5.1.1 酶的作用和本质 课件 2024—2025学年高一上学期生物人教版必修1

路易斯·巴斯德，法国著名的微生物学家、爱国化学家，1895年9月28日逝世。 他研究了微生物的类型、习性、营养、繁殖、作用等，把微生物的研究从主要研究微生物的形态转移到研究微生物的生理途径上来，从而奠定了工业微生物学和医学微生物学的基础，并开创了微生物生理学。在战胜狂犬病、鸡霍乱、炭疽病、蚕病等方面都取得了成果。英国医生李斯特并据此解决了创口感染问题。从此，整个医学迈进了细菌学时代，得到了空前的发展。其发明的巴氏消毒法直至现在仍被应用。著名言论:科学虽没有国界，但是学者却有自己的祖国。 路易斯·巴斯德 必修1：分子与细胞 第5 章 必修1：分子与细胞 细胞的能量供应与利用 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 学习目标 核心素养要求 1.说明酶在细胞代谢中的作用及酶的本质和特性。 2.通过阅读“酶本质的探索”相关科学史，认同科学史在不断探索和争论中前进。 3.能够说出自变量、因变量和无关变量以及对照实验的注意事项。 1. 生命观念、科学思维：说明酶在细胞代谢中的作用和化学本质。 2. 生命观念、科学探究：通过有关实验，进一步熟悉控制自变量的方法。 3.社会责任：通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断的探索和争论中前进的，体会科学家不畏挫折的精神。 酶的作用和本质 必修1：分子与细胞 内容1 内容2 酶在细胞代谢中的作用 内容聚焦 本节目录 酶的本质 预习检测 预习教材P76~80，解决以下问题。 1、细胞代谢的本质是什么？细胞生命活动的基础是什么？ 2、实验的变量有哪些？无关变量对实验的影响？ 3、酶与无机催化剂有什么共性和区别？酶的作用机理？ 4、酶作用的意义？ 5、酶的合成场所，及化学本质？ 最初，人们认为食物的消化靠是胃的蠕动来完成的 【联系生活】鸡为什么要啄食沙粒？ 物理性消化 帮助消化 【问题探讨】 科学实验：意大利科学家斯帕兰扎尼将肉放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去，一段时间后，笼内的肉块消失了。 1.斯帕兰扎尼所做的实验是想证明什么？ 2.为什么要将肉块放在金属笼内？ 食物被消化是发生的物理变化还是化学反应 排除物理性消化对肉块的影响 胃内的某种化学物质 收集胃内的化学物质，在体外是否也能将肉块分解。 3.是什么物质使肉块消失了？ 4.怎样才能证明你的推测？ 【问题探讨】 【讨论】 斯帕兰札尼的实验说明，食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。胃液中有大量的盐酸，推测盐酸是分解食物的物质。 1835年，德国科学家施旺，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，这种物质就是胃蛋白酶。 细胞代谢离不开酶。 【问题探讨】 叶绿体、线粒体、核糖体有什么生理功能？ 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 8 一.细胞代谢 人体细胞内所发生的反应是非常快的，据估计人体内的细胞每分钟发生的反应超过几百万次；人体血液中的红细胞每秒钟要更新200万个 内容1 酶在细胞代谢中的作用 定义： 主要场所： 实质： 特点： 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 一.细胞代谢 细胞内各种化学反应的统称。 细胞质基质 一般都需要酶催化。 内容1 酶在细胞代谢中的作用 2H2O2 2H2O + O2↑ 讨论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) 讨论2：细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？ 内容1 酶在细胞代谢中的作用 二、实验：比较H2O2在不同条件下的分解 2 H2O2 2 H2O + O2↑ 2 H2O2 2 H2O + O2↑ 2 H2O2 2 H2O + O2↑ Fe3+ 过氧化氢酶 2 H2O2 2 H2O + O2↑ 1、实验原理 2、实验目的： 内容1 酶在细胞代谢中的作用 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。 3、实验材料： （1）新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液 （2）新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液 （3）质量分数为3.5%的FeCl3溶液。 经计算，质量数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。 （4）量筒、试管、滴管、试管架、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计、卫生香、火柴 内容1 酶在细胞代谢中的作用 一、实验：比较H2O2在不同条件下的分解 讨论3：要观察什么现象来比较分解速率的快慢？ 观察单位时间内产生气泡的多少 观察带火星的卫生香的复燃情况 内容1 酶在细胞代谢中的作用 4、实验过程 内容1 酶在细胞代谢中的作用 Fe3+做催化剂 过氧化氢酶 2号 1号 3号 4号 对照组 实 验 组 2mL 过氧化氢溶液 常温 90℃水浴 2滴FeCl3溶液 2滴肝脏研磨液 气泡产生 卫生香复燃 分 组 编 号 相 同 处 理 不 同 处 理 结 论 实验：比较H2O2在不同条件下的分解 对照原则 等量原则 单一变量原则 4、实验过程 内容1 酶在细胞代谢中的作用 3号 4号 1号 2号 不明显 少量 较多 大量 观察产生气泡的多少 内容1 酶在细胞代谢中的作用 3号试管变亮 4号试管复燃 观察卫生香的燃烧情况 内容1 酶在细胞代谢中的作用 分 组 编 号 1号 2号 3号 4号 相 同 处 理 不 同 处 理 气泡产生 卫生香复燃 结 论 对照组 实 验 组 2mL 过氧化氢溶液 常温 90℃水浴 2滴FeCl3溶液 2滴肝脏研磨液 实验：比较H2O2在不同条件下的分解 内容1 酶在细胞代谢中的作用 5、实验现象 无气泡 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快 内容1 酶在细胞代谢中的作用 1、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？ 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。 内容1 酶在细胞代谢中的作用 6. 实验现象分析 21 2、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？ 说明FeCl3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。（有催化作用） 4号试管快，说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高。 3、3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？ 内容1 酶在细胞代谢中的作用 6. 实验现象分析 22 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，几支试管的H2O2 溶液的体积和浓度都相同。 内容1 酶在细胞代谢中的作用 6. 实验现象分析 酶只缩短反应的时间，不改变生成物的量。 加酶 加无机 催化剂 无催 化剂 1 3 4 m 生成物的量 时间 0 反应物量 时间 0 1 3 4 2 加热 2 1.反应前后自身结构 改变。 2.缩短完成反应的时间， 化学反应的平衡点。 3.酶唯一的功能是催化（降低化学反应的活化能），它不具调节功能，也不作为能源（或组成）物质。 【归纳】酶的作用特点 内容1 酶在细胞代谢中的作用 不发生 不改变 细胞内每时每刻都在进行着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，所以说酶对于细胞内的化学反应的顺利进行是至关重要的。 5.为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？ 内容1 酶在细胞代谢中的作用 6. 实验现象分析 7.实验结论 加热能促进H2O2的分解 催化剂能加快H2O2的分解 过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高（高效性） 内容1 酶在细胞代谢中的作用 讨论4：一个严谨的实验该如何来设计？有哪些因素是我们必须要考虑的？ 科学方法 控制变量和设计对照实验 实验过程中遵循的原则： 单一变量原则、对照原则、 无关变量相同且适宜原则（等量原则） 人为控制的对实验对象进行处理的 自变量 实验结果 可变因素 ➊单一变量原则 单一变量: 实验过程中除自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致。 自变量：实验中 的变量。 因变量：随 而变化的变量。 无关变量：除自变量外，实验中还存在一些 ，对 造 成影响。 变量:实验过程中可以 的因素。 内容1 酶在细胞代谢中的作用 变化 ➌对照原则 对照的类型： 空白对照、自身对照、条件对照、相互对照(对比) 对照实验：除自变量以外，其余因素（无关变量）都保持不变的实验。 对照实验一般要设置 组与 组。 对照 实验 科学方法 控制变量和设计对照实验 内容1 酶在细胞代谢中的作用 ➌对照实验设计的一般步骤 对照实验的目的：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 (适宜且相等) (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。 