高中生物《酶的作用和本質(zhì)》教學(xué)課件28

細胞的能量供應(yīng)和利用第5章第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第1課時酶的作用和本質(zhì)[課程標(biāo)準(zhǔn)][素養(yǎng)達成]2．2.1說明絕大多數(shù)酶是一類能催化生化反應(yīng)的蛋白質(zhì)1．通過有關(guān)實驗，分析酶的作用，并在此基礎(chǔ)上學(xué)會控制自變量、觀察和檢測因變量，并掌握設(shè)置對照實驗的基本方法。(科學(xué)探究)2．通過閱讀教材，了解酶的發(fā)現(xiàn)歷程，加深對酶本質(zhì)的理解。(社會責(zé)任)3．分析相關(guān)實驗，理解酶的高效性和專一性的含義。(科學(xué)探究)欄目索引新知預(yù)習(xí)案課堂探究案課后檢測案新知預(yù)習(xí)案1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼做了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠內(nèi)，然后讓鷹把小籠子吞下去。過一段時間后，他把小籠子取出來，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。一、教材P76問題探討討論：1．為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？提示為了解決鳥類的胃是否只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化這一問題。2．是什么物質(zhì)使肉塊消失了？提示

是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。3．怎樣才能證明你的推測？提示

收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。1．細胞代謝(1)概念：__________(場所)各種____________的總稱(實質(zhì))。(2)意義：________________的基礎(chǔ)。細胞在代謝過程中會產(chǎn)生一些有害物質(zhì)，如H2O2。幸好細胞中含有一種物質(zhì)，能將H2O2及時分解，變成O2和H2O，這種物質(zhì)就是H2O2酶。二、酶在細胞代謝中的作用細胞中化學(xué)反應(yīng)細胞生命活動水浴加熱FeCl3溶液H2O2酶H2O

O2

(2)實驗過程和現(xiàn)象H2O2溶液FeCl3溶液肝臟研磨液少很多有復(fù)燃性很強(3)實驗結(jié)論：酶具有________作用，同無機催化劑相比，催化的效率更______。3．酶的作用原理(1)活化能：分子從________轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的____________所需要的能量。(2)作用機制：同無機催化劑相比，酶降低__________的作用更顯著，因而催化效率更高。(3)結(jié)果：由于酶的催化作用，細胞代謝才能在________條件下快速進行。催化高常態(tài)活躍狀態(tài)活化能溫和1．關(guān)于酶本質(zhì)的探索歷程(資料分析P79)三、酶的本質(zhì)科學(xué)家主要成就及觀點巴斯德之前發(fā)酵是__________過程，與____________無關(guān)巴斯德(法)只有____________參與才能進行發(fā)酵李比希(德)酵母細胞裂解釋放出____________才會引起發(fā)酵畢希納(德)獲得不含酵母細胞的__________，但未能分離鑒定出______薩姆納(美)用________提取出了刀豆種子中的________，并證明了脲酶是__________切赫和奧特曼(美)發(fā)現(xiàn)______________也具有生物催化功能純化學(xué)生命活動酵母細胞某種物質(zhì)提取液酶丙酮脲酶蛋白質(zhì)少數(shù)RNA

2．酶的本質(zhì)酶：是__________產(chǎn)生的具有________作用的有機物，其中絕大多數(shù)酶是__________，少數(shù)是__________?；罴毎呋鞍踪|(zhì)RNA

1．判斷下列敘述的正誤。(1)酶的作用是為化學(xué)反應(yīng)提供能量 (

)(2)同無機催化劑相比，酶催化效率更高的原因是酶降低活化能的作用更顯著

(

)(3)酶是活細胞產(chǎn)生的，只能在細胞內(nèi)起作用 (

)(4)所有的酶都是在核糖體上合成的 (

)×

√

×

×

2．閱讀教材P79“資料分析”后，把科學(xué)家和他們的發(fā)現(xiàn)連起來。探究點一酶在細胞代謝中的作用課堂探究案(1)對細胞來說，能量的獲得和利用都必須通過化學(xué)反應(yīng)，細胞中每時每刻都進行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為____________。(2)從反應(yīng)式來看，生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)需要______的參與。細胞代謝酶2．結(jié)合教材P77，通過比較過氧化氫在不同條件下的分解來認(rèn)識酶在細胞代謝中的作用。下圖是比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗過程，請據(jù)圖分析：(1)在對照實驗中，除了要觀察的變量(自變量)外，其他變量(無關(guān)變量)都應(yīng)當(dāng)始終保持相同。分析上述實驗中的自變量、因變量、無關(guān)變量、對照組、實驗組分別是下列的哪些項？①加入H2O2的量②FeCl3溶液和肝臟研磨液的新鮮程度③溫度和催化劑④實驗室的溫度⑤H2O2分解的速率⑥1號試管⑦2、3、4號試管提示(2)2、3、4號三支試管都有氣泡放出，但4號試管放出的氣泡最多，說明了什么？提示

