5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第1課時(shí)課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

第五章

細(xì)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(shí)）

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(guò)一段時(shí)間后，他把小籠子取出來(lái)，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(shí)驗(yàn)（視頻）便于取出肉塊、排除物理性消化干擾問(wèn)題1:

為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？問(wèn)題2:

是什么物質(zhì)使肉塊消失了？怎樣才能證明你的推測(cè)？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。問(wèn)題3:

像這樣細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為什么？一、細(xì)胞代謝細(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。問(wèn)題4:

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？細(xì)胞代謝離不開(kāi)酶細(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(guò)氧化氫，體內(nèi)過(guò)氧化氫會(huì)提高DNA損傷及基因突變、細(xì)胞衰老、阿爾茲海默癥等疾病的概率2H2O22H2O+O21.過(guò)氧化氫在體外分解需要什么條件？2.細(xì)胞內(nèi)的過(guò)氧化氫又是怎樣被快速分解的呢？加熱、加催化劑（如Fecl3)細(xì)胞中含有過(guò)氧化氫酶問(wèn)題5:

過(guò)氧化氫酶與加熱、加催化劑都能使過(guò)氧化氫分解，它們?cè)硪粯訂?？分解速率一樣嗎？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究酶的作用？比較H2O2在不同條件下的分解探究.實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)材料①新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%肝臟研磨液；②新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的過(guò)氧化氫溶液；③質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液；各種用具如：量筒、試管、滴管、酒精燈、衛(wèi)生香等等。合作探究一：請(qǐng)同學(xué)們自主閱讀教材P76-77，小組合作完成以下問(wèn)題。

1.寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.說(shuō)出實(shí)驗(yàn)原理：3.找出自變量、因變量、無(wú)關(guān)變量。4.設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)，并簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟：二、酶在細(xì)胞代謝中的作用比較H2O2在不同條件下的分解探究.實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較過(guò)氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解過(guò)氧化氫酶的作用。2H2O22H2O+O2反應(yīng)條件①加熱是化學(xué)反應(yīng)常見(jiàn)的條件②Fe3+是無(wú)機(jī)催化劑③新鮮肝臟中含有過(guò)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(diǎn)燃的衛(wèi)生香的復(fù)燃情況②氣泡冒出情況2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理二、酶在細(xì)胞代謝中的作用比較H2O2在不同條件下的分解探究.實(shí)驗(yàn)二、酶在細(xì)胞代謝中的作用比較H2O2在不同條件下的分解探究.實(shí)驗(yàn)5實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象Fe3+做催化劑過(guò)氧化氫酶二、酶在細(xì)胞代謝中的作用比較H2O2在不同條件下的分解探究.實(shí)驗(yàn)6實(shí)驗(yàn)結(jié)果組別對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組1234過(guò)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)生香燃燒情況不明顯少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃二、酶在細(xì)胞代謝中的作用與１號(hào)試管相比，２號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？說(shuō)明什么？234

1合作探究二：請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，小組合作完成以下問(wèn)題。

3、4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說(shuō)明了什么？3號(hào)試管Fe3+數(shù)比4號(hào)試管H2O2酶高25萬(wàn)倍，但4號(hào)反應(yīng)速率更快,這說(shuō)明什么？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？二、酶在細(xì)胞代謝中的作用二、酶在細(xì)胞代謝中的作用問(wèn)題6:

與１號(hào)試管相比，２號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？說(shuō)明什么？2號(hào)試管放出的氣泡多，說(shuō)明加熱能提高反應(yīng)速率

問(wèn)題7:

3、4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說(shuō)明了什么？FeCl3中的Fe3+

和新鮮肝臟中的過(guò)氧化氫酶都能加快過(guò)氧化氫分解的速率。問(wèn)題8:

3號(hào)試管Fe3+數(shù)比4號(hào)試管H2O2酶高25萬(wàn)倍，但4號(hào)反應(yīng)速率更快,這說(shuō)明什么？過(guò)氧化氫酶比Fe3+

的催化效率高得多。問(wèn)題9:

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。二、酶在細(xì)胞代謝中的作用問(wèn)題10:

為什么說(shuō)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)行著成千上萬(wàn)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(jìn)行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說(shuō)酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行是至關(guān)重要的。二、酶在細(xì)胞代謝中的作用人為控制的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素自變量除作為自變量的因素外，其余因素（無(wú)關(guān)變量）都保持一致，并將結(jié)果進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)；對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組對(duì)照實(shí)驗(yàn)除自變量外，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還存在一些對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素?zé)o關(guān)變量因自變量改變而變化的變量因變量控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)問(wèn)題12:

你能準(zhǔn)確找出以上實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)變量嗎？試管編號(hào)步驟1234一二

三觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)論2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴幾乎無(wú)少量較多大量不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣過(guò)氧化氫在過(guò)氧化氫酶的作用下分解速率最快反應(yīng)條件無(wú)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(duì)照實(shí)驗(yàn)討論：無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響嗎？該實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量有哪些？變量相同適宜對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組討論：該實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組分別是什么？對(duì)照性原則實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

下列關(guān)于“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)表述正確的是（

）A．該實(shí)驗(yàn)中新鮮肝臟研磨液是促進(jìn)過(guò)氧化氫快速分解的催化劑B．實(shí)驗(yàn)中溫度、催化劑和反應(yīng)物的濃度是自變量，過(guò)氧化氫分解速率是因變量C．將2號(hào)試管放在60℃左右的水浴中加熱，觀察氣泡冒出的情況D．設(shè)置空白對(duì)照組的目的是表明在本實(shí)驗(yàn)條件下過(guò)氧化氫不容易分解三、酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能問(wèn)題13:

你能試著總結(jié)出加熱、Fe3+、酶使H2O2分解的作用機(jī)理嗎？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。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+酶酶作用原理：與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。意義：使細(xì)胞代謝在溫和條件下快速有序地進(jìn)行。問(wèn)題13:

你能試著總結(jié)出加熱、Fe3+、酶使H2O2分解的作用機(jī)理嗎？三、酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能圖中①表示：圖中②表示：圖中④表示：無(wú)催化劑時(shí)化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。無(wú)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(wú)機(jī)催化劑降低的活化能酶降低的活化能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能酶的作用機(jī)理分析問(wèn)題15:

酶是什么物質(zhì)？哪里產(chǎn)生的？四、酶的本質(zhì)探索

我國(guó)早在4000多年前的夏禹時(shí)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(shuō)的酵母。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(guò)程的深入研究，科學(xué)家才揭開(kāi)酶的“面紗”。合作探究三：請(qǐng)同學(xué)們閱讀P79關(guān)于酶本質(zhì)的探索，每組派一個(gè)代表模仿其中一位科學(xué)家陳述自己的主要觀點(diǎn)。巴斯德和李比希的觀點(diǎn)各有什么積極意義？各有什么局限性？巴斯德和李比希的爭(zhēng)論原因是什么？他們的爭(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？四、酶的本質(zhì)探索思考并回答下列問(wèn)題:1.巴斯德和李比希的觀點(diǎn)各有什么積極意義?各有什么局限性?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。李比希認(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)只有在酵母菌細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用,是不正確的。2.在科學(xué)發(fā)展過(guò)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(wèn)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)論焦點(diǎn)上,使科學(xué)研究更加有的放矢。3.從畢希納的實(shí)驗(yàn)中可以得出什么結(jié)論?提示:畢希納的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明,酵母菌細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母菌細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用,就像在活酵母菌細(xì)胞中一樣。4.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)?5.切赫和奧爾特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化活性。試總結(jié)酶的化學(xué)本質(zhì)。酶的化學(xué)本質(zhì)是有機(jī)物,大多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)酶屬于RNA。6.試給酶下一個(gè)相對(duì)完整的定義，涉及其產(chǎn)生、作用和化學(xué)本質(zhì)。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機(jī)物,絕大多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)為RNA。1857192620世紀(jì)80年代巴斯德糖類變酒精必須有酵母活細(xì)胞的參與李比希糖類變酒精必須有酵母菌細(xì)胞死亡，并釋放其中物質(zhì)薩姆納從刀豆種子中提取出脲酶，證明脲酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，作用是分解尿素。畢希納從酵母細(xì)胞質(zhì)提取發(fā)酵物質(zhì)釀酒切赫和奧爾特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能四、酶的本質(zhì)探索

酶