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

该高中生物学课件聚焦酶的作用（降低活化能）与本质，以斯帕兰札尼经典实验导入，结合细胞代谢实例过渡，通过对比实验探究酶的催化作用，再追溯科学史梳理本质，构建连贯学习支架。 其亮点在于实验设计渗透科学思维（控制变量、对照），探究实践引导现象分析，科学史培养科学态度，活化能类比及作用机理视频增强直观，助力学生建立生命观念，方便教师高效教学。

降低化学反应 活化能的酶 第1课时 学习目标 酶在代谢中的作用 掌握酶的本质 问题探讨 1773年，意大利科学家斯帕兰札（L.Spallanzani，1729-1799）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。 问题探讨 讨论： 1为什么要将肉块放在金属笼内？ 排除物理消化的干扰，确定其是否发生了化学变化。 2.是什么物质使肉块消失了？ 胃内的化学物质将肉块分解了。 3.怎样才能证明你的推测？ 收集鹰胃内的化学物质，看其在体外是否可以将肉块分解。 后来，科学家发现胃液中含有大量盐酸，于是推测盐酸是使食物分解的物质。 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。 酶 有什么作用呢？ 它是什么物质呢？ CO2+H2O （CH2O) +O2 光能 酶 叶绿体 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 线粒体 酶 氧气 氨基酸 多肽 酶 脱水缩合 核糖体 细胞代谢 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 反应缓慢 反应过程复杂 对反应条件要求高 退出 6 酶在细胞代谢中的作用（催化） 细胞代谢是细胞生命活动的基础，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。幸而细胞中含有过氧化氢酶，能将过氧化氢及时分解，变成氧气和水。 新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶，FeCI3溶液和 肝脏研磨液都可以催化过氧化氢分解，那么它 们之间谁催化过氧化氢分解的能力强呢？我们先 来通过一个实验了解一下。 过氧化氢 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：水浴加热、FeCI3溶液中的Fe3+以及新鲜肝脏中的过氧化氢酶均可影响H2O2分解为H2O和O2的速率。 比较过氧化氢在不同条件下的分解 比较过氧化氢在不同条件下的分解 3、材料用具： 新鲜的质量分数为20%的肝脏（如猪肝、鸡肝）研磨液。 量筒，试管，滴管，试管架，卫生香，火柴，酒精灯，试管夹，大烧杯，三脚架，石棉网，温度计。 新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为3.5%的FeCl3溶液。 比较过氧化氢在不同条件下的分解 比较过氧化氢在不同条件下的分解 想一想 1.为什么选择新鲜的肝脏？ 过氧化氢酶数量多且活性强。 2.为什么把肝脏制成研磨液？ 增大酶与过氧化氢的接触面积，加快分解速率。 比较过氧化氢在不同条件下的分解 组别 对照组 实验组 1 2 3 4 过氧化氢 H2O2浓度 3% 3% 3% 3% H2O2剂量 2mL 2mL 2mL 2mL 反应条件 常温 90℃ FeCl32滴 肝脏研磨液2滴 结果 产生气泡 卫生香燃烧情况 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 ④实验过程及结果 酶的作用 1.与1号试管相比，2号试管出现了什么不同的现象？这一现象说明什么？ 讨论 2号试管放出的气泡多，这一现象说明加热促进过氧化氢的分解，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。 酶的作用 3、3号和4号试管未经加热也有大量气泡产生，说明了什么？ 说明FeCl3中的Fe3+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，4试管中反应速率更快，这说明什么？为什么说酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重要？ 说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。