【生物】降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第1課時課件 2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

5.1降低化學(xué)反應(yīng)的活化能的酶第一課時——酶的作用和本質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)123探究酶的作用學(xué)習(xí)設(shè)計對照實驗探索酶的本質(zhì)一、關(guān)于酶本質(zhì)的探索一酶的本質(zhì)閱讀課本P76問題探討，回答下列問題1.斯帕蘭札尼的實驗說明肉塊的消化是物理消化還是化學(xué)消化？①甲組單獨將適量肉塊放在鹽酸中，②乙組在體外將等量胃液和等大肉塊混在一起，其他條件相同且適宜，一段時間后比較兩組肉塊消化的速度后來，德國科學(xué)家施旺通過實驗發(fā)現(xiàn)，胃腺分泌物中有一種物質(zhì)，把它和鹽酸混合后，對肉類的分解能力遠(yuǎn)大于鹽酸的單獨作用，從而直接證明了胃液中確實有其他化學(xué)物質(zhì)起到消化作用。那么這種物質(zhì)本質(zhì)是什么？有什么作用？具體在哪里產(chǎn)生？2.是胃液中的鹽酸還是有其他物質(zhì)（？）將肉塊消化了呢？你的假設(shè)是什么？如何證明？一、關(guān)于酶本質(zhì)的探索我國早在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。活動一：閱讀P79的資料，請找到以下學(xué)者關(guān)于酶發(fā)現(xiàn)的核心內(nèi)容（主要觀點）一酶的本質(zhì)畢希納做了幾組實驗，如何設(shè)計的？他的實驗結(jié)論是什么？酶的化學(xué)本質(zhì)只為蛋白質(zhì)嗎？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？巴斯德和李比希的觀點是什么？爭論的焦點是什么你認(rèn)為要結(jié)束爭論的實驗思路是什么？？酶的化學(xué)本質(zhì)只為蛋白質(zhì)嗎？一酶的本質(zhì)1.巴斯德和李比希的觀點是什么？？巴斯德認(rèn)為糖類發(fā)酵成酒精，必須有活細(xì)胞參與，而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)單獨在起作用。畢希納認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，而且這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解才能發(fā)揮作用。兩人爭論的焦點是什么？結(jié)束他倆爭論的實驗思路？1.提取出這種物質(zhì)來，單獨加入這種物質(zhì)看能否讓糖類發(fā)酵變成酒精和CO2.2.破壞細(xì)胞后，再加入糖類，看能否實現(xiàn)酒精發(fā)酵。一酶的本質(zhì)2.畢希納做了幾組實驗，如何設(shè)計的？他的實驗結(jié)論是什么？實驗組：研磨細(xì)胞獲得細(xì)胞提取液，加入葡萄糖產(chǎn)生酒和氣泡對照組：活酵母菌培養(yǎng)液加入葡萄糖也產(chǎn)生酒和氣泡結(jié)論（酒精發(fā)酵的實質(zhì)）：活細(xì)胞產(chǎn)生的一種化學(xué)物質(zhì)使得葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精和CO2,這種物質(zhì)既可以在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，也可以在細(xì)胞外發(fā)揮作用。辯證觀:巴斯德和李比希的觀點中哪些是合理的，哪些是不合理的？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。一酶的本質(zhì)4.酶的化學(xué)本質(zhì)只為蛋白質(zhì)嗎？3.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？5.請給酶下一個比較完整的定義薩姆納歷時9年，用正確的科學(xué)方法，堅持不懈、百折不饒的科學(xué)精神，將酶提純出來。絕大多數(shù)為蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA一、關(guān)于酶本質(zhì)的探索化學(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作用場所RNA

蛋白質(zhì)核糖核苷酸氨基酸核糖體細(xì)胞核細(xì)胞內(nèi)、外均可C、H、O、N、(S)C、H、O、N、P活細(xì)胞酶只有一個作用：催化作用酶是活細(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.細(xì)胞代謝二、酶在細(xì)胞代謝中的作用細(xì)胞中每時每刻都在進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)是細(xì)胞生命活動的基礎(chǔ)，也產(chǎn)生對細(xì)胞有害的物（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，會加速人體衰老反應(yīng)不溫和反應(yīng)溫和以上三種條件使過氧化氫分解的效果是否一樣，哪種更具優(yōu)勢？探究過氧化氫在不同條件下的分解速率。

活動二：比較H2O2在不同條件下的分解實驗（閱讀77-78）3.除了反應(yīng)條件外，其他因素對實驗結(jié)果有影響嗎？1.該實驗的自變量是？2.該實驗的因變量是？實驗中人為控制的對實驗對象進(jìn)行處理的因素因自變量改變化而變化的量H2O2的濃度和體積、反應(yīng)的時間、肝臟研磨液的新鮮程度等實驗原理：實驗?zāi)康模?H2O22H2O+O2反應(yīng)條件加熱、催化劑的種類H2O2的分解速率，如單位時間內(nèi)O2的產(chǎn)生量①帶火星的衛(wèi)生香的復(fù)燃情況②單位時間內(nèi)產(chǎn)生氣泡多少單一變量原則：實驗設(shè)計時只有一個自變量，即無關(guān)變量要保持一致且適宜一、酶在細(xì)胞代謝中的作用

請同學(xué)們閱讀教材P77相關(guān)內(nèi)容（控制變量），思考：一個嚴(yán)謹(jǐn)?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？

自變量：

因變量：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

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一致且適宜（結(jié)果Y）（相同條件a）因變量試管編號12342

mL2

mL2

mL2

mL1.氣泡冒出情況2.衛(wèi)生香復(fù)燃情況無90℃水浴加熱2滴3.5%FeCl32滴20%肝臟研磨液3%的H2O2溶液實驗處理（不同反應(yīng)條件）檢測指標(biāo)對照組實驗組經(jīng)實驗因素處理的人為改變條件的組。實驗組：對照組：未經(jīng)實驗因素（自變量）處理的組。實驗結(jié)果未知實驗結(jié)果已知控制變量和設(shè)計對照實驗給對照組施以某種實驗因素處理，但不是所要研究的實驗因素。條件對照空白對照不給對照組以任何處理因素。無關(guān)變量自變量試管編號步驟1234一二

三觀察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)燃反應(yīng)條件H2O2濃度H2O2劑量氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香一、酶在細(xì)胞代謝中的作用請觀察教材P77圖片結(jié)合視頻，描述各支試管的實驗現(xiàn)象。思考?討論2）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？1）與1號試管相比，2號試管產(chǎn)生的氣泡多，這一現(xiàn)象說明了什么？4）2號、3號、4號試管相比，哪支試管最終產(chǎn)生的氧氣最多,為什么？3）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？加熱能促進(jìn)H2O2的分解,提高反應(yīng)速率；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。過氧化氫酶比Fe3+

的催化效率高得多。一樣多，幾支試管的H2O2溶液的體積和濃度都相同。6.實驗結(jié)論：加熱和催化劑均可加快化學(xué)反應(yīng)速率，酶與無機(jī)催化劑相比催化效率更高注意：酶的催化效率高是和無機(jī)催化劑相比3.過氧化物酶能催化大本p3過氧化物酶能催化H2O2的分解，產(chǎn)生的氧氣能使溶于水的無色焦性沒食子酸氧化呈橙紅色。為了鑒定馬鈴薯塊莖是否含有過氧化物酶，設(shè)計了如下實驗。下列說法錯誤的是()A.3號試管內(nèi)加入的物質(zhì)是在2號試管的基礎(chǔ)上加2滴H2O2溶液B.1號試管可以和4號試管形成對照C.設(shè)計2號試管作為對照的具體目的是排除馬鈴薯塊莖提取液中的其他物質(zhì)對實驗結(jié)果的影響D.對3號試管加入的物質(zhì)進(jìn)行設(shè)計，這四支試管可以證明酶具有高效性

D三、酶的作用機(jī)理2）加熱為什么會提高反應(yīng)速率1）什么是反應(yīng)的活化能。4）為什么說酶對于細(xì)胞代謝的順利進(jìn)行至關(guān)重要？自主探究2：閱讀課本P78，小組討論以下問題，時間3min。3）酶的作用機(jī)理？為什么酶的催化效率比無機(jī)催化劑快？酶更顯著地降低了化學(xué)反應(yīng)所需要的活化能。酶高效的催化作用可以實現(xiàn)細(xì)胞代謝在溫和的條件下快速進(jìn)行。（高效性的意義）因為加熱使H2O2分子獲得了能量（活化能）?；罨埽悍肿訌某B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需的能量二酶在細(xì)胞代謝中的作用

