5.1酶的作用和本质第1课时课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

酶为生活添姿彩 5.1降低化学反应活化能的酶 2 物理性消化是指牙齿的咀嚼、舌的搅拌、胃肠的蠕动、胆汁对脂肪的乳化等，它将食物磨碎，改变食物的形态，但不改变食物的分子结构和化学性质的一个物理过程。 化学性消化是指通过消化酶的作用，将不溶于水的淀粉、蛋白质和脂肪分解成可溶于水的小分子有机物的过程。 知识链接 问题探讨 斯帕兰札尼对鹰的消化研究 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。 讨论： 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 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。 【第一课时】 酶的作用和本质 学习目标 理解细胞代谢为什么离不开酶 掌握酶是什么物质 通过对酶本质的探索过程的分析，对科学是怎样发展的进行领悟 细胞代谢 (1)场所：细胞中 (2)实质：细胞中每时每刻都进行着许多各种化学反应的总称 (3)意义：是细胞生命活动的基础 (4)特点：一般都需要酶催化 一般伴随着能量的释放和储存 在水环境中进行 反应条件温和 酶1 酶2 酶3 酶11 酶5 酶6 酶12 酶8 酶9 酶10 酶14 酶7 酶13 酶15 酶16 酶17 酶18 一、酶在细胞代谢中的作用 2H2O2 2H2O + O2↑ 1、过氧化氢在体外分解需要什么条件？ 资料：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。 加热、强酸、强碱、 加催化剂（如Fecl3)等 2、细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？ 细胞中含有过氧化氢酶。 在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质叫做催化剂。 一、酶在细胞代谢中的作用 实验原理 2H2O2 2H2O + O2 常态/加热 /Fe3＋/过氧化氢酶 过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。 2 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。 二、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(如猪肝、鸡肝)研磨液 质量分数为3.5%的FeCl3溶液 新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液 a.材料： b.用具： 量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯 试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计 3 材料用具 二、比较过氧化氢在不同条件下的分解 —比较过氧化氢在不同条件下的分解 探究实践 [实验仪器] 量筒、试管、试管夹、试管架、烧杯、酒精灯、滴管、卫生香、火柴、三脚架、石棉网、温度计 ①取4根试管，分别加入2ml过氧化氢溶液，并编号1，2，3，4 [实验步骤] ②取2号试管在90℃左右水浴加热，观察气泡冒出的情况，并以1号试管为对照。 ③向3号试管滴2滴FeCl3溶液，4号试管滴2滴肝脏研磨液，仔细观察，并记录实验结果。 ④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号 2号 4号 3号 肝脏研磨液 FeCl3 90℃水浴 实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 常温 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 （常温） 新鲜肝脏研磨液 （常温） 剂量 2滴 2滴 结果 气泡产生 无 少量 较多 大量 卫生香燃烧 不复燃 不复燃 复燃 剧烈燃烧 4 方法步骤 1、与1号试管相比，2号试管出现了什么不同的现象？这一现象说明什么？ 🤔 讨论 2号试管放出的气泡多，这一 现象说明加热促进过氧化氢的分解，提高反应速率。 2、在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？ 不能。 3、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？ 说明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。 二、比较过氧化氢在不同条件下的分解 4、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？ 🤔 讨论 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。 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。 二、比较过氧化氢在不同条件下的分解 1与2对照：________________________________________________ 加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(为反应提供能量) 1与3对照：________________________________________________ FeCl3在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用) 1与4对照：______________________________________________ ____________ 过氧化氢酶在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用) 3与4对照：____________________________ 过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。 