5.1降低化学反应活化能的酶（第1课时）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”，通过斯帕兰扎尼实验问题探讨导入，结合胃蛋白酶发现史引出细胞代谢概念，以“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验为支架，衔接科学方法与酶的作用机理，构建知识脉络。 其亮点在于以科学探究为主线，通过四组对照实验（常温、加热、Fe³⁺、酶）培养科学思维，结合活化能曲线分析深化生命观念中的物质与能量观。课堂小结系统梳理细胞代谢、实验设计等要点，助力学生理解酶的作用本质，为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

第一节、降低化学反应活化能的酶 第1课时、酶的作用和本质 第五章 细胞的能量供应和利用 问题探讨 1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼(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。 讨论： 1．为什么要将肉块放在金属笼内？ 2．是什么物质让肉块消失了？ 3．怎样才能证明你的推测？ 便于取出肉块、排除物理性消化的干扰 鹰胃里的化学物质 收集鹰胃里的化学物质，看能否在体外将肉块分解 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然而这种物质是什么，他始终未能得出结论 后来，科学家发现胃液中含有大量的盐酸，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。 胃蛋白酶的发现 随着对细胞研究的不断深入，人们认识到，细胞的生命活动需要物质和能量。 能量的释放、储存和利用， 都必须通过化学反应来完成。 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢 一、酶在细胞代谢中的作用 1.细胞代谢 细胞代谢中心（主要场所）： 细胞代谢的控制中心： 细胞质基质 细胞核 细胞代谢是细胞生命活动的基础（意义），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加速人体衰老。 ☞细胞代谢离不开酶的作用（条件） 2H2O2 2H2O + O2↑ 过氧化氢酶 过氧化氢酶有什么作用？ 比较过氧化氢在不同条件下的分解 【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。 【实验原理】 2H2O2 2H2O + O2↑ 反应条件 加热是化学反应常见的条件 Fe3+是无机催化剂 新鲜肝脏中含有过氧化氢酶 不同 条件 判断H2O2分解快慢的依据 ②点燃的卫生香的复燃情况 ①气泡冒出情况 O2的产生量 比较过氧化氢在不同条件下的分解 【材料用具】 （1）新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液 （2）质量分数为3.5%的FeCl3溶液 （3）新配制的体积分数为3 %的H2O2溶液 【实验器材】 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 （含较多的过氧化氢酶），久置肝脏中过氧化氢酶会被分解减少 使过氧化氢酶充分释放，增大接触面积，加快分解速率 比较过氧化氢在不同条件下的分解 【实验步骤】 取4支洁净的试管，分别编上序号1、2、3、4，向各试管内分别加入2ml过氧化氢溶液 空白对照组 实验组 常温 90℃水浴加热 2滴FeCl3 2滴肝脏研磨液 1 2 3 4 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 【思考】如何判断过氧化氢被分解的快慢？ ① 观察单位时间内产生气泡的多少 ② 观察带火星的卫生香的复燃情况 常温 90℃水浴加热 2滴FeCl3 2滴肝脏研磨液 1 2 3 4 实验步骤 试管编号 1 2 3 4 1.加入过氧化氢 浓度 3% 3% 3% 3% 剂量 2ml 2ml 2ml 2ml 2.实验处理处理 反应条件 常温 90℃ FeCl3 鲜肝研磨液 3.结果观察 气泡产生 带火星木条 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 复燃 迅速复燃 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 【结果分析】 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？在细胞内能通过加热提高反应速率吗？ 放出的气泡多，说明加热能促进过氧化氢分解，提高反应速率 2. 3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？ FeCl3中Fe3+ 和新鲜肝脏中过氧化氢酶都能加快分解速率 3. 3号试管Fe3+数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,说明什么？ 过氧化氢酶比Fe3+ 的催化效率高得多 4.2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多？ 一样多，几支试管的H2O2 溶液的浓度和体积都相同 不能 比较过氧化氢在不同条件下的分解 5.滴入FeCl3溶液和肝脏研磨液时，能不能共用一个吸管？为什么? 不能； 因为滴入的肝脏研磨液中会含有少量氯化铁溶液而影响实验结果的准确性。 6.为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？ 细胞内每时每刻进行着成千上万种化学反应，这些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 【实验结论】 酶具有催化作用，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高 实验步骤 试管编号 1 2 3 4 1.加入过氧化氢 浓度 3% 3% 3% 3% 剂量 2ml 2ml 2ml 2ml 2.