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“降低化学反应活化能的酶”，涵盖酶的作用、本质及作用机理。课堂通过生活实例（如含酶洗衣粉、嫩肉粉）和科学史实验（斯帕兰扎尼金属笼实验）导入，以探究实验为支架衔接酶的作用机理与本质探索。 其亮点在于以探究实践为核心，通过“比较过氧化氢分解”实验强化控制变量和对照实验的科学方法，融入科学史（巴斯德与李比希争论）培养科学思维，联系生活实际渗透生命观念。学生能提升实验设计能力，教师可依托结构化资料高效实施探究教学。

降低化学反应活化能的酶 第5章第1节 与生活联系：谈谈自己生活中接触过哪些用品含有酶？ 问题探讨 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。 斯帕兰扎尼在研究鹰的 消化作用 1.为什么要将肉块放在金属笼内？ 便于取出实验材料(肉块)，排除物理消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学消化。 2.是什么物质使肉块消失了？ 3.怎样才能证明你的推测？ 是胃内的化学物质将肉块分解了。 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。 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。 胃液中有大量的盐酸，推测盐酸是分解食物的物质。 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。 细胞代谢离不开酶。 叶绿体、线粒体、核糖体有什么生理功能？ 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 4 一、酶的作用和本质 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。 细胞内有机化学反应 反应缓慢、反应过程复杂、对反应条件要求高。这时候就需要酶的参与。为什么细胞代谢离不开酶呢？ 5 细胞代谢是细胞生命活动的基础。代谢中会产生代谢废物，甚至是对细胞有害的物质，如过氧化氢。细胞中含有过氧化氢酶，能将过氧化氢及时分解为氧气和水，解除对细胞的毒害。 过氧化氢在加热或氯化铁溶液的催化下，也能被分解成 和 。 加热、氯化铁溶液、过氧化氢酶三种条件下， 过氧化氢被分解的速率一样吗？ 氧气 水 H2O2 O2 H2O ＋ (一)酶在细胞代谢中的作用 资料一：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。 6 1.探究·实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解 ①实验原理 新鲜肝脏中有较多的H2O2酶。质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+数大约是每滴研磨液中H2O2酶分子数的25万倍。 2H2O2 2H2O + O2 不同条件 ②实验目的 通过比较过氧化氢在不同条件下的分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。 1.常温 2.加热 3.加FeCl3 4.加过氧化氢酶. 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 质量分数为3%的FeCl3溶液 新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液 a.材料： b.用具： 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 试管编号 1 2 3 4 加入物质 处理 不处理 加2滴 溶液 加2滴 液 现象 基本不 产生 有_______气泡产生 有______气泡产生，并使卫生香燃烧 有_______气泡产生，并使卫生香猛烈燃烧 2 mL 3% H2O2溶液 90℃水浴加热 FeCl3 肝脏研磨 少量 较多 大量 ④实验过程及结果 3号 4号 1号 2号 3号 4号 每滴FeCl3中Fe3+数是每滴肝脏研磨液中过氧化酶分子数的20万倍，所以过氧化氢酶的催化效率远高于Fe3+。 9 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，说明加热促进过氧化氢酶的分解，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，哪支试管中反应速率快？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？ 🤔 讨论 4号试管的反应速率快得多。说明过氧化氢比Fe3+的催化效率高得多。 细胞内每时每刻都进行的成千上万种化学反应需要在常温、常压下高效地进行，只有酶能够满足这样的要求。 4）2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多,为什么？ 一样多，几支试管的H2O2 溶液的体积和浓度都相同 11 2、科学方法：控制变量和设计对照实验 实验过程中的 称为变量。变量有 、 和 。 其中人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作 。 变化因素 试管号 体积分数为3%的H2O2溶液 自变量 因变量 卫生香检测 结果分析 处理方法 气泡多少 1 2 mL —— 几乎没有 —— H2O2自然分解缓慢 2 2 mL 90 ℃左右水浴加热 少量 —— 加热能促进H2O2分解 3 2 mL 滴加质量分数为3.5%的FeCl3溶液2滴 较多 复燃性弱 Fe3+能催化H2O2的分解 4 2 mL 滴加质量分数为20%的肝脏研磨液2滴 很多 复燃性强 过氧化氢酶有催化H2O2分解的作用,且效率高 自变量 自变量 因变量 无关变量 一、酶的作用和本质 （一）酶在细胞代谢中的作用 实验中因自变量改变而变化的变量叫作 。 