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

该高中生物学课件聚焦“酶的作用、本质及特性”核心内容，以“视觉形成中2×10⁻¹³秒的化学反应”为课堂导入，通过细胞代谢特点引出酶的必要性，再结合实验探究（如H₂O₂分解实验）、科学史梳理（从巴斯德到切赫的酶本质研究）及曲线分析，构建“作用原理→本质探索→特性验证→影响因素”的逻辑脉络，以实验设计原则（单一变量、对照）和模型分析为学习支架。 其亮点在于深度融合科学思维与探究实践，通过“比较H₂O₂在不同条件下的分解”“温度/pH对酶活性影响”等实验，培养学生变量控制、对照设计的科学思维，以及提出问题、实施方案的探究能力；结合“加酶洗衣粉”等生活实例与酶的结构功能观（生命观念），帮助学生理解酶的高效性、专一性及作用条件温和的本质。对学生而言，可提升实验操作与逻辑分析能力；对教师，资料中实验步骤、结果分析及拓展应用（如酶活性检测实验设计）详实，便于高效组织教学。

第5章 细胞的能量供应和利用 5.1降低化学反应活化能的酶 【资料1】细胞中最快的化学反应之一：在你抬头看一眼的瞬间，一个光子进入眼睛，精准地击中视杆细胞中的视紫红质分子，约在2 x 10-13秒反应生成全反式视黄醛，在不到一秒的时间内，还要发生上万个化学反应，最终让你看见多彩世界。 细胞代谢：细胞中化学反应的统称。 细胞代谢的特点： ①复杂 ②繁多 ③高效 ④有序 ⑤温和 ⑥一般都需要酶催化 【资料2】细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白 ，会加速人体衰老。 2H2O2 2H2O + O2↑ 如何加快H2O2的分解？ 加热 加催化剂（如FeCl3、MnO2） 加过氧化氢酶 实验探究：比较H2O2在不同条件下的分解 2H2O2 2H2O+O2↑ 不同反应条件 1.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。 2.实验原理 ③新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（含较多的过氧化氢酶） ①新配制的体积分数为3%的H2O2溶液 ②质量分数为3.5%的FeCI3溶液 3.实验材料 ①卫生香的复燃情况 ②气泡冒出情况 H2O2的分解快慢的观察指标:O2的产生量 4.实验结果及其观测指标 5.实验设计 2号 1号 3号 4号 过氧化氢溶液 常温 90℃水浴 2滴FeCl3溶液 2滴肝脏研磨液 气泡产生 卫生香复燃 分组编号 加反应底物 控制反应条件 结论 生物实验设计的原则1：单一变量原则 自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素。 因变量：因自变量改变而变化的变量。 无关变量：除自变量外，实验过程中还存在的会对实验结果造成影响的可变因素。 变量 Y = a + f(x) 对无关变量的处理：相同且适宜。 实验探究：比较H2O2在不同条件下的分解 加热 加速过氧化氢的分解。 5.实验结果及结论分析 1、2对照 1、3对照 加FeCl3 加速过氧化氢的分解。 1、4对照 加H2O2酶 加速过氧化氢的分解。 2、3、4对照 加快反应的效率最高。 1组不接受自变量的处理，称为对照组（空白对照）；2、3、4分别接受不同条件处理，称为实验组。 除自变量外，无关变量保持一致，并将结果仅从对比，这样的实验叫做对照实验。 能 能 能 生物实验设计的原则2：对照原则 H2O2酶 5.实验设计 实验探究：比较H2O2在不同条件下的分解 2号 1号 3号 4号 对照组 实验组 2mL 过氧化氢溶液 常温 90℃水浴 2滴FeCl3溶液 2滴肝脏研磨液 气泡产生 卫生香复燃 分组编号 变量处理 变量处理 结论 生物实验的两大原则：单一变量原则、对照原则 无 少 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 加热、加FeCl3、加H202酶都能加快过氧化氢分解，其中H202酶的加速过氧化氢分分解的效果最好。 一、酶的作用 （一）加热为什么能加快过氧化氢分解？ 加热为分子提供了能量 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称为活化能。 加热为什么能加快过氧化氢分解？ FeCl3能加快反应的原理是什么？ 加热为分子提供了能量 FeCl3作为催化剂能降低化学反应的活化能 酶可以降低化学反应的活化能，因此酶的作用是 ，且酶降低活化能比无机催化剂更显著。 一、酶的作用 H2O2酶能加快反应的原理是什么？ 催化 一、酶的作用 若图中曲线为没有催化剂和有酶催化的反应曲线，则： (1)没有酶催化的反应曲线是 ,有酶催化的是 ; (2)ac段含义 ; (3)bc段含义 ; (4)ab段的含义是 ; (5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将 移动。 ② ① 酶降低的活化能 向上 在无催化剂时，反应所需要的活化能 在有酶催化时，反应所需要的活化能 1. 酶作为催化剂的特点： ①化学反应前后酶的数量和性质均不变。 ②酶不为化学反应提供能量、不直接参与化学反应、不改变化学反应的方向和生成物的量。 2. 酶促反应曲线分析： 未加催化剂 无机催化剂 酶催化 时间 产物量 ① ② ③ 一、酶的作用 2. 酶促反应曲线分析： 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 切赫和奥尔特曼 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 切赫 奥尔特曼 少数酶是RNA 二、酶的本质 二、酶的本质 催化 功能 本质 活细胞产生的 酶 来源 绝大多数是蛋白质， 少数是RNA 1. 请从酶的来源、功能、本质三个方面，尝试给酶下一个定义？ 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。 加酶洗衣粉 一些嫩肉粉中含有木瓜蛋白酶 生活中的酶 2. 酶是由活细胞产生的，是否只能在或细胞内发挥作用？ 酶既可以在细胞内发挥作用，也可以在细胞外（如消化道内）、体外发挥作用。 消化酶在消化道内发挥作用 化学本质 绝大多数是____________ 少数是______________ 元素组成 合成原料 合成场所 来源 作用 作用场所 作用原理 RNA 蛋白质 核糖核苷酸 氨基酸 核糖体 细胞内、细胞外、生物体外均能发挥作用 C、H、O、N、（S） C、H、O、N、P 显著降低化学反应的活化能 小结：酶的作用和本质 活细胞（哺乳动物成熟红细胞除外） 催化 1.酶解法 检测所催化的反应是否能够发生 待测酶液 蛋白酶处理 RNA酶处理 【P80拓展应用3】给你一份酶结晶，你能设计实验检测它是不是蛋白质吗？请简略写出实验步骤。 2.颜色反应检测法 某种酶 + 双缩脲试剂 出现紫色→该酶是蛋白质 不出现紫色→该酶是RNA 三、酶的特性 （一）高效性 通过 对比，可以反应酶的催化具有高效性。 ③④ 【资料1】经计算，质量分数为3.5%的FeCl3溶液与20%肝脏研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+数大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。 酶的高效性是指同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。 酶的催化效率一般是无机催化剂的1013-1017倍。 三、酶的特性 【资料2】无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如，酸既可以催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？ 【提出问题】 【做出假设】 【设计实验】 (1)实验材料： 可溶性淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、斐林试剂、热水 (2)实验用具： 试管、大烧杯、滴管、酒精灯等 酶能催化多种化学反应吗？ 不能，一种酶只能催化一类特定的化学反应。 【设计实验】 (1)实验材料： 可溶性淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、斐林试剂、热水 (2)实验用具： 试管、大烧杯、滴管、酒精灯等 请你写出探究淀粉酶是否只能催化特定化学反应的实验设计思路。 