5.1.1酶的作用和本质 课件 2025—2026学年高一上学期生物人教版必修1

第5章 细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应活化能的酶 1 鸡为什么要啄食沙粒？ 物理性消化 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。 胃内的某种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。 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，发现笼内肉块消失了。 鹰胃里的这种化学物质到底是什么？ 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。 酶 有什么作用呢？ 它是什么物质呢？ 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。后来，科学家发现胃液中含有大量的盐酸，推测盐酸是使食物分解的物质。 〆【学习目标】 1.阅读P76-78，简述酶在细胞代谢中的作用； 2.阅读P78，简述控制变量原则和设计对照试验的要点； 3.阅读P79-80，梳理关于酶本质的探索历程，并说出酶的本质。 ς【学习重点】 1. 酶在细胞代谢中的作用 2. 酶的本质 CO2+H2O （CH2O) +O2 光能 酶 叶绿体 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 线粒体 酶 氧气 氨基酸 多肽 酶 脱水缩合 核糖体 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。 反应缓慢 反应过程复杂 对反应条件要求高 5 常见有机化学反应的条件 高温 高压 强酸 强碱 剧烈条件 评讲 细胞内外的环境 温和 常温 常压 水溶液环境 pH接近中性 思考： 在细胞较为温和的环境中，各种生化反应如何高效有序的进行呢？ 酶 7 酶的作用 细胞代谢是细胞生命活动的基础，但细胞代谢中也会产生代谢废物，甚至会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，细胞中有过氧化氢酶，能将过氧化氢及时分解为氧气和水。 探究酶的作用 2H2O2 2H2O + O2 过氧化氢是细胞代谢过程中产生的一种对细胞有害的物质，必须及时被分解为氧气和水，细胞才能不被毒害。 1、根据你学过的知识思考：如何将过氧化氢分解？ 2、分解速率如何？ 常温 加热 无机催化剂（Fe3+) 反思交流 得出结论 进行实验 设计实验 作出假设 提出问题 过氧化氢酶 任务1：探究酶在细胞代谢中的作用 加热是化学反应常见的条件 这些化学反应在生物体内可以顺利而快速的进行，如果放到生物体外也会那么容易的进行吗 过氧化氢酶促进过氧化氢分解的速率最快。 反思交流 得出结论 进行实验 设计实验 作出假设 提出问题 2H2O2 2H2O + O2 反应条件 实验原理： 反思交流 得出结论 进行实验 设计实验 作出假设 提出问题 探究不同条件下过氧化氢的分解速率 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： 常温 加热 加FeCl3 加过氧化氢酶 实验设计： 产生量：气泡产生情况、卫生香复燃情况 酶的作用 ③材料用具 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%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 酶的作用 1.本实验为什么要用新鲜的肝脏？ 新鲜的肝脏中的过氧化氢酶的数量多。不新鲜的肝脏中过氧化氢酶活性很低。 使肝脏细胞中的过氧化氢酶的释放出来，研磨液会增大酶与过氧化氢的接触面积，加快分解速率。 2.为什么把肝脏制备成研磨液？ 3、H2O2的浓度和剂量会不会对因变量造成影响？是何种变量？为了不影响实验效果，应如何处理？ H2O2的浓度和使用量需相等；比如各种条件同时施加;反应时间相同等。（即无关变量需相同且适宜） 会 无关变量(除自变量外，对结果造成影响的其他可变因素) 反思交流 得出结论 进行实验 设计实验 作出假设 提出问题 探究不同条件下过氧化氢的分解速率 实验目的： 自变量 （人为控制） 因变量 (检测对象) 探究·实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解 15 步骤 试管编号 说明 (变量类型) 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 剂量 二 反应条件 结果 气泡产生量 结论 因变量 自变量 无关变量 卫生香 复燃程度 不明显 少量 较多 大量 变亮 复燃 3% 3% 3% 3% 2ml 2ml 2ml 2ml 常温 90℃ 常温2滴FeCl3 常温2滴 肝脏研磨液 反思交流 得出结论 进行实验 设计实验 作出假设 提出问题 15 1与2对照 1与3对照 1与4对照 3与4对照 1 2 3 4 假设 √ 反思交流 得出结论 进行实验 设计实验 作出假设 提出问题 加热可以加快过氧化氢分解 FeCl3能催化过氧化氢分解 过氧化氢酶能催化过氧化氢分解 过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高 常温 加热 加FeCl3 加过氧化氢酶 实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 17 