5.1 降低化学反应活化能的酶课件-2026-2027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”，系统涵盖酶的作用、原理、本质及特性。以斯帕兰扎尼实验问题探讨导入，通过过氧化氢分解实验引出催化作用，结合活化能图解和酶本质探索史，构建“实验-理论-应用”学习支架，衔接细胞代谢基础与后续内容。 其亮点在于以科学探究为核心，通过变量控制的实验设计（如温度、pH对酶活性影响）培养科学思维，结合锁钥学说模型直观呈现生命观念。资料含详细实验步骤和分层练习，学生能提升探究能力，教师可高效开展教学。

降低化学反应活化能的酶 第5章 细胞的能量供应和利用 人教版高中生物必修1 孟德尔学长 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 排除物理性消化干扰。 1.为什么要将肉块放在金属笼内？ 胃内的化学物质 2.是什么物质使肉块消失了？ 收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否能将肉块分解。 3.怎样才能证明你的推测？ 1835年，德国科学家施旺发现： 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。 施旺 德国生理学家 3 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，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。 1.细胞代谢 ☞细胞代谢离不开酶的作用 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 2H2O2 2H2O + O2↑ 过氧化氢酶 5 2H2O2 2H2O + O2 反应条件 实验原理： 不处理 加热 加FeCl3 加过氧化氢酶 实验设计： 产生量： 1、气泡产生情况 2、卫生香复燃情况 实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 6 实验材料 ①新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液； ②新鲜的质量分数为20%肝脏研磨液; ③质量分数为3.5%的FeCl3溶液； ④各种用具如：量筒、试管、滴管、酒精灯、卫生香等等。 本实验为什么要用新鲜的肝脏？ 如果不是新鲜的肝脏，肝脏中的过氧化氢酶会被腐生菌分解而减少。 增大酶与过氧化氢的接触面积，加快分解速率。 实验为什么把肝脏制备成研磨液？ ； 7 1与2对照 1与3对照 1与4对照 3与4对照 1 2 3 4 加热可以加快过氧化氢分解 FeCl3能催化过氧化氢分解 过氧化氢酶能催化过氧化氢分解 过氧化氢酶的催化效率比FeCl3高 常温 加热 加FeCl3 肝脏研磨液 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。 思考·讨论 4号反应速率快。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高。 细胞内化学反应需要在常温、常压下（温和条件下）高效率地进行， 只有酶能够满足这样的要求。 1. 2号气泡多。说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。 2. 不能。 3. 说明Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解。 实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比酶的催化效率更高 1.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。 2.因变量 3.无关变量 因自变量改变而变化的变量。 实验过程中存在一些对实验结果造成影响的可变因素。 实验过程中除自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致。 单一变量原则 控制变量 和 设计对照 实验 对照实验 除作为自变量的因素外，无关变量都保持一致， 并将结果进行比较的实验。 对照的类型 空白对照、相互对照、自身对照 等 生物实验要遵循单一变量原则，对照原则，等量性原则 试管编号 说明 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 剂量 二 剂量 结果 气泡产生 卫生香燃烧 比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 2ml 2ml 2ml 2ml 3% 3% 3% 3% 常温 90℃ FeCl3 新鲜肝脏研磨液 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，在过氧化氢酶的作用下分解速率最快 反应条件 自变量 因变量 无关变量 对照组 实验组 等量性原则 等量性原则 单一变量原则 步骤 结论 无关变量 酶的作用原理 2 活化能 H2O2 常态 H2O2 活跃态 活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需要的能量。 加热、Fe3+ 和 酶的促进反应的原理分别是什么？ 