第三章 第1节 酶和ATP在新陈代谢中的作用(课件）-《生物学全一册》（人民教育出版社）同步精品课堂

第三章 第一节 酶和ATP在新陈代谢中的作用 生物学全一册 同步精品课堂 人民教育出版社 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学目标 一 1、理解酶在新陈代谢中的催化作用及特性（高效性、专一性、多样性）。 2、掌握酶作用的条件（温度、pH）及其对反应的影响。 3、认识ATP的结构、功能及其在细胞能量代谢中的核心作用。 4、了解酶工程的应用及其与生产生活的联系。 知识目标： 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学目标 一 1、能通过实验现象分析酶的作用条件和专一性。 2、能用“活化能”理论解释酶催化作用的本质。 3、能结合实例说明ATP与ADP的相互转化及其意义。 技能目标： 教学重难点 二 1、酶的特性（高效性、专一性、多样性）及作用条件（温度、pH）。 2、ATP的结构与功能（直接能源物质、高能磷酸键的转化）。 3、实验设计与现象分析（如斐林试剂检测麦芽糖的条件控制）。 教学重点： 教学重难点 二 1、酶降低活化能的机制（抽象概念的理解）。 2、ATP与ADP循环的动态平衡（能量“货币”的转化过程）。 3、实验变量控制（多因素条件下单一变量的分析，如不同pH、温度对酶活性的影响）。 教学难点： 导入新课 三 同学们，如果一个人发高烧时为什么食欲会下降？这与体内的化学反应有关吗？ 今天我们将通过实验和理论，探索生命活动的‘催化剂’——酶，以及细胞能量的‘货币’——ATP，看看它们如何驱动新陈代谢。 新知讲授 四 在新陈代谢过程中，生物体内的酶和ATP 具有十分重要的作用。可以这样说，如果没有酶和ATP,新陈代谢就无法进行下去，生命也就不存在了。 新知讲授 四 酶在新陈代谢中的作用 新陈代谢的过程是极其复杂的，它包括生物体内全部的化学反应。生物体内每时每刻都进行着成千上万种化学反应，正是因为生物体内具有酶，种类繁多的化学反应才能够迅速而顺利地进行下去。 酶是生物催化剂分别尝一下萌发的和未萌发的小麦种子，就会感觉到萌发的小麦种子具有甜味。这是什么原因呢?原来，萌发的小麦种子中的淀粉转化成了麦芽糖。在这一化学变化中，小麦淀粉酶起到了生物催化剂的作用。但是，酶的催化作用是需要一定的外界条件的。 一、分裂间期二、前期三、中期 四、后期五、六、末期 图28 植物细胞的有丝分裂示意图 新知讲授 四 演示实验：酶在催化作用中所需要的外界条件 取6支洁净的试管，分别编上号，并且向每支试管内注入2 mL浆糊。然后，向1、2、3、4号试管内分别加入2mL新鲜的小麦淀粉酶溶液，向5号试管内加入2 mL加热过的小麦淀粉酶溶液，向6号试管内加入2 mL清水，作为对照。随后，向3号试管内加入4滴质量分数为10%的盐酸，向4号试管内加入4滴质量分数为10%的NaOH 溶液，使这2支试管中的小麦淀粉酶分别处在酸性和碱性条件下。分别振荡这6支试管，使试管内的物质混合均匀。 一、分裂间期二、前期三、中期 四、后期五、六、末期 图28 植物细胞的有丝分裂示意图 新知讲授 四 演示实验：酶在催化作用中所需要的外界条件 试管编号 1 2 3 4 5 6 浆糊/mL 2 2 2 2 2 2 小麦淀粉酶溶液/mL 2 2 2 2 2(加热过) 无(清水) pH 中性 中性 酸性 碱性 中性 中性 温度/℃ 0左右 35 35 35 35 35 斐林试剂/mL 2 2 2 2 2 2 实验结果           将2～6号试管的下半部浸到盛有35℃清水的大烧杯中。为了保持35℃的温度，要 随时向大烧杯中添加适量的热水。与此同时，将1号试管的下半部浸到盛有冰水的大烧杯中。 5min以后，同时取出这6支试管，并且分别向每支试管内加入2 mL斐林试剂①。轻轻振荡这6支试管，使试管内的物质混合均匀。将6支试管的下半部浸到盛有开水的烧杯中煮沸5～10 min 。观察各试管中颜色的变化，并且将观察结果填入右表中。 想一想，为什么只有2号试管内的浆糊遇到斐林试剂出现大量的砖红色沉淀? ①斐林试剂包括A试剂(质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液)和B试剂(质量浓度为0.05 g/mL 的CuSO₄溶液),用时将两者等量混合。斐林试剂可以使麦芽糖氧化，而自身还原成砖红色的Cu₂O沉淀。 新知讲授 四 这个演示实验证明，小麦淀粉酶只有在适宜的温度和pH 等条件下，才能促使淀粉迅速水解成麦芽糖。因此，只有2号试管内的淀粉转化成了麦芽糖，所以，遇到斐林试剂出现大量的砖红色沉淀。酶在适宜的条件下，能够使生物体内复杂的化学反应迅速而顺利地进行，而酶本身并不发生变化，因此，酶是生物催化剂。 酶发生催化作用的本质是降低了化学反应的活化能(分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量，称为活化能)。 