因变量 试管号 体积分数为3%的H2O2溶液 自变量 因变量 卫生香检测 结果分析 处理方法 气泡多少 1 2 mL —— 几乎没有 —— H2O2自然分解缓慢 2 2 mL 90 ℃左右水浴加热 少量 —— 加热能促进H2O2分解 3 2 mL 滴加质量分数为3.5%的FeCl3溶液2滴 较多 复燃性弱 Fe3+能催化H2O2的分解 4 2 mL 滴加质量分数为20%的肝脏研磨液2滴 很多 复燃性强 过氧化氢酶有催化H2O2分解的作用,且效率高 2、科学方法：控制变量和设计对照实验 一、酶的作用和本质 （一）酶在细胞代谢中的作用 除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作 。如 。 试管号 体积分数为3%的H2O2溶液 自变量 因变量 卫生香检测 结果分析 处理方法 气泡多少 1 2 mL —— 几乎没有 —— H2O2自然分解缓慢 2 2 mL 90 ℃左右水浴加热 少量 —— 加热能促进H2O2分解 3 2 mL 滴加质量分数为3.5%的FeCl3溶液2滴 较多 复燃性弱 Fe3+能催化H2O2的分解 4 2 mL 滴加质量分数为20%的肝脏研磨液2滴 很多 复燃性强 过氧化氢酶有催化H2O2分解的作用,且效率高 无关变量 反应物浓度、 反应物体积、 反应时间 2、科学方法：控制变量和设计对照实验 一、酶的作用和本质 （一）酶在细胞代谢中的作用 试管号 体积分数为3%的H2O2溶液 自变量 因变量 卫生香检测 结果分析 处理方法 气泡多少 1 2 mL —— 几乎没有 —— H2O2自然分解缓慢 2 2 mL 90 ℃左右水浴加热 少量 —— 加热能促进H2O2分解 3 2 mL 滴加质量分数为3.5%的FeCl3溶液2滴 较多 复燃性弱 Fe3+能催化H2O2的分解 4 2 mL 滴加质量分数为20%的肝脏研磨液2滴 很多 复燃性强 过氧化氢酶有催化H2O2分解的作用,且效率高 实验中除自变量外，无关变量都 ，并将结果进行比较的实验叫作 。 对照实验 对照组 实 验 组 对照实验主要有空白对照、自身对照、相互对照和条件对照这四种类型。 空白对照是指不给对照组做任何实验处理，对实验组所要研究的实验因素给予空白。通常加入等量的清水、蒸馏水或生理盐水来进行处理。 自身对照是指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照组。通过自身实验前与实验后的变化来研究。 相互对照是指不另设对照组，而是几个实验组之间互相对照，其中每一组既是实验组也是其他组的对照组。通常用于不清楚探究的实验因素对实验结果有没有明确影响的情况。如：探究酵母菌细胞的呼吸方式。 条件对照是指对对照组施加某种实验因素的处理，但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。如：验证甲状腺激素促进幼小动物发育的实验中的条件对照组饲喂甲状腺抑制剂。 保持一致 对照实验一般要设置对照组和实验组。 2、科学方法：控制变量和设计对照实验 一、酶的作用和本质 （一）酶在细胞代谢中的作用 试管号 体积分数为3%的H2O2溶液 自变量 因变量 卫生香检测 结果分析 处理方法 气泡多少 1 2 mL —— 几乎没有 —— H2O2自然分解缓慢 2 2 mL 90 ℃左右水浴加热 少量 —— 加热能促进H2O2分解 3 2 mL 滴加质量分数为3.5%的FeCl3溶液2滴 较多 复燃性弱 Fe3+能催化H2O2的分解 4 2 mL 滴加质量分数为20%的肝脏研磨液2滴 很多 复燃性强 过氧化氢酶有催化H2O2分解的作用,且效率高 对照组 实 验 组 讨论：1和2、1和3、1和4属于 对照，2和3、2和4、3和4属于 对照。 相互 空白 2、科学方法：控制变量和设计对照实验 一、酶的作用和本质 （一）酶在细胞代谢中的作用 思考：科学探究中设置对照实验的意义是什么？ 便于排除无关变量(如反应物浓度、反应物体积、反应时间等）对实验结果的干扰，使实验更具有说服力。 注意：对照实验的无关变量一定要控制相同且适宜，而不仅仅是相同。如该实验中若用30%的过氧化氢溶液行吗？如果反应时间过长行吗？为什么？ 都不行，如果反应物过氧化氢浓度过高，试管3和试管4的过氧化氢的分解速率都很大，那么实验现象会无明显差异；如果反应时间过长，那么试管3和4中过氧化氢都将完全分解，两试管中氧气产生量完全相同，卫生香复燃效果也会完全相同。 2、科学方法：控制变量和设计对照实验 一、酶的作用和本质 （一）酶在细胞代谢中的作用 拓展应用 在本节“探究·实践”中，有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2mL过氧化氢溶液后，再向5号试管内加入2滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目的是 ： 编号 加入材料 处理方法 1 2mL过氧化氢溶液 —— 2 2mL过氧化氢溶液 90 ℃水浴加热 3 2mL过氧化氢溶液 2滴FeCl3溶液 4 2mL过氧化氢溶液 2滴肝脏研磨液 5 2mL过氧化氢溶液 6 2mL过氧化氢溶液 2滴煮沸过肝脏研磨液 2滴蒸馏水 相互对照，说明肝脏研磨液的新鲜度对实验影响很大。 空白对照，比试管1设计更严谨，排除了试剂量对实验的影响。 增加实验的对照组别，增强实验的说服力。 2、科学方法：控制变量和设计对照实验 一、酶的作用和本质 （一）酶在细胞代谢中的作用 科学方法 控制变量和设计对照实验 （1）实验过程中遵循的原则： 单一变量原则、对照原则、科学性原则 （2）对照实验设计的一般步骤 ①：分组编号； ②：设计对照（单一变量） ③：相同且适宜的条件下培养...观察（因变量）记录（求平均值）。 自变量 因变量 无关变量 (适宜且相等) (控制) (检测) 总结： 常态分子 活跃状态分子 容易发生化学反应 难以发生化学反应 获得能量 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的能量 3.