活化能 加热促进反应的原理：加热使分子得到了能量 在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质叫做催化剂。 14 提高分子的能量 降低化学反应的活化能 更显著地降低化 学反应的活化能 加热 Fe3+ 酶 加热、Fe3+、酶的作用机理 酶作用原理：可以显著降低化学反应的活化能 酶作用意义：使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行高。 加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道 E1 E2 E3 酶降低的活化能= ___表示： 非催化反应所需活化能。 无机催化剂反应所需活化能。 酶促反应所需活化能。 反应过程 能量 底物 产物 E1- E3 E1 ___表示： ___表示： E2 E3 17 化学本质 合成原料 合成场所 来源 作用部位 生理功能 作用原理 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 主要是细胞核 降低化学反应的活化能 只起催化作用，无调节作用 活细胞（哺乳动物红细胞除外） 细胞内外、体外 大多数酶是蛋白质，少数是RNA（核酶） 酶的本质 酶一定含有C、H、O、N） 18 酶本质的探索 巴斯德之前： 巴斯德： 李比希： 毕希纳： 萨姆纳： 糖类通过发酵是纯化学过程，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些物质在起作用。 引起发酵的是酵母菌中的某些物质，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。 脲酶是蛋白质 切赫、奥尔特曼： 少数RNA也具有生物催化功能。 (1)具催化功能 RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。( ) (2)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。( ) (3)酶在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。( ) (4)酶可降低过氧化氢分解反应的活化能，而无机催化剂不能。( ) (5)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。( ) √ × × 1.判断题 × √ 淀粉酶既可以催化淀粉水解，又可以作为底物被蛋白酶水解。 练习与应用 Classroom assessment D D 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 练习与应用 Classroom assessment 酶的特性 3 定义 活细胞产生的 具有催化作用的 有机物。 一类 ①酶只能由活细胞产生，不能从食物中获取 ②一般说来，活细胞都能产生酶（哺乳动物成熟的红细胞除外） ③酶可在细胞内、细胞外、体外发挥作用 ④酶只起催化作用，无调节功能 注意 酶只起催化作用，不参与化学反应，不提供能量，也无调节功能，在细胞内外均可以起作用。 酶的特性 23 酶的催化效率一般是无机催化剂的 倍。 107 ～1013 加酶 加无机催化剂 不加催化剂 时间 产物的量 酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。酶不能改变最终生成物的量。 酶具有高效性 24 每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。 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 1.意义 酶具有专一性 25 (2)酶专一性的物理模型：锁钥学说 图中A表示 ，B表示 . C、D表示 . E、F表示 。 酶 被酶A催化的底物 B被分解后的产物。 不能被酶A催化的物质 实验：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 （1）实验原理 ②淀粉酶可以催化淀粉水解为还原糖， 但不能催化蔗糖水解。 ①淀粉、蔗糖均为非还原糖， 不能与斐林试剂共热产生砖红色沉淀。 淀粉（非还原性） 麦芽糖（还原性） 淀粉酶 蔗糖（非还原性） ？？？？？ 淀粉酶 27 1 加2ml淀粉溶液 在滴2滴淀粉酶溶液 2 加2ml蔗糖溶液 在滴2滴淀粉酶溶液 加斐林试剂水浴加热变为砖红色 加斐林试剂水浴加热无变化 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖，即酶具有专一性 结论 不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色。 1.能否用碘液对实验结果进行检测？ 酶的作用条件较温和 温度 反应速率 高温酶永久失活 低温酶活性降低 最适温度 PH 反应速率 高温、强酸、强碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。在0度时酶活性降低，但酶的空间结构很稳定，在适宜温度下酶活性又会升高，因此酶适宜在低温下保存 (蛋白质变性是不可逆的) 温度、PH不同，酶活性可能相同 最适PH 1.不同温度、PH下，酶活性可能相同吗？ 实验：影响酶活性的实验 1. 用_______探究温度对酶活性的影响 2. 用__________探究PH对酶活性的影响 淀粉在酸性条件下会被水解，不能用于探究PH的实验 过氧化氢受热易分解，不能用于探究温度的实验 （温度，PH） 淀粉酶 过氧化氢酶 (用碘液检测) 1.