Y = a + f(x) 自变量 因变量 无关变量 内容1 酶在细胞代谢中的作用 试管编号 步骤 1 2 3 4 一 二 三 观察 实验结论 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 肝脏研磨液 2滴 2滴 几乎无 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快 反应条件 无关变量 H2O2浓度 H2O2剂量 气泡产生 带火星的卫生香 自变量 因变量 对照实验 变量 相同 适宜 对照组 实验组 对照性原则 内容1 酶在细胞代谢中的作用 实验：比较H2O2在不同条件下的分解 【思维延伸】 1、与1号试管相比，为什么2号试管加热后过氧化氢就能分解？ 加热使反应加快的本质： 使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。 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称为活化能 内容1 酶在细胞代谢中的作用 【资料】1mol H2O2由常态变为活跃的状态时需要吸收75 KJ 的热量，这75 KJ就是每mol H2O2的活化能。 【思维延伸】 内容1 酶在细胞代谢中的作用 2、但加入过氧化氢酶时，H2O2只要吸收29 KJ的热量就可以转变为活跃的状态。少了的46 KJ的热量是不是由过氧化氢酶提供的呢？ 3. Fe3+和过氧化氢酶并未给过氧化氢提供能量，那么如何解释为何少了46 KJ的热量呢？为什么它们也能促使过氧化氢分解呢？ 不是 （酶作用前后理化性质不变） 　 酶和一般催化剂的作用就是降低化学反应所需的活化能，从而使活化分子数增多，反应速度加快。 【视频学习】加热、Fe3+、酶的作用机理 内容1 酶在细胞代谢中的作用 ➋酶作用意义： 活化能 加热 Fe3+ H2O2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 ➊酶的作用机理 内容1 酶在细胞代谢中的作用 使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行。 三、酶的作用机理 图中①表示： 图中②表示： 图中④表示： 无催化剂时化学反应所需的活化能。 无机催化剂催化时化学反应所需的活化能。 酶催化时化学反应所需的活化能。 图中③表示： 图中⑤表示： 无机催化剂降低的活化能 酶降低的活化能 三、酶的作用机理 内容1 酶在细胞代谢中的作用 (1)没有酶催化的反应曲线是 ；有酶 催化的反应曲线是 。 (2)AC段的含义是在 的条件 下，反应所需要的活化能。 (3)AB段的含义是 。 (4)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。 1.的作用机理曲线问题： ② ① 酶降低的活化能 向上 ① ② 无催化剂 习题检测 2.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 习题检测 3.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反应的活化能 习题检测 C 4、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 D 习题检测 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 习题检测 【资料】我国早在4000多年前的夏禹时代，就掌握了酿酒技术。1716年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酵母。 19世纪以前，人们还不知道酶为何物。19世纪以后，随着酿酒中发酵过程的深入研究，科学家才揭开酶的“面纱”。 酶的本质 内容2 41 阅读P79-80关于酶本质的探索内容，小组讨论整理历代科学家在揭示酶的本质的过程中做出的贡献，完成P80拓展题2。时间3min。 酶的本质 内容2 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 发酵与死细胞中的物质有关 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 胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质 切赫 奥尔特曼 【思考】请给酶下一个比较完整的定义。 少数酶是RNA 一、酶的本质 酶的本质 内容2 （1）酶的本质： 酶的化学本质 酶的来源 酶的功能 酶可在细胞内、细胞外、体外发挥作用 （2）酶的应用： 酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物， 绝大多数酶是蛋白质。