5.1 “细胞工厂”的核心工程师与技术工人——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

该高中生物学课件聚焦“酶”的作用、本质、特性及应用，以斯帕兰扎尼实验和植物能量转换现象导入，通过“细胞工厂”比喻串联能量需求到酶功能的知识脉络，借助实验设计、变量控制等支架构建认知体系。 其特色在于以探究实践为主线，通过过氧化氢分解等实验培养科学思维，结合酶降低活化能体现生命观念，联系加酶洗衣粉等应用渗透态度责任。问题驱动与案例分析帮助学生深化理解，教师可高效开展实验教学与知识梳理。

第5单元 “细胞工厂”的生命动力之源—能量的供应和利用 炎炎烈日之下，岩石变得很烫，这是因为这是在岩石上的光能转变成热能，而组成岩石的分子并未发生化学变化。岩石旁边的植物同样遭到暴晒，却并未变得发烫。是不是植物不吸收光能呢？当然不是。植物的叶片不但能吸收光能，而且能通过光合作用将一部分光能转变成储存在有机物中的化学能 细胞的生命活动需要能量来驱动的。太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头。外界能量进入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应。 细胞是如何通过化学反应来获取和利用能量的呢？ 新叶伸向和煦的阳光 蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。 他们为生存而获取能量， 能量在细胞里流转激荡。 2.“细胞工厂”的通用电卡 3.“细胞工厂”的核心动力车间 4.“细胞工厂”的原料和能源部 第 5单元 5.1 降低化学反应活化能的酶 5.3 细胞呼吸的原理和应用 5.4 光合作用与能量转化 1.“细胞工厂”的核心工程师与技术工人 第5单元 “细胞工厂”的生命动力之源—能量的供应和利用 5.2 细胞的能量“货币” 5.1“细胞工厂”的核心工程师与技术工人 ——酶 学习目标 1.通过对酶催化作用具体事例的讨论，说明酶在细胞代谢中的作用 2.通过阅读分析关于“酶本质的探索”的资料，阐明绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA的事实 3.通过相关实验，学会控制自变量，观察观察和检测应变量，以及尝试设置对照组和重复实验 4.通过酶在生活、生产中的应用实例，认同酶在生产实践上应用，具有高效，环保，节能等特点 目录 任务1：酶的作用 活动1：比较过氧化氢在不同条件下的分解 活动2：探究酶的作用机理 任务2：酶的本质 活动：酶本质的探究 任务3: 酶的特性 活动1: 酶具有高效性 活动2: 酶具有专一性 活动3: 酶的作用条件温和 任务一：酶的作用 问题探讨 1773年，斯帕兰扎尼设计了一个巧妙的实验:将肉块放入小巧的金属笼中，然后让鹰吞下去。过一段时间他将小笼取出，发现肉块消失了。 问题1:为什么将肉块放在金属笼内？ 问题2:是什么物质使肉块消失了？ 问题3:怎样证明你的猜测？ 任务一：酶的作用 活动1：比较过氧化氢在不同条件下的分解 1 2 3 4 一 二 结果 结论 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 不处理 90℃ 水浴 2滴 FeCl3 2滴肝脏 研磨液 不明显 少量 较多 大量 不同处理 H2O2 浓度 剂量 气泡产生 酶具有催化作用，酶的催化效率比无机催化剂的高 任务一：酶的作用 活动1：比较过氧化氢在不同条件下的分解 问题1：与试管1相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？ 问题2：在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？ 问题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？ 问题4：3号和4号试管相比，哪支试管反应速率快？这说明了什么？为什么说酶对于细胞内的化学反应的顺利进行是至关重要？ 问题5：本实验的结论？ 任务一：酶的作用 活动1：比较过氧化氢在不同条件下的分解 说明 1 2 3 4 一 二 结果 结论 控制变量和设计对照实验 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 不处理 90℃ 水浴 2滴 FeCl3 2滴肝脏 研磨液 不明显 少量 较多 大量 不同处理 H2O2 浓度 剂量 气泡产生 无关变量 自变量 因变量 对照实验 对照组 实验组 酶具有催化作用，酶的催化效率比无机 催化剂的高 任务一：酶的作用 活动2：探究酶的作用机理 问题1:表中数据是在20℃测得的过氧化氢分解的活化能，分析数据，酶和无机催化剂加快化学反应速率的机理是什么？酶的催化效率比无极催化剂高的原因是什么？ 问题2:没有催化剂时的活化能是多少？有酶催化时的活化能又是多少？酶所降低的活化能是多少？（用图中字母表示） 条件 活化能（KJ/mol） 没有催化剂催化 75 FeCl3催化 54 过氧化氢酶催化 29 任务一：酶的作用 活动2：探究酶的作用机理 任务一：酶的作用 活动2：探究酶的作用机理 1.酶的作用： 2.酶的作用机理： 3.