5.1.1 降低化学反应活化能的酶-2024-2025学年高一生物同步教学课件（人教版2019必修1）

5.1.1 降低化学反应活化能的酶 第5章 细胞的能量供应和利用 1.酶在细胞代谢中的作用 2.酶的本质 学习目标 课本 76 问题探讨 课本 76 问题探讨 斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用 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(胃对食物进行研磨)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 即进行体外实验 课本 76 问题探讨 课本 76 细胞代谢 细胞质基质 细胞内各种化学反应的统称 反应条件温和 细胞代谢离不开酶 (5)特点 (1)实质： (2)主要场所： (3)控制中心： 细胞核 (4)意义 是细胞生命活动的基础 CO2+H2O （CH2O)+O2 光能 酶 C6H12O6+6H2O+O2 6CO2+12H2O+能量 酶 叶绿体 线粒体 剧烈 ①高温②高压 ③强酸④强碱 常见 有机化学反应 温和 ①常温②常压 ③液体环境 ④pH接近中性 细胞内外的环境 课本 76 酶在细胞代谢中的作用 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（H2O2 ），体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白 ，是导致人体衰老的原因之一。 2H2O2 2H2O + O2↑ 1.过氧化氢在体外分解需要什么条件？ 2.细胞所处环境温和，过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？ 加热、加催化剂 (如Fecl3)等 细胞中含有过氧化氢酶 问题: 过氧化氢酶与加热、加无机催化剂都能使过氧化氢分解，哪种条件下分解速率最快？如何设计实验验证你的猜想？如果你的猜想是正确的，会有什么样的实验结果？检测指标是什么？ 课本 76-77 酶在细胞代谢中的作用 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 探究实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解 2H2O2 2H2O + O2↑ 反应条件 ①加热 ②无机催化剂FeCl3 ③过氧化氢酶 不同条件 判断H2O2的分解快慢依据: O2的产生量 ①气泡冒出情况 ②点燃的卫生香的复燃情况 课本 77 酶在细胞代谢中的作用 1.实验原理 2.目的要求 3.材料用具 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 ________中有较多的___________，质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的____________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。 过氧化氢酶 肝脏研磨液 新鲜肝脏 探究实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解 新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液 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。 课本 77 酶在细胞代谢中的作用 4.方法步骤 2号 1号 3号 4号 2mL 体积分数为3%的过氧化氢溶液 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 不明显 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 探究实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解 课本 77 酶在细胞代谢中的作用 5.实验现象的分析 1与2对照：______________________________________________________ 加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。 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。 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。 3与4对照：____________________________ 过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。 FeCl3 肝脏研磨液(过氧化氢酶) (加热为反应提供能量) (催化作用) (催化作用) 探究实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解 课本 77 酶在细胞代谢中的作用 加入等量H2O2，2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？酶能增加产物的生成量吗？ 一样多，因为几支试管的反应物过氧化氢溶液的体积和浓度都相同。 催化剂只能提高反应速率，无法提高产物的最终产量。 未加催化剂 无机催化剂 酶催化 请同学们在右图中画出等量H2O2分别在Fe3+、H2O2酶的条件下分解产生O2的量与时间的关系图。 反应时间 O2产生量 探究实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解 课本 77-78 控制变量和设计对照实验 人为控制的对实验对象进行处理的因素 自变量 除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验； 对照实验一般要设置对照组和实验组 对照实验 除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素 无关变量 因自变量改变而变化的变量 因变量 控制变量和 设计对照实验 探究实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解 自变量x 因变量y 如：比较过氧化氢在不同条件下的分解 自变量：不同条件 因变量：过氧化氢分解的快慢 课本 77-78 控制变量和设计对照实验 说明 2号 1号 3号 4号 对照组 实 验 组 2mL 体积分数为3%的过氧化氢溶液 常温 90℃水浴 2滴FeCl3溶液 2滴肝脏研磨液 不明显 少量 较多 大量 变亮 复燃 气泡产生 卫生香复燃 分 组 编 号 相 同 处 理 不 同 处 理 结 论 无关变量 自变量 因变量 空白对照 无关变量在对照组和实验组中均要保持 。 