降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（第1課時(shí)）（課件）高一生物（人教版2019必修1）

第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（一）第5章細(xì)胞的能量的供應(yīng)和利用課標(biāo)要求核心素養(yǎng)說明絕大多數(shù)酶是一類能催化生化反應(yīng)的蛋白質(zhì)。1.生命觀念：認(rèn)同細(xì)胞代謝離不開酶。2．科學(xué)思維：通過材料分析，認(rèn)識(shí)酶的本質(zhì)，通過分析與綜合，總結(jié)酶的作用。3．科學(xué)探究：學(xué)會(huì)控制實(shí)驗(yàn)的變量和設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)?！締栴}探討】1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼做了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)：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(shí)間后，他把小籠子取出來，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。討論1.為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？便于取出實(shí)驗(yàn)材料(肉塊)，排除物理消化對(duì)肉塊的影響，確定其是否發(fā)生了化學(xué)消化。2.是什么物質(zhì)使肉塊消失了？3.怎樣才能證明你的推測(cè)？是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。食物在胃中的消化靠的是胃液中的某種物質(zhì)（斯帕蘭札尼）？胃液中有大量鹽酸，推測(cè)鹽酸使食物分解（科學(xué)家）胃腺分泌物中有一種物質(zhì)和鹽酸混合后吧，對(duì)肉類的分解能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鹽酸的單獨(dú)作用，這種物質(zhì)就是胃蛋白酶（施旺）物質(zhì)和能量能量的釋放、儲(chǔ)存和利用，都必須通過化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。細(xì)胞代謝離不開酶細(xì)胞代謝：（脫水縮合、光合作用、細(xì)胞呼吸等）？細(xì)胞內(nèi)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)反應(yīng)緩慢反應(yīng)過程復(fù)雜對(duì)反應(yīng)條件要求高常見有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的條件劇烈條件細(xì)胞內(nèi)外的環(huán)境溫和常溫常壓水溶液環(huán)境pH接近中性在細(xì)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(jìn)行呢？2H2O22H2O+O2↑細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，但代謝也會(huì)產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)，如過氧化氫，體內(nèi)過氧化氫過多會(huì)導(dǎo)致皮膚發(fā)黃，毛發(fā)（包括頭發(fā)）變白，會(huì)加速人體衰老。資料加熱、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、加催化劑（如Fecl3)細(xì)胞中含有過氧化氫酶過氧化氫在體外分解需要什么條件？細(xì)胞內(nèi)的過氧化氫又是怎樣被快速分解的呢？下面我們就以過氧化氫在不同條件下的分解為例，探究酶的作用一、酶在細(xì)胞代謝中的作用1.探究·實(shí)踐：比較過氧化氫在不同條件下的分解①實(shí)驗(yàn)原理細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，但細(xì)胞代謝中也會(huì)產(chǎn)生代謝廢物，甚至?xí)a(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)，如過氧化氫，細(xì)胞中有過氧化氫酶，能將過氧化氫及時(shí)分解為氧氣和水。新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶。2H2O22H2O+O2↑不同條件②實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^比較過氧化氫在不同條件下的分解的快慢，了解過氧化氫酶的作用。1.常溫2.加熱3.加FeCl34.加過氧化氫酶.試管編號(hào)1234一

H2O2濃度

二

2d2d實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3鮮肝研磨液反應(yīng)條件實(shí)驗(yàn)步驟2d清水2d清水>>常溫溫度催化劑不同催化劑的有無注①等量原則②確定觀察指標(biāo)一、酶在細(xì)胞代謝中的作用Fe3+做催化劑過氧化氫酶123434酶具有催化作用，與無極催化劑相比，其催化效率更高實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1.與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象說明了什么？2號(hào)試管氣泡多，加熱能促進(jìn)H2O2的分解，提高反應(yīng)速率2.3號(hào)和4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明了什么？Fe3+

和過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率3.3號(hào)試管和4號(hào)試管相比，哪只試管反應(yīng)快，這說明了什么？過氧化氫酶比Fe3+

的催化效率高得多5.為什么說酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要？細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫常壓下高效率的進(jìn)行，只有酶能滿足這樣的要求一、酶在細(xì)胞代謝中的作用小組合作討論(P77)4.2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)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。請(qǐng)思考：通過剛才的探究實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們有沒有發(fā)現(xiàn)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中特別需要注意的一些因素呢？控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照試驗(yàn)自變量：實(shí)驗(yàn)中

的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素因變量：因

改變而變化的變量無關(guān)變量：除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中可能還會(huì)存在一些對(duì)

