5.1 降低化学反应的活化能（第1课时）-2024-2025学年高一生物上学期任务型教学课件（2019人教版必修1）

第5章细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应的活化能 ---- 一 酶的作用和本质 1 问题探讨 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。 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.怎样才能证明你的推测？ 便于取出肉块，排除了物理性消化，观察有无化学性消化 胃液中化学物质 从鹰胃中提取胃液，在体外进行消化实验。 一 酶在细胞代谢中的作用 光合作用 细胞呼吸 能量 ATP 酶 物质代谢 有机物 分解 有机物 合成 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为 。 （新陈代谢） 细胞代谢 一 酶在细胞代谢中的作用 讨论1、过氧化氢在体外分解需要什么条件？ 加热 加催化剂（如Fecl3) 讨论2、细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？ 过氧化氢酶 探究·实践--比较过氧化氢在不同条件下的分解 2H2O2 2H2O + O2↑ 细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白 ，会加速人体衰老。 资料 一 酶在细胞代谢中的作用 任务一 阅读教材77页，小组合作讨论以下问题并完善表格内容 2、实验原理: 1、实验目的: 通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。 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 ①观察单位时间内产生气泡的多少 ②观察点燃的卫生香的复燃情况 ①加热是化学反应常见的条件 ②Fe3+是无机催化剂 ③新鲜肝脏中含有过氧化氢酶 不同条件 判断H2O2的分解快慢依据： O2的产生量 一 酶在细胞代谢中的作用 任务二 阅读教材77页方法步骤，结合视频完成问题 3、方法步骤: 一 酶在细胞代谢中的作用 问题1、实验中选用的肝脏为什么必须是新鲜的？ 问题2、为什么要将肝脏剪碎、研磨成溶液，而不是加入整块的肝脏？ 问题3、实验中滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液的滴管能否混用？为什么？ 增大酶与过氧化氢溶液的接触面积，加快分解速率。 肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶就会在腐生细菌的作用下分解而失去催化作用。 不能。酶的催化效率比无机催化剂的催化效率高的多，即使少量的酶混入FeCl3溶液，也会干扰实验结果的准确性，增大实验误差. 一 酶在细胞代谢中的作用 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 新鲜肝脏研磨液 剂量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 结果 气泡产生 卫生香燃烧 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 任务三 阅读教材77页方法步骤，结合视频完成实验结果 HIAPAD (H) - 问题2、在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？ 问题3、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？ 问题4、3号试管与4号试管相比，哪支试管反应速率快？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。 4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。 4、实验结论： 酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 问题5、2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多，为什么？ 一样多，因为几支试管的过氧化氢溶液的体积和浓度都相同。 问题1、与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？说明什么？ 2号试管放出的气泡多。说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。 一 酶在细胞代谢中的作用 任务四 结合实验结果，小组讨论完成以下问题 不能 任务五 阅读教材78页科学方法中控制变量，结合实验，小组合作讨论完成以下问题 一 酶在细胞代谢中的作用 1、控制变量 (2)自变量： (3)因变量： (4)无关变量： (1)变 量： 除自变量外，实验中还存在的一些对实验结果造成影响的可变因素。 随着自变量的改变而变化的变量。 人为控制的对实验对象进行处理的因素。 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：“加热、加Fe3+、加肝脏研磨液”。 如：“H2O2分解速率” 如：“反应物浓度、用量、反应时间”等 (不同条件) (结果) (相同条件) 一 酶在细胞代谢中的作用 试管编号 1 2 3 4 H2O2溶液(3%) 2mL 2mL 2mL 2mL 实验处理 常温 90℃水浴加热 2滴FeCl3 2滴肝匀浆 气泡产生情况 卫生香复燃情况 不明显 少量 较多 大量 变亮 复燃 不复燃 不复燃 自变量 无关变量 因变量 变 量 单一变量原则 注意：多组相同装置在相同条件下同一时间进行实验，将数据取平均值，减少偶然性。 平行重复原则 2、对照实验 除作为自变量的因素外，其余无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验叫对照实验。(一般要设置对照组和实验组) 一 酶在细胞代谢中的作用 任务六 阅读教材78页科学方法中对照实验，结合探究实验，小组合作讨论完成以下问题 试管编号 1 2 3 4 实验处理 无 90℃水浴加热 2滴FeCl3 2滴肝匀浆 H2O2溶液（3%） 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 检测指标 1. 气泡冒出情况 2. 卫生香复燃情况 对照组 实验组 空白对照 相互对照 (1)空白对照： (2)自身对照： (3)相互对照： 对照组不施加任何处理因素。 对照组与实验组在同一受试对象上进行。 几种处理（或水平）互为对照。 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。 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 1.加热为什么能加快化学反应？ 任务七 阅读教材78页，完成以下问题 2.活化能 3. 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。 一 酶在细胞代谢中的作用 H2O2 H2O＋O2 ①常温 ②加热 ③FeCl3 ④过氧化氢酶 提供活化能 降低活化能 降低活化能，更显著 4.尝试解释加热、无机催化剂，酶在这一 过程中的不同作用？ 能量 反应物 E1 E2 活化能 加热提供 E3 反应过程 酶和无机催化剂并没有给反应物提供活化能，而是降低了化学反应所需要的活化能。 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。 HIAPAD (H) - 一 酶在细胞代谢中的作用 常态 无催化剂时所需的活化能 无机催化剂催化时所需的活化能 酶催化时所需的活化能 无机催化剂降低的活化能： 酶降低的活化能： ① ② ③ ①无催化剂 ②无机催化剂 ③酶 E2-E3 E3 问题1.① ② ③分别表示什么？ 问题2.用字母表下列活化能 练一练 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。使细胞代谢在温和条件下快速有序进行。 E2 E1 E2-E1 HIAPAD (H) - 二 酶的本质 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 其他科学家 切赫和奥尔特曼 胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质 发酵与活细胞有关 死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵 脲酶是蛋白质 少数酶是RNA 任务八 阅读教材79--80页关于酶的本质的探索，完成拓展应用第2题. HIAPAD (H) - 二 酶的本质 问题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？ 问题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？ 任务九 结合酶探索，小组合作完成以下问题 问题3.从毕希纳的实验可以得出什么结论？ 问题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？ 问题5.请给酶下一个比较完整的定义。 HIAPAD (H) - 二 酶的本质 问题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？ 问题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？ 问题3.从毕希纳的实验可以得出什么结论？ 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。 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。 HIAPAD (H) - 二 酶的本质 问题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？ 问题5.请给酶下一个比较完整的定义。 酶是 产生的具有 的 。 来源 活细胞 催化作用 有机物 功能 本质 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。 课堂小结 练一练 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 练一练 3．如图表示“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反应的活化能 C $$