【課件】5.1.1 降低化學反應活化能的酶 課件高一上學期生物人教版必修1

——酶的作用和本質降低化學反應活化能的酶教學目標目標010203說明酶在細胞代謝中的作用和化學本質。(生命觀念、科學思維）通過有關實驗，進一步熟悉控制自變量的方法。（科學思維、科學探索）通過閱讀分析“關于酶本質的探索”的資料，認同科學是在不斷的探索和爭論中前進的，體會科學家不畏挫折的精神。（社會責任）1773年，意大利科學家斯帕蘭札尼做了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取出來，發(fā)現(xiàn)籠內的肉塊消失了。討論：1、為什么要將肉塊放在金屬籠內？2、是什么物質使肉塊消失了？3、怎樣才能證明你的推測?問題探討便于取出實驗材料（肉塊),排除物理性消化對肉塊的影響，確定其是否發(fā)生了化學性消化化學物質將其分解收集胃內化學物質，進行體外實驗

斯帕蘭札尼的實驗說明，食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某種物質。然而這種物質是什么，他始終未能得出結論。

后來，科學家發(fā)現(xiàn)胃液中含有大量的鹽酸，于是推測鹽酸是使食物分解的物質。

1835年，德國科學家施旺通過實驗發(fā)現(xiàn)，胃腺分泌物中有一種物質，將它與鹽酸混合后，對肉類的分解能力遠遠大于鹽酸的單獨作用，這種物質就是胃蛋白酶。

隨著對細胞研究的不斷深入，人們認識到，細胞的生活需要物質和能量。能量的釋放、儲存和利用，都必須通過化學反應來實現(xiàn)。細胞代謝(1)場所：細胞中(2)實質：細胞中每時每刻都進行著許多各種化學反應的總稱(3)意義：是細胞生命活動的基礎(4)特點：一般都需要酶催化

一般伴隨著能量的釋放和儲存在水環(huán)境中進行

反應條件溫和

酶1酶2酶3酶11酶5酶6酶12酶8酶9酶10酶14酶7酶13酶15酶16酶17酶18一、酶在細胞代謝中的作用2H2O22H2O+O2↑1、過氧化氫在體外分解需要什么條件？

資料：細胞代謝是細胞生命活動的基礎，但代謝也會產生對細胞有害的物質，如過氧化氫，體內過氧化氫過多會導致皮膚發(fā)黃，毛發(fā)（包括頭發(fā)）變白，會加速人體衰老。加熱、強酸、強堿、加催化劑（如Fecl3)等2、細胞內的過氧化氫又是怎樣被快速分解的呢？細胞中含有過氧化氫酶。

在化學反應里能改變其它物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有變化的物質叫做催化劑。一、酶在細胞代謝中的作用實驗原理2H2O2

2H2O+O2常態(tài)/加熱/Fe3＋/過氧化氫酶

過氧化氫在高溫或鐵離子或過氧化氫酶的作用下都可分解成水和氧氣。21實驗目的

通過比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解酶的作用和意義。二、比較過氧化氫在不同條件下的分解新鮮的質量分數(shù)為20%的肝臟(如豬肝、雞肝)研磨液質量分數(shù)為3%的FeCl3溶液新配制的體積分數(shù)為3%的過氧化氫溶液a.材料：b.用具：量筒、試管、滴管、試管架、衛(wèi)生香、火柴、酒精燈試管夾、大燒杯、三腳架、石棉網、溫度計3材料用具二、比較過氧化氫在不同條件下的分解步驟試管編號

說明1234

一H2O2濃度3%3%3%3%劑量2ml2ml2ml2ml二反應條件常溫90℃FeCl3溶液新鮮肝臟研磨液劑量2滴2滴結果氣泡產生不明顯少量較多大量衛(wèi)生香燃燒不復燃不復燃變亮復燃對照組實驗組實驗應遵循的原則：等量性原則單一變量原則隨自變量的變化而變化的因素人為改變的因素實驗中可能存在的一些可變因素，對實驗結果有影響自變量因變量無關變量無關變量對照實驗變量實驗中可以變化的因素對照原則4方法步驟除作為自變量的因素外，其余因素(無關變量)都保持一致，并將結果進行比較的實驗叫作對照實驗?？瞻讓φ?、自身對照、條件對照、相互對照(對比實驗)2滴清水2滴清水1、與1號試管相比，2號試管出現(xiàn)了什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說明什么？??討論2號試管放出的氣泡多，這一現(xiàn)象說明加熱促進過氧化氫的分解，提高反應速率。2、在細胞內，能通過加熱來提高反應速率嗎？不能。3、3號和4號試管未經加熱，也有大量氣泡產生，這說明了什么？

