5.1.1 降低化学反应活化能的酶 课件-2025-2026学年高一上学期必修1生物人教版(2019)

第五章　细胞的能量供应和利用 5.1.1降低化学反应活化能的酶 酶的作用和本质 教学目标 1、阐明酶的化学本质和作用原理。（生命观念） 2、分析“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的自变量、因变量和无关变量。 （科学思维） 3、说出酶在生产生活和医疗健康中的价值。（社会责任） 教学重难点 重点：1、阐明酶的化学本质和作用原理。 2、分析“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的自变量、因变量和无关变量。 难点：1、阐明活化能的概念。 2、区分酶和无机催化剂的催化机理。 目录 一、酶在细胞代谢中的作用 二、酶的本质 新课导入 问题探讨 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。 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 是胃内的化学物质将肉块分解了 收集胃内的化学物质，进行体外实验，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解 1、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 2、科学家发现胃液中有大量的盐酸，推测盐酸是分解食物的物质 3、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：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢离不开酶。 CO2+H2O 有机物 +O2 光能 叶绿体： 线粒体： 有机物 +O2 CO2+H2O+能量 氨基酸 多肽（蛋白质） 脱水缩合 核糖体： 在细胞较为温和的环境中，各种生化反应如何高效有序地进行呢？ 温和 ①常温 ②常压 ③水溶液环境 ④pH接近中性 ①高温 ②高压 ③强酸 ④强碱 常见有机化学反应 细胞内外的环境 细胞代谢离不开酶 剧烈 一、酶在细胞代谢中的作用 意义：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。幸而细胞中含有另一种物质，能将过氧化氢及时分解为氧气和水，这种物质就是过氧化氢酶。 酶在细胞代谢中的作用 探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验原理：新鲜肝脏中有较多的H2O2酶。质量分数为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H2O2酶分子数的25万倍。 2H2O2 反应条件 2H2O + O2 实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。 加热是化学反应常见的条件 Fe3+是无机催化剂 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的产生量 ①气泡冒出情况 ②点燃的卫生香的复燃情况 方法步骤 酶在细胞代谢中的作用 探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 取4支洁净的试管，分别编上序号1、2、3、4，向各试管内分别加入2ml过氧化氢溶液 空白对照组 实验组 常温 90℃水浴加热 2滴FeCl3 2滴肝脏研磨液 1 2 3 4 实验现象 酶在细胞代谢中的作用 探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 步骤 试管编号 变量 1对照组 2实验组 3实验组 4实验组 一 二 三 观察 实验结论 H2O2浓度 H2O2剂量 反应条件 气泡产生 带火星的卫生香 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 3% 3% 3% 3% 2ml 2ml 2ml 2ml 常温 90℃ FeCl3 肝脏研磨液 2滴 2滴 几乎无 少量 较多 大量 变亮 复燃 无关变量 自变量 因变量 相同且适宜 酶在细胞代谢中的作用 科学方法 控制变量和设计对照实验 2、自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素 5、对照实验：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叫作对照实验；对照实验一般要设置对照组和实验组 4、无关变量：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 3、因变量：因自变量改变而变化的变量 1、变量：实验过程中的变化因素 实验组：经实验因素处理的人为改变条件的组 对照组：未经实验因素处理的组 实验结果未知 实验结果已知 讨论 酶在细胞代谢中的作用 探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 1、与1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。 2、在细胞内能通过加热提高反应速率吗？ 不能 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？ FeCl3中的Fe3+ 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 4、3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？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，过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。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 活跃态 活化能 终态 常态 H2O2（常态） 使过氧化氢分子得到能量 H2O2（活跃状态） 容易分解 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 一、酶在细胞代谢中的作用 加热能促进过氧化氢分解，是因为加热使过氧化氢分子得到了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态 Fe3+和过氧化氢酶没有给过氧化氢分子提供能量，只是降低了过氧化氢分解反应的活化能 条件 活化能kJ·mol-1 没有催化剂催化 用Fe3+催化 用过氧化氢酶催化 75 40 29 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 二、酶的本质 酶的本质 巴斯德之前 萨姆纳 巴斯德 李比希 毕希纳 切赫和奥尔特曼 发酵必须有活细胞参与 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 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 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 思考·讨论 关于酶本质的探索 酶的本质 思考·讨论 关于酶本质的探索 巴斯德认为发酵与活细胞有关，是合理的；认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用，是不正确的。李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，是合理的；认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用，是不正确的。 巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究目标集中在他们争论焦点上，使科学研究更加有的放矢。 讨论 1、巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？ 2、在科学发展过程中出现争论是正常的。巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？ 酶的本质 思考·讨论 关于酶本质的探索 毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。 萨姆纳历时9年，用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。 3、从毕希纳的实验可以得出什么结论？ 4、萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他取得成功靠的是什么样的精神品质？ 5、请给酶下一个比较完整的定义。 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。 （少数是RNA） 酶在生活中的应用 多酶片 多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用 温水浸泡 不可洗羊毛衫 加酶洗衣粉 果胶酶 分解果肉内细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得澄清 二、酶的本质 酶的作用和本质 细胞代谢 意义 活化能 概念 酶的作用机理 作用机理 过氧化氢在不同条件下的分解 酶的本质 条件 控制变量实验 对照实验 蛋白质 课堂小结 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 D 巩固练习 巩固练习 D 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 3、酶具有极强的催化功能，其原因是（ ） A.增加了反应物之间的接触面积 B.降低了化学反应的活化能 C.提高了反应物分子的活化能 D.提供了化学反应的活化能 巩固练习 B 4、酶的发现经过了许多科学家的研究，以下科学家及其成果不对应的是（ ） A.巴斯德提出没有活酵母菌细胞参与，酿酒时糖类就不能转化为酒精 B.李比希证明促使酒精发酵的是酵母菌中的某些物质，而不是细胞本身 C.萨姆纳提取出脲酶结晶，并证明其化学本质是蛋白质 D.切赫与奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能 巩固练习 B 5、下列有关酶的叙述，正确的是（ ） A.酶由细胞产生，并且只能在生物体内发挥作用 B.酶都是蛋白质，具有一定的空间结构 C.酶反应前后性质不变 D.酶具有催化作用和调节作用 巩固练习 C 谢谢观看！ $