5.1.1降低化学反应活化能的酶-酶的作用和本质(课件)【知识专讲精研】高一上学期生物人教版（2019）必修1

本节聚焦:细胞代谢为什么离不开酶？酶是什么物质？通过对酶本质的探索过程的分析，你对科学是怎样发展的有哪些领悟？必修1/第5章/细胞的能量供应和利用/第1节降低化学反应活化能的酶第一课时酶的作用和本质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。讨论1.为什么要将肉块放在金属笼内？

便于取出实验材料(肉块)，排除物理消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学消化。2.是什么物质使肉块消失了？是胃内的化学物质将肉块分解了。3.怎样才能证明你的推测？收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。斯帕兰札尼的实验说明：食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。后来，科学家发现胃液中含有大量的盐酸，推测盐酸是使食物分解的物质。1835年，施旺通过实验发现：胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢：细胞质基质细胞内各种化学反应一般都需要酶催化；在水环境中进行；反应条件温和；一般伴随着能量的释放、储存和利用。细胞代谢是细胞生命活动的基础主要场所:实质:特点:意义: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，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄、毛发（包括头发）变白，会加速人体衰老。2H2O2→2H2O+O2讨论：过氧化氢在体外分解需要什么条件？加热、加催化剂（如Fecl3）

细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？细胞内含有另一种物质，能够将过氧化氢及时分解为氧气和水，这种物质就是过氧化氢酶。一.酶在细胞代谢中的作用比较过氧化氢在不同条件下的分解2H2O2

2H2O+O2反应条件加热；Fe3+是无机催化剂；新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶。实验原理实验目的通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。实验材料1、新鲜的质量分数20%的肝脏研磨液（含过氧化氢酶）；2、新配制的体积分数为3%的H2O2溶液；3、3.5%的FeCl3溶液。比较过氧化氢在不同条件下的分解实验用具量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计。实验设计试管编号1234H2O2溶液(3%)2

mL2

mL2

mL2

mL实验处理常温90℃水浴加热2滴FeCl32滴肝匀浆检测指标1.气泡冒出情况；2.卫生香复燃情况。比较过氧化氢在不同条件下的分解实验现象试管编号1234H2O2溶液(3%)2mL2mL2mL2mL实验处理常温90℃水浴加热2滴FeCl32滴肝匀浆气泡产生情况卫生香复燃情况不明显少量较多大量变亮复燃不复燃不复燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样比较过氧化氢在不同条件下的分解实验现象比较过氧化氢在不同条件下的分解

结合实验材料、用具、操作步骤及安全性等方面，思考下列问题：1.实验时，选用新鲜的肝脏作为实验材料的原因。

肝脏如果不新鲜，肝细胞内的H2O2酶等有机物就会在腐生菌的作用下分解，就不能促进H2O2分解成H2O和O2。2.在实验中，为什么将肝脏研磨成溶液？

研磨肝脏，使过氧化氢酶释放出来，释放出的过氧化氢酶与试管内过氧化氢分子充分接触，加速过氧化氢的分解。3.在滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时，为什么不能共用一支吸管？

滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时，不能共用一支吸管，否则滴加的FeCl3溶液中会含少量肝脏研磨液，而研磨液中的H2O2酶具有高效性，会使两支试管中产生的气泡差别不大，不易对比观察，从而影响实验结果的准确性。比较过氧化氢在不同条件下的分解讨论1.与1号试管相比，2号试管出现什么不同现象？这一现象说明什么？与1号试管相比，2号试管产生气泡较多。这一现象说明加热加快反应速率。2.在细胞内，能够通过加热来提高反应速率吗？不能；加热会杀死细胞。说明催化剂有催化作用，加快反应速率。3.3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？比较过氧化氢在不同条件下的分解讨论4.3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？酶使细胞内化学反应在温和的条件下快速有序地进行。4号反应速度快；说明酶的催化效率更高；过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样；酶具有催化作用；同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。实验结论控制变量和设计对照实验生物学实验设计中特别需要注意控制变量和设计对照实验。控制变量(2)自变量：(3)因变量：(4)无关变量：(1)变