說明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。二、比較過氧化氫在不同條件下的分解4、3號試管與4號試管相比，哪支試管中反應速率快？這說明什么？為什么說酶對細胞內化學反應的順利進行至關重要？??討論4號試管的反應速率比3號試管快得多。說明過氧化氫比Fe3+的催化效率高得多。細胞內每時每刻都在進行成千上萬種化學反應，這些化學反應需要在常溫、常壓下高效地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以酶對于細胞內化學反應的順利進行至關重要。二、比較過氧化氫在不同條件下的分解1與2對照：________________________________________________加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。(為反應提供能量)1與3對照：________________________________________________FeCl3在常溫下能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。(催化作用)1與4對照：______________________________________________

____________過氧化氫酶在常溫下能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。(催化作用)3與4對照：____________________________過氧化氫酶比FeCl3的催化效率高。二、比較過氧化氫在不同條件下的分解??討論拓展應用（書P80）

在本節(jié)“探究?實踐”中，有同學在原有實驗的基礎上增加了5號和6號試管，向其中分別加入2mL過氧化氫溶液后，再向5號試管內加入滴煮沸過的肝臟研磨液，向6號試管內加入2滴蒸餾水。這樣做的目的是_______。

本小節(jié)“探究?實踐”涉及的自變量并非只有一個，而是包括溫度和催化劑兩個變量，1號試管中僅放置了過氧化氫溶液，可以起到對照作用。2號試管與1號試管的區(qū)別在于溫度，3號試管和4號試管與1號試管的區(qū)別在于多了催化劑，3號試管與4號試管之間也可以起相互對照作用。加入2滴煮沸過的肝臟研磨液的5號試管，可以與加入新鮮的肝臟研磨液的4號試管做對照；同理，加入2滴蒸餾水的6號試管可以作為3號試管和4號試管的對照組。二、比較過氧化氫在不同條件下的分解

肝臟如果不新鮮，肝細胞內的過氧化氫酶等有機物就會在腐生菌的作用下分解，失去作用。

將肝臟剪碎并研磨可使肝細胞中過氧化氫酶充分釋放，從而增大與過氧化氫的接觸機會，以加速過氧化氫分解。1.在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中，為什么要選用新鮮的肝臟？為什么將肝臟剪碎、研磨成溶液，而不是直接加入整塊的肝臟？深化探究2.可以用同一支滴管吸取氯化鐵溶液和肝臟研磨液嗎？

吸取氯化鐵溶液和吸取肝臟研磨液的滴管不能混用。二、比較過氧化氫在不同條件下的分解酶只縮短反應的時間，不改變生成物的量。m加酶加無機催化劑無催化劑生成物的量時間0134反應物量時間01342加熱25實驗結果過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣，酶在常溫、常壓下可以高速地完成對化學反應的催化。二、比較過氧化氫在不同條件下的分解對照實驗的目的是排除無關變量的干擾，從而確定自變量與因變量的關系。自變量因變量無關變量(適宜且相等)(控制)(檢測)一般步驟：第一步：分組編號，統(tǒng)一處理；第二步：設定自變量，設置好實驗組和對照組；第三步：一段時間后，檢測因變量，觀察記錄實驗結果。

