5.1降低化学反应活化能的酶第一课时课件高一上学期生物人教版必修1

第五章细胞的能量供应和利用降低化学反应活化能的酶【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？蛋白酶制剂和脂肪酶制消化酶组成胰脂肪酶、胰淀粉酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶等酶为生活添姿彩蛋白酶SOD：超氧化物歧化酶1.物理消化：不改变食物的化学本质，改变形状和大小大块食物→小块食物→变碎、变细（牙齿的咀嚼、舌头的搅拌、胃肠的蠕动）2.化学消化：改变食物的化学本质淀粉→麦芽糖→葡萄糖蛋白质→多肽→氨基酸脂肪→甘油+脂肪酸消化：动物或人的消化器官把食物变成可以被机体吸收养料的过程。【问题探讨】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？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。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢离不开酶有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量光合作用：CO2＋H2O(CH2O)＋O2酶酶糖类叶绿体核糖体：氨基酸

多肽+水酶资料：细胞代谢是细胞生命活动的基础，但细胞代谢中也会产生代谢废物，甚至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，幸而细胞中含有另一种物质，能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。

以过氧化氢在不同条件下的分解为例，探究酶的作用。一、酶在细胞代谢中的作用探究·实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解1.实验目的2H2O22H2O+O2不同条件通过比较过氧化氢在不同条件下的分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。2.实验原理①常温②加热③加FeCl3④加过氧化氢酶3.材料用具（1）材料：（2）用具：新鲜的质量分数为20%的肝脏（如猪肝、鸡肝）研磨液。新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液质量分数为3.5%的FeCl3溶液。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，陶土网，温度计。新鲜肝脏细胞过氧化氢酶活性较高增大酶与过氧化氢的接触面积，加快分解速率新鲜：研磨液：1滴肝脏研磨液H2O2酶相对数量：11滴FeCl3溶液Fe3+相对数量：25万新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶。组别1234过氧化氢浓度3%3%3%3%剂量2mL2mL2mL2mL反应条件常温90℃FeCl32滴肝脏研磨液2滴结果产生气泡卫生香燃烧情况4.实验过程及结果无气泡少量较多大量不复燃明亮但不复燃复燃不明显复燃明显对照组实验组1.与1号试管相比，2号试管出现了什么不同的现象？这一现象说明什么？🤔讨论2号试管放出的气泡多，这一现象说明加热促进过氧化氢酶的分解，提高反应速率。2.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？不能。说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。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？🤔讨论4.3号试管与4号试管相比，哪支试管中反应速率快？这说明什么？为什么说酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重要？4号试管的反应速率比3号快得多，说明过氧化氢比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。1与2对照：__________________________________________加热能促进过氧化氢1与3对照：________________________________________________FeCl3在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)1与4对照：______________________________________________过氧化氢酶在常温下能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(催化作用)5.实验结果分析：3与4对照：____________________________过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。H2O2在不同条件下的分解速率不一样H2O2酶具有催化作用，与无机催化剂FeCl3相比，酶的催化效率更高。（酶的高效性）6.实验结论：的分解，提高反应速率。(为反应提供能量)阅读P78，思考：1.加热为什么会加快H2O2的分解？2.催化剂为什么会加快H2O2的分解？答：加热提供能量，H2O2分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。答：催化剂降低H2O2的分解反应的活化能3.为什么酶的催化效率比无机催化剂更高？二、酶的作用机理①表示：②表示：④表示：没有催化剂时，化学反应所需的活化能。无机催化剂催化时，化学反应所需的活化能。酶催化时，化学反应所需的活化能。1.活化能：分子由常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需要的能量③表示：无机催化剂降低的活化能酶降低的活化能⑤表示：2.酶作用的机理与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。【科学方法】控制变量和设计对照实验实验过程中遵循的原则：单一变量原则、对照原则1.单一变量原则①变量：②自变量：③因变量：④无关变量：⑤单一变量：实验过程中变化的因素称。人为控制的对实验对象进行处理的因素。因自变量改变而变化的变量除自变量外，还存在一些对实验结果造成影响的可变因素实验过程中除自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致。组别对照组实验组变量1234过氧化氢浓度3%3%3%3%剂量2mL2mL2mL2mL反应条件常温90℃FeCl32滴肝脏研磨液2滴结果产生气泡无气泡少量较多大量卫生香燃烧情况不复燃不复燃变亮复燃无关变量无关变量自变量因变量因变量分析本实验的变量2.对照原则①对照实验：②对照的类型：空白对照、相互对照（对比）、自身对照、条件对照、紫色洋葱鳞片叶外表皮滴加3%的蔗糖溶液，低倍镜观察滴加清水后，低倍镜观察→→制成装片，低倍镜观察。→自身对照对照组和实验组都在同一研究对象上进行。不另设对照组。(不同处理的前后对照)除作为自变量的因素外，无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。空白对照不给对照组做任何实验处理，这里的”空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是针对实验组所要研究的实验因素给与空白相互对照不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。1号试管即为空白对照2、3、4为相互对照条件对照虽给对照组施以某种实验因素的处理。但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。这种处理不包括实验研究给定的的自变量。目的是更有效的比较实验组和对照组的结果。空白对照：幼小蝌蚪不处理实验组：幼小蝌蚪饲喂甲状腺激素条件对照组：幼小蝌蚪饲喂甲状腺抑制剂条件对照就是实验组的基础上施加一定条件的组。目的是与实验组形成对照。3.对照实验设计步骤对照目的：排除无关变量对实验结果的干扰，确定因变量与自变量的关系。控制自变量检测因变量无关变量适宜且相同①分组：材料统一处理，分组编号②处理：③观察/检测：一段时间后，检测因变量自变量：加或减无关变量：适宜且相同P771.取4支洁净的试管，分别编上序号1、2、3、4，向各试管内分别加入2mL3溶液，4号试管内滴入2滴肝脏研磨液，仔细观察并