酶的特性科学实验表明，少量的酶就能够起到很强的催化作用。例如，碳酸酐酶是目前已知的催化效率最高的一种酶。在1分子碳酸酐酶的催化作用下，每秒可以有10⁵个二氧化碳分子与数目相同的水分子结合，形成碳酸。可见，酶的催化作用具有高效性的特点。 实验总结： 新知讲授 四 取2支洁净的试管，编为1号和2号，并且各注入2 mL过氧化氢溶液。 演示实验：酶的催化作用具有专一性的特点 在1号试管内滴入几滴新鲜的小麦淀粉酶溶液，在2号试 管内放入少许新鲜的动物肝脏碎块。仔细观察这2支试管中发生的变化。 想一想，为什么只有2号试管内的液体产生气泡? 新知讲授 四 演示实验表明，小麦淀粉酶对于过氧化氢(H₂O₂)的分解不起催化作用。新鲜的肝脏内含有过氧化氢酶，过氧化氢酶能够对过氧化氢起到催化作用，使过氧化氢分解成水和氧(2H₂O₂→2H₂O+O₂)。可见，酶的催化作用具有专一性的特点。 实验总结： 新知讲授 四 我们知道，生物体内的能量是进行各项生命活动的动力。不论哪种生物，只有不断地获得能量，才能够生存下去。 ATP是细胞内普遍存在的一种储存着高能量的有机化合物，属于高能磷酸化合物。细胞通过呼吸作用释放出的能量，一部分以化学能的形式储存在ATP中，其余的则以热能的形式释放出来。对于生物体来说，细胞分裂、细胞生长、根吸收无机盐、肌肉收缩和神经传导等生命活动，都需要ATP提供能量。因此，ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 ATP 在新陈代谢中的作用 新知讲授 四 ATP 是腺苷三磷酸的英文名称缩写。ATP的结构式可以简写成A—P～P～P,其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键。 在ATP分子中，远离A的那个化学键，在一定的条件下很容易水解，也很容易重新 形成，并且相应地伴随着能量的释放和储存。在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个化学键水解，也就是说远离A的那个磷酸基团脱离，形成磷酸 (Pi), 同时释放能量，腺苷三磷酸就转化成腺苷二磷酸(英文名称缩写是ADP)。腺苷二磷酸也可以转化成腺苷三磷酸。具体地说，在另一种酶的催化作用下，ADP接收了能量，并且与一个磷酸结合，就可以转化成 ATP。 新知讲授 四 ATP 在生物体内的转化是十分迅速的，在细胞内形成后一般不到1 min 就要发生转化。生物体内ATP转化的数量是很大的。例如，一个人在静止状态下，24h内有40 kg的ATP发生转化；当剧烈运动时，转化的ATP多达0.5 kg/min。 总之，生物体根据自身的需要，时刻存在能量的储存和释放。我们可以形象地把这种能量转化比喻成细胞内有一种能量“货币”在流通。正是由于生物体内这种能量“货币”的流通，生物体的生命活动才能够及时得到能量供应，新陈代谢才能够顺利地进行下去。 新知讲授 四 师生互动 五 1、为什么实验里只有2号试管出现砖红色沉淀？ 分组讨论各试管变量（温度、pH、酶活性），结合实验条件总结酶的最适条件（35℃、中性pH）。 2、若用高温处理过的酶能否恢复活性？为什么？ 理解酶是蛋白质的特性。 3、列举生活中酶的应用，分析酶工程如何解决生产难题。 如加酶洗衣粉、高果糖浆生产。 随堂练习 六 一、选择题 1．酶在生物体内的作用是（ ）  A. 增加化学反应的活化能 B.  降低化学反应的活化能  C. 改变化学反应的产物  D.  提供化学反应所需的能量 【答案】B  【解析】酶是生物催化剂，其作用是降低化学反应的活化能，从而加速反应速率。 随堂练习 六 一、选择题 2.萌发的小麦种子甜味的原因是（ ） A.淀粉转化成了麦芽糖 B.淀粉转化成了葡萄糖 C.麦芽糖转化成了葡萄糖 D.蛋白质分解产生了甜味物质 答案：A 解析：萌发的小麦种子中的淀粉在小麦淀粉酶的催化下转化成了麦芽糖，因此具有甜味。 随堂练习 六 一、选择题 3.酶的催化作用具有以下哪个特点？（ ） A. 高效性 B. 无效性 C. 慢速性 D. 非专一性 答案：A 解析： 酶的催化作用具有高效性，少量的酶就能起到很强的催化作用。 4.以下哪种酶对过氧化氢的分解具有催化作用？（ ） A. 小麦淀粉酶 B. 碳酸酐酶 C. 过氧化氢酶 D. 胰蛋白酶 答案：C 解析：过氧化氢酶能够催化过氧化氢分解成水和氧气。 随堂练习 六 二、判断题 1.酶在化学反应中会被消耗掉。（ ） 2.所有酶都能在所有条件下发挥催化作用。（ ） 答案：错误 解析：：酶在化学反应中起催化作用，本身不被消耗。 答案：错误 解析：酶的催化作用需要适宜的温度和pH等条件。 随堂练习 六 二、判断题 3.ATP是细胞内能量储存的主要形式。 （ ） 4.ATP转化为ADP是一个吸能反应。（ ） 答案：正确 解析：ATP是细胞内储存和传递能量的主要分子。 答案：错误 解析：ATP转化为ADP是一个放能反应，释放能量供细胞使用。 课堂小结 七 谢谢 $$