巴斯德是微生物学家，特别强调生物体和细胞的作用；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。
新课讲授
[探究三]酶的本质
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？
萨姆纳历时9年，依靠正确的科学方法和坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。
新课讲授
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，少数酶是RNA。
4.综上所述，请从酶的产生、酶的作用、酶的化学本质三方面给酶下一个较完整的定义。
一般催化水解什么，就命名什么酶！
[探究三]酶的本质
酶的本质
化学本质
合成原料
合成场所
来源 作用及机理 作用场所 绝大多数酶是蛋白质（C、H、O、N）
少数酶是RNA
（ C、H、O、N、P ）
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
主要是细胞核（真核细胞）
活细胞（哺乳动物成熟的红细胞除外）
催化作用；作用机理：降低化学反应的活化能
细胞内外、生物体外都可以起作用
新课讲授
[探究三]酶的本质
新课讲授
【跟踪训练2】下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
①酶是活细胞产生的　 ②酶都有消化功能 ③酶的本质是蛋白质，蛋白质都是酶
④酶只有在生物体内才能起催化作用 ⑤酶与激素的作用相同　
⑥绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA　 ⑦酶只起催化作用　　　　　　　　　　
A.①②③ B.①②④⑤
C.①②④⑥ D.①⑥⑦
D
[探究三]酶的本质
1.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，关于变量的描述，错误的是(　　)
A.温度、催化剂是自变量
B.H2O2分解速率是因变量
C.肝匀浆和FeCl3溶液的体积是自变量
D.H2O2溶液的浓度是无关变量
【练习1】
当堂训练
C
2.下图中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。下列图解正确的是 (　　)
【练习2】
B
当堂训练
3.下列有关酶的发现过程和本质的叙述，错误的是(　　)
A.毕希纳证明引起发酵的是酵母菌细胞中的某种物质，而非酵母菌细胞本身
B.萨姆纳得到脲酶结晶后，才弄明白酶的本质是蛋白质
C.酶的本质都是蛋白质
D.酶是一种有机物
【练习3】
C
当堂训练
4.(不定项)酶具有极强的催化功能，其原因是(　　)
A.增加了反应物之间的接触面积
B.降低了底物分子的活化能
C.降低了反应所需要的活化能
D.反应前后其自身的性质和数量不变，可反复利用
【练习4】
CD
当堂训练
【练习5】
5.现提供双缩脲试剂A液和B液、蛋清液（含蛋白质）、唾液淀粉酶溶液、蒸馏水、试管等必需的实验用品，请设计一个实验来证明“唾液淀粉酶是蛋白质”。
（1）实验原理：
（2）实验步骤：
①取三支试管，分别编号为1、2、3，贴上标签；
② ；
③_________________________________________________________________________________________________________________。
（3）预期结果：1号和2号两支试管中均出现紫色，3号试管中不出现紫色。
（4）实验结论： 。
蛋白质能与双缩脲试剂发生紫色反应。若实验中唾液淀粉酶溶液能与双缩脲试剂发生紫色反应，则证明唾液淀粉酶是蛋白质。
向三支试管中分别加入2mL蛋清液、2mL唾液淀粉酶溶液、2mL蒸馏水
分别向三支试管中加入1mL双缩脲试剂A液，摇匀，再分别滴加4滴双缩脲试剂B液，摇匀，观察并记录颜色变化
唾液淀粉酶是蛋白质
当堂训练
课堂小结
谢谢大家