5.1降低化学反应活化能的酶(第1课时)(教学课件)(含闯关游戏和交互动画演示)生物人教版必修1

2026-09-09
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摘要:

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(降低活化能)、本质(蛋白质或RNA)及应用,以斯帕兰扎尼鹰消化实验视频导入,从细胞代谢切入,通过“比较过氧化氢分解”实验探究酶的高效性,构建“实验—机理—本质”的知识支架。 其亮点在于融合交互动画(酶降低活化能演示)、实验视频及分层练习(筑基/拓能/冲刺),以科学探究(如实验变量控制)和科学思维(酶本质探索历程梳理)为核心,助力学生理解结构与功能观,教师可依托完整教学资源高效落实核心素养目标。

内容正文:

以前人们普遍认为鸟类的胃只能磨碎食物,不能消化食物,也就是说鸟类只有物理性消化,没有化学性消化,真的是这样吗?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,他把小龙子取出来,发现笼内的肉块消失了。究竟是什么物质使金属笼中的肉块消失了呢?这种物质有什么特性呢?带着这些问题,我们一起来学习今天的课程,解开因胃内的笼中肉消失之谜。 null 1 第5章 细胞的能量供应和利用 高一生物上学期人教版必修1 学·新知探究 拓·素养提升 练·分层情境 含交互动画 第1节 降低化学反应活化能的酶 掌控道道闸门,驱动着各式舟车。输入输出中忙碌,被动主动间选择。生物大分子铸就,神奇的生命之膜。 新课标与教学目标 新课标要求 核心素养目标 1.说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质,酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。 生命观念:理解酶是细胞代谢的重要催化剂,认识酶在维持细胞正常生命活动中的关键作用,形成结构与功能相适应的生命观念。 科学思维:能够通过实验分析比较酶与无机催化剂的催化效率差异;能够运用活化能概念解释酶的作用机理;能够梳理酶本质的探索历程,归纳酶的概念。 社会责任:认识酶在食品工业、纺织工业等领域的应用价值,形成科学服务生活的意识。 科学探究:通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验,体验对照实验的设计思路,理解自变量、因变量和无关变量的控制方法。 一、酶在细胞代谢中的作用 c o n t e n t s 研 学 目 录 练·分层情境 学·新知探究 筑基 拓能 冲刺 二、酶的本质 三、酶的应用 一、 酶在细胞代谢中的作用 s t udy 学 · 新知探究 目 录 关键词: 高效性 降低活化能 二、 酶的本质 关键词: 蛋白质或RNA 三、 酶的应用 关键词: 应用 问题探讨 学·新知探究 斯帕兰扎尼在研究鹰的 消化作用(视频) 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。 2.是什么物质使肉块消失了?怎样才能证明你的推测? 1.为什么要将肉块放在金属笼内? 讨论 便于取出肉块、排除物理性消化干扰,确定其是否发生了化学性消化。 胃内的化学物质,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.像这样细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为什么? 学·新知探究 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 1.1 细胞代谢 一、酶在细胞代谢中的作用 学·新知探究 【探究活动1】 阅读课本p77探究·实践,完成以下任务。 (1)本实验的实验原理及实验目的分别为? (2)本实验的主要实验步骤包括? (3)本实验的实验结论为? (4)完成探究·实践讨论:1-4 学·新知探究 探究·实践 一、酶在细胞代谢中的作用 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。 2 H2O2 2H2O + O2 过氧化氢酶 在加热、强酸、强碱、 催化剂及酶的催化这几种条件下,过氧化氢的分解速率是否一样? 