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酶的作用和本质，以斯帕兰扎尼鹰消化实验设疑导入，通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验探究酶的催化作用，衔接酶降低活化能的机理，结合科学史梳理酶的本质，构建从现象到本质的学习支架。 其亮点在于以探究实践为核心，通过实验变量控制（如四组试管的自变量、无关变量设计）培养科学思维，结合科学史（巴斯德到萨姆纳的观点演进）渗透生命观念。实例丰富，如实验步骤表格、典例分析，助力学生掌握实验设计与科学探究能力，也为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

1773年，意大利科学家斯帕兰札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 谁动了笼子里的肉？ 问题探讨 1.为什么要将肉块放在金属笼内？ 2.是什么物质使肉块消失了? 3.怎样才能证明你的推测？ 讨论: 便于取出肉块，排除了物理性消化，观察有无化学性消化 胃液中化学物质 从鹰胃中提取胃液，在体外进行消化实验。 5.1.1 酶的作用和本质 2 学习目标： 1.明确酶的化学本质和在代谢中的作用。阐明酶发挥作用的原理。 2.通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断地探索和争论中前进的，科学家也会有认识上的局限性。 3.通过对有关酶实验的分析，学会控制实验的变量和设置对照实验。 3 探究一：酶在细胞代谢中的作用 叶绿体 线粒体 绿色植物光合作用的场所 有氧呼吸的主要场所 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 CO2+H2O （CH2O) +O2 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 光能 酶 酶 温和 常温 常压 水溶液环境 pH接近中性 细胞代谢离不开酶 在细胞较为温和的环境中，各种生化反应如何高效有序的进行呢？ 1 探究一：酶在细胞代谢中的作用 2H2O2 2H2O + O2↑ 讨论1、过氧化氢在体外分解需要什么条件？ 资料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。 加热 加催化剂（如FeCl3) 讨论2、细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？ 过氧化氢酶 反应条件 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: 2H2O2 2H2O + O2 反应条件 加热是化学反应的常见条件 Fe3+是无机催化剂 新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶 不同条件 2、实验目的: 通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。 3、实验过程和现象 思考：实验可以分成几组？ 要观察过氧化氢的分解，每支试管中首先要加入什么？ 通过什么现象判断过氧化氢分解的速率？ 1 1 步骤 试管编号 1 2 3 4 一 H2O2 浓度 3% 3% 3% 3% 剂量 2ml 2ml 2ml 2ml 二 反应条件 常温 90℃ FeCl3 新鲜肝脏研磨液 剂量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 结果 气泡产生 卫生香燃烧 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 探究·实践--比较过氧化氢在不同条件下的分解 1、与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？说明什么？ 2、在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？ 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？ 4、3号试管与4号试管相比，哪支试管反应速率快？这说明什么？ 2号试管放出的气泡多。说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。 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号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。 4、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。 不能。 探究·实践--比较过氧化氢在不同条件下的分解 讨论： 5、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，因为几支试管的过氧化氢溶液的体积和浓度都相同。 探究·实践--比较过氧化氢在不同条件下的分解 小组讨论: 1、实验中选用的肝脏为什么必须是新鲜的？ 2、为什么要将肝脏剪碎、研磨成溶液，而不是加入整块的肝脏？ 3、实验中滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液的滴管能否混用？为什么？ 肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶就会在腐生细菌的作用下 分解而失去催化作用。 增大酶与过氧化氢溶液的接触面积，加快分解速率。 不能。酶的催化效率比无机催化剂的催化效率高的多，即使少量的酶混入FeCl3溶液，也会干扰实验结果的准确性，增大实验误差。 1 控制变量和设计对照实验 1、控制变量 (2)自变量： (3)因变量： (4)无关变量： (1)变 量： 除自变量外，实验中还存在的一些对实验结果造成影响 的可变因素。 随着自变量的改变而变化的变量。 人为控制的对实验对象进行处理的因素。 实验过程中的变化因素。 单一变量原则：实验设计时只有一个自变量。 等量性原则：无关变量在对照组和实验组中均要保持相同且适宜。 如：“加热、加Fe3+、加肝脏研磨液”。 如：“H2O2分解速率” 如：“反应物浓度、用量、反应时间”等 控制变量和设计对照实验 1、控制变量 试管编号 1 2 3 4 H2O2溶液(3%) 2mL 2mL 2mL 2mL 实验处理 常温 90℃水浴加热 2滴FeCl3 2滴肝匀浆 气泡产生情况 卫生香复燃情况 不明显 少量 较多 大量 变亮 复燃 不复燃 不复燃 自变量 无关变量 因变量 变 量 等量原则 单一变量原则 注意：多组相同装置在相同条件下同一时间进行实验，将数据 取平均值，减少偶然性。 平行重复原则 2、对照实验 除作为自变量的因素外，其余无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验叫对照实验。(一般要设置对照组和实验组) (1)空白对照： (2)自身对照： (3)相互对照： 对照组不施加任何处理因素。 对照组与实验组在同一受试对象上进行。 几种处理（或水平）互为对照。 控制变量和设计对照实验 试管编号 1 2 3 4 H2O2溶液(3%) 2mL 2mL 2mL 2mL 实验处理 常温 90℃水浴加热 2滴FeCl3 2滴肝匀浆 气泡产生情况 卫生香复燃情况 2、对照实验 对照组 实验组 空白对照 不明显 少量 较多 大量 变亮 复燃 不复燃 不复燃 自变量 无关变量 因变量 变 量 等量原则 单一变量原则 对照原则 注意：多组相同装置在相同条件下同一时间进行实验，将数据取平均值，减少偶然性。 