5.1降低化学反应活化能的酶课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件围绕酶的本质、作用、特性及影响因素展开，从发酵史和巴斯德与李比希的争论切入，通过“思考·讨论”设置问题链搭建认知支架，引导学生从科学史过渡到酶的作用与实验验证，形成连贯知识脉络。 其亮点在于融合科学史与探究实践，通过萨姆纳提取脲酶结晶等案例培养科学思维，设计过氧化氢分解、温度对酶活性影响等对照实验落实探究实践，结合细胞代谢体现生命观念。采用问题驱动与实验探究结合的教学方法，学生能提升探究能力，教师可直接使用实验方案与检测题，提高教学效率。

第五章 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 2 一、酶的本质的探索 糖类通过发酵→ 酒精+二氧化碳 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 4000年前的夏禹时代，我们就掌握了酿酒技术 19世纪，欧洲酿酒业盛行 【德】李比希（化学家） 【法】巴斯德（微生物学家） 一、酶的本质的探索 3 酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。 不，引起发酵的是酵母菌中的某些物质，但这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用。 思考：若你也是当时的科学家，你如何利用实验证明上述两学者的观点呢？简述大致思路 提示1：做实验一般要遵循对照原则，这里如何设置对照实验？ 提示2：如何取得李比希提出的酵母菌中的物质？ 一、酶的本质的探索 4 思考·讨论 【德】毕希纳 酿酶 酵母菌细胞中的某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起作用，就像在活酵母菌细胞中一样。 1716年《康熙字典》收录了“酶”字，并将“酶”解释为“酒母也”，酒母就是现在所说的酵母。 思考：细胞提取液中除了酶，还有其他物质，如何提取纯酶呢？ 5 一、酶的本质的探索 思考·讨论 【美】萨姆纳 资料1：美国科学家萨姆纳(J.B.Sumner，1887-1955)也认为酶是蛋白质。1917年，他从资料中得知刀豆种子中脲酶含量相当高(这种酶能使尿素分解成氨和二氧化碳),便决定从刀豆种子中提取纯酶。他尝试了多种方法，历经一次又一次的失败，终于在1926年的一天清晨惊喜地发现，在用丙酮作溶剂的提取液中出现了结晶，这说明提取到了一定程度。 脲酶的化学本质是蛋白质 问题1：如何证明该结晶就是脲酶呢？ 问题2：若利用现代技术，如何证明该结晶是蛋白质呢？ 该结晶溶于水会使尿素分解成氨和二氧化碳 双缩脲试剂，加热使其变性观察其作用········· 6 一、酶的本质的探索 思考·讨论 【美】萨姆纳 脲酶的化学本质是蛋白质 【美】切赫 【美】奥尔特曼 科学家们又相继获得胃蛋白酶、胰蛋白酶等许多酶的结晶， 并证明这些酶都是蛋白质。 其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。 少数RNA也具有类似的功能 酶的作用到底是什么呢？ 二、酶的作用 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？ 讨论 排除物理性消化对肉块的影响 肉块被胃内的化学物质消化 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。 物理性消化又叫做机械性消化 思考·讨论 胃酸和酶等物质 二、酶的作用 8 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为 。 细胞代谢离不开酶。 细胞代谢是生命活动的基础，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，细胞依靠过氧化氢酶能快速将过氧化氢分解。 细胞代谢 H2O2→H2O＋O2 过氧化氢在什么条件下分解更快？ 9 比较过氧化氢在不同条件下的分解 探究·实践 2H2O2 2H2O + O2 反应条件 1、实验目的 新配制的体积分数为3%的H2O2溶液；新鲜的肝脏研磨液（含有过氧化氢酶）；质量分数为3.5%的FeCl3溶液；卫生香等 2、实验材料 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。 3、实验原理 条件①加热 条件②加入FeCl3溶液 条件②加入肝脏研磨液 怎么观察分解速率的快慢呢？ 探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 科学方法 控制变量和设计对照实验 自变量 因变量 在实验中人为改变的量。 比如：过氧化氢分解的不同条件 因自变量改变而改变的量。 比如：过氧化氢的分解速率 无关变量 对实验结果造成影响的可变因素。 比如：反应物的浓度和反应时间等 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。 对照试验 对照组&实验组 ②单一变量原则 ④对照原则 ①科学性原则 ③等量性原则 11 探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 4、实验步骤： 3 2滴FeCl3 1 室 温 2 90℃水浴加热 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 4 2滴肝脏研磨液 12 探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 5、实验现象： 13 探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 讨论 （1）与1号试管相比，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。 