比较过氧化氢在不同条件下的分解 学·新知探究 探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 一、酶在细胞代谢中的作用 (1) 实验目的: 通过比较H2O2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: 2 H2O2 2H2O + O2 不同条件 ①加热是化学反应常见的条件 ②Fe3+是无机催化剂 ③新鲜肝脏中含有过氧化氢酶 不同条件 判断H2O2的分解快慢依据: O2的产生量 ①点燃的卫生香的复燃情况 ②气泡冒出情况 学·新知探究 探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 一、酶在细胞代谢中的作用 (3) 材料用具: 试管 酒精灯 量筒 滴管 卫生香 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 新鲜的质量分数为20%肝脏研磨液 (4) 方法步骤: 比较H2O2在不同条件下的分解步骤(视频) 学·新知探究 探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 一、酶在细胞代谢中的作用 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 (4) 方法步骤: 学·新知探究 探究·实践 比较过氧化氢在不同条件下的分解 一、酶在细胞代谢中的作用 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 (6) 实验结论: ➡与无机催化剂相比,酶的催化作用更显著。 (5) 实验现象: 学·新知探究 一、酶在细胞代谢中的作用 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号试管放出的气泡多,说明加热能提高反应速率 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。 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,这说明什么? 过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。 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 溶液的体积和浓度都相同。 讨论 学·新知探究 一、酶在细胞代谢中的作用 注意事项 原理与目的 错误操作后果 过氧化氢溶液 浓度为3% 浓度过高反应过于剧烈,不安全;浓度过低现象不明显。 现象不明显或过于危险。 肝脏要新鲜且 制成研磨液 过氧化氢酶存在于活细胞中。研磨可破坏细胞,释放大量酶,增加反应接触面积。 使用煮熟/腐烂肝脏或不研磨,酶失活或接触面积小,现象不明显。 FeCl3溶液作为无机催化剂对照 Fe³⁺是无机催化剂,与生物催化剂(酶)形成对比。 缺少无机催化剂对照,无法凸显酶的“高效性”。 仪器检查与清洁 试管、滴管需干净,避免杂质干扰反应或污染试剂。 可能引入其他催化剂,影响实验结果。 学·新知探究 一、酶在细胞代谢中的作用 控制变量和设计对照实验 科学方法 自变量 人为控制的对实验对象进行处理的因素 因变量 因自变量改变而变化的变量 无关变量 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 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。 Y = a + f(x) 自变量 因变量 无关 变量 【注意】 未作任何处理的对照组叫作空白对照。 一般要设置对照组和实验组 学·新知探究 一、酶在细胞代谢中的作用 加热为何能促进过氧化氢分解? 常态 活跃状态 能量 学·新知探究 一、酶在细胞代谢中的作用 1.2 活化能 (1)概念: 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。 加热、Fe3+、酶的作用机理(视频) 与无机催化相比,酶降低化学反应活化能作用更显著,催化效率更高。 【易错提醒】酶并未提供能量,只是降低了化学反应的活化能。 结论 学·新知探究 一、酶在细胞代谢中的作用 1.2 活化能 趣味交互动画演示——酶降低化学反应活化能 双击上方链接 1.演示链接 2.演示方法 打开界面 点击上方播放按钮操作 3.演示界面预览 学·新知探究 二、酶的本质 人物 时间 探索内容 主要观点 【探究活动2】 阅读课本p79-80 思考与讨论完成以下表格。 巴斯德(法) 1857年 葡萄酿酒发酵过程 发酵与活细胞有关 李比希(德) 毕希纳(德) 将酵母菌提取液与葡萄糖混合,发现糖液变成了酒。 葡萄酿酒发酵过程 发酵与死细胞中的物质有关 萨姆纳(美) 刀豆种子中的脲酶含量高,其能分解尿素。 死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵。把酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶 脲酶是蛋白质 切赫和奥尔特曼(美) 少数酶是RNA 20世纪80年代 学·新知探究 二、酶的本质 2.1 酶的本质探索历程 发酵是纯化学反应,与生命活动无关 巴斯德 李比希 毕希纳 萨姆纳 其他科学家 切赫和奥尔特曼 胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质 发酵与活细胞有关 发酵与死细胞中的物质有关 死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵。把酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶 脲酶是蛋白质 切赫 奥尔特曼 少数酶是RNA 实验结论: 酶的本质是有机物,绝大多数是蛋白质,少数是RNA。 核酶 学·新知探究 二、酶的本质 2.2 酶的来源、功能、本质、合成原料 ➡活细胞产生,可在细胞内、细胞外(或体外)发挥作用 具有催化作用 降低化学反应的活化能  ➡有机物 : 蛋白质(大多数)或RNA ➡氨基酸或核糖核苷酸 【必记】酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 酶 来源 功能 本质 合成原料 学·新知探究 ①食品工业 ②洗涤剂 ③医疗健康 三、酶的应用 学·新知探究 三、酶的应用 ④纺织工业 ⑤日用化妆品 ⑥发酵产品 课堂小结 降低化学反应活化能的酶 酶的本质: 酶的特性: ➡酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 (蛋白质(大多数)或RNA) ➡高效性 酶的作用机理: ➡降低化学反应活化能作用 趣味交互游戏演示——酶的作用和本质 双击上方链接 1.演示链接 2.演示方法 打开界面 点击上方开始按钮操作 3.演示界面预览 学·新知探究 Broadening 练 · 分层情境 筑基· 必备知识通关 ——核心定义原理全覆盖 拓能· 关键能力进阶 冲刺· 核心素养拓展 ——串联核心原理情境设问 ——学有余力冲刺高分断层 练分层情境 筑基· 必备知识通关 1.下列关于酶的叙述,正确的是(     ) A.酶的基本组成单位都是氨基酸 B.酶通过为反应物提供能量来提高化学反应速率 C.低温和高温均能使酶的空间结构遭到不可逆破坏 D.酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物 D 或核糖核苷酸 不提供能量 低温只抑制酶活性 练分层情境 筑基· 必备知识通关 2.下列物质中,能用于证明脲酶化学本质的是(     ) A.蛋白酶 B.脂肪酶 C.纤维素酶 D.DNA酶 A 3.酶在催化生化反应时,其作用的机理是(     ) A.提供能量 B.改变反应方向 C.降低活化能 D.提高反应温度 练分层情境 筑基· 必备知识通关 C 4.科学家通过一系列严谨的化学实验证明了“脲酶是蛋白质”这一结论。以下实验结果不能支持这一结论的是(  ) A.用丙酮酸提取的脲酶结晶溶于水能催化尿素分解 B.脲酶结晶溶解后与双缩脲试剂混合呈现紫色 C.脲酶经蛋白酶处理后,不能催化尿素水解 D.通过水解实验发现脲酶完全分解后仅得到氨基酸 练分层情境 筑基· 必备知识通关 A 该结果只能说明脲酶具有催化功能,酶的本质是蛋白质或RNA,RNA类的酶同样具有催化功能 练分层情境 筑基· 必备知识通关 5.生物科学史是生物科学形成、发展和演变的历程,是探索生命现象及其本质的史实。下列叙述错误的是(  ) A.毕希纳研磨酵母菌得到的提取液可以酿酒证明酶在细胞外也可以发挥作用 B.萨姆纳通过丙酮提取刀豆中的脲酶随后证明了酶的本质是蛋白质 C.罗伯特森提出的“暗-亮-暗”三明治模型不能解释细胞膜的流动性 D.斯帕兰扎尼通过“肉块消失”实验证明了胃蛋白酶的存在 D 仅证明了胃存在化学性消化,并没有证明胃蛋白酶的存在 6.科学界普遍认为生命至少要满足新陈代谢和繁殖两个条件。当科学家创造出能以自身为“种子”形成更多相似蛋白质的类朊病毒蛋白后,引发了同学们对生命起源的讨论。甲同学认为生命起源于核酸,乙同学认为生命起源于蛋白质。下列支持甲、乙同学的观点中,错误的是(    ) A.甲:核酸由核苷酸构成,其碱基序列中蕴藏遗传信息 B.甲:切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能,可调节某些细胞代谢 C.乙:蛋白质由氨基酸组成,绝大多数酶是蛋白质,可参与新陈代谢 D.乙:类朊病毒蛋白以自身为“种子”形成蛋白质,意味着蛋白质可能可以自我复制 练分层情境 拓能· 关键能力进阶 B “少数RNA具有生物催化功能”属于RNA的催化作用 练分层情境 拓能· 关键能力进阶 7.核酶可通过催化靶位点RNA链中化学键的断裂,特异性地剪切底物RNA分子,从而阻断靶基因的表达,下列叙述正确的是(     ) C A.核酶的基本单位是氨基酸 B.核酶为反应提供活化能 C.核酶作用的是磷酸二酯键 D.核酶能将RNA彻底水解 核糖核苷酸 不能为反应提供活化能 核酶仅将RNA剪切为多个片段 8.下列反应过程中,不涉及降低化学反应活化能的是(  ) A.盐酸催化脂肪水解 B.加热使过氧化氢分解加快 C.蛋白酶催化蛋白质水解 D.鸡肝研磨液催化过氧化氢分解 练分层情境 冲刺· 核心素养拓展 B A.突变体酶为反应底物提供的活化能更多,提高反应速率更显著 B.同一处理条件下两组实验中酶的用量、处理时间和底物浓度应相同 C.Mn2+可提高P450氧化酶的活性,且对突变体酶效果更显著 D.