酶的作用机理 在化学反应体系中，反应物分子处于能量较低的“常态”很难发生反应。 要开始反应要比常态具备高一些的能量，这一些高出了的能量就叫活化能。 20 21 加热使过氧化氢分子得到了能量，获得了反应的活化能，从而促进了过氧化氢的分解。但Fe3+和过氧化氢酶并没有给过氧化氢分子提供能量，为何也能促进过氧化氢的分解呢？ 化学反应像驾车翻越一座高山，“加热”相当于给汽车加大油门。 Fe3+和过氧化氢酶等催化剂相当于帮司机找到穿山的隧道。也就是说它们能降低化学反应的活化能。 3、酶的作用机理 一、酶的作用和本质 （一）酶在细胞代谢中的作用 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。 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。 一、酶的作用和本质 （一）酶在细胞代谢中的作用 3、酶的作用机理 高效性 ad: bd: ac: 无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。 酶降低的活化能 ① ② 加热曲线？ 加热能提高反应物分子的能量，不能降低活化能。 a b c d 酶能增加产物的生成量吗？ 未加催化剂 无机催化剂 酶催化 时间 产物量 与无机催化剂相比:不改变反应的平衡点，只是缩短了到达平衡点的时间，酶和无机催化剂在反应前后数量和性质不发生改变，一段时间内可以重复利用。 酶为什么能催化化学反应？酶的催化效率为何比无机催化剂高？ (二）酶的本质 探索历程 巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。 发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某种物质其作用 引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起到催化作用，就像在活酵母细胞中一样。 巴斯德 李比希 毕希纳 ①对酵母菌发酵的探索 发现了起催化作用的物质——酶 酿酶 ②对酶本质的探索 萨姆纳：从刀豆中提纯脲酶，并证明其化学本质是蛋白质 发现少数RNA具有催化功能，称为核酶。 萨姆纳之后 科学家们获得胃蛋白酶，胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶的化学本质是蛋白质。 切赫、奥尔特曼 发现了绝大多数酶是蛋白质，少数RNA。 (二）酶的本质 探索历程 问题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？ 合理 不正确 巴斯德 李比希 发酵与活细胞有关 发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用 引起发酵的是细胞中的某些物质 这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用 一、 酶的作用和本质 （二）酶的本质 问题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？ 巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；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目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。 一、 酶的作用和本质 （二）酶的本质 问题3 从毕希纳的实验可以得出什么结论？ 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续其催化作用，就像在活酵母细胞中一样。 问题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？ 用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，成功属于不畏艰苦的人。 问题5 请给酶下一个比较完整的定义。 一、 酶的作用和本质 （二）酶的本质 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。 马克思 “在科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。” 一、 酶的作用和本质 （二）酶的本质 课堂小结 一、 酶的作用和本质 正确理解有关酶的本质和作用 项目 错误说法 正确理解 产生场所 具有分泌功能的细胞才能产生 活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等) 化学本质 蛋白质 有机物(大多数为蛋白质，少数为RNA) 作用场所 只在细胞内起催化作用 可在细胞内、细胞外、体外发挥作用 温度 影响 低温和高温均使酶变性失活 低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活；高温使酶变性失活 作用 酶具有调节、催化等多种功能 酶只起催化作用 来源 有的可来源于食物等 酶只在生物体内合成 3.给你一份某种酶的结晶，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。想一想，在萨姆纳之前，为什么很难鉴定酶的本质? 在萨姆纳之前,之所以很难鉴定酶的本质,主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。 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 方案1 某种酶 + 蛋白酶 加入酶的底物 底物没有被催化→该酶是蛋白质 底物被催化→该酶是RNA 方案2 EV录屏3.9.6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 $