与无机催化剂相比酶的催化效率更高的原因是： 催化作用（化学反应前后化学性质和量不会改变） 降低化学反应所需的活化能 酶降低化学反应活化能的作用更显著 任务二：酶的本质 活动：酶本质的探究 科学家  研究结论或成就  巴斯德    李比希    毕希纳    萨姆纳    切赫和奥尔特曼 发酵必须要有酵母活细胞的作用 发酵是酵母细胞中的物质在起作用，但只有酵母细胞死亡裂解后才发挥作用 发酵是酵母细胞中的物质在起作用，无论细胞死亡与否都起作用 用多种方法证明脲酶是蛋白质 发现少数RNA也具有催化功能 任务二：酶的本质 活动：酶本质的探究 化学本质 绝大多数是________ 少数是______ 合成原料 合成场所 来源 生理功能 酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA 蛋白质 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 主要在细胞核 活细胞产生 催化作用 例1:下列关于酶的叙述，正确的是（　 　） A. 酶的化学本质都是蛋白质 B. 酶的化学本质都是RNA C. 酶是有催化作用的有机物 D. 酶是有催化作用的无机物 例2:下列关于酶的作用特点及本质的叙述，错误的是（      ） A. 酶可以脱离生物体起作用 B. 酶可以在细胞内或细胞外发挥作用 C. 大部分酶起催化作用，少部分酶起调节作用 D. 酶是活细胞产生的一类有机物 C C 任务三：酶的特性 活动1：酶具有高效性 事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。 107 ～1013 酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行、能量供应的稳定。是细胞内的化学反应能在常温、常压、中性水溶液环境中进行的关键因素。 酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？ 酶具有高效性的意义： 任务三：酶的特性 活动2：酶具有专一性 无机催化剂既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。 蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。 口腔里有唾液淀粉酶，可塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化。 酶具有专一性 任务三：酶的特性 活动2：酶具有专一性 材料用具： 1.试剂：质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液、质量分数为2%的蔗糖酶溶液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、质量分数为3%的蔗糖溶液、斐林试剂、热水、碘液 2.实验仪器：试管、大烧杯、量筒、滴管、温度计、试管夹、三脚架、陶土网、酒精灯、火柴 从以下所给出的材料用具中选择合适的材料，设计实验验证酶具有专一性？ 同酶不同底物 同底物不同酶 任务三：酶的特性 试管1 试管2 可溶性淀粉溶液     蔗糖溶液     新鲜的淀粉酶溶液     斐林试剂     保温     实验现象   2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 5min 5min 出现砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 —— —— 同酶不同底物 活动2：酶具有专一性 因变量 自变量： 底物的种类 无关变量： 相同且适宜 对照组 实验组 任务三：酶的特性 试管1 试管2 可溶性淀粉溶液     蔗糖酶溶液     新鲜的淀粉酶溶液     碘液     实验现象   2mL 2mL 2mL —— 2滴 2滴 无蓝色 有蓝色 —— 2mL 无关变量 同底物不同酶 活动2：酶具有专一性 因变量 实验结论：酶具有专一性 自变量： 酶的种类 对照组 实验组 任务三：酶的特性 活动3：酶作用条件温和 细胞中几乎所有的化学反应都是由酶催化的。酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。酶活性可用在一定条件下，酶所催化某一化学反应的速率表示。 若细胞生活的环境条件发生改变，酶活性会怎样变化呢？ 酶起催化作用需要什么样的条件呢？ 任务三：酶的特性 活动3：酶作用条件温和 材料用具： 1.试剂：质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液、新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸、物质的量浓度为0.01mol/L的氢氧化钠溶液、热水、蒸馏水、冰块、碘液、斐林试剂 2.实验仪器：试管、大烧杯、量筒、滴管、温度计、试管夹、三脚架、陶土网、酒精灯、火柴、PH试纸 问题1：探究温度对酶活性的影响选择淀粉还是过氧化氢做实验，为什么？ 探究PH对酶活性的影响呢？ PH：过氧化氢 酸能催化淀粉水解 温度：淀粉 过氧化氢加热会分解，影响实验结果 任务三：酶的特性 活动3：酶作用条件温和 材料用具： 1.试剂：质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液、新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸、物质的量浓度为0.01mol/L的氢氧化钠溶液、热水、蒸馏水、冰块、碘液、斐林试剂 2.实验仪器：试管、大烧杯、量筒、滴管、温度计、试管夹、三脚架、陶土网、酒精灯、火柴、PH试纸 问题2：探究温度对淀粉酶活性的影响中，实验结果能否用斐林试剂进行检测？