5.1 降低化学反应活化能的酶（第1课时）-【省心备课】2024-2025学年高一生物同步教学精品课件（人教版2019必修1）

第1节 降低化学反应活化能的酶 第5章 细胞的能量供应与利用 第1课时 酶的作用和本质 生物不仅受到非生物因素影响，还受到生物因素影响 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】 物理性消化：牙齿的咀嚼，舌头的搅拌，胃肠的蠕动等 化学性消化：食物在消化液的作用下逐步分解的过程 为了磨碎食物 【问题探讨】 思考 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。 斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用 1.是什么物质使肉块消失了？ 是胃内的化学物质将肉块分解了。 2.经过科学家施旺的研究得知这种物质就是 。 胃蛋白酶 酶在细胞代谢中有什么作用呢? 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 一、酶的作用 （一）酶在细胞代谢中的作用 1.细胞代谢 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，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。幸而细胞中含有过氧化氢酶，能将过氧化氢分解，变成氧和水。 2H2O2 2H2O + O2↑ 过氧化氢酶 细胞代谢主要场所： 细胞质基质 细胞代谢控制中心： 细胞核 课本P76 3.探究·实践 通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用 （1） 目的要求 比较过氧化氢在不同条件下的分解 （2） 实验原理 2H2O2 2H2O + O2 反应条件 加热是化学反应的常见条件 Fe3+是无机催化剂 新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶 不同条件 一、酶的作用 课本P77 2H2O2 2H2O+O2 反应条件 3.探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 一、酶的作用和本质 （2） 实验原理 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的产生速率 ①点燃的卫生香 的复燃情况 ②气泡冒出情况 课本P77 3.探究·实践 1、新鲜的质量分数20%的肝脏研磨液（含过氧化氢酶） 2、新配制的体积分数为3%的H2O2溶液 3、3.5%的FeCl3溶液 （3） 实验材料 比较过氧化氢在不同条件下的分解 一、酶的作用 特别注意： “新鲜的肝脏” “研 磨 液” ——H2O2酶数量多、活性强 ——增加H2O2酶与反应物的接触面积 课本P77 研磨肝脏，使过氧化氢酶释放出来，释放出的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。 比较H2O2在不同条件下的分解 探究·实践 一、酶的作用 比较过氧化氢在不同条件下的分解 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 2mL 过氧化氢溶液 常温 90℃水浴 2滴FeCl3溶液 2滴肝脏研磨液 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 （4） 实验现象 1.与1号试管相比，2号试管出现什么不同现象？这一现象说明什么？ 催化剂有催化作用，加快反应速率。 气泡较多 加热加快反应速率 2.在细胞内，能够通过加热来提高反应速率吗？ 不能；加热会杀死细胞。 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？ 4.3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？ 为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？ 4号；说明酶的催化效率更高； 酶使细胞内化学反应在温和的条件下快速有序地进行。 讨论 课本P77 1 2 3 4 ③号试管Fe3+数比④号试管H2O2酶高25万倍 常温 加热 加FeCl3 加过氧化氢酶 1 2 3 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 . 一、酶的作用 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 试管编号 说明 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 剂量 二 反应条件 结果 气泡产生 卫生香燃烧 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 新鲜肝脏 研磨液 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 复燃 快速复燃 自变量 （人为改变） 因变量 （观测指标） 无关变量 （相同且适宜） 变量 步骤 自 变 量：人为控制的对实验对象进行处理的因素（不同条件X) 因 变 量：因自变量改变而变化的变量（结果Y） 无关变量： 除自变量外，实验中还存在的一些也可对实验结果造成影响的其它变量（相同条件a） 实验中可以变化的因素 指与自变量同时影响因变量、但与研究目的无关的变量。 4ml 6ml 8ml 2ml 2ml 2ml 课本P78 无关变量在对照组和实验组中均要保持相同且适宜。 