将多个试管放在不同温度下反应一段时间后，再用分别碘液检测。 1号试管：冰水 2号试管： 60度水 3号试管： 100度沸水 2.一段时间后加碘液 1号试管： 2号试管： 3号试管： （酶活性降低，淀粉水解的慢） （淀粉酶的最适温度，淀粉水解的快） （酶变性，永久失活，丧失水解功能，导致淀粉无法被水解） （1）实验原理 淀粉遇碘变蓝 该实验不能用斐林试剂检测淀粉是否被分解，斐林试剂需水浴加热，会干扰自变量 浅蓝 无蓝色 深蓝色 1号试管 过氧化氢溶液 实验步骤 一 二 三 四 实验现象 结论 2号试管 3号试管 加入过氧化氢酶2滴，振荡2—3min 试管各加入2mL过氧化氢溶液 无明显变化 pH＝7 pH=12 pH＝2 将带火星的卫生香分别放入试管中 只有在适合的pH下酶的催化效率最好 复燃 无明显变化 探究pH对过氧化氢酶活性的影响 你学到了什么？ 1.酶的作用： 催化作用 2.作用原理： 降低化学反应的活化能 3.酶的本质：______________ 由________产生 蛋白质， RNA 基本单位： 氨基酸， 核糖核苷酸 合成场所： 核糖体， 主要在细胞核 4.酶的特性： 高效性；专一性；作用条件较温和 5.变量： 6.对照的类型： 空白对照、相互对照、自身对照 等 活细胞 自变量，因变量，无关变量 33 （1）抑制剂：抑制剂与酶结合引起酶活性降低或丧失的过程称为失活作用。 根据抑制剂与底物的关系可分为竞争性抑制和非竞争性抑制 竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点，从而降低酶对底物的催化效应。 非竞争性抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合，能改变酶的构型，使酶不能与底物结合，从而使酶失去催化活性。 通过增加底物浓度最终可解除抑制,恢复酶的活性。是可逆性抑制, 是不可逆的, 思考：下图为无抑制剂条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线，如加入竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，曲线会怎么变化？ 练习与应用 习题检测 1.嫩肉粉的主要作用是利用其中的酶对肌肉组织中的有机物进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。由此可推测嫩肉粉中能起分解作用的酶是（ ） A.纤维素酶 B.淀粉酶 C.脂肪酶 D.蛋白酶 2.能够促使唾液淀粉酶水解的酶是（ ） A.淀粉酶 B.蛋白酶 C.脂肪酶 D.麦芽糖酶 D B 如何验证某种酶 是 蛋白质 还是 RNA？ 1.用双缩尿试剂检测 2.用蛋白酶或RNA酶处理后检测其活性 1.甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性(酶催化特定化学反应的能力)与处理时间的关系如图所示。下列分析错误的是(　　) A．甲酶可能是具有催化功能的RNA B．甲酶能够不被该种蛋白酶降解 C．乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变 D．甲酶的化学本质为蛋白质 针对训练 D 2.某学习小组设计了如图所示的渗透装置，U形管左右两侧的葡萄糖和麦芽糖质量浓度相等，膀胱膜不允许溶质分子通过，实验前左右两侧的液面平齐。正确的是(　　) A．实验过程中，水分子只能从右侧通过膀胱膜进入左侧 B．用纱布或滤纸取代膀胱膜会出现同样的实验现象 C．实验开始后，左侧液面升高而右侧液面降低 D．实验达到平衡状态时，在两侧分别加入等量的麦芽糖酶，则两侧液面的高度差增大 针对训练 C (2)酶专一性的物理模型：锁钥学说 图中A表示 ，B表示 . C、D表示 . E、F表示 。 酶 被酶A催化的底物 B被分解后的产物。 不能被酶A催化的物质 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？ 酶的专一性模型： A 代表酶，B 代表底物，C 和 D 代表B被分解后的产物。 反应前后酶的结构、数量和性质不变 练习与应用 2.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。 0 反应物浓度 反应速率 A B C A点：随着反应底物浓度的增加， 反应速率加快。 B点：反应速率达到最高 （受到酶数量的限制不再上升） 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。 (1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。 练习与应用 (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。 0 反应物浓度 反应速率 A B C 温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。 练习与应用 (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。 0 反应物浓度 反应速率 A B C B 点是酶的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快。 练习与应用 THANKS $