二、比较过氧化氢在不同条件下的分解 🤔 讨论 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_______ 。 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； 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。 二、比较过氧化氢在不同条件下的分解 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。 将肝脏剪碎并研磨可使肝细胞中过氧化氢酶充分释放，从而增大与过氧化氢的接触机会，以加速过氧化氢分解。 1.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，为什么要选用新鲜的肝脏？为什么将肝脏剪碎、研磨成溶液，而不是直接加入整块的肝脏？ 深化探究 2.可以用同一支滴管吸取氯化铁溶液和肝脏研磨液吗？ 吸取氯化铁溶液和吸取肝脏研磨液的滴管不能混用。 二、比较过氧化氢在不同条件下的分解 酶只缩短反应的时间，不改变生成物的量。 m 加酶 加无机 催化剂 无催 化剂 生成物的量 时间 0 1 3 4 反应物量 时间 0 1 3 4 2 加热 2 5 实验结果 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，酶在常温、常压下可以高速地完成对化学反应的催化。 二、比较过氧化氢在不同条件下的分解 步骤 试管编号 说明 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 二 结果 气泡产生 卫生香燃烧 结论 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ 2滴 FeCl3 2滴鲜肝研磨液 不明显 少量 较多 大量 变亮 复燃 ①加热、FeCl3、过氧化氢酶都能加快H2O2分解的速率。 ②与无机催化剂相比，过氧化氢酶的催化效率高得多。 反应条件 自变量 因变量 无关变量 变量 对照组 实验组 对照实验 对照性原则 单一变量原则 —比较过氧化氢在不同条件下的分解 探究实践 控制变量和设计对照实验 自变量：实验中 的因素。 因变量：因 而变化的变量。 无关变量：除自变量外，实验过程中还存在一些对 ，造成影响的 。 实验设计的基本原则：对照性原则；单一变量原则;等量性原则 对照实验：除了为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持不变的实验叫做对照实验。 对照实验一般要设置对照组与实验组。 人为控制的对实验对象进行处理 自变量改变 实验结果 可变因素 空白对照 不给对照组做任何实验处理，这里的”空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是针对实验组所要研究的实验因素给与空白。 1号试管即为空白对照 控制变量和设计对照实验 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。(不同处理的前后对照) 紫色洋葱鳞片叶外表皮 滴加3%的蔗糖溶液，低倍镜观察 滴加清水后，低倍镜观察 → → 制成装片， 低倍镜观察。 → 控制变量和设计对照实验 相互对照 不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。 2、3、4为 相互对照。 控制变量和设计对照实验 常态 活跃状态 常态又叫基态，微观粒子处于能量最低的状态。当原子处于基态时，电子处于离核最近的轨道上，此时原子处于稳定状态。 活化能 一个化学反应体系中，活化分子数越多，反应的速率越快。 四、酶的作用原理——降低活化能 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 b a c d 反应过程 能量 常态 （反应物） 终态 （产物） 活跃状态 ① ② ③ ac______________________________________。 酶降低的活化能 无催化剂条件下，反应所 需要的活化能 ① 无催化剂 ② 无机催化剂 ③ 酶 ab 。 酶催化时，反应所需的活化能 bc 。 四、酶的作用原理——降低活化能 cd 。 该反应释放的能量 e 29 2）无机催化剂和酶是通过怎样的途径加快化学反应速率的？ 1）在常态下，几乎所有 H2O2分子都不易分解，为什么加热后， 一小部分则可以分解。 4）为什么说酶对于细胞代谢的顺利进行至关重要？ 自主探究2：小组讨论以下问题，时间3min。 3）为什么酶的催化效率比无机催化剂快？ 降低化学反应所需要的活化能，使活跃态的分子增多。 酶更显著地降低了化学反应所需要的活化能。 细胞的正常代谢需要在温和的条件下快速进行化学反应，而酶满足以上要求。 因为加热使 H2O2分子获得了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。 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的能量 四、酶的作用原理 没有催化剂 有无机催化剂 有酶催化 （1）酶降低化学反应的活化能（作用原理） （2）酶只催化反应，提高反应速率，本身在反应前后无变化 注意： 【各条件使反应加快的本质】 加热： Fe3+： 酶： 使分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态 降低化学反应的活化能 更显著地降低化学反应的活化能 只改变化学反应速率，缩短完成时间，本身不被消耗，反应前后性质不变。 