【课件】降低化学反应活化能的酶课件2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1.pptx

【情景思考】炎炎烈日下，水泥地面变得很烫，但是树叶却很“凉快”，这让你想到了什么？第第5 5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用光合作用有机物有机物合成呼吸作用分解释放能量太阳能化学能ATP等外界能量进入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应。细胞中每时每刻都进行着许多细胞中每时每刻都进行着许多化学反应化学反应，统称为细胞代谢，统称为细胞代谢。细胞内几乎所有的化学反应，都需要酶的催化。第第1 1节节 降低化学反应活化能的降低化学反应活化能的酶酶第1课时：酶的作用和本质资料：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。2H2H2 2OO2 2 2H2H2 2O +OO +O2 2 加热加热加无机催化剂（如加无机催化剂（如FeCl3)过氧化氢酶过氧化氢酶提出问题：过氧化氢在不同的条件下的分解有何不同？提出问题：过氧化氢在不同的条件下的分解有何不同？实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解认真阅读课本77页实验内容，填写下表：试管编号1234实验处理H2O2溶液（3%）检测指标实验结果无无90水水浴加热浴加热2滴滴FeCl32滴滴肝脏研磨液肝脏研磨液2mL2mL2mL2mL1.气泡产生速率气泡产生速率2.卫生香的复燃情况卫生香的复燃情况无气泡无气泡少量气泡少量气泡较多气泡，较多气泡，卫生香变亮卫生香变亮大量气泡，大量气泡，卫生香复燃卫生香复燃实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解小组讨论：小组讨论：1.与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明了什么？答：2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。2.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？答：不能。实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解小组讨论：小组讨论：3.3号和4试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？答：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。实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解小组讨论：小组讨论：4.3号试管与4号试管相比，哪支试管的反应速率快？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？答：4号试管的反应速率比3号试管快得多，说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。任务一：酶在细胞代谢中的作用实验结论：水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3+以及新鲜肝脏研磨液中的过氧化氢酶均可影响H2O2的分解速率，但过氧化氢酶的催化作用更明显。【思考】水浴加热、FeCl3溶液和过氧化氢酶加快H2O2的分解的原理有什么不同？化学反应的过程分析常态常态活跃状态活跃状态终态终态活化能活化能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实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解【思考】水浴加热、FeCl3溶液和过氧化氢酶加快H2O2的分解的原理有什么不同？加热加热：使过氧化氢分子得到了能量，从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态。加催化剂加催化剂：降低了过氧化氢分解反应的活化能。实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解思考在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，你觉得有哪些因素影响了过氧化氢的分解速率？任务二：设计对照试验变量：实验中可以变化的因素变量：实验中可以变化的因素自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素因变量：因自变量改变而变化的变量无关变量：对实验结果造成影响的可变因素【思考】“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中的自变量、因变量和无关变量分别有哪些？任务二：设计对照试验对照实验对照实验：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。对照组实验组自变量自变量因变量因变量课中必练1.关于酶生理功能的叙述，下列选项正确的是()A.能加快生物体内的生化反应速率B.能为生物体内的化学反应提供能量C.酶与无机催化剂降低反应活化能的效率相同D.能促进生物体内营养物质的运输A课中必练2.下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，下列有关分析合理的是()A.本实验的自变量只是催化剂的不同B.本实验的无关变量有温度和酶的用量等C.1号与2号、1号与4号可分别构成对照实验D.