5.1 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶2022-2023學(xué)年高一生物課件（人教版2019必修1）

第五章

細胞的能量供應(yīng)和利用

第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（第一課時）教學(xué)目標(biāo)目標(biāo)010203說明酶在細胞代謝中的作用和化學(xué)本質(zhì)。(生命觀念、科學(xué)思維）通過有關(guān)實驗，進一步熟悉控制自變量的方法。（科學(xué)思維、科學(xué)探索）通過閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，認同科學(xué)是在不斷的探索和爭論中前進的，體會科學(xué)家不畏挫折的精神。（社會責(zé)任）

1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼做了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取出來，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。情景材料一斯帕蘭扎尼在研究鷹的消化作用實驗（視頻）合作探究一：為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？便于取出肉塊、排除物理性消化干擾合作探究二：是什么物質(zhì)使肉塊消失了？怎樣才能證明你的推測？

1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼做了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取出來，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。情景材料一斯帕蘭扎尼在研究鷹的消化作用實驗（視頻）胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì),收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否能將肉塊分解。合作探究二：是什么物質(zhì)使肉塊消失了？怎樣才能證明你的推測？合作探究三：像這樣細胞中每時每刻都進行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細胞代謝，那么細胞代謝與我們常見的化學(xué)反應(yīng)需要的條件一樣嗎？溫和①常溫②常壓③水溶液環(huán)境④pH接近中性劇烈①高溫②高壓③強酸④強堿常見有機化學(xué)反應(yīng)細胞內(nèi)外的環(huán)境合作探究三：在細胞較為溫和的環(huán)境中，各種生化反應(yīng)如何高效有序的進行呢？細胞代謝離不開酶一酶在細胞代謝中的作用

細胞代謝是細胞生命活動的基礎(chǔ)，但代謝也會產(chǎn)生對細胞有害的物質(zhì)，如過氧化氫，體內(nèi)過氧化氫過多會導(dǎo)致皮膚發(fā)黃，毛發(fā)（包括頭發(fā)）變白，會加速人體衰老。一酶在細胞代謝中的作用2H2O22H2O+O2↑1.過氧化氫在體外分解需要什么條件？2.細胞內(nèi)的過氧化氫又是怎樣被快速分解的呢？加熱、強酸、強堿、加催化劑（如Fecl3)細胞中含有過氧化氫酶合作探究四：氧化氫酶與加熱、強酸、強堿、加催化劑都能使過氧化氫分解，他們原理一樣嗎？分解速率一樣嗎？如何設(shè)計實驗來探究酶的作用？一酶在細胞代謝中的作用比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗1.實驗?zāi)康模和ㄟ^比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解過氧化氫酶的作用。2.實驗原理：2H2O22H2O+O2反應(yīng)條件①加熱是化學(xué)反應(yīng)常見的條件②Fe3+是無機催化劑③新鮮肝臟中含有過氧化氫酶不同條件判斷H2O2的分解快慢依據(jù)：O2的產(chǎn)生量①點燃的衛(wèi)生香的復(fù)燃情況②氣泡冒出情況一酶在細胞代謝中的作用比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗3.實驗材料：①新鮮的質(zhì)量分數(shù)為20%的肝臟研磨液（含較多的過氧化氫酶）②質(zhì)量分數(shù)為3.5%的FeCI3溶液③新配制的體積分數(shù)為3%的H2O2溶液量筒、試管、滴管、試管架、衛(wèi)生香、火柴、酒精燈、試管夾、大燒杯、三腳架、石棉網(wǎng)、溫度計4.實驗用具：一酶在細胞代謝中的作用比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗5.實驗設(shè)計：組別對照組實驗組1234過氧化氫H2O2濃度3%3%3%3%H2O2劑量2mL2mL2mL2mL反應(yīng)條件常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴結(jié)果產(chǎn)生氣泡衛(wèi)生香燃燒情況一酶在細胞代謝中的作用比較過氧化氫在不同條件下的分解（視頻）實驗Fe3+做催化劑過氧化氫酶一酶在細胞代謝中的作用比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗5.實驗現(xiàn)象：組別對照組實驗組1234過氧化氫H2O2濃度3%3%3%3%H2O2劑量2mL2mL2mL2mL反應(yīng)條件常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴結(jié)果產(chǎn)生氣泡衛(wèi)生香燃燒情況一酶在細胞代謝中的作用比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗6.實驗結(jié)果：不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃一酶在細胞代謝中的作用比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗合作探究五：與１號試管相比，２號試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？說明什么？2號試管放出的氣泡多，說明加熱能提高反應(yīng)速率