实验处理处理 反应条件 常温 90℃ FeCl3 鲜肝研磨液 3.结果观察 气泡产生 带火星木条 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 复燃 迅速复燃 温度 催化剂种类 过氧化氢的分解速率 自变量：人为改变的变量。 因变量：随自变量的变化而变化的变量。 科学方法：控制变量和设计对照实验 科学方法：控制变量和设计对照实验 1.变量：实验过程中变化的因素称为变量 2.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 3.因变量：因自变量改变而变化的变量叫作因变量 4.无关变量：实验中除自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 5.对照实验：除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验；对照实验一般要设置对照组和实验组 （1）实验组：一般接受实验变量处理的一组作为实验组 （2）对照组：不接受实验变量处理的对象组 6.对照实验的类型 空白对照、自身对照、相互对照、条件对照 7.实验过程中遵循的原则 单一变量原则、对照原则、等量性原则、重复性原则 科学方法：控制变量和设计对照实验 幼小蝌蚪不处理 幼小蝌蚪饲喂甲状腺激素 幼小蝌蚪饲喂甲状腺抑制剂 条件对照就是给对照组施加跟自变量不同程度或反向处理，目的是与实验组形成对照。 条件对照 虽给对照组施以某种实验因素的处理。但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。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。 （1）空白对照 （2）实验组 （3）条件对照组 酶在细胞代谢中的作用 【思考】 1.加热为什么能加快过氧化氢分解? 加热为分子提供了能量 2. 3号、4号试管没有加热，为什么 也有大量气泡产生? Fe3+：降低化学反应的活化能 酶：同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高 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 探究酶的作用原理 曲线分析： ①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是 段。 ②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是 段。 ③表示酶降低的活化能是 段。 ④该反应中，若将酶催化改为无机催化剂催化，则B点在纵轴上将 移动。 AC BC AB 向上 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 平衡点 时间 加入酶 无机催化剂 未加酶 （1）降低化学反应活化能，使反应速率加快。 （2）只改变化学反应速率，本身不被消耗(反应前后酶的数量和性质不变)。 （3）只能催化已存在的化学反应。 （4）缩短达到平衡的时间，但不改变化学反应的方向和平衡点。 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 酶在细胞代谢中的作用 酶的本质 巴斯德之前 萨姆纳 巴斯德 李比希 毕希纳 切赫和奥尔特曼 发酵必须有活细胞参与 引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，且只在酵母菌死亡裂解后才发挥作用 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 活细胞粉碎后所得物质（酿酶）的作用和活的酵母细胞一样 证明脲酶是蛋白质 证明少量RNA也具有生物催化功能 核糖体的rRNA就是催化肽键形成的酶 酶的本质 【思考】 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？ 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。李比希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后才能发挥作用，是不正确的。 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焦点上，使科学研究更加有的放矢。 酶的本质 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起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。 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？ 萨姆纳历时9年，用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。 酶的本质： 化学本质 绝大多数是 少数是 合成原料 合成场所 来源 作用场所 功能 作用机理 蛋白质 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 细胞核（真核生物） 降低化学反应的活化能 催化作用 活细胞（哺乳动物红细胞除外） 细胞内外、体外 活细胞产生的具有催化作用的有机物 实验验证酶的本质 1.鉴定酶的本质 实验验证酶的本质 2.鉴定酶的本质是否是蛋白质 待测酶液 + 双缩脲试剂 → 是否出现紫色反应 已知蛋白液 + 双缩脲试剂 → 出现紫色反应 待测酶液 实验组 稀释的鸡蛋清 对照组 实验组呈现紫色说明该酶的化学本质为蛋白质 （1）实验组 （2）对照组 实验验证酶的本质 实验验证酶的本质 检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，原因是蛋白酶本身也可与双缩脲试剂发生反应。 课堂小结 酶的作用和本质 细胞代谢 意义 活化能 概念 酶的作用机理 作用机理 过氧化氢在不同条件下的分解 酶的本质 条件 单一变量实验 对照实验 蛋白质/RNA Lavf57.25.100 FormatFactory : www.pcfreetime.com $