分析1号、2号试管的实验结果可知，加热能降低反应的活化能C酶是一种什么样的物质呢？阅读课本79页“关于酶本质的探索”，回答讨论问题。任务三：探索酶的本质（1 1）斯帕兰扎尼）斯帕兰扎尼讨论：讨论：1.为什么要将肉块放在金属笼内?2.是什么物质使肉块消失了?3.怎样才能证明你的推测?任务三：探索酶的本质（2）巴斯德和李比希巴斯德：巴斯德：糖类变成酒精必须有活酵母菌活酵母菌细胞的参与。李比希：李比希：糖类变成酒精必须有酵母细胞死亡并释放其中的某些物质物质。讨论1.1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？【答案】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。讨论2.2.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？用？【答案】巴斯德是微生物学家,特别强调生物体或细胞的作用；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。任务三：探索酶的本质（3）毕希纳从毕希纳的实验可以得出什么从毕希纳的实验可以得出什么结论？结论？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。任务三：探索酶的本质（4）萨姆纳1926年，从刀豆种子种成功提取出脲酶，并证明其为蛋白质蛋白质。讨论：讨论：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？任务三：探索酶的本质（5）切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能。任务三：探索酶的本质证明脲酶证明脲酶是蛋白质是蛋白质少数少数RNARNA也具有也具有生物催化功能生物催化功能发酵与活发酵与活细胞有关细胞有关发酵与细胞发酵与细胞中的某种物中的某种物质有关质有关巴斯德巴斯德李比希李比希萨姆纳萨姆纳切赫、奥尔特曼切赫、奥尔特曼毕希纳毕希纳酵母细胞中的酵母细胞中的某物质能在细某物质能在细胞外起作用胞外起作用任务三：探索酶的本质【思考思考】请给酶下一个比较完整的定义。【提示】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，少数酶是RNA。课中必练3.下列有关酶本质的探索过程的叙述，错误的是()A.巴斯德和李比希的观点既有积极意义，又有其局限性B.毕希纳发现某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起作用C.萨姆纳从刀豆种子中提纯出的结晶可以催化尿素分解D.切赫和奥尔特曼证明酶的化学本质只是RNA而非蛋白质D第2课时：酶的特性任务四：酶的特性大量实验数据表明，酶的催化效率一般是无机催化剂的1071013倍（1）酶具有高效性高效性无机催化剂催化的化学反应的范围比较广。例如，酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉的水解。酶也具有这个本领吗酶也具有这个本领吗?任务四：酶的特性（2）酶具有专一性专一性如何用实验证明酶的专一性？实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用阅读课本81页“探究实践”，回答下列问题：1.该实验的原理是什么？淀粉酶能分解淀粉、斐林试剂可以检测还原糖。2.实验中为什么需要进行水浴加热？斐林试剂与还原糖反应，需要进行水浴加热。3.实验预期结果如何？这说明酶具有什么特性？试管1出现砖红色，试管2无砖红色；专一性。实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用加入物质（毫升）加入物质（毫升）试管试管1 1试管试管2 23%的淀粉溶液23%的蔗糖溶液2淀粉酶溶液11温度6060斐林试剂22沸水浴（分钟）22 实验结果实验结论砖红色沉淀无砖红色沉淀淀粉酶只能催化淀粉的水解，而不能催化蔗糖的水解实验设计：影响酶活性的条件酶活性酶活性：酶催化特定化学反应的能力。酶活性的表示酶活性的表示：一定条件下酶所催化某一化学反应的速率。小组实验设计：小组实验设计：参考课本8283页“探究实践”，选择一种影响酶活性的因素，并按照对照实验的要求，设计出你们小组的实验，与全班同学分享。实验设计：影响酶活性的条件【问题提示】1.你选择哪一种酶作实验材料？为什么？2.本实验的自变量是什么？因变量是什么？如何控制自变量？怎样观察或检测因变量？实验设计：影响酶活性的条件（温度）方法步骤取六只试管编号112233淀粉溶液2ml/2ml/2ml/淀粉酶溶液/1ml/1ml/1ml温度处理5min100600混合后保温5min将同一温度内的两物质混合斐林试剂检测222结果现象结论无砖红色沉淀砖红色沉淀 无砖红色沉淀酶的催化作用需要在适宜的温度下进行实验设计：影响酶活性的条件（pH）方法步骤取三只试管编号123注入H2O2溶液 1mL 1mL1mL注入蒸馏水 1mL 注入氢氧化钠溶液 1mL 注入盐酸 1mL注入肝脏研磨液2滴 2滴2滴结果气泡产生速率结论气泡较少大量气泡气泡较少pH过高或过低都会降低酶的活性任务四：酶的特性（3）酶的作用条件较温和作用条件较温和酶活性受温度影响示意图酶活性受pH影响示意图任务四：酶的特性（1）酶具有高效性（2）酶具有专一性（3）酶的作用条件较温和作用条件较温和【思考思考】酶对于生命活动的正常进行有什么意义？酶对于生命活动的正常进行有什么意义？酶的特性使细胞能够在温和的环境下，高效有序地进行细胞代谢。课中必练4.图甲为温度对酶促反应速率的影响，图乙中的实线表示在温度为a时生成物量与时间的关系。则当温度增加一倍时生成物量与时间的关系是()A.曲线1B.曲线2C.曲线3D.曲线4B总结降低化学反应活化能的酶酶的作用降低化学反应活化能（催化）酶的本质大多数为蛋白质，少数为RNA酶的特性高效性专一性作用条件较温和