造

成影響的可變因素人為控制

自變量1.變量:實(shí)驗(yàn)過程中變化的因素控制變量與設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果一、酶在細(xì)胞代謝中的作用單一變量原則：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)只有一個(gè)自變量，且無關(guān)變量在對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組中均要保持相同且適宜。試管編號(hào)1234實(shí)驗(yàn)處理無90℃水浴加熱2滴FeCl32滴肝勻漿H2O2溶液（3%）2

mL2

mL2

mL2

mL檢測(cè)指標(biāo)1.氣泡冒出情況2.衛(wèi)生香復(fù)燃情況除作為自變量的因素外，其余無關(guān)變量都保持一致，并將結(jié)果進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)。(一般要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組空白對(duì)照空白對(duì)照：自身對(duì)照：相互對(duì)照：對(duì)照組不施加任何處理因素對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組在同一受試對(duì)象上進(jìn)行幾種處理（或水平）互為對(duì)照該實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組分別是什么？2.對(duì)照實(shí)驗(yàn)：控制變量與設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)一、酶在細(xì)胞代謝中的作用說明結(jié)論自變量因變量2號(hào)1號(hào)3號(hào)4號(hào)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組2mL過氧化氫溶液常溫90℃水浴2滴FeCl3溶液2滴肝臟研磨液不明顯少量較多大量變亮復(fù)燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣注對(duì)照原則①等量原則②確定觀察指標(biāo)③對(duì)照實(shí)驗(yàn)中的自變量應(yīng)具有單一性，即遵循單一變量原則，只有這樣才能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的說服力。氣泡產(chǎn)生衛(wèi)生香復(fù)燃分組編號(hào)相同處理不同處理不復(fù)燃不復(fù)燃無關(guān)變量一、酶在細(xì)胞代謝中的作用空白對(duì)照，。為什么？加熱FeCl3酶什么是活化能?酶的作用原理是什么?酶的這一特點(diǎn)對(duì)于細(xì)胞代謝有何意義？一、酶在細(xì)胞代謝中的作用一、酶在細(xì)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)所需要的能量加熱能促進(jìn)過氧化氫分解加熱使過氧化氫分子得到了能量，從常態(tài)便會(huì)容易分解的活躍狀態(tài)Fe3+能促進(jìn)過氧化氫分解降低了過氧化氫分解的活化能過氧化氫酶能促進(jìn)過氧化氫分解降低了過氧化氫分解的活化能與無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和的條件下快速有序進(jìn)行酶的作用原理一、酶在細(xì)胞代謝中的作用酶的作用意義bacd反應(yīng)過程能量初態(tài)（反應(yīng)物）終態(tài)（產(chǎn)物）活躍狀態(tài)①②③ac____________________________________。②①酶降低的活化能無催化劑條件下，反應(yīng)所需要的活化能無催化劑無機(jī)催化劑③酶ab

。酶催化時(shí)所需的活化能bc

。一、酶在細(xì)胞代謝中的作用酶能夠在細(xì)胞內(nèi)溫和環(huán)境中催化各種生化反應(yīng)，酶是一種什么樣的物質(zhì)呢？圖中①表示：圖中②表示：圖中④表示：無催化劑時(shí)化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。無機(jī)催化劑催化時(shí)化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。酶催化時(shí)化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。圖中③表示：圖中⑤表示：無機(jī)催化劑降低的活化能酶降低的活化能19世紀(jì)以前，人們還不知道酶為何物。19世紀(jì)以后，隨著對(duì)釀酒中發(fā)酵過程的深入研究，科學(xué)家才逐漸揭開了酶的“面紗”酶到底是什么物質(zhì)呢?閱讀課本81-82頁“資料分析”找出每一位科學(xué)家的研究背景、過程、結(jié)論及貢獻(xiàn)二、酶的本質(zhì)巴斯德和李比希的觀點(diǎn)分別是什么？有什么局限性？巴斯德和李比希的爭(zhēng)論對(duì)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(zhēng)論的？他的實(shí)驗(yàn)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？20世紀(jì)80年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有催化功能！引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但是這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡后才能發(fā)揮作用畢希納酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣酶是蛋白質(zhì)少數(shù)的RNA具有催化作用薩姆納切赫和奧特曼教材P81～P82二、酶的本質(zhì)巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)巴斯德發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用李比希1.巴斯德和李比希的觀點(diǎn)各有什么積極的意義？各有什么局限性？討論巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，是合理的；認(rèn)為發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用，是不正確的。畢希納認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，是合理的；認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解才能發(fā)揮作用，是不正確的。二、酶的本質(zhì)討論2.在科學(xué)發(fā)展過程中出現(xiàn)爭(zhēng)論是正常的。巴斯德和李比希之間出現(xiàn)爭(zhēng)論的原因是什么？這一爭(zhēng)論對(duì)后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？巴斯德是微生物學(xué)家，特別強(qiáng)調(diào)生物體或細(xì)胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問題。他們的爭(zhēng)論促使后人把對(duì)酶的研究目標(biāo)集中在他們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)上，使科學(xué)研究更加有的放矢。二、酶的本質(zhì)討論3.薩姆納歷時(shí)9年才證明脲酶是蛋白質(zhì)，并因此榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。你認(rèn)為他取得成功靠的是什么樣的精神品質(zhì)？4.請(qǐng)給酶下一個(gè)比較完整的定義。薩姆納歷時(shí)9年，用正確的科學(xué)方法，堅(jiān)持不懈、百折不饒的科學(xué)精神，將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化活性的有機(jī)物。二、酶的本質(zhì)酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA容易被高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等破壞所有的活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶嗎？哺成紅