酶活性可能因温度、pH、某些离子影响酶的空间结构而发生变化 练分层情境 冲刺· 核心素养拓展 9.科研团队对细胞色素P450氧化酶进行了定向改造,测定了不同条件下野生型酶与突变体酶的相对活性,结果如下表所示。下列有关叙述错误的是(  ) A 处理条件 野生型酶相对活性(%) 突变体酶相对活性(%) 60℃ 18 72 pH7.0 100 100 pH5.0 22 68 添加Mn2+ 125 189 不能 练分层情境 冲刺· 核心素养拓展 10.下列叙述中不支持“酶的化学本质是蛋白质”说法的是(    ) A.有的酶的组成元素有C、H、O、N、P B.某些酶可被蛋白酶催化水解 C.脂肪酶与双缩脲试剂发生紫色反应 D.淀粉酶水解后可获得氨基酸 A 蛋白质的基本元素为C、H、O、N,不含P A.如果底物的初始温度较高,其所需要的活化能将降低 B.若a与b均是催化剂,且a为一种无机催化剂,b可能为酶 C.若提高b的含量,可能会加快反应速度,但不会改变E1 D.X生成Y的过程是一种放能反应,催化剂不会改变释放的总能量值 练分层情境 冲刺· 核心素养拓展 11.反应底物从常态转变为活跃状态所需的能量称为活化能。如图为一定量的底物X反应生成Y的过程示意图(a、b为两种催化剂)。下列分析错误的是(  ) A 稳定不改变其所需要的活化 12.下列关于比较过氧化氢在不同条件下分解的实验描述,正确的是(    ) A.分别往试管中加入两滴肝脏研磨液、FeCl3溶液,保证了催化剂用量相等 B.该实验的自变量是FeCl3溶液和肝脏研磨液,因变量是H2O2的分解速率 C.实验的温度、底物的量等都能影响实验的结果,都是该实验的自变量 D.对照实验一般要设置对照组和实验组,实验过程中可控制多个自变量 练分层情境 冲刺· 核心素养拓展 B 保证了加入溶液的量相等,但催化剂的用量不等 无关变量 一个自变量 13.酵母中存在一种核酶(RNaseP),能够催化tRNA前体的加工过程。下列关于该酶的叙述,正确的是(  ) A.合成场所是核糖体 B.元素组成为C、H、O、N C.基本单位是核糖核酸 D.分子中含磷酸二酯键 练分层情境 冲刺· 核心素养拓展 D 核酶的本质是RNA,其合成场所是细胞核或线粒体、叶绿体 核糖核苷酸 C、H、O、N、P A.毕希纳的实验装置可以一直保持开放状态 B.本实验可以证明酿酶的化学本质是蛋白质 C.实验产生的酒精是活酵母细胞无氧呼吸所致 D.实验结果不支持“发酵需要完整酵母细胞”的观点 练分层情境 冲刺· 核心素养拓展 14.毕希纳将酵母细胞与石英砂研磨后获得不含酵母细胞的提取液,加入葡萄糖后产生酒精,如右图所示。下列说法正确的是(  ) D 酒精发酵为无氧代谢过程 “酿酶”,并未确定其化学组成 实验明确使用“不含酵母细胞的提取液”,无任何活细胞参与 15.下列关于酶的说法正确的是(  ) A.某些载体蛋白既可运输物质也可催化化学反应 B.生物体内的酶都是在核糖体上合成的 C.酶可以为化学反应提供更多的活化能 D.细胞内所有的化学反应都需要酶的催化 练分层情境 冲刺· 核心素养拓展 A 少数酶为RNA(核酶),在细胞核内合成 降低 细胞内部分反应无需酶催化(如水的光解在光驱动下自发进行) 42 第5章 细胞的能量供应和利用 高一生物上学期人教版必修1 学·新知探究 拓·素养提升 练·分层情境 含交互动画 第1节 降低化学反应活化能的酶 掌控道道闸门,驱动着各式舟车。输入输出中忙碌,被动主动间选择。生物大分子铸就,神奇的生命之膜。 Lavf57.25.100 Lavf58.48.100 Marker-8420 Marker-7377 Marker-1892 Marker-3594 Marker-2032 Marker-8963 Marker-9962 Marker-6045 Marker-9261 Marker-2126 Marker-3747 Marker-1939 Marker-8915 Marker-1288 Marker-3638 Marker-7315 Marker-5494 Marker-2997 Marker-4200 Marker-7480 Marker-8915 Marker-9046 Marker-8150 Marker-8271 Marker-8238 Marker-1544 Marker-7404 Marker-9426 Marker-4011 Marker-9041 Marker-4344 Marker-6628 Marker-6232 Marker-2672 Marker-4758 Marker-3018 Marker-7564 Marker-8807 Marker-7239 Marker-7673 Marker-5577 Marker-8384 Marker-6755 Marker-8764 Marker-8715 Marker-2787 Marker-2347 Marker-8021 Marker-4954 Marker-6980 Marker-2131 Marker-5306 