量：除自变量外，实验中还存在的一些对实验结果造成影响的可变因素。随着自变量的改变而变化的变量。人为控制的对实验对象进行处理的因素。实验过程中的变化因素。单一变量原则：实验设计时只有一个自变量，且无关变量在对照组和实验组中均要保持相同且适宜。如：“加热、加Fe3+、加肝脏研磨液”。如：“H2O2分解速率”如：“反应物浓度、用量、反应时间”等控制变量和设计对照实验控制变量试管编号1234H2O2溶液(3%)2mL2mL2mL2mL实验处理常温90℃水浴加热2滴FeCl32滴肝匀浆气泡产生情况卫生香复燃情况不明显少量较多大量变亮复燃不复燃不复燃自变量无关变量因变量变量等量原则单一变量原则注意：多组相同装置在相同条件下同一时间进行实验，将数据取平均值，减少偶然性。平行重复原则控制变量和设计对照实验对照实验除作为自变量的因素外，其余无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验叫对照实验。(一般要设置对照组和实验组)(1)空白对照：(2)自身对照：(3)相互对照：对照组不施加任何处理因素。对照组与实验组在同一受试对象上进行。几种处理（或水平）互为对照。试管编号1234H2O2溶液(3%)2mL2mL2mL2mL实验处理常温90℃水浴加热2滴FeCl32滴肝匀浆气泡产生情况卫生香复燃情况控制变量和设计对照实验对照实验对照组实验组空白对照不明显少量较多大量变亮复燃不复燃不复燃自变量无关变量因变量变量等量原则单一变量原则对照原则注意：多组相同装置在相同条件下同一时间进行实验，将数据取平均值，减少偶然性。平行重复原则(1)活化能:指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。

使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。(2)原理：

同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。(3)意义：一.酶在细胞代谢中的作用根据下图分析酶的作用原理：归纳小结(1)表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是______段。(2)表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是______段。(3)酶降低的活化能是______段。ACBCAB(4)酶和无机催化剂一样，并不改变平衡点的位置，只是改变化学反应的速率，使化学反应更快地达到平衡点。酶在反应前后的数量和性质不变。(5)无机催化剂和酶都能提高反应速率，但是酶的催化效率更高；酶不能为化学反应提供所需要的能量，而是通过降低反应的活化能来加快反应速率。(6)酶只能催化原本能进行的反应，而不能催化原本不能进行的反应。酶到底是什么物质呢？关于酶本质的探索我国早在4000多年前的夏禹时代，就掌握了酿酒技术。“酒母”就是现在所说的酵母。4000多年前夏禹时代19世纪的欧洲当时人们已经知道，酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳。但许多化学家认为这是一个纯化学反应，与生命活动无关。1857年法国德国巴斯德：通过显微镜观察，提出酿酒需活的酵母参与。李比希：酿酒是酵母死亡后释放的物质引起的。二.酶的本质关于酶本质的探索德国化学家毕希纳他将酵母细胞经“研磨、加水搅拌、过滤、加葡萄糖”，一段时间后有气泡冒出，糖液变成了酒。他将活酵母细胞产生能引起发酵的物质称为“酿酶”。萨姆纳：他认为酶是蛋白质，并从刀豆种子中提取了脲酶，然后用多种方法证明脲酶是蛋白质。美国科学家萨姆纳大量的酶是蛋白质，酿酒酶为蛋白质。切赫和奥特曼：发现少数RNA也具有酶活性。其它实验20世纪80年代关于酶本质的探索讨论1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极的意义？各有什么局限性？巴斯德认为发酵与活细胞有关，是合理的；认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用，是不正确的。李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，是合理的；认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用，是不正确的。2.在科学发展过程中出现争论是正常的。巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么？这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？巴斯德是微生物学家，特别强调生物体和细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。

他们的争论促使后人把对酶的研究目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。关于酶本质的探索讨论3.从毕希纳的实验可以可以得出什么结论？

毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。4.萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他取得成功靠的是什么样的精神品质？萨姆纳历时9年，用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。5.请给酶下一个比较完整的定义。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。归纳酶的本质及生理功能化学本质绝大多数是________少数是_____元素合成原料合成场所来源生理功能作用原理蛋白质RNA氨基酸核糖核苷酸核糖体细胞核（核仁）降低化学反应的活化能生物催化作用活细胞C、H、O、NC、H、O、N、P一、概念检测练习与应用1.酶对细胞代谢起着非常重要的作用，可以降低化学反应的活化能。下列关于酶的作用特点及本质的叙述，正确的是（

）A.酶不能脱离生物体起作用B.酶只有释放到细胞外才起作用C.所有的酶都是蛋白质D.酶是具有催化作用的有机物D一、概念检测练习与应用2.酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶具有的特点是（

）A.能为反应物提供能量

B.能降低化学反应的活化能C.能在温和条件下催化化学反应D.催化化学反应更高效D二、拓展应用练习与应用1.在本节“探究・实践”中，有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2mL过氧化氢溶液后，再向5号试管内加入2滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目是_______________________________________