为什么？ 不能；斐林试剂使用时需要加热，会改变实验的温度，从而对实验结果造成影响 任务三：酶的特性 活动3：酶的作用条件温和 1号试管 淀粉溶液 实 验 步 骤 一 二 三 四 实验现象 结论 2号试管 3号试管 加入相应温度下保温过的的淀粉酶2滴，振荡 试管各加入2mL淀粉溶液 蓝色 保持0℃冰水中保温约5min 加热至100℃，保温约5min 加热至60℃， 保温约5min 各加入两滴碘液，振荡 温度会影响酶活性，在一定温度条件下酶的催化活性较高 蓝色 探究温度对淀粉酶活性的影响 问题1:自变量？ 温度 问题2:因变量？ 酶活性（是否有蓝色） 问题3:无关变量？ 淀粉溶液的量 保温时间 淀粉酶的量 碘液的量 PH等 无蓝色 任务三：酶的特性 活动3：酶作用条件温和 pH对酶活性的影响 步 骤 实验操作 内容 试管1 试管2 试管3 1 2 3 4 注意：实验程序中2、3步一定不能颠倒 2滴 2滴 2滴 注入等量过氧化氢酶溶液 注入不同pH 的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL盐酸 1 mLNaOH 注入等量H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL 观察现象 有大量气泡 产生 无气泡 产生 无气泡 产生 问题1:自变量？ PH 问题2:因变量？ 酶活性（气泡的多少） 问题3:无关变量？ 过氧化氢的量 过氧化氢酶的量 反应时间 温度等 任务三：酶的特性 活动3：酶作用条件温和 动物:35-40oC； 植物:40-50oC之间； 微生物最适温度差别很大 有些人工酶：60oC 动物:6.5~8.0 例外，胃蛋白酶的最适pH:1.5 植物:4.5~6.5 任务三：酶的特性 活动3：酶作用条件温和 酶活性很低，但空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温条件下保存 温度过高、过酸、过碱，酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活 例1:酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，下列有关酶活性的叙述中，正确的是（     ） A. 酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示 B. 温度越高，酶活性越大 C. 底物浓度越高，酶活性越大 D. 当pH为中性时，酶活性最大 A 例2:为探究某加酶洗衣粉中蛋白酶的最适催化温度 ， 研究小组进行实验 ， 结果如下表。该加酶洗衣粉中蛋白酶的最适催化温度最可能是（     ） 组别 1 2 3 4 5 6 7 8 温度 ( ℃) 0 10 20 30 40 50 60 70 蛋白块消失的时间 ( 分钟 ) 40 35 30 20 30 40 50 60 A. 10 ℃ B. 30 ℃ C. 50 ℃ D. 70 ℃ B 例3:在1～5号试管中分别加入2mL 0.5mol·L-1的过氧化氢溶液，再进行相应的实验，结果如下（注：铁离子是过氧化氢水解的催化剂；新鲜土豆中含有过氧化氢酶）： 试管编号 1 2 3 4 5 加入物质 1mL唾液 锈铁钉 生土豆块 熟土豆块 生土豆块和稀盐酸 实验结果 几乎无气泡 少量气泡 大量气泡 几乎无气泡 少量气泡 据表分析不正确的是（     ） A. 1号几乎无气泡，说明唾液淀粉酶不能催化过氧化氢水解 B. 3号和5号对比，说明酶的活性受pH的影响 C. 3号和4号对比，说明酶的活性受温度的影响 D. 2号和3号对比，说明酶具有专一性 D 例4:如图表示最适温度下反应物浓度对酶催化的化学反应速率的影响。以下分析正确的是（     ） A. 改变反应的pH，曲线形状不会变化 B. 若A点时温度升高10℃，曲线上升幅度将变大 C. 若B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，反应速率会加快 D. 限制BC段曲线不再上长升的原因主要是反应物的浓度 C 任务四：酶的应用 活动：酶为生活添姿彩 应用1:溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。 应用2:果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变的清亮。 应用3:加酶洗衣粉比不同洗衣粉有更强的去污能力，能把衣物清洗的更加干净鲜亮。加酶洗衣粉中的酶不是直接来自生物体的，而是经过酶工程改造的产品，比一般的酶稳定性强。 任务四：酶的应用 活动：酶为生活添姿彩 应用4:残留在牙缝里的食物残渣是细菌的美食，也是导致龋齿的祸根。含酶牙膏可以分解细菌，是我们的牙齿亮洁，口气清新。 应用5:多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用。 应用6:胰蛋白酶可用于促进伤口愈合和溶解血凝块，还可以用于去除坏死组织，抑制污染微生物的繁殖。 应用7:脂肪酶处理废油脂，制造生物柴油，既保护了环境又使其得到合理利用。 应用8:青霉素酰化酶能将易形成抗药性的青霉素改造成杀菌力更强的氨苄青霉素。 自然界中存在的酶并不完全适用于在生活生产上应用。科学家利用煤工程技术对美景性改造，使之更加符合人们的需要。 活动：酶为生活添姿彩 任务四：酶的应用 同学们下节课再见！ EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $