5.1 降低化学反应活化能的酶（第一课时） 课件-2025-2026学年上学期高中生物必修1

该高中生物学课件聚焦“酶的作用和本质”核心内容，以斯帕兰扎尼金属笼实验导入，通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，衔接细胞代谢与酶的催化作用，构建“现象观察-实验探究-原理阐释”的学习支架。 其特色在于融合实验探究与科学史，以控制变量法和对照实验设计培养科学思维，结合酶本质探索的科学史（如巴斯德、萨姆纳的研究）渗透态度责任，帮助学生建立生命观念，提升探究实践能力，为教师提供结构化教学资源，高效落实核心素养。

细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 细胞代谢的控制中心： 细胞代谢的场所： 细胞代谢的意义： 细胞代谢是细胞生命活动的基础。 细胞代谢的条件： 细胞质 细胞核 需要酶的催化。 1773年，意大利科学家斯帕兰扎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。 为什么要将肉放在金属笼内？ 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。 是什么物质使肉块消失了？ 是胃内的化学物质将肉块分解了。 怎样才能证明你的推测？ 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。 科学家推测：胃液中的盐酸是使食物分解的物质 1835年，施旺发现胃蛋白酶和盐酸一起的分解作用更强 43但是现在 实验背景：细胞代谢产生的代谢废物——过氧化氢对细胞有害，细胞内的过氧化氢酶可以将它分解成氧气和水 一、酶在细胞代谢中的作用 实验思路：将细胞中的过氧化氢酶分离，与几种常见的物质的分解（过氧化氢）作用对比，确定酶的作用 实验原理： 新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶 FeCl3中的Fe3+对过氧化氢有催化作用，是一种无机催化剂 过氧化氢极其不稳定，在自然状态下可以自行分解产生氧气和水，加热则加速分解 2H2O2→ 2H2O + O2↑ 一、酶在细胞代谢中的作用 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验材料: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 实验分组: 1 2 3 4 FeCl3 肝脏研磨液 如何判断过氧化氢被分解的快慢？ 观察单位时间内产生气泡的多少 观察带火星的卫生香的复燃情况 一、酶在细胞代谢中的作用 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验材料: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 实验分组: 1 2 3 4 步骤 试管编号 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 剂量 二 剂量 结果 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 加热、Fe3+、H2O2酶能促进过氧化氢（H2O2）的分解，且在酶的作用下分解速率最快。 反应条件 实验结果及结论 气泡数量 点燃的卫生香 (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。加热能促进H2O2的分解，提高反应速率。 (2）在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？ 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？ 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）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？ 4号试管快，说明过氧化氢酶比Fe3+的分解效率高。 控制变量和设计对照实验 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（干扰变量）：实验过程中存在的其他一些会对实验结果造成影响的可变因素 自变量 因变量 无关变量 无关变量 除自变量外，无关变量保持相同且适宜 —— 单一变量原则 等量性原则 控制变量和设计对照实验 对照实验：除自变量因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验 对照组：不做任何处理（空白对照组）或处理状态接近自然状态。 实验组：对自变量进行处理，无关变量保持相同且适宜 实验组 空白对照组 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 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。 酶的作用：降低化学反应所需的活化能 ②酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点。 ①酶不参与反应 一、酶在细胞代谢中的作用 酶的作用（原理）：降低化学反应所需的活化能 酶降低的活化能 酶催化过程所需的活化能 无催化过程下，所需的活化能 无机催化剂催化过程所需的活化能 与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 ——酶的高效性 ① ② ③ 无机催化剂 无催化剂 酶催化 酶 无机 催化剂 无催化剂 降低化学反应所需的活化能常见图例 催化效率越高，降低的活化能越多，反应需要的活化能越少，反应的速度越快（反应到达平衡点的时间越短），反应的条件越温和。 1．在下图所示的实验中，属于自变量的是 (　　) A．催化剂 B．过氧化氢分解的速率 C．产生气泡量 D．试管中的过氧化氢溶液的量 A 2．某兴趣小组利用如图所示装置探究H2O2在不同条件下的分解，甲、乙装置中的H2O2的浓度和量都相同，实验完成后让反应进行至不再有气泡产生。下列说法正确的是 (　　) D A．装置乙中H2O2的分解速率比装置甲慢 B．该实验的自变量是酶的种类 C．该实验的因变量检测指标是H2O2的分解速率 D．量筒 Ⅰ 中水的体积等于量筒 Ⅱ 中水的体积 3．下图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是 (　　) C A．若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶 B．若增加新鲜土豆片的数量，则量筒中产生气体的速率加快 C．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限 D．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量 我国早在4000多年前的夏禹时代，就掌握了酿酒技术。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。 二、酶本质的探索 19世纪酿酒业在欧洲经济中占有重要地位，但是酿出的葡萄酒经常莫名其妙的变酸。受这一问题困扰，科学界非常重视对发酵过程的研究，当时人们已经知道，酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳，糖类是如何变成酒精的呢？ 二、酶本质的探索 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 路易斯·巴斯德（Louis Pasteur，1822年12月27日—1895年9月28日），法国著名的微生物学家、爱国化学家。 把微生物的研究从主要研究微生物的形态转移到研究微生物的生理途径上来，从而奠定了工业微生物学和医学微生物学的基础，并开创了微生物生理学。 二、酶本质的探索 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 发酵与整个活细 胞的活动有关 发酵与细胞中 某些物质有关 酵母细胞中的某物质能在细胞外起作用 酶是蛋白质 巴斯德 萨姆纳 切赫、奥特曼 李比希 少数RNA也具有生物催化功能 毕希纳 巴斯德之前 假如你是萨姆纳，你如何验证你提取出来的脲酶是蛋白质？ 脲酶的水溶液+双缩脲试剂→溶液变为紫色→脲酶是蛋白质 化学本质 绝大多数_______ 少数是_____ 合成原料 合成场所 来源 作用部位 作用原理 蛋白质 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 细胞核（主要） 降低化学反应的活化能 活细胞 细胞内外、体外 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 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 D D $