合作探究六：3、4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明了什么？FeCl3中的Fe3+

和新鮮肝臟中的過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。合作探究七：3號試管Fe3+數(shù)比4號試管H2O2酶高25萬倍，但4號反應(yīng)速率更快,這說明什么？過氧化氫酶比Fe3+

的催化效率高得多。合作探究八：2號、3號、4號試管相比，哪支試管最終產(chǎn)生的氧氣最多？一樣多，幾支試管的H2O2溶液的體積和濃度都相同。

細胞內(nèi)每時每刻都在進行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于細胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)的順利進行是至關(guān)重要的。合作探究九：為什么說酶對于細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進行至關(guān)重要？一酶在細胞代謝中的作用合作探究十：小組討論以上比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗設(shè)計嚴(yán)謹嗎？一個嚴(yán)謹?shù)膶嶒炘撊绾蝸碓O(shè)計？有哪些因素是我們必須要考慮的？②自變量：③因變量：④無關(guān)變量：除自變量外，實驗中還存在的一些也可對實驗結(jié)果造成影響的其它變量隨著自變量的變化而變化的變量人為改變的變量①變

量：實驗中可以變化的因素Y=a+f(x)自變量因變量無關(guān)變量（不同條件X）單一變量原則：實驗設(shè)計時只有一個自變量，且無關(guān)變量在對照組和實驗組中均要保持相同且適宜。（結(jié)果Y）（相同條件a）一酶在細胞代謝中的作用合作探究十一：你能準(zhǔn)確找出以上實驗中的相關(guān)變量嗎？控制變量和設(shè)計對照實驗試管編號步驟1234一二

三觀察實驗結(jié)論2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴幾乎無少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣

過氧化氫在過氧化氫酶的作用下分解速率最快反應(yīng)條件無關(guān)變量H2O2濃度H2O2劑量氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香自變量因變量對照實驗討論：無關(guān)變量對實驗結(jié)果沒有影響嗎？該實驗的無關(guān)變量有哪些？變量相同適宜對照組實驗組討論：該實驗的對照組和實驗組分別是什么？對照性原則提高分子的能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能

加熱

Fe3+酶加熱、Fe3+、酶的作用機理酶作用原理：與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。酶作用意義：使細胞代謝在溫和條件下快速有序地進行高。一酶在細胞代謝中的作用活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。加熱、Fe3+、酶的作用機理(視頻)一酶在細胞代謝中的作用圖中①表示：圖中②表示：圖中④表示：無催化劑時化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。無機催化劑催化時化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。酶催化時化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。一酶在細胞代謝中的作用圖中③表示：圖中⑤表示：無機催化劑降低的活化能酶降低的活化能合作探究十二：酶是什么物質(zhì)？哪里產(chǎn)生的？

我國早在4000多年前的夏禹時代，就掌握了釀酒技術(shù)。1716年《康熙字典》收錄了酶字，并將“酶”解釋為“酒母也”?！熬颇浮本褪乾F(xiàn)在所說的酵母。加熱、Fe3+、酶的作用機理(視頻)二酶的本質(zhì)19世紀(jì)以前，人們還不知道酶為何物。19世紀(jì)以后，隨著釀酒中發(fā)酵過程的深入研究，科學(xué)家才揭開酶的“面紗”。二酶的本質(zhì)二酶的本質(zhì)合作探究十三：請同學(xué)們閱讀P79關(guān)于酶本質(zhì)的探索，每組派一個代表模仿其中一位科學(xué)家陳述自己的主要觀點。巴斯德和李比希的觀點各有什么積極意義？各有什么局限性？巴斯德和李比希的爭論原因是什么？他們的爭論對后人研究酶的本質(zhì)有何意義？畢希納是如何終結(jié)上述爭論的？他的實驗結(jié)論是什么？薩姆納成功揭示脲酶的化學(xué)本質(zhì)靠的是什么樣的精神？二酶的本質(zhì)酶的本質(zhì)探索（視頻）發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)巴斯德李比希畢希納薩姆納其他科學(xué)家切赫和奧爾特曼發(fā)酵與死細胞中的物質(zhì)有關(guān)發(fā)酵與活細胞有關(guān)死細胞中的物質(zhì)和活細胞都能引起發(fā)酵脲酶是蛋白質(zhì)胃蛋白酶等許多酶也是蛋白質(zhì)切赫奧爾特曼二酶的本質(zhì)合作探究十四：請給酶下一個比較完整的定義。少數(shù)酶是RNA