取2支试管编号为1、2两组，向1号试管加入适量可溶性淀粉溶液，向2号试管加入等量蔗糖溶液，再分别向两支试管中加入等量淀粉酶溶液，反应相同时间后，用斐林试剂检测两组底物是否被水解。 先做变量分析： ①自变量： ②因变量： ③无关变量： 再用简洁、规范的语言进行表述： 反应物（底物） 底物的水解情况 温度、底物和酶的用量、浓度、反应时间等 1号试管 2号试管 实验步骤 一 2ml淀粉溶液 2ml蔗糖溶液 二 三 四 现象 结论 2mL淀粉酶 2mL淀粉酶 砖红色沉淀 无砖红色沉淀 振荡→60℃热水保温5min 2ml斐林试剂振荡→水浴加热1min 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解 【设计实验】 有必要，遵循实验设计的对照原则。1号试管可排除淀粉酶的活性、浓度等无关变量对实验结果的影响。 ②已知淀粉酶能够催化淀粉水解，设置1号试管有无必要 ①上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？说明原因。 蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色，因此无法判断淀粉酶是否能水解蔗糖，也就不能说明酶是否具有专一性。 【实验分析】 ③本实验的设计思路是什么？你还有其他设计思路吗？ 本实验的思路：探究同一种酶是否能催化不同底物水解 另一种设计思路：探究不同种类的酶能否催化同一种底物的水解。 另一种设计:探究不同种类的酶能否催化同一种底物的水解 两种试剂都可以，都可以检测淀粉是否被水解。 用什么试剂来检测呢？斐林试剂？碘液？ 同一底物，不同酶 同一酶，不同底物 归纳：探究酶专一性的方法 【实验分析】 一种酶只能催化一种或一类化学反应。 （1）概念： 例如： 脲酶——只能催化尿素分解 过氧化氢酶——只能催化过氧化氢分解 二肽酶——可以催化所有的二肽分解 （2）意义： 使细胞代谢有条不紊地进行。 2.酶具有专一性 【教材85页拓展应用1】下图表示的是某类酶作用的模型。尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释 酶的什么特性？ ①这个模型中A代表 ，B代表 ，C和D代表 。 ②这个模型的含义是：酶A与底物B专一性结合，催化反应的发生，产生了产物C和D。这个模型可以类比解释酶的 。 酶 底物（反应物） 产物 专一性 【资料3】许多无机催化剂能在高温、高压、强酸、强碱的条件下催化的化学反应，酶也可以吗？ 【提出问题】 【做出假设】 酶是否能在高温高压、强酸强碱条件下催化反应？ 不能。蛋白质在上述条件下可能会变性，酶活性降低。 实验1：探究温度对酶活性的影响 【实验设计】 1.材料选择 淀粉酶。因为加热本身就能促进H2O2分解，影响对H2O2酶活性的判断。 选择淀粉酶还是过氧化氢酶作为实验材料？为什么? 自变量: 因变量: 无关变量: 温度（0℃、60℃、90℃） 淀粉酶的活性（检测指标：淀粉被水解的情况） 淀粉和淀粉酶的浓度和用量、溶液的PH和反应时间等 2.变量分析： 实验1：探究温度对酶活性的影响 【实验设计】 步骤 项目 试管 ① ② ③ 1 可溶性淀粉溶液 5mL 5mL 5mL 2 α-淀粉酶溶液 3mL 3mL 3mL 3 温度 0℃ 60℃ 90℃ 现象 斐林试剂 2滴 2滴 2滴       请你找出该实验设计有哪些错误之处？ 1.应该将底物和酶先分别保温再混合。 2.不宜选斐林试剂作为检测试剂，其使用需要加热，会改变实验预设温度。 组别 步骤 ①组 ②组 ③组 1号 1′号 2号 2′号 3号 3′号 3%的可溶性淀粉溶液 2 mL — 2 mL — 2 mL — 2%的淀粉酶溶液 — 1 mL — 1 mL — 1 mL 不同温度下分别处理5 min 0 ℃ 60 ℃ 100 ℃ 将同一温度下的两种物质混合后再在对应温度下保温5 min 滴加碘液 1滴 1滴 1滴 结果(现象) 结论 变蓝 不变蓝 变蓝 实验1：探究温度对酶活性的影响 【实验设计】 温度过高或过低都会降低酶活性，60℃时酶活性较强。 1. 材料选择： 选择淀粉酶还是过氧化氢酶作为实验材料？为什么? 选过氧化氢酶。因为酸本身也能催化淀粉水解，会影响对淀粉酶活性的判断。 