加熱、無機催化劑和酶都能促進過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率，但是酶的催化效率更高。(3)與1號試管相比，2號試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說明什么？提示

2號試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說明加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。自變量因變量無關(guān)變量對照組實驗組③⑤①②④⑥⑦(4)通過對這個實驗結(jié)果的分析，你認(rèn)為酶在細胞代謝中具有什么作用？提示

酶在常溫常壓下，可以高效地完成對化學(xué)反應(yīng)的催化，即酶具有催化化學(xué)反應(yīng)的作用。3．結(jié)合實驗材料、用具、操作步驟及安全性等方面，思考下列問題：(1)實驗時，選用新鮮的肝臟作為實驗材料的原因。提示

肝臟如果不新鮮，肝細胞內(nèi)的H2O2酶等有機物就會在腐生菌的作用下分解，就不能促進H2O2分解成H2O和O2。(2)在實驗中，為什么將肝臟研磨成溶液？提示

因為肝臟研磨液中的H2O2酶能與試管中的H2O2充分接觸，使其中的H2O2酶能正常發(fā)揮其催化作用，從而加速H2O2的分解。(3)在滴加肝臟研磨液和FeCl3溶液時，為什么不能共用一支吸管？提示

滴加肝臟研磨液和FeCl3溶液時，不能共用一支吸管，否則滴加的FeCl3溶液中會含少量肝臟研磨液，而研磨液中的H2O2酶具有高效性，會使兩支試管中產(chǎn)生的氣泡差別不大，不易對比觀察，從而影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。4．下圖是無催化劑和酶的作用機理示意圖(1)沒有催化劑時的活化能是多少？有酶催化時的活化能又是多少？(用圖中字母表示)提示

分別是CA、CB。(2)酶能不能為化學(xué)反應(yīng)提供所需要的能量？酶加快反應(yīng)速率的機理是什么？提示

酶不能為化學(xué)反應(yīng)提供所需要的能量。酶是通過降低反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速率的。(3)下表數(shù)據(jù)是在20℃測得的H2O2分解的活化能，數(shù)據(jù)說明，酶和無機催化劑相比有什么不同？提示

和無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，即催化效率更高。條件活化能/kJ·mol沒有催化劑催化75FeCl2催化54用過氧化氫酶催化29(2)實驗中的相關(guān)變量實驗過程中可以變化的因素稱為變量。本實驗相關(guān)變量分析如下表：自變量在實驗中人為改變的變量2號試管90℃水浴3號試管FeCl3溶液4號試管肝臟研磨液因變量隨自變量變化而變化的變量H2O2分解速率(指標(biāo)：氣泡產(chǎn)生數(shù)量及速率)無關(guān)變量除自變量外，實驗中對實驗結(jié)果造成影響的變量反應(yīng)物的性質(zhì)和濃度、肝臟的新鮮程度等(3)對照實驗①含義：除了一個因素(自變量)以外，其余因素都保持不變的實驗叫做對照實驗。②原則：除了要觀察的變量外，其他變量(無關(guān)變量)都應(yīng)當(dāng)始終保持相同。對照組1號試管只加入2mLH2O2溶液，以排除其他因素(如溫度)的變化對實驗結(jié)果產(chǎn)生的影響實驗組2號、3號、4號試管在加入2mLH2O2溶液的基礎(chǔ)上，分別放入90℃水浴中，加入2滴FeCl3溶液、2滴肝臟研磨液，與1號試管形成對照，以增強實驗說服力(4)對于該實驗來說，實驗設(shè)計應(yīng)遵循什么原則？實驗設(shè)計原則：單一變量原則、對照性原則、等量適宜原則、可觀測性原則等。只有對照實驗中才需要設(shè)置變量，純粹的觀察實驗(如高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質(zhì)流動)則無需設(shè)置變量。(5)實驗結(jié)論依據(jù)酶同無機催化劑一樣具有加快化學(xué)反應(yīng)速率的作用酶同無機催化劑相比，催化效率更高結(jié)論酶具有催化性酶具有高效性(6)實驗成功的關(guān)鍵①肝臟必須是新鮮的，只有新鮮的肝臟細胞中才含有較多的H2O2酶。②肝臟必須進行研磨，研磨能使肝臟細胞破裂，將酶釋放出來。③檢測試管內(nèi)產(chǎn)生的氣體。將點燃的衛(wèi)生香(無火焰)插入試管時，不要碰觸到氣泡或插入液面以下，以免衛(wèi)生香潮濕而熄滅。④H2O2有腐蝕性，使用時要小心，不要觸及皮膚。(7)H2O2分解速率快慢的檢測方法①氣泡目測法：可以通過反應(yīng)時產(chǎn)生氣泡的數(shù)量和速率來判定H2O2分解速率的大小。②火星復(fù)燃法：可以通過帶火星的火柴復(fù)燃劇烈程度來判定H2O2分解速率的大小。2．酶的作用機理曲線分析酶和其他催化劑均能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，分析如下：①ac段表示無催化劑時反應(yīng)進行所需要的活化能；bc段表示酶催化時反應(yīng)進行所需要的活化能；ab段表示酶降低的活化能。②若將酶變?yōu)闊o機催化劑，則b在縱軸上向上移動(虛線)。用加熱的方法不能降低活化能，但能提供活化能。由于在催化反應(yīng)中，只需較少的能量就可使反應(yīng)物進入“活化態(tài)”，和非催化反應(yīng)相比，處于“活化態(tài)”的分子數(shù)量大大增加，從而加快了反應(yīng)速率。③