根據(jù)實驗目的和器材，分析實驗的自變量，找出主要的無關變量，明確因變量的檢測方法?？刂谱兞亢驮O計對照實驗（不同條件X）（相同條件a）（結果Y）Y=a+f(x)空白對照不給對照組做任何實驗處理，這里的”空白”絕不是什么影響因素都不給予，而是針對實驗組所要研究的實驗因素給與空白。1號試管即為空白對照控制變量和設計對照實驗自身對照對照組和實驗組都在同一研究對象上進行。不另設對照組。(不同處理的前后對照)紫色洋蔥鱗片葉外表皮滴加3%的蔗糖溶液，低倍鏡觀察滴加清水后，低倍鏡觀察→→制成裝片，低倍鏡觀察?！刂谱兞亢驮O計對照實驗條件對照雖給對照組施以某種實驗因素的處理。但這種處理是作為對照因素的，不是所要研究的實驗因素。這種處理不包括實驗研究給定的的自變量。目的是更有效的比較實驗組和對照組的結果?？瞻讓φ眨河仔◎蝌讲惶幚韺嶒灲M：幼小蝌蚪飼喂甲狀腺激素條件對照組：幼小蝌蚪飼喂甲狀腺抑制劑條件對照就是實驗組的基礎上施加一定條件的組。目的是與實驗組形成對照?？刂谱兞亢驮O計對照實驗相互對照不另設對照組，而是幾個實驗組之間相互對照，其中的每一組既是實驗組也是其他組的對照組。2、3、4為相互對照?？刂谱兞亢驮O計對照實驗實驗：比較H2O2在不同條件下的分解二、比較過氧化氫在不同條件下的分解體內：細胞內(胞內酶：如呼吸氧化酶)1）第二道防線：體液中殺菌物質和吞噬細胞2）體內：細胞外(胞外酶：如各種消化酶)CCOOHHNR1R2OHHCNH2COHHR1CNH2CHOCOOHCHNR2H酶H2O++三、酶的分布溶菌酶含片加酶洗衣粉消化液體外3）結論：酶不僅在細胞內發(fā)揮作用，也可在細胞外和體外發(fā)揮作用三、酶的分布1、2009湖南32.已知H2O2=H2O+O2可以通過反應過程中O2的生成速度（即從氣泡從溶液中釋放的速度）來判斷H2O2的分解速度，請用所給的材料和用具設計實驗，使其同時驗證過氧化氫酶具有催化作用和高效性，要求寫出實驗步驟、預測試驗結果、得出結論，并回答問題。實驗材料及用具：適宜濃度的H2O2溶液、蒸餾水、3.5℅FeCl3溶液、0.01℅牛過氧化氫酶溶液、恒溫水浴鍋、試管。(1)實驗步驟：①取三只試管并編號甲、乙、丙，分別滴加等量且適量的過氧化氫溶液。②向三只試管里分別滴加等量的過氧化氫酶、3.5℅FeCl3溶液、蒸餾水并混合均勻。③把三只試管放在恒溫水浴鍋保溫。④觀察記錄三只試管里氣泡從溶液中釋放的速度。練習

(2)實驗結果預測及結論：

(3)如果僅將實驗中的恒溫水浴改為80℃，重復上述實驗，O2的釋放速度最快的是：

原因是：甲試管里氣泡的釋放的速度最快，乙試管較慢，丙試管無氣泡放出。過氧化氫酶具有催化作用和高效性乙試管（滴加FeCL3溶液

）高溫過氧化氫酶失去活性，不再催化過氧化氫分解練習2、下列有關對照實驗設置的敘述中，錯誤的是

A．要設置對照組和實驗組

B．無關變量要始終相同且適宜

C．要遵循單一變量原則

D．實驗組只能設置3組

D練習2）無機催化劑和酶是通過怎樣的途徑加快化學反應速率的？1）在常態(tài)下，幾乎所有H2O2分子都不易分解，為什么加熱后，一小部分則可以分解。4）為什么說酶對于細胞代謝的順利進行至關重要？自主探究2：小組討論以下問題，時間3min。3）為什么酶的催化效率比無機催化劑快？

降低化學反應所需要的活化能，使活躍態(tài)的分子增多。

酶更顯著地降低了化學反應所需要的活化能。

細胞的正常代謝需要在溫和的條件下快速進行化學反應，而酶滿足以上要求。

因為加熱使H2O2分子獲得了能量，從常態(tài)轉變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。

活化能：分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需的能量四、酶的作用原理常態(tài)活躍狀態(tài)

常態(tài)又叫基態(tài)，微觀粒子處于能量最低的狀態(tài)。當原子處于基態(tài)時，電子處于離核最近的軌道上，此時原子處于穩(wěn)定狀態(tài)?；罨芤粋€化學反應體系中，活化分子數(shù)越多，反應的速率越快。四、酶的作用原理——降低活化能bacd反應過程能量常態(tài)（反應物）終態(tài)（產物）活躍狀態(tài)①②③ac______________________________________。②①酶降低的活化能無催化劑條件下，反應所需要的活化能無催化劑無機催化劑③酶ab