X二、酶的本質(zhì)1.來源：活細(xì)胞2.本質(zhì)：絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)可為RNA3.作用部位：細(xì)胞內(nèi)、外、體外4.定義：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(chǎng)所來源一般來說，活細(xì)胞都能產(chǎn)生作用場(chǎng)所作用原理RNA

蛋白質(zhì)核糖核苷酸氨基酸核糖體細(xì)胞核（真核生物）細(xì)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)判斷下列說法是否正確。①只有具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生酶②人體細(xì)胞中的酶有的是從食物中獲得，有的細(xì)胞合成的③一般情況下，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶④絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)⑤酶在催化過程中不斷被消耗⑥酶只能在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用⑦酶在新陳代謝和生殖發(fā)育中起調(diào)控作用⑧酶只是起催化作用⑨酶都是在核糖體上合成的×√×√×××√×設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究某種酶的化學(xué)本質(zhì)某種酶+蛋白酶加入酶的底物底物沒有被催化→該酶是蛋白質(zhì)底物被催化→該酶是RNA某種酶+雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色→該酶是蛋白質(zhì)不出現(xiàn)紫色→該酶是RNA方案1方案2一、概念檢測(cè)1.酶對(duì)細(xì)胞代謝起著非常重要的作用，可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。下列關(guān)于酶的作用特點(diǎn)及本質(zhì)的敘述，正確的是（）A.酶不能脫離生物體起作用B.酶只有釋放到細(xì)胞外才起作用C.所有的酶都是蛋白質(zhì)D.酶是具有催化作用的有機(jī)物2.酶和無機(jī)催化劑都能催化化學(xué)反應(yīng)。與無機(jī)催化劑相比，酶具有的特點(diǎn)是（）A.能為反應(yīng)物提供能量B.能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能C.能在溫和條件下催化化學(xué)反應(yīng)D.催化化學(xué)反應(yīng)更高效DD二、拓展應(yīng)用1.在本節(jié)“探究·實(shí)踐”中，有同學(xué)在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加了5號(hào)和6號(hào)試管，向其中分別加入2mL過氧化氫溶液后，再向5號(hào)試管內(nèi)加入2滴煮沸過的肝臟研磨液，向6號(hào)試管內(nèi)加入2滴蒸餾水。這樣做的目的是什么？本小節(jié)“探究·實(shí)踐”涉及的自變量并非只有?個(gè),而是包括溫度和催化劑兩個(gè)變量,1號(hào)試管中僅放置了過氧化氫溶液,可以起到對(duì)照作用。2號(hào)試管與1號(hào)試管的區(qū)別在于溫度,3號(hào)試管和4號(hào)試管與1號(hào)試管的區(qū)別在于多了催化劑3號(hào)試管與4號(hào)試管之間也可以起相互對(duì)照作用。加入2滴煮沸過的肝臟研磨液的5號(hào)試管,可以與加入新鮮的肝臟研磨液的4號(hào)試管做對(duì)照;同理,加入2滴蒸餾水的6號(hào)試管可以作為3號(hào)試管和4號(hào)試管的對(duì)照組。2.仔細(xì)閱讀本節(jié)的“思考·討論”，通過完成下面的圖解，體會(huì)巴斯德、李比希、畢希納、薩姆納的觀點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系；寫一篇短文，談