实验2：探究pH对酶活性的影响 【实验设计】 自变量: 因变量: 无关变量: pH（酸性、中性、碱性） 过氧化氢酶的活性【检测指标：H2O2的分解速度（气泡量、卫生香复燃情况）】 过氧化氢及酶的浓度、用量，反应时间，反应温度等。 2.变量分析： 步骤 试管1 试管2 试管3 1 2 3 结果 结论 注意事项：先调节pH再让底物和酶混合。 实验2：探究pH对酶活性的影响 【实验过程】 注入H2O2酶溶液 注入不同pH溶液 注入等量H2O2溶液 气泡产生量 卫生香复燃情况 1ml 1ml 1ml 2ml 2ml 2ml 1ml盐酸 1ml蒸馏水 1mlNaOH溶液 步骤 试管1 试管2 试管3 1 2 3 结果 结论 几乎没有 大量气泡 几乎没有 不复燃 复燃 不复燃 注意事项：先调节pH再让底物和酶混合。 实验2：探究pH对酶活性的影响 【实验过程】 注入H2O2酶溶液 注入不同pH溶液 注入等量H2O2溶液 气泡产生量 卫生香复燃情况 1ml 1ml 1ml 2ml 2ml 2ml 1ml盐酸 1ml蒸馏水 1mlNaOH溶液 pH过高或过低都会降低酶活性，pH接近中性时酶活性较强。 ②低温使酶活性受抑制，但酶的空间结构稳定，温度恢复，酶活性可以恢复。 ①高温使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活（蛋白质变性）。 （1）酶的活性最高、催化效率最高的温度称为酶的最适温度。 （2）在低于最适温度的范围内,酶的活性随着温度的升高而升高。当超过最适温度，酶的活性随着温度的升高而降低。 失活 抑制 （4）不同生物体内酶的最适温度不一样，动物（35-45℃）、植物（40-50℃）、细菌真菌有的可达70℃。 温度对酶活性的影响 （3）温度影响酶活性的原理 （1）酶的活性最强催化效率最高的pH称为酶的最适pH。 （2）在低于最适pH的范围内,酶的活性随着pH的升高而升高。当超过最适pH，酶的活性随着温度的升高而降低。 （3）pH影响酶活性的原理 强酸、强碱均会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。(蛋白质变性) 失活 失活 pH对酶活性的影响 （4）动物体内酶最适pH大多在6.5~8.0，胃蛋白酶最适pH为1.5。 由于酶的催化作用： ➊细胞代谢才能在温和条件下快速、有序地进行。 ➋细胞内各类化学反应顺利进行，还与酶在细胞中的分布有关。 溶酶体中的酶（最适pH≈5.0）一般局限在溶酶体中发挥作用。 光合作用有关的酶在叶绿体中 酶的存在意义 1.酶促反应： 由酶催化的化学反应，生物体内的化学反应绝大多数属于酶促反应。 2.酶促反应速率： 单位时间内反应物或生成物浓度的改变量。 3.影响酶促反应速率的因素： 【P85拓展应用2】 酶促反应速率 酶活性 温度 pH 酶抑制剂 酶激活剂 底物浓度 酶浓度 影响 影响 温度 a 酶促反应速率 ① pH b 酶促反应速率 ② 酶浓度 酶促反应速率 底物充足 ③ 底物浓度 酶促反应速率 ④ 影响酶促反应速率的因素 下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。 (1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。 A 点:随着反应底物浓度的增加,反应速率加快。 B 点:反应速率在此时达到最高。 C 点:反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平。 【P85拓展应用2】 (2)如果从A点开始温度升高10℃，曲线会发生什么变化?为什么?请画出变化后的曲线。 (3)如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化?为什么?请画出相应的曲线。 FormatFactory : www.pcfreetime.com EVCapture4.0.2软件录制 Lavf56.38.102 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 EVCapture4.0.2软件录制 Lavf56.38.102 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 $