阅读教材P79－80,“关于酶本质的探索” 思考： 巴斯德、李毕希、毕希纳、萨姆纳、切赫和奥特曼的观点各是什么？ 酶的本质 —关于酶本质的探索 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 提取脲酶，并证明其是蛋白质 李比希（化学家） 切赫、奥尔特曼 少数RNA也具有生物催化功能 五、酶的本质 34 　酶的概念：酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物,其中绝大多数的酶是蛋白质,少数的酶是RNA。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 5.请给酶下一个比较完整的定义。 酶概念的三要素： (1)酶的来源：活细胞产生的． (2)酶的生理功能：催化作用 (3)酶的化学本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA． 　　　　 五、酶的本质 设问：蛋白质都是酶吗？ 35 化学本质 绝大多数是_______ 少数是_________ 元素组成 合成原料 合成场所 来源 一般来说，活细胞都能产生 作用场所 作用原理 RNA 蛋白质 核糖核苷酸 氨基酸 核糖体 细胞核（真核生物） 细胞内、外及生物体外均能发挥作用 C、H、O、N、 C、H、O、N、P 显著降低化学反应的活化能 五、酶的本质 36 4 正确理解 产生场所 化学本质 作用场所 作用 来源 具有分泌功能的细胞才能产生(×) 活细胞（不考虑哺乳动物 成熟的红细胞等） 辨析酶的五种说法 蛋白质(×) 有机物（大多数为蛋白质， 少数为RNA） 只在细胞内起催化作用(×) 在细胞内和细胞外均可发挥 作用 酶具有调节、催化作用(×) 酶只起催化作用 可来源于食物等(×) 酶只在生物体内合成 五、酶的本质 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 五、酶的本质 38 探究实验：比较过氧化氢 在不同条件下的分解 酶的作用和本质 酶在细胞代谢中的作用 酶的本质： 绝大多数是蛋白质，少数是RNA。 自变量 原理：降低化学反应活化能 因变量 无关变量 小结 39 4、右图曲线表示在无酶催化条件 和有酶催化条件下某化学反应的能 量变化过程，请回答： (1)没有酶催化的反应曲线是__ _。 (2)有酶催化的反应曲线是_____。 (3)AC段的含义是______________________________________。 (4)BC段的含义是______________________________________。 (5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将______移动。 常态 活跃状态 活化能：分子从常态转变为活跃状态所需要的能量 ② ① 在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能 酶降低的活化能 向上 练习 1、2009湖南32.已知H2O2= H2O+ O2可以通过反应过程中O2的生成速度（即从气泡从溶液中释放的速度）来判断H2O2的分解速度，请用所给的材料和用具设计实验，使其同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性，要求写出实验步骤、预测试验结果、得出结论，并回答问题。实验材料及用具：适宜浓度的H2O2溶液、蒸馏水、3.5℅FeCl3溶液、0.01℅牛过氧化氢酶溶液、恒温水浴锅、试管。 (1)实验步骤： ①取三只试管并编号甲、乙、丙，分别滴加等量且适量的过氧化氢溶液。 ②向三只试管里分别滴加等量的过氧化氢酶、3.5℅FeCl3溶液、蒸馏水并混合均匀。 ③把三只试管放在恒温水浴锅保温。 ④观察记录三只试管里气泡从溶液中释放的速度。 练习 (2) 实验结果预测及结论： (3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃，重复上述实验，O2的释放速度最快的是： 原因是： 甲试管里气泡的释放的速度最快，乙试管较慢，丙试管无气泡放出。 过氧化氢酶具有催化作用和高效性 乙试管（滴加FeCL3溶液 ） 高温过氧化氢酶失去活性，不再催化过氧化氢分解 练习 2、下列有关对照实验设置的叙述中，错误的是 A．要设置对照组和实验组 B．无关变量要始终相同且适宜 C．要遵循单一变量原则 D．实验组只能设置3组 D 练习 3、酶和无机催化剂都能催化学反应，与无机催化剂相比，酶具有的特点是 A.能为反应提供活化能 B.降低反应所需活化能 C.能在温和条件下催化化学反应 D.催化化学反应更高效 4、酶的基本组成单位是 A.氨基酸 B.核苷酸 C.核糖核苷酸 D.A或C D 练习 D 5、下图为H2O2在不同条件下分解的曲线图，图中①②③④表示的条件分别是 A.H2O2酶催化　FeCl3催化　加热　自然条件 B.加热　自然条件　H2O2酶催化　FeCl3催化 C.加热　FeCl3催化　自然条件　H2O2酶催化 D.自然条件　加热　FeCl3催化　H2O2酶催化 D 练习 酶的本质 课堂小结 细胞内外或生物体外均可 作用机理 降低了化学反应的活化能 产生部位 活细胞（不包括成熟的红细胞） 化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA　 合成原料 氨基酸或核糖核苷酸　 功能 生物催化作用 作用场所 1、背诵下列问题 1.细胞代谢的概念？ 2.________是细胞生命活动的基础。 3.自变量？因变量？无关变量？对照实验？ 5.加热、加入FeCl3、加入肝脏研磨液加快过氧化氢分解的原理分别是？ 6.活化能的概念？ 7.酶本质的探索：巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆纳、切赫和奥特曼的观点各是什么？ 8.酶的概念？ 9.酶的基本单位？酶的合成场所？酶发挥作用的场所？ 10.请设计一个实验验证脂肪酶是蛋白质？ Lavf55.33.100 $$