定義絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA酶的化學(xué)本質(zhì)

酶的來源

酶的功能活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物。一類一般說來，活細胞都能產(chǎn)生酶酶可在細胞內(nèi)、細胞外、體外發(fā)揮作用酶只起催化作用，無調(diào)節(jié)功能本質(zhì)溫馨提示二酶的本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是_______少數(shù)是_________元素組成合成原料合成場所來源一般來說，活細胞都能產(chǎn)生作用場所作用原理RNA

蛋白質(zhì)核糖核苷酸氨基酸核糖體細胞核（真核生物）細胞內(nèi)、外及生物體外均能發(fā)揮作用C、H、O、N、(S)C、H、O、N、P顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能二酶的本質(zhì)探究實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解酶的作用和本質(zhì)酶在細胞代謝中的作用酶的本質(zhì)：

絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。自變量原理：降低化學(xué)反應(yīng)活化能因變量無關(guān)變量課堂小結(jié)實戰(zhàn)訓(xùn)練

1.酶具有極強的催化功能，最根本的原因是（）①增加了反應(yīng)物之間的接觸②降低了反應(yīng)物分子的活化能③提高了反應(yīng)物分子的活化能④降低了反應(yīng)物分子的自由能⑤本身的數(shù)量和性質(zhì)不改變，可反復(fù)利用A.①④B.②③C.④⑤D.②⑤實戰(zhàn)訓(xùn)練

2.科學(xué)家證實:RNaseP酶由蛋白質(zhì)和RNA組成,將這種酶中的蛋白質(zhì)和RNA分開,在適宜條件下,RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性,而蛋白質(zhì)不具有。這一結(jié)果表明()。A.酶都是由蛋白質(zhì)和RNA組成的B.RNA具有催化作用C.酶的基本組成單位是脫氧核糖核苷酸D.絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA實戰(zhàn)訓(xùn)練

3.下列關(guān)于酶的說法，有幾項是正確的（

）①是有分泌功能的細胞產(chǎn)生的②有的從食物中獲得，有的在體內(nèi)轉(zhuǎn)化而來③凡是活細胞，一般都能產(chǎn)生酶④酶都是蛋白質(zhì)⑤有的酶不是蛋白質(zhì)⑥酶在代謝中有多種功能⑦在新陳代謝和生長發(fā)育中起調(diào)控作用⑧酶只是起催化作用A.2項

B.3項

C.4項

D.5項實戰(zhàn)訓(xùn)練

4.瑞典研究人員發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)有一種促進脂肪細胞生成的蛋白質(zhì)——抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)，可通過采集靜脈血檢測其含量。這一發(fā)現(xiàn)有望為治療肥胖癥開辟新途徑。下列敘述正確的是(

)A．TRAP遇雙縮脲試劑不顯色B．在高溫下更容易保持TRAP的活性C．在核糖體上合成的TRAP即具有生物活性D．理論上可通過抑制TRAP的功能來治療肥胖癥實戰(zhàn)訓(xùn)練

5.下圖為發(fā)生在哺乳動物消化道內(nèi)的某項化學(xué)反應(yīng)的示意圖,圖中的甲最可能表示()。A.麥芽糖 B.麥芽糖酶

C.蛋白酶 D.蔗糖酶實戰(zhàn)訓(xùn)練

6.下圖為H2O2在不同條件下分解的曲線圖，圖中①②③④表示的條件分別是(

)A.H2O2酶催化、FeCl3催化、加熱、自然條件B.加熱、自然條件、H2O2酶催化、FeCl3催化C.加熱、FeCl3催化、自然條件、H2O2酶催化D.自然條件、加熱、FeCl3催化、H2O2酶催化實戰(zhàn)訓(xùn)練

7.洗滌劑中的堿性蛋白酶受到其他成分的影響而改變構(gòu)象，部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識別并降解（自溶）失活。此外，加熱也能使堿性蛋白酶失活，如圖所示。下列敘述錯誤的是（）A．堿性蛋白酶在一定條件下可發(fā)生自溶失活B．加熱導(dǎo)致堿性蛋白酶構(gòu)象改變是不可逆的C．添加酶穩(wěn)定劑可提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果D．添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量，減少環(huán)境污染實戰(zhàn)訓(xùn)練

8.下列有關(guān)酶的敘述，正確的是（）A.只能在細胞內(nèi)發(fā)揮作用B.酶既能作為化學(xué)反應(yīng)的催化劑，又能作為底物C.