不接受处理的组（接近自然状态） 接受实验变量处理的组 不复燃 不复燃 探究实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验设计应遵循的原则： 单一变量原则、 （还有平行重复原则……） 对照原则 相同且适宜 课本 78 控制变量和设计对照实验 探究 X 对 Y 的影响 比较过氧化氢在不同条件下的分解 探究 不同光照强度 对 植物光合作用 的影响 探究“瘦素”能否控制 动物的食欲以及能否起到减肥作用 →探究 不同条件下 过氧化氢的分解快慢 自变量 因变量 无关变量 (控制、处理) (检测) (为保证因变量的变化只能是由自变量引起的，无关变量应保持相同且适宜) 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 大本 72 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(　　) 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 大本 70 A 1.(2024·江西九江高一检测)如图是比较过氧化氢在不同条件下的分解实验的4个组别，下列相关的叙述中，正确的是(　　) A.与组别1相比，组别2的现象说明加热可促进过氧化氢分解 B.组别1与4对照，说明酶可提供反应所需能量 C.将3号和4号装置置于90 ℃水浴中效果更好 D.图示FeCl3只有2滴，反应现象不明显，因此应该再加大其用量 (1)分子从常态转变为容易发生反应的活跃状态 所需要的能量称为什么？ (2)加热为什么能使过氧化氢分解？ (3)Fe3+和过氧化氢酶加速过氧化氢的分解，也是供给了能量吗？ (4)Fe3+和过氧化氢酶相比，哪个降低活化能的作用更显著？ 阅读P78，回答以下问题： 课本 78 酶的作用机理 活化能 因为加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转变成容易分解的活跃状态！ 没有供给能量，只是降低了过氧化氢分解所需的活化能！ 同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。 酶的催化效率为何会更高呢？原理是什么？ 酶的催化具有高效性 课本 78 酶的作用机理 E3 E1 E2 反应过程 能量 底物 产物 使用无机催化剂 使用酶作催化剂 不使用催化剂 E1，E2，E3表示 ____________ ， E1-E2表示 ， ______表示酶降低的活化能。 不同条件下所需的活化能 无机催化剂降低的活化能 E1-E3 大本 70 酶的作用机理 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 大本 70 × √ [辨正误] (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。( ) × √ 大本 70 酶的作用机理 1.加热与加催化剂的作用机理比较 (1)加热：给化学分子提供能量。 (2)加催化剂：降低化学反应的活化能，不提供能量。 2.酶与无机催化剂的共性 (1)降低化学反应的活化能，使反应速率加快，缩短达到平衡点的时间。 (2)反应前后性质、数量不变。 (3)只改变反应速率，不增加产物量，不改变反应平衡点。　　　 大本 72 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 大本 72 A 3.在下图所示的酶促反应图式中，属于酶的是(　　) A.① B.② C.③ D.④ 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 课本 80 课后习题 课后习题 巴斯德之前 萨姆纳 巴斯德 李比希 毕希纳 切赫和奥特曼 二、2. 课本 79 对酶本质的探索 1.结合探索过程，给酶下一个比较完整的定义。 2.结合酶的本质分析，酶的基本组成单位和细胞内主要合成场所分别是什么？ 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，极少数酶是RNA (课本 81) （酶一般在活细胞产生，但可在细胞内、细胞外(或体外)均可发挥作用） 绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。 所以酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸， 细胞内酶的主要合成场所是核糖体或细胞核。 化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸 合成场所 核糖体 细胞核(主要) 来源 一般活细胞中均能产生 作用场所 细胞内或细胞外 生理功能 作用原理/机理 大本 71 催化作用 降低化学反应的活化能 课本 85 大本 71 × [辨正误] (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：酶在细胞内外均可发挥催化作用。 × × × 大本 72 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 大本 71 材料　甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图所示。 (2)甲、乙两种酶的化学本质分别是什么？ 提示：RNA、蛋白质。 (3)唾液中含有唾液淀粉酶，如何验证唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质？ 组别 待测液 检验试剂 现象 实验组 唾液 双缩脲试剂 出现紫色 对照组 已知蛋白液 双缩脲试剂 出现紫色 课本 80 课后习题 课后习题 一、概念检测 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 大本 72 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(　　) 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 FormatFactory : www.pcfreetime.com $$