酶能够使细胞中的化学反应在常温、常压下高效地进行。 核心归纳 1.科学方法：控制变量和设计对照实验 (1)变量：实验中的变化因素称为变量。 自变量：实验过程中，人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量。eg:上述催化剂的种类 因变量：因自变量改变而变化的变量叫作因变量eg：上述H2O2反应速率 无关变量：实验中除因变量外的一些对因变量造成影响的可变因素，叫作无关变量。实验中各组无关变量应保持相同且一致。 如：过氧化氢浓度、反应时间等。 (2)实验设计原则 ①对照原则：设计对照实验，既要有对照组又要有实验组。 Ⅰ.对照组：不经自变量处理。eg:第一组 Ⅱ.实验组：经过自变量处理。eg：第2、3、4组 Ⅲ.空白对照：不做任何实验处理的对照组。 Ⅳ.自身对照：实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组。 Ⅴ.相互对照：不单独设对照组，而是几个实验组相互对比对照，其中每一组既是实验组也是其他组别的对照组。 Ⅵ.条件对照：虽给对照组施以某种实验因素的处理，但这种处理不包括实验研究给定的自变量。目的是更有效的比较实验组和对照组的结果。 ②单一变量原则：实验设计时只有一个自变量，且无关变量在 对照组和实验组中均要保持一致且适宜。 ③等量性原则：指除单一变量可以变化外，其他的实验条件应是一样的，如所用试剂量要相同、放在相同条件下培养、取长势相同的植物培养等。 2.加热与加催化剂的作用机理比较 (1)加热：给化学分子提供能量。 (2)酶与无机催化剂的共性 ①催化机理相同，都是降低化学反应的活化能。 ②反应前后性质、数量不变。 ③只改变反应速率，不改变反应平衡点。 活化能 加热促使H2O2分解，是因为加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。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。 如果把化学反应比作翻越一座山，加热可以理解为给汽车加油门，而Fe3+和过氧化氢酶相当 于打通一条隧道穿过这座山。 酶的作用 过氧化氢酶和Fe3+催化H2O2分解的实质是降低化学反应的活化能。 同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更加显著，催化效率更高。（酶比无机催化剂催化效率高的原因） 酶降低化学反应活化能示意图 酶的作用 ①表示： ②表示： ④表示： 没有催化剂时化学反应所需的活化能。 无机催化剂催化时化学反应所需的活化能。 酶催化时化学反应所需的活化能。 ③表示： ⑤表示： 无机催化剂降低的活化能 酶降低的活化能 能量 反应过程 终态 初态 加热、Fe3+、酶的作用机理(视频) 关于酶本质的探索 思考讨论：早在4000多年前的夏禹时代，我国就掌握了酿酒技术。 1716年《康熙字典》收录了酶字，并解释为“酒母也”。“酒母”也就是现在所说的酵母。 巴斯德、李比希 人物 19世纪（1857年） 时间 巴斯德提出酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞的存在，糖类是不可能变为酒精的。 李比希认为，酒精发酵是一种化学反应只需要酵母细胞中某种物质的参与。 过程 关于酶本质的探索 毕希纳 人物 1897年 时间 用无酵母细胞的提取液就可以进行酒精发酵。 事件 促使酒精发酵的是酵母菌种的某种物质——酶。 结论 关于酶本质的探索 萨姆纳 人物 1926年 时间 从刀豆种子中得到脲酶结晶，后来，科学家相继获得胃蛋白酶、胰蛋白酶。 事件 证明了这些酶的本质都是蛋白质。 结论 关于酶本质的探索 美国科学家： 切赫和奥尔特曼 人物 20世纪80年代初 时间 发现少数RNA也具有生物催化功能——核酶。 事件 酶的本质 一般来说，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，少数酶是RNA。 温馨提示 （1）酶在反应前后的数量和性质不变。 （2）酶只能催化原本能进行的反应，而不能催化原本不能进行的反应。 （3）酶的作用只是催化化学反应的进行，使反应速率加快，并不为化学反应提供物质和能量，不改变化学反应的方向，也不改变生成物的量。 酶在细胞代谢中的作用 酶的本质 课堂总结 退出 28 Lavf58.29.100 Lavf57.41.100 Lavf57.41.100 Lavf58.48.100 $