少数酶是RNA。 溶菌酶含片 加酶洗衣粉 消化液 酶的本质 内容2 酶的本质 内容1 酶的本质 内容2 【与生活的联系】 45 化学本质 绝大多数是_______ 少数是_____ 合成原料 _______ ___________ 合成场所 _______ _____________ 来源 ___________________________________________________ 作用场所 ________________________ 生理功能 _______________ 蛋白质 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 细胞内、外或生物体外均可 生物催化作用 主要是细胞核(真核细胞) 一般来说活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶 核酶（本质RNA）的作用：催化mRNA的降解；对mRNA的加工和成熟有催化作用；核糖体的rRNA就是催化肽键形成的酶 酶的本质 内容2 【关键点解读1】 46 正确理解有关酶的本质和作用 项目 错误说法 正确理解 产生场所 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) 化学本质 蛋白质 有机物(大多数为蛋白质，少数为RNA) 作用场所 只在细胞内起催化作用 可在细胞内、细胞外、体外发挥作用 温度 影响 低温和高温均使酶变性失活 低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活；高温使酶变性失活 作用 酶具有调节、催化等多种功能 酶只起催化作用 来源 有的可来源于食物等 酶只在生物体内合成 酶的本质 内容2 【关键点解读2】 试剂检测法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，否则该酶的化学本质不是蛋白质 检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论， 。 因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定 酶的本质 内容2 【关键点解读3】 课堂总结 （1）酶的作用是为化学反应提供能量。（ ） （2）酶是活细胞产生的，只能在细胞内起作用。（ ） （3）所有的酶都是在核糖体是合成的。（ ） （4）酶起催化作用后立即被降解。（ ） （5）无关变量是对实验没有影响的变量。（ ） （6）酶的基本单位是氨基酸和脱氧核苷酸。（ ） （7）酶是活细胞产生的并具有催化作用的蛋白质。（ ） （8）在反应前后，酶的化学性质和数量将保持不变。（ ） （9）进行对照试验时，实验组与对照组必需保持单一变量，其他 因素均适宜且相同。（ ） 习题检测 1.判断正误 2.下列关于胰蛋白酶和胰岛素的叙述，正确的是(　　) A.都可通过体液运输到全身 B.都在细胞内发挥作用 C.发挥作用后都立即被灭活 D.都能在常温下与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应 D 习题检测 3.下列有关酶的叙述正确的是（ ） ①酶是具有分泌功能的细胞产生的　②有的从食物中获得，有的是体内转化而来　③酶是由活细胞产生的　 ④绝大多数酶的化学本质是蛋白质　 ⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇　⑥酶在代谢中有多种功能　⑦酶在新陈代谢和生殖发育中起调控作用　⑧酶只是起催化作用　⑨酶只在细胞内发挥作用 A.①②⑤ B.③⑦⑨ C.③④⑧ D.④⑤⑥ C 习题检测 4.(2018·廊坊高一上月考)关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，下列叙述正确的是（ ） A.实验中所用肝脏必须是新鲜的，若放置时间过长肝细胞内的过氧化氢会 减少 B.实验中用到的滴管，必须先吸取氯化铁溶液再吸取肝脏研磨液，这样对 实验结果影响较小 C.过氧化氢在温度高的环境中分解速度比常温下会加快 D.实验的自变量是试管中产生气泡数目的多少和卫生香的复燃情况 C 习题检测 54 5.（2020·天津河西区高一期末）有关实验所采取的措施，不涉及“降低化学反应活化能”原理的是（ ） A、利用果胶酶提高水果的出汁率 B、滴加唾液促使淀粉的分解 C、低价FeCl3溶液提高过氧化氢的分解速率 D、利用水浴加热提高还原糖与斐林试剂的反应速率 D 习题检测 55 6.下列化合物中，可能具有催化作用的一组是（ ） A.蛋白质和核酸 B.脂质和蛋白质 C.核酸和糖类 D.糖类和脂质 7.能正确表示酶降低的活化能的是（ ） A.E1 B.E2 C.E1-E2 D.E1+E2 A C 习题检测 本讲结束，记得点个赞哦！ Lavf57.41.100 Lavf58.48.100 Lavf57.83.100 $$