活化能活躍狀態(tài)分子的平均能量常態(tài)分子的平均能量分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量常態(tài)活躍狀態(tài)終態(tài)如果我們把化學(xué)反應(yīng)從反應(yīng)物到產(chǎn)物的過程比作我們駕車翻越高山的話，那活躍態(tài)相當(dāng)于

，活化能相當(dāng)于

，那加熱相當(dāng)于

，讓反應(yīng)的起點變高；使用催化劑相當(dāng)于

，降低了反應(yīng)的門檻。無酶促反應(yīng)所需活化能：______酶促反應(yīng)所需活化能：_____酶降低的活化能：

.二酶在細(xì)胞代謝中的作用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)①②③ac②①沒有催化劑無機(jī)催化劑③酶abbc①②③分別代表什么條件？（三）各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：加熱：為反應(yīng)物分子提供能量(活化能），使其達(dá)到活躍狀態(tài)Fe3+：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能酶：更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能（作用機(jī)理）想一想：如何表示？無催化劑曲線：______酶促反應(yīng)曲線：______無酶促反應(yīng)所需活化能：______酶促反應(yīng)所需活化能：______酶降低的活化能：______曲線A曲線CE3E2—E3E2ABC二酶在細(xì)胞代謝中的作用時間O2量未加催化劑加無機(jī)催化劑Fe3+加過氧化氫酶二酶在細(xì)胞代謝中的作用三條曲線最高點相同，說明什么問題？平衡點酶不改變最終生成物的量只是改變反應(yīng)速率（不改變化學(xué)反應(yīng)平衡）任務(wù)一：下圖表示在未加催化劑條件下的曲線，請在該曲線的基礎(chǔ)上繪制出加無機(jī)催化劑Fecl3和加酶的曲線。酶是一種生物催化劑；酶顯著降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能。設(shè)置對照實驗小結(jié)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(xì)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。自變量因變量無關(guān)變量活動一：閱讀P79的資料，請找到以下學(xué)者關(guān)于酶發(fā)現(xiàn)的核心內(nèi)容（主要觀點）一酶的本質(zhì)發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)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？畢希納是如何終結(jié)上述爭論的？他的實驗結(jié)論是什么？酶的化學(xué)本質(zhì)只為蛋白質(zhì)嗎？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？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？畢希納是如何終結(jié)上述爭論的？他的實驗結(jié)論是什么？酶的化學(xué)本質(zhì)只為蛋白質(zhì)嗎？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？一酶的本質(zhì)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(xì)胞中的物質(zhì)有關(guān)發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)死細(xì)胞中的物質(zhì)和活細(xì)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)少數(shù)酶是RNA切赫奧特曼巴斯德：發(fā)酵的過程并非與生命活動無關(guān)，需要酵母活細(xì)胞的參與才能進(jìn)行。李比希：引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些化學(xué)物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞裂解死亡后才能發(fā)揮作用1907年他為此獲得了諾貝爾化學(xué)獎1946年獲得諾貝爾化學(xué)獎常見有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的條件高溫高壓強(qiáng)酸強(qiáng)堿無機(jī)催化劑劇烈細(xì)胞內(nèi)外的環(huán)境常溫常壓水溶液環(huán)境pH接近中性溫和思考.在細(xì)胞較為溫和的環(huán)境中，各種細(xì)胞代謝如何高效有序的進(jìn)行呢？酶思考.那么細(xì)胞代謝與我們常見的化學(xué)反應(yīng)需要的條件一樣嗎？生物催化劑工業(yè)上利用過氧化氫制氧氣：Fecl3

雙氧水消毒傷口傷口處有H2O2酶與H2O2接觸，快速產(chǎn)生氧氣。H2O2過氧化氫酶H2O2H2O+O2H2O+O2無機(jī)催化劑？過氧化氫在不同條件下分解速度相同嗎？加熱1號2號實驗實驗（現(xiàn)象）結(jié)果：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