步骤 试管编号 说明 (变量类型) 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 剂量 二 反应条件 结果 气泡产生量 结论 因变量 自变量 无关变量 卫生香 复燃程度 不明显 少量 较多 大量 变亮 复燃 3% 3% 3% 3% 2ml 2ml 2ml 2ml 常温 90℃ 常温2滴FeCl3 常温2滴 肝脏研磨液 反思交流 得出结论 进行实验 设计实验 作出假设 提出问题 相同且适宜 单一变量原则 对照原则 可观测性 对照组 实验组 实验组＝对照组+实验处理 ＝对照组±自变量 17 控制变量和设计对照实验 自变量 因变量 无关变量 (等量且适宜) (单一变量) (检测) 一般步骤： 第一步：分组、编号，统一处理（注意“均分、实验对象 状态一致”等） 第二步：分组施加自变量 第三步：一段时间后，检测因变量 科学方法 （1）在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，加热促使H2O2分解，Fe3＋和过氧化氢酶也能促使H2O2分解，它们作用的原理相同吗？ 一、酶的作用原理 加热 提高分子的能量 Fe3+ 降低化学反应的活化能(催化作用） 酶 更显著地降低化学反应的活化能(催化作用） 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。 酶作用原理（实质）：降低反应所需的活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。 酶作用意义：使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行。 加热、Fe3+、酶的作用机理 加热、Fe3+、酶的作用机理(视频) 加热可以加快过氧化氢分解 FeCl3能催化过氧化氢分解 过氧化氢酶能催化过氧化氢分解 过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高 提供能量 降低活化能 显著降低活化能 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。 (单位J/mol) 活化能 1与2对照 1与3对照 1与4对照 3与4对照 结论 原理 结 论 原 理 评讲 酶的作用 ①表示： ②表示： ④表示： 没有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。 ③表示： ⑤表示： 无机催化剂降低的活化能。 酶降低的活化能。 （3）过氧化氢酶在反应前后有变化吗？如果增加过氧化氢酶的数量，最终产生的气体总量会怎样？ 没有变化，催化剂在化学反应前后无变化。 最终产生的气体总量不变，催化剂只降低化学反应的活化能，不改变反应的平衡点。 拓展延伸 评讲 1、酶的作用原理小结 根据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。 AC BC AB (4)酶和无机催化剂一样，并不改变平衡点的位置，只是改变化学反应的速率，使化学反应更快地达到平衡点。酶在反应前后的数量和性质不变。 (5)无机催化剂和酶都能提高反应速率，但是酶的催化效率更高；酶不能为化学反应提供所需要的能量，而是通过降低反应的活化能来加快反应速率。 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。 1.(2023·山西晋城一中高一调研)如图表示酶和无机催化剂改变化学反应速率的原理，下列叙述正确的是 A.酶具有催化作用，是因为能为化 学反应提供能量 B.酶降低的化学反应的活化能是EC C.酶比无机催化剂的催化效率更高， 其实质在于EB－EC＞EB－EA D.EC和EA分别表示酶和无机催化剂 为化学反应提供的活化能 √ 巩固练习 30 巩固练习 2.(2023·辽宁朝阳高一期末)如图所示为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，下列叙述正确的是 A. 加FeCl3溶液的试管产生的气泡最多 B. 肝脏研磨液使过氧化氢分解最快，是因为其浓度高于3.5%的FeCl3溶液 的浓度 C. 本实验中加入FeCl3组和加入肝脏研磨液组的作用机理不同 D. 该实验的1号试管常温处理，是作为对照组，排除无关变量的干扰 √ 31 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 少数酶是RNA 任务2：探索酶的本质 科学在争论中前进， 在不断探索中发展。 能够在细胞内温和环境中催化各种生化反应，酶是一种什么样的物质呢？ 活细胞产生的 ——酶的来源 有机物 ——酶的化学本质 具有催化作用 ——酶的功能 请给酶下一个比较完整的定义。 二、酶的本质 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，少部分酶是RNA。 酶促反应：由酶催化的化学反应称为酶促反应 底物：受酶催化而发生化学反应的分子叫底物（反应物） 二、酶的本质 归纳总结 化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是 RNA 合成原料 合成场所 细胞核（主要） 来源 生理功能 作用场所 细胞 或细胞 酶 一般 细胞中均能产生 核糖核苷酸 氨基酸 核糖体 具有 功能 活 催化 内 外 加酶洗衣粉能用开水浸泡吗？ 联系生活 不能， 大部分酶是蛋白质，蛋白质在高温下空间构象发生变化，变性失活，原有功能丧失。 结构与功能相适应 Lavf58.48.100 $