无关变量就是与实验结果无关的变量× 一、酶的作用 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 试管编号 说明 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 剂量 二 反应条件 结果 气泡产生 卫生香燃烧 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 新鲜肝脏 研磨液 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 复燃 快速复燃 自变量 （人为改变） 因变量 （观测指标） 无关变量 （相同且适宜） 等量性原则 单一变量原则 变量 步骤 注 ① 等量性原则（无关变量保持相同且适宜） ② 单一变量原则（对照实验中的自变量应具有单一性） ③ 对照原则 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。 一、酶的作用 对照组 未施加实验处理，实验结果已知 实验组 施加了实验处理，实验结果未知 常温 加热 +FeCl3 +过氧化氢酶 对照实验 对照组 实验组 一、酶的作用 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 试管编号 说明 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 剂量 二 反应条件 结果 气泡产生 卫生香燃烧 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 新鲜肝脏 研磨液 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 复燃 快速复燃 自变量 （人为改变） 因变量 （观测指标） 无关变量 （相同且适宜） 对照组 实验组 等量性原则 单一变量原则 变量 步骤 对照实验 注 ① 等量性原则（无关变量保持相同且适宜） ② 单一变量原则（对照实验中的自变量应具有单一性） ③ 对照原则 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。 一、酶的作用 3.探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验目的： 自变量 （人为控制） 因变量 (检测对象) 2H2O2 2H2O + O2 反应条件 实验原理： 自变量（反应条件） 常温 加热 加FeCl3 加过氧化氢酶 因变量： H2O2的分解速率 O2的产生速率 探究不同条件下过氧化氢的分解速率 自变量（课本P78） 温度 催化剂种类 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。 C 2.(2024·江苏徐州高一期末)在如图所示的实验中，属于无关变量的是(　　)P72 A.催化剂的种类 B.过氧化氢分解的速率 C.试管中的过氧化氢溶液的量 D.产生气泡量 解析:分析实验装置可知，催化剂的种类属于实验的自变量，A错误； 过氧化氢分解的速率属于实验的因变量，B错误； 试管中的过氧化氢溶液的量属于实验的无关变量，C正确； 产生气泡量属于实验的因变量，D错误。 01 02 随堂检测 03 04 05 目录 一、酶的作用 【视频学习】加热、Fe3+、酶的作用机理 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。 1.什么是活化能？(课本P78) 一、酶的作用 A B 常态 活跃状态 终态 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称为活化能 分子 【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。 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。 一、酶的作用 2.【视频学习】加热、Fe3+、酶的作用机理 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。 加热： 为反应物分子提供能量，使其达到活跃状态 Fe3+： 降低化学反应的活化能 酶： 更显著地降低化学反应的活化能（作用机理） 自然条件/加热 无机催化剂 酶（生物催化剂） 总结 催化剂：降低化学反应所需的活化能 课本P78、创P70 2.结合教材P78图5－1及下图分析酶的作用原理： (1)表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是________段。 (2)表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是________段。 (3)酶降低的活化能是________段。 (4)下表数据是在20 ℃时测得的H2O2分解的活化能，分析数据，说明酶和无机催化剂相比有什么不同？____________________________________________ __________________________________________________________________。 条件 无催化剂催化 FeCl3催化 过氧化氢酶催化 活化能/(kJ·mol－1) 75 54 29 AC BC AB 和无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著， 即催化效率更高 合作探究 目录 一、酶在细胞代谢中的作用 酶降低的活化能 酶催化过程所需的活化能 无酶催化过程下，所需的活化能 ①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是 段。 ②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是 段。 ③表示酶降低的活化能是 段。 AC BC AB 降低化学反应活化能 一、酶的作用 活化能 反应过程 酶使活化能降低 没有酶催化 有酶的催化 酶的作用机理 :降低了化学反应所需的活化能 3.酶的作用机理是什么？ 一、酶的作用 一、酶的作用 思考：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。 