Marker-8796 Marker-8431 Marker-1077 Marker-4457 Marker-5076 Marker-9037 Marker-7610 Marker-8790 Marker-1867 Marker-8858 Marker-6683 Marker-1779 Marker-1926 Marker-6627 Marker-6605 Marker-7893 Marker-8890 Marker-9397 Marker-8862 Marker-4646 Marker-4744 Marker-4573 Marker-3171 Marker-1602 Marker-1535 Marker-5451 Marker-1877 Marker-7688 Marker-5371 Marker-1665 Marker-3292 Marker-5263 Marker-3881 Marker-5796 Marker-3139 Marker-4529 Marker-8221 Marker-8857 Marker-2619 Marker-2054 Marker-1453 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本节课我们一起学习酶如何é™�低化学å��应的活化能。请观察å��应物翻越能é‡�高山的过程。 核心概念活化能:分å­�从常æ€�转å�˜ä¸ºå®¹æ˜“å�‘生化学å��应的活跃状æ€�所需è¦�的能é‡�。 课堂观察 点击“播放â€�连续观看,也å�¯ä»¥ä½¿ç”¨â€œä¸‹ä¸€æ­¥â€�é€�段讲解;暂å�œå�Žå�¯æ”¾å¤§æ›²çº¿è§‚察能垒高度。 Marker-5054 Marker-7666 Marker-7022 Marker-5313 Marker-1100 Marker-2440 Marker-8575 Marker-6857 Marker-2600 Marker-2151 Marker-3222 Marker-3669 Marker-8399 Marker-1830 Marker-1417 Marker-5339 Marker-8201 Marker-9954 Marker-8856 Marker-5130 Marker-2881 Marker-1053 Marker-5802 Marker-3324 Marker-8326 Marker-8372 Marker-2980 Marker-3277 Marker-5378 Marker-6556 Marker-6812 Marker-8840 Marker-9871 Marker-3886 Marker-8537 Marker-3812 Marker-3290 Marker-9213 Marker-9949 Marker-3989 Marker-7097 Marker-1624 Marker-2549 Marker-6347 Marker-7792 Marker-2167 Marker-3422 Marker-3122 Marker-5672 Marker-6330 Marker-5348 Marker-9575 Marker-7424 Marker-5544 Marker-5538 Marker-4037 Marker-5396 Marker-1677 Marker-8343 Marker-2535 Marker-4434 Marker-4596 Marker-8612 Marker-4864 Marker-8674 Marker-2616 Marker-4450 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Marker-5025 Marker-5786 Marker-3097 Marker-6861 Marker-6120 Marker-4237 Marker-9556 Marker-6037 Marker-2967 Marker-9481 Marker-2218 Marker-2751 Marker-6631 Marker-8591 Marker-1883 Marker-3544 Marker-9267 Marker-7988 Marker-9169 Marker-2094 Marker-2744 Marker-5820 Marker-6561 Marker-5443 Marker-3805 Marker-4152 Marker-9383 Marker-7196 Marker-4732 Marker-2166 Marker-9459 Marker-1116 Marker-9909 $null

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5.1降低化学反应活化能的酶(第1课时)(教学课件)(含闯关游戏和交互动画演示)生物人教版必修1
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