。酶催化時，反應的活化能bc

。四、酶的作用原理——降低活化能思考·討論我國早在4000多年前的夏禹時代，就掌握了釀酒技術。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。五、酶的本質我國揭示酵母酶的“鉆戒”結構組蛋白乙酰轉移酶的電鏡結構與鉆戒相似“鉆戒”結構的組蛋白乙酰轉移酶/反式激活蛋白結合蛋白復合物（下稱該復合物）能促進生物體內多種重要過程，包括轉錄、DNA損傷修復和信號傳導等。該復合物的組裝及其精細調控具有重要的生理意義，有助于我們進一步了解相關癌癥發(fā)生的機制并精準確定標志物。因此，可利用特異性的抑制針劑對癌細胞進行治療。有望為癌癥的個性化治療帶來重大突破。五、酶的本質巴斯德之前發(fā)酵是純化學反應，與生命活動無關巴斯德(微生物學家）發(fā)酵與活細胞有關，發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中某些物質起作用引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質，但這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用畢希納酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣薩姆納提取脲酶，并證明其是蛋白質李比希（化學家）切赫、奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能五、酶的本質發(fā)酵是由于酵母細胞的存在,沒有活細胞的參與，這些物質在酵母細胞死亡并裂解后，引起發(fā)酵的是酵母細胞中的物質，才能發(fā)揮作用。糖類是不可能變成酒精的。巴斯德李比希1.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?2.在科學發(fā)展過程中出現(xiàn)爭論是正常的。巴斯德和李比希之間出現(xiàn)爭論的原因是什么?這一爭論對后人進一步研究酶的本質起到了什么作用?1.巴斯德認為發(fā)酵與活細胞有關,是合理的;認為發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質在起作用,是不正確的。李比希認為引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質,是合理的;認為這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用,是不正確的。2.巴斯德是微生物學家,特別強調生物體或細胞的作用;李比希是化學家,傾向于從化學的角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對酶的研究目標集中在他們爭論的焦點上,使科學研究更加有的放矢。五、酶的本質畢希納的實驗

酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。3.從畢希納的實驗可以得出什么結論?畢希納的實驗說明,酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用,就像在活酵母細胞中一樣。五、酶的本質從刀豆種子中提取到脲酶證明脲酶是蛋白質薩姆納的貢獻：4.薩姆納歷時9年才證明脲酶是蛋白質，并因此榮獲諾貝爾化學獎。你認為他取得成功靠的是什么樣的精神品質?

薩姆納歷時9年,發(fā)揚堅持不懈、百折不撓的科學精神,用正確的科學方法,將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。五、酶的本質

酶的概念：酶是活細胞產生的一類具有催化作用的有機物,其中絕大多數(shù)的酶是蛋白質,少數(shù)的酶是RNA。

5.請給酶下一個比較完整的定義。酶概念的三要素：(1)酶的來源：活細胞產生的．(2)酶的生理功能：催化作用(3)酶的化學本質：絕大多數(shù)是蛋白質，少數(shù)是RNA．

五、酶的本質化學本質絕大多數(shù)是_______少數(shù)是_________元素組成合成原料合成場所來源一般來說，活細胞都能產生作用場所作用原理RNA

蛋白質核糖核苷酸氨基酸核糖體細胞核（真核生物）細胞內、外及生物體外均能發(fā)揮作用C、H、O、N、(S)C、H、O、N、P顯著降低化學反應的活化能五、酶的本質4正確理解產生場所化學本質作用場所作用來源具有分泌功能的細胞才能產生活細胞（不考慮哺乳動物成熟的紅細胞等）辨析酶的五種說法蛋白質有機物（大多數(shù)為蛋白質，少數(shù)為RNA）只在細胞內起催化作用在細胞內和細胞外均可發(fā)揮作用酶具有調節(jié)、催化作用酶只起催化作用可來源于食物等酶只在生物體內合成五、酶的本質小技巧探究酶化學本質的實驗設計1、設計原理大部分是蛋白質少部分是RNA加__________，呈_____雙縮脲試劑紫色加__________，呈_____吡羅紅染液紅色2、設計方案分組實驗操作現(xiàn)象結論紫色對照組：標準蛋白質溶液實驗組：等量待測酶液紫色/藍色是