5.1+降低化学反应活化能的酶-第1课时-课件-2025-2026学年高一上学期必修1（2019）

该高中生物学课件聚焦“酶的作用和本质”，通过1783年斯帕兰札尼肉块实验导入，结合问题探讨与已有消化酶知识，以过氧化氢分解实验为支架，配合视频《酶的作用机理》，构建“细胞代谢-酶作用-活化能”知识脉络。 其亮点在于融合生命观念（细胞代谢的物质与能量观）、科学思维（实验控制变量、活化能曲线图模型）和探究实践（动手实验与酶本质科学史梳理）。实验设计严格控制变量，模型直观呈现活化能差异，科学史展现探究历程。学生通过实验与史料分析提升能力，教师可依托完整方案优化教学。

第1节 降低化学反应活化能的酶 第五章 细胞的能量供应和利用 1 第1节 降低化学反应活化能的酶 第五章 细胞的能量供应和利用 2 (一)教学目标 1.通过对酶催化作用具体实例的讨论，说明酶在细胞代谢中的作用及酶的本质和特性。 2.通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断地探索和争论中前进的伟大的科学家也会有认识上的局限性。 3.通过相关的实验和探究，尝试控制自变量、观察和检测因变量，设置对照组和重复组。 (二)教学重点和难点 2.教学难点 1.教学重点 (1)酶能降低化学反应的活化能。 酶的作用、本质和特性。 (2)探究实验中控制变量的科学方法。 第1课时 酶的作用和本质 1783年，意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间他把小笼子取出来发现笼内的肉块消失了。 新课导入 1.这个实验要解决什么问题？ 2.是什么物质使肉块消失了？ 3.怎样才能证明你的推测？ 问题探讨 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.后来科学家发现胃液中含有大量的盐酸，于是推测盐酸是使食物分解的物质。 然而这种物质是什么，他始终未能得出结论。 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，将它与盐酸混有合后，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。 学科交叉： 无机催化剂催化的化学反应范围比较广。 例如：酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。 随着对细胞研究的不断深入，人们认识到，细胞的生活需要物质和能量。 能量的释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实现。 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。 酶 消化酶 蛋白酶 呼吸酶 之前的生物学习过程中出现过哪些酶呢？ 水解酶 一.酶在细胞代谢中的作用 1.细胞代谢是细胞生命活动的基础， 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， 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（H2O2）。 下面我们就以过氧化氢在不同条件下的分解为例，探究酶的作用。 这种物质就是过氧化氢酶。 2.探究与实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解 课本第77页 2.实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 ⑴实验原理： ①H2O2在水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3＋和肝脏研磨液中的过氧化氢酶的作用下都会加速分解。 ⑵实验材料： ①体积分数为3%的H2O2溶液； 2 H2O2 → 2 H2O + O2 ②每滴质量分数为3.5%的FeCl3中Fe3＋数大约是质量分数为20%肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。 ②新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（含有较多H2O2 酶）； ③质量分数为3.5%的FeCl3溶液。 步骤 试管编号 说明 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 二 现象 气泡产生 卫生香燃烧 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 鲜肝研磨液 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 反应条件 ⑶实验步骤与现象 剂量 剂量 步骤 试管编号 说明 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 剂量 二 剂量 现象 气泡产生 卫生香燃烧 实验结果 2mL 2mL 2mL 2mL 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 肝脏研磨液 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 反应条件 ⑷实验结果分析 观测的指标 ⑸实验讨论与结论 本实验的讨论： 2号试管放出的气泡多; 不能。 a.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? b.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗? 这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。 c.3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么? 说明FeCl3溶液中的Fe3+和新鲜肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。 ⑸实验讨论与结论 d.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?为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要? 4号试管的反应速率比3号试管快得多; 说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多; 细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求才能高效率地进行， 所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。 ⑸实验讨论与结论 e.通过对实验结果的分析和讨论，你对于酶的作用形成了哪些认识?请将结论写下来。 ②与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。 ①酶具有催化作用； 本实验的结论: 3.科学方法—控制变量和设计对照实验 ①自变量： ②因变量： ③无关变量： 对照实验： 人为控制的对实验对象进行处理的因素。 随着自变量的变化而变化的变量。 如：水浴加热、加FeCl3溶液、加肝脏研磨液。 如：过氧化氢在不同条件下的分解速率。 对实验结果可能造成影响的其他可变因素。 除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持不变的实验，一般要设置实验组和对照组。 4.对照实验设计原则: ①对照实验原则： ②单一变量原则： 各组加入的试剂要等量；实验条件相同。 ④平行重复实验原则： 设计对照实验，既要有对照组又要有实验组。 在对照实验中，除了要观察的变量发生变化外，其他变量都应保持相同。 ③等量原则： 多组进行测定，减小误差。 