为什么加热能促进过氧化氢分解？ H2O2（常态） H2O2（活跃状态） 使过氧化氢分子得到能量 容易分解 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。 活化能 （2）在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？ 不能 加热提供了活化能 常态 终态 活跃状态 活化能 14 （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？ （5）3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？ 说明FeCl3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号试管快，说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高。 酶降低的活化能更多 探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 （4）酶和无机催化剂并没有给反应物提供活化能，为什么也能加快反应速率？ 常态 终态 活跃状态 活化能 催化剂降低了化学反应所需要的活化能。 15 6、实验结论： 与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。 酶具有高效性 探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 16 (1)图中表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是哪一段？ (2)图中表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是哪一段？ (3)图中表示酶降低的活化能的是哪一段？ (4)若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向什么方向移动？ AC BC AB 向上移动 二、酶的作用 【例题】（2020·天津河西区高一期末）有关实验所采取的措施，不涉及“降低化学反应活化能”原理的是（ ） A、利用果胶酶提高水果的出汁率 B、滴加唾液促使淀粉的分解 C、低价FeCl3溶液提高过氧化氢的分解速率 D、利用水浴加热提高还原糖与斐林试剂的反应速率 D 三、酶的特性 17 平衡点 c b a a：表示加入酶 b：表示加入无机催化剂 c：未作处理 一、酶具有高效性 结论：(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 (2)酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行。 当堂检测 18 1、酶是活细胞产生的，只能在细胞内起作用。（ ） 2、酶起催化作用后立即被降解。（ ） 3、在反应前后，酶的化学性质和数量将保持不变。（ ） 酶是活细胞产生的具有（只有）催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质, 少数酶是RNA 4、能正确表示酶降低的活化能的是（ ） A、E1 B、E2 C、E1-E2 D、E1+E2 酶 19 探究·实践 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用——酶的专一性 1、实验目的 质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液、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，检测试剂_____________(选择碘液或者斐林试剂），热水。 2、实验材料 探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 3、实验原理 淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。还原糖能够与 发生氧化还原反应，生成 的氧化亚铜沉淀。 斐林试剂 砖红色 斐林试剂 碘液无法检测蔗糖是否被水解 20 4、实验设计及结果： 取2支洁净的试管，分别编上序号1、2。 探究·实践 序号 项目 试管1 试管2 1 注入可溶性淀粉溶液 2ml —— 2 注入蔗糖溶液 —— 2ml 3 注入新鲜的淀粉酶溶液 （60℃下保温5min） 2ml 2ml 4 注入斐林试剂 2ml 2ml 5 实验结果 1 2 水浴加热 砖红色沉淀 浅蓝色 5、实验结论： 淀粉酶只能催化可溶性淀粉溶液的水解，而不能催化蔗糖溶液的分解。——酶具有专一性 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用——酶的专一性 三、酶的特性——专一性 21 每一种酶只能催化 化学反应。 细胞代谢能够有条不紊，互不干扰地进行，与酶的专一性是分不开的。目前发现的酶有8000多种,它们分别催化不同的化学反应。 一种或一类 蛋白酶只能催化蛋白质这一类物质的水解…… 22 探究·实践 影响酶活性的条件 酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，一般用酶促反应速率衡量酶活性。 (由酶催化的化学反应) 生成物的量 反应物的量 怎样测得酶促反应速率呢？ 反应时间 通常以单位时间内底物减少的量或产物生成的量（即反应的速度）来表示酶活性的大小。 联系酶的本质，哪些因素会影响酶的活性？ 23 探究·实践 探究温度对酶活性的影响 1、提出问题 温度会影响酶的活性么？温度如何影响酶的活性呢？··········· 2、做出假设（联系酶的本质） 假设1：温度会影响酶的活性 假设2：高温使酶失去活性······· 3、实验设计 实验材料选取 酶：新鲜的淀粉酶溶液和新鲜的肝脏研磨液（过氧化氢酶）？ 作用对象：质量分数为3%的淀粉溶液和体积分数为3%的过氧化氢溶液 ？ 检测试剂：碘液和斐林试剂？ 探究温度对酶活性的影响，自变量：温度；因变量：酶的活性，而反应物过氧化氢在加热条件下会自然分解，无法探究高温条件下H2O2在高温下分解是因为酶还是温度本身。 该实验最好不用斐林试剂进行鉴定，因为斐林试剂需要水浴加热，本实验的自变量是温度，须严格控制温度。“恒温” 24 探究·实践 探究温度对酶活性的影响 1试管 1’试管 2试管 2’试管 3试管 3’试管 实验步骤 1 2ml淀粉溶液 2ml淀粉酶溶液 2ml淀粉溶液 2ml淀粉酶溶液 2ml淀粉溶液 2ml淀粉酶溶液 2 100℃恒温水浴10min 60℃恒温水浴10min 0℃恒温水浴10min 3 将1’中的溶液导入1中混合摇匀 将2’中的溶液导入2中混合摇匀 将2’中的溶液导入2中混合摇匀 4 100℃恒温水浴10min 60℃恒温水浴10min 0℃恒温水浴10min 5 取出试管，滴加碘液，观察现象。 、具体步骤 、预计结果（请分情况谈论可能会出现哪些情况？） 若·········则················ 、实验原理 温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解。淀粉在淀粉酶的催化作用下分解为麦芽糖。滴加碘液淀粉遇碘变蓝，麦芽糖遇碘不变色。 根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。（定性） 25 4、实验过程及结果 1号试管： 2号试管： 3号试管： 无蓝色出现 呈蓝色 呈蓝色 5、实验结果分析 酶的催化作用需要适宜的温度，温度过高或者过低都会影响酶的活性。 探究·实践 探究温度对酶活性的影响 本实验中的酶的最适温度为60℃ 26 探究·实践 探究pH对酶活性的影响 1、实验原理 2、实验设计 2H2O2 2H2O + O2 过氧化氢酶 pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量。 步骤 项目 试管1 试管2 试管3 1 过氧化氢溶液 2ml 2ml 2ml 2 蒸馏水 1ml —— —— 3 盐酸溶液 —— 1ml —— 4 NaoH溶液 —— —— 1ml 5 肝脏研磨液 2滴 2滴 2滴 6 37℃ 5min 5min 5min 7 点燃但无火焰的卫生香 复燃 不复燃 不复燃 3、实验结论 过氧化氢酶在强酸和强碱环境中不起作用，在中性环境中能催化过氧化氢快速分解。 三、酶的特性 酶的作用条件温和 27 活性最高 活性最高 失活 【变性】 失活 【变性】 失活 【变性】 低温降低酶的活性，但不破坏酶的结构。 植物体内酶的最适温度在40℃~50℃；植物体内的酶的最适pH大多在4.5~6.5。 酶催化的化学反应一般在比较温和的条件下进行。 过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 一般来说动物内体酶的最适温度在35℃~40℃；动物体内酶的最适pH大多在6.5~8.0，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5； 28 ① 在发高烧的时候，常常食欲大减，为什么？ 一般酶制剂应放在什么条件下保存？ 体温超过合适温度，消化酶的活性降低 温水条件下，酶接近最适温度 ② 加酶洗衣粉为什么在温水条件下去污能力最强？ 低温保存 与社会联系： 20世纪60年代以前，医院里用的葡萄糖是用盐酸催化淀粉水解的方法来生产，生产过程需要在245 kPa的高压和140~150 ℃的高温下进行，并且需要耐酸的设备。60年代以后改用酶法生产，想一想，用酶来水解淀粉生产葡萄糖有什么优越性?还有哪些产品可以用酶法生产? 三、酶的特性 29 1、催化剂可加快化学反应速率。与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 2、酶缩短化学反应达到平衡点所需要的时间，但不能改变化学反应的平衡的。 1、每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 1、在最适温度（pH) 时，酶的催化作用最强。 2、在一定温度（pH）范围内，随温度（pH)的升高，酶的催化作用增强；超过最适温度和Ph,酶的催化作用逐渐减弱。 一、酶具有高效性 二、酶具有专一性 三、酶的作用条件较温和 四、影响酶促反应速率的因素 30 酶促反应速率 酶的浓度 底物充足 酶促反应速率 底物浓度 酶量一定 1、温度 2、PH值 3、酶的浓度 4、底物浓度 (P点后速率受酶数量、酶活性限制) 通过影响酶的活性，进而影响酶促反应的速率。 通过影响底物与酶的接触，进而影响酶促反应的速率，但并不影响酶的活性。 五、课堂总结 31 来源 酶 催化作用 功能 化学本质 特性 活细胞 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 高效性 专一性 作用条件温和 $