记录实验结果。4.立即将点燃的卫生香分别放入3号试管和4号试管上方，仔细观察记录实验结果。1.对照原则：设计对照实验，既要有对照组又要有实验组。2.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一致且适宜。3.等量原则：指除单一变量可以变化外，其他的实验条件要是一样的，如所用试剂量要相同、放在相同条件下培养、取长势相同的植物培养等。4.平行重复原则：同一处理在实验中出现的次数称为重复。降低试验误差，扩大试验的代表性；估计验误差的大小，判断实验可靠程度。5.科学性原则：指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识基本知识和基本原理以及其它学科领域的基本原则。补充：实验设计的原则1.材料：A酶溶液、标准蛋白质样液、蛋白酶溶液、双缩脲试剂等2.设计思路：3.结果及结论分组：取两支试管编号甲、乙，向甲中加入适量的A酶溶液、向乙中加入等量标准蛋白质样液处理：分别向两支试管中加入等量双缩脲试剂，摇匀，其他条件适宜且相同。观察：一段时间后，观察两支试管中溶液颜色变化①若两支试管中溶液均变为紫色，则A酶的化学本质是蛋白质②若甲中溶液不变紫，乙中溶液变紫色，则A酶的化学本质不是蛋白质设计实验：探究A酶的化学本质是否为蛋白质？三、酶的本质探索历程巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某种物质其作用引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用酵母细胞中的某些物质，能够在酵母细胞破碎后继续起到催化作用，就像在活酵母细胞中一样。巴斯德（微生物学家）李比希（化学家）毕希纳发现了起催化作用的物质——酶酶本质的探索：毕希纳实验磨碎酵母细胞加水、过滤不含酵母细胞提取液+葡萄糖冒出气泡，变成酒萨姆纳：从刀豆中提纯脲酶，并证明其化学本质是蛋白质发现少数RNA具有催化功能，称为核酶。萨姆纳之后科学家们获得胃蛋白酶，胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶的化学本质是蛋白质。切赫、奥尔特曼发现了绝大多数酶是蛋白质，少数RNA。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质。1.来源：活细胞3.作用：催化，反应前后其本身的含量和化学性质不变4.化学本质：蛋白质/RNA核糖体（氨基酸为原料）主要在细胞核（核糖核苷酸为原料）2.发挥作用的场所：细胞内、外和生物体内、外三、酶的本质一、概念检测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（）DD二、拓展应用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。这样做的目的是什么？本小节“探究·实践”涉及的自变量并非只1个,而是包括温度和催化剂两个变量,1号试管中仅放置了过氧化氢溶液,可以起到对照作用。2号试管与1号试管的区别在于温度,3号试管和4号试管与1号试管的区别在于多了催化剂3号试管与4号试管之间也可以起相互对照作用。加入2滴煮沸过的肝脏研磨液的5号试管,可以与加入新鲜的肝脏研磨液的4号试管做对照;同理,加入2滴蒸馏水的6号试管可以作为3号试管和4号试管的对照组。2.仔细阅读本节的“思考·讨论”，通过完成下面的图