跟一般催化剂相同，化学反应前后，酶的化学性质和数量保持不变。 酶只是改变反应速率，不改变生成物(O2)的量 时间 O2量 加无机催化剂 加过氧化氢酶 酶只改变生成O2速率，不改变生成O2的量 不加催化剂 创新设计P70 一、酶的作用 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。（即产物的总量 不变） 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 不发生 不改变 创新设计P70 A 3.在下图所示的酶促反应图式中，属于酶的是(　　)教材P72 A.① B.② C.③ D.④ 解析:酶在生化反应中起催化作用， 在反应前后质和量均不变，①反应前后没发生变化，所以①是酶，②是反应物，③④为生成物，故选A。 02 03 01 随堂检测 04 05 目录 × √ [辨正误]p70 (1)酶能够降低化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。( ) (2)酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量。( ) 提示：酶不能提供能量。 (3)无关变量是与实验结果无关的变量。( ) 提示：无关变量是指与研究目的无关，却影响实验结果的变量。 (4)加热能够促进H2O2分解，是因为加热使H2O2得到了能量。( ) × √ 一、酶在细胞代谢中的作用 自主梳理 目录 二、酶的本质 巴斯德之前 萨姆纳 巴斯德 李比希 毕希纳 切赫和奥特曼 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 发酵必需有活细胞参与 引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质,且只在酵母菌死亡裂解后才发挥作用 活细胞粉碎后所得物质（酿酶）的作用和活的酵母细胞一样 证明脲酶是蛋白质 证明少量RNA也具有生物催化功能 【任务①】阅读课本P79-81，完善以下概念图： 二、酶的本质 （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。 加酶洗衣粉 消化液 二、酶的本质 化学本质 绝大多数是_______ 少数是_____ 合成原料 _______ ___________ 组成元素 C、H、O、N，有的含有S _________________ 合成场所 _______ 细胞核(真核生物) 来源 活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外) 作用场所 细胞内、细胞外、生物体外 生理功能 _____ 作用机理 _________________________ 蛋白质 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 C、H、O、N、P 核糖体 催化 降低化学反应的活化能 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。 1.酶的概念： × [辨正误]教材P71 (1)组成酶的单体一定是氨基酸。( ) 提示：若酶的本质是蛋白质，单体是氨基酸；若酶的本质是RNA，则单体是核糖核苷酸。 (2)酶在生物体内有调节作用。( ) 提示：酶只有催化功能，没有调节作用。 (3)具有分泌功能的细胞才能产生酶。( ) 提示：几乎所有的活细胞都能产生酶。 (4)酶是活细胞产生的，只能在细胞内起催化作用。( ) 提示：酶在细胞外也可发挥催化作用。 × × × 二、酶的本质 自主梳理 目录 A 1.(2024·北京房山期中)核酶是一类具有催化功能的小分子RNA，可降解特定的mRNA序列。下列关于核酶的叙述错误的是(　　)P72 A.核酶可提高化学反应所需的活化能 B.核酶与脂肪酶有四种元素相同 C.核酶的基本单位是核糖核苷酸 D.核酶也可在细胞外发挥作用 随堂检测 01 02 03 04 05 目录 C 4.(2024·广东湛江高一期末)如图曲线Ⅰ、Ⅱ 分别表示物质M在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列叙述正确的是(　　) A.ad段表示无催化剂时，反应所需要的活化能 B.ac段表示有酶催化时，酶降低的活化能 C.若换用无机催化剂，b点将向上移动 D.加热加压不能使物质M更容易从常态转变为 活跃状态 解析:ab段表示有酶催化时，酶降低的活化能，B错误。 03 04 02 01 随堂检测 05 目录 C 5.(2024·西安高新一中月考)下列有关酶的叙述正确的是(　　) ①是有分泌功能的细胞产生的　②有的从食物中获得，有的在体内转化而来　③活细胞一般都能产生酶　④酶都是蛋白质　⑤有的酶不是蛋白质　⑥酶在代谢中有多种功能　⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用　⑧酶只是起催化作用 A.①②⑤ B.①⑤⑧ C.③⑤⑧ D.①③⑤ 04 05 03 02 01 随堂检测 目录 一、酶的作用和本质 科学方法 控制变量和设计对照实验 自变量 因变量 无关变量 (相同且适宜) (单一变量) (检测) 一般步骤： 第二步：分组施加自变量 第三步：一段时间后，检测因变量 第一步：分组、编号，统一处理 （注意“均分、实验对象状态一致”等） 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。 一、酶的作用 酶的作用机理 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 使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行。 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。 Lavf56.15.102 $$