步骤 试管编号 说明 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 剂量 二 剂量 现象 气泡产生 卫生香燃烧 结论 2mL 2mL 2mL 2mL 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 肝脏研磨液 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 反应条件 自变量 因变量 无关变量 变量 对照组 实验组 对照实验 等量性原则 等量性原则 单一变量原则 ⑹本实验中变量分析 ④平行重复实验原则： 多组进行测定，减小误差。 ②特点： ③意义： 5.细胞代谢的解释 ①概念： 细胞中每时每刻都进行的化学反应的统称。 a.一般都需要酶催化 b.在液体环境中进行 c.反应条件温和 d.一般伴随着能量的释放和储存 是细胞生命活动的基础 若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的试验中，下列操作顺序合理的是（ ） A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量 B.加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量 C.加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量 D.加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量 C 典型例题 6.酶的作用机理： 活化能： 显著降低化学反应的活化能，提高反应速率。 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。 观看《酶的作用机理》视频 《江西智慧教育平台》中［知识探究］酶降低化学反应的活化能 反应物 产物 a……………………… 活化能 反应进程(时间) 能量 加热 无机催化剂 过氧化氢酶 b……………… c……………… 7.模型构建 d……… a-d表示： c-d表示： b-d表示： 用酶催化剂促反应所需的活化能 没有催化反应所需的活化能 无机催化剂催化反应所需的活化能 a-b表示： 使用无机催化剂所降低的活化能 a-c表示： 使用酶所降低的活化能 7.模型构建 分子的常态 活跃状态 活跃状态 活跃状态 EA表示: EB表示: EC表示: 无机催化剂催化反应所需的活化能 非催化反应所需的活化能 酶促反应所需的活化能 反应物 产物 a……………………… 活化能 反应进程(时间) 能量 加热 无机催化剂 过氧化氢酶 b……………… c……………… 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。 细胞代谢为什么离不开酶呢？ 7.模型构建 产物 反应进程 反应物 ……………… 活化能 量能 ..………… 无机 催化剂 …….. 酶 量能 反应物 产物 ………………… 活化能 反应进程 加 热 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。 8.各条件使反应加快的本质： 降低化学反应所需的活化能 提高分子自身的能量，使其接近所需的活化能 更显著地降低化学反应所需的活化能 ③酶： ①加热： ②无机催化剂： 图中字母表示能量值，曲线Ⅰ为无酶催化时的曲线，曲线Ⅱ为有酶催化时的曲线，完成问题（用字母表示）。 问题1：活化能的能量值可表示为______。 问题2：酶使用时的活化能的能量值可表示为_______。 问题3：酶降低的活化能的能量值可表示为______。 a-c a-b b-c 二.酶的本质 阅读课本79~80页，思考：酶是什么？ 科学家 实验推论或结论 巴斯德以前 认为发酵是纯 ，与 无关。 法国 巴斯德 发酵是由于 的存在，即有 的参与才能引起发酵。 德国 李比希 引起发酵的是 中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞 后才能发挥作用。 化学反应 生命活动 酵母细胞 活细胞 酵母细胞 死亡并裂解 二.酶的本质 科学家 实验推论或结论 德国 毕希纳 发现不含酵母细胞的提取液同样能引起发酵并将酵母细胞中引起发酵的物质称为________。 美国 萨姆纳 从刀豆中提取脲酶结晶，并证明其本质是________。 美国 切赫和奥尔特曼 发现少数 也具有生物催化功能。 酿酶 蛋白质 RNA 阅读课本79~80页，思考：酶是什么？ 巴斯德之前 萨姆纳 巴斯德 李比希 毕希纳 切赫和奥尔特曼 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 发酵必需有活细胞参与，发酵是整个细胞在起作用 引起发酵是细胞中某些物质,且只在酵母菌死亡裂解后才发挥作用 活细胞粉碎后所得的物质作用和活的酵母细胞作用一样 证明脲酶是蛋白质 证明少量RNA也具有催化作用 梳理归纳 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? ①巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的， 但是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。 但是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; ②李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的， 3.讨论： 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? ①巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用; ②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的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。 3.从毕希纳的实验可以得出什么结论? 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。 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? 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。 酶的本质：活细胞产生（来源）的有催化作用（作用）的有机物， 5.请给酶下一个比较完整的定义。 大多数酶是蛋白质（本质），极少数酶是RNA（本质）。 一.酶在细胞代谢中的作用 1.细胞代谢 概念 特点 意义 2.比较过氧化氢在不同条件下的分解 ①实验原理 ②实验步骤 ③实验现象观察 ④现象分析 ⑤实验结论：酶具有催化作用+高效性 ⑥注意事项 3.酶的作用原理 ①活化能的概念 ②酶的作用：降低化学反应的活化能 二.酶的本质 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA 课堂小结 用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。 由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是（ ） A.蛋白酶 B.RNA酶 C.RNA D.蛋白质 C 核糖体的主要成分为RNA和蛋白质。蛋白质去除后， 剩下的RNA为催化氨基酸的脱水缩合反应的酶。 【方法点拨】 典型例题 D 2.人在发高烧时，常常不思饮食，其根本原因时（ ） A.消化道内食物尚未消化 B.发烧使胃肠蠕动减弱 C.体内的食物残渣排出受阻 D.高烧使酶的活性减弱 D 课堂练习 1.下列有关酶的叙述错误的是（ ） A.组成大多数酶的基本单位是氨基酸 B.少数的酶是RNA C.每种酶都具有高效性，专一性 D.酶都具有消化功能 3.某种酶在水解过程中，首先能得到多肽，最后得到氨基酸，这说明该酶 （ ） A.是活细胞产生的 B.是生物催化剂 C.是蛋白质 D.基本组成单位是多肽 C 再 见 Lavf59.6.100 Transcoded by Arctime Pro 2.2.1 $