平行重复原则 控制变量和设计对照实验 3、对照实验的设计思路及方法： 控制变量和设计对照实验 (1)分组编号：研究对象、器皿等要分组编号，设立实验组和对照组；注意控制无关变量，在措辞中往往有“相同”“一致”等字眼。如果有测量应测量记录初始值。 (2)变量控制：分别对实验组和对照组施加单一变量；实验处理要遵循“单一变量和对照原则”。（如：其他条件相同且适宜） (3)培养(或饲养)、观察、记录等：通常写“一段时间后……观察记录实验现象或记录测定的实验数据。 典例一：如图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，下列有关分析合理的是(　　) A．本实验的自变量只是催化剂的不同 B．本实验的无关变量有温度和酶的用量等 C．1号与2号、1号与4号可分别构成对照实验 D．分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能 C 探究二：酶的作用机理 请阅读教材P78，结合图5-1，讨论解决下面问题： 1.什么是活化能？ 2.酶的作用机理是什么? A B 常态 活跃状态 终态 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称为活化能。 分子 1 2. 酶的作用机理： 想一想：如何表示？ 无催化剂曲线：______ 酶促反应曲线：______ 无酶促反应所需活化能：______ 酶促反应所需活化能： ______ 酶降低的活化能： ______ 曲线A 曲线C E3 E2—E3 E2 A B C 探究二：酶的作用机理 加热： 为反应物分子提供能量(活化能），使其达到活跃状态 Fe3+： 降低化学反应的活化能 酶： 更显著地降低化学反应的活化能（作用机理） 酶能增加产物的生成量吗？ 不能 1 典例二：如图所示，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E 表示酶降低的活化能。其中正确的图解是(　　) 特别提醒： 1、酶改变化学反应速率，本身不被消耗； 2、酶显著降低活化能，使反应速率加快； 3、酶缩短反应达到平衡的时间，但不改变平衡点 C 探究三：酶的本质 引起发酵的是细胞中的某种物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用 巴斯德之前 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 巴斯德（微生物学家） 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起作用 毕希纳 酵母细胞中的某物质能在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样 萨姆纳 证明脲酶是蛋白质 李比希（化学家） 切赫、奥特曼 少数RNA也具有生物催化功能 请你给酶下一个 完整的定义。 1 （1）巴斯德和李比希的观点各有什么积极的意义？ 各有什么局限性？ 巴斯德认为发酵与活细胞有关，是合理的； 认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用， 是不正确的。 毕希纳认为引起发酵的是细胞中的某些物质，是合理的； 认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解才能发挥作用， 是不正确的。 1.思考•讨论：关于酶本质的探索 一、酶的本质 （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。 1.思考•讨论：关于酶本质的探索 一、酶的本质 酶是 产生的具有 的 ，其中绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是RNA。 催化作用 活细胞 有机物 探究三：酶的本质 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 作用场所 作用原理 RNA 蛋白质 核糖核苷酸 氨基酸 核糖体 细胞核（真核生物） C、H、O、N、(S) 显著降低化学反应的活化能 一般来说，活细胞都能产生 (不考虑哺乳动物成熟红细胞） C、H、O、N、P 细胞内、细胞外、体外 1 探究三：酶的本质 思考讨论：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？ 取少许该酶加入双缩脲试剂，若呈现紫色， 则该酶是蛋白质；否则该酶是RNA。 细胞中酶的提取和纯化非常困难。 1 典例三：下列有关酶本质的探索过程的叙述，错误的是(　　) A．巴斯德和李比希的观点既有积极意义，又有其局限性 B．毕希纳发现某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起作用 C．萨姆纳从刀豆种子中提纯出的结晶可以催化尿素分解 D．切赫和奥尔特曼证明酶的化学本质只是RNA而非蛋白质 D 典例四：下列有关生物体内酶的叙述，正确的是(　　) A．酶在完成催化作用后立即失活 B．酶只能在活细胞内才能发挥作用 C．大多数酶是在核糖体上合成的 D．酶为反应过程供能从而降低反应活化能 C 课堂小结 1（不定项）如图所示的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测正确的是(　　　) 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，量筒中产生气体的速率可能加快 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 ABD 达标检测 达标检测 2．下列有关酶的叙述正确的是(　　) ①是有分泌功能的细胞产生的　 ②有的从食物中获得，有的在体内转化而来　 ③活细胞一般都能产生酶　 ④酶都是蛋白质　 ⑤有的酶不是蛋白质 ⑥酶在代谢中有多种功能　 ⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用　 ⑧酶只是起催化作用 A．①②⑤ B．①⑤⑧ C．③⑤⑧ D．①③⑤ 酶是由活细胞产生的，具有生物催化作用的有机物 活细胞产生 活细胞产生 酶：绝大多数是蛋白质，少数是RNA 只有催化作用 C 一、概念检测 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 练习与应用 2.仔细阅读本节的“思考·讨论”，通过完成下面的图解，体会巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆纳的观点之间的逻辑关系；写一篇短文，谈谈对科学发展过程的认识。 巴斯德之前 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 发酵是纯化学反应，与生命活动无关。 巴斯德 李比希 引起发酵的是细胞中的某些物质,但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。 毕希纳 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用,就像在活酵母细胞中一样 萨姆纳 酶是蛋白质 一、酶的本质 可用第2章中学过的检测蛋白质的方法。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。 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? 一、酶的本质 Lavf57.58.101 $