酶的作用僅是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，催化化學(xué)反應(yīng)的進行，并不為反應(yīng)提供物質(zhì)和能量。在化學(xué)反應(yīng)前后，酶本身不被消耗，不發(fā)生變化。3．意義：由于酶的催化作用，使細胞代謝能在溫和條件下快速進行。1．下圖表示“比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗”。相關(guān)分析合理的是 (

)A．本實驗的因變量是不同的催化劑B．本實驗的無關(guān)變量有溫度和酶的用量等C．1號與3號、1號與4號可分別構(gòu)成對照實驗D．分析1號、2號試管的實驗結(jié)果可知加熱能降低反應(yīng)的活化能答案C

解析本實驗的因變量是氣泡的產(chǎn)生速率，即過氧化氫的分解速率。溫度是自變量，酶的用量是無關(guān)變量。1號與3號、1號與4號中只有一個實驗變量不同，可分別構(gòu)成對照實驗。2號在高溫下出現(xiàn)氣泡的原因是加熱使過氧化氫分子得到能量，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)。2．在“比較過氧化氫在不同條件下分解”的實驗中，把肝臟制成研磨液的目的是 (

)A．保護過氧化氫酶B．有利于過氧化氫酶與反應(yīng)物的接觸C．提高過氧化氫酶的活性D．有利于對實驗結(jié)果的觀察答案B

解析將新鮮肝臟制成研磨液的目的是使肝臟中的過氧化氫酶與過氧化氫充分接觸，提高反應(yīng)速率。3．下列各圖中，①表示有酶催化的反應(yīng)曲線，②表示沒有酶催化的反應(yīng)曲線，E表示酶降低的活化能。其中正確的圖解是 (

)答案C

解析活化能是指分子從常態(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。酶可以降低活化能，使反應(yīng)更容易進行。[筆記空間]酶和無機催化劑一樣，并不改變平衡點的位置，只是改變化學(xué)反應(yīng)的速率，使化學(xué)反應(yīng)更快地達到平衡點。無機催化劑和酶都能提高反應(yīng)速率，但是酶的催化效率更高；酶不能為化學(xué)反應(yīng)提供所需要的能量，而是通過降低反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速率。探究點二酶的本質(zhì)結(jié)合教材P79－80關(guān)于酶本質(zhì)的探索回答下列問題：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？提示

巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細胞有關(guān)是合理的，但是認(rèn)為發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質(zhì)在起作用是不正確的；李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質(zhì)是合理的，但是認(rèn)為這些物質(zhì)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．科學(xué)發(fā)展過程中出現(xiàn)爭論是正常的。試分析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(zhì)起到了什么作用？提示

巴斯德是微生物學(xué)家，特別強調(diào)生物體或細胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)的角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對酶的研究的目標(biāo)集中在他們爭論的焦點上，使科學(xué)研究更加有的放矢。3．從畢希納的實驗可得出什么結(jié)論？提示

畢希納的實驗說明，酵母細胞中的某些物質(zhì)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。4．薩姆納歷時9年才證明脲酶是蛋白質(zhì)，并因此榮獲諾貝爾化學(xué)獎。你認(rèn)為他成功的主要因素是什么？提示

薩姆納歷時9年用正確的科學(xué)方法，堅持不懈、百折不撓的科學(xué)精神，將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。5．結(jié)合巴斯德和李比希的觀點及畢希納的實驗結(jié)果，分析酶的產(chǎn)生和發(fā)揮作用是否都必須在細胞內(nèi)進行？闡述理由。提示

酶是在活細胞中合成的，但無論是在細胞內(nèi)還是細胞外，只要條件適宜就能起催化作用。6．科學(xué)家從一種叫四膜蟲的生物中獲得某種酶的結(jié)晶，你能設(shè)計實驗鑒定該酶是蛋白質(zhì)還是RNA嗎？請簡要說明實驗思路和結(jié)論。提示

將該酶分成兩份，分別加入雙縮脲試劑(甲)和吡羅紅染液(乙)，若加入雙縮脲試劑后呈現(xiàn)紫色，則該酶是蛋白質(zhì)；若加入吡羅紅染液后呈紅色，則該酶是RNA。一、酶的本質(zhì)及生理功能概念酶是活細胞產(chǎn)生的具催化作用的有機物來源一般來說，活細胞都能產(chǎn)生酶(哺乳動物成熟的紅細胞不能產(chǎn)生酶，但含有酶)生理功能生物催化功能(反應(yīng)前后酶的性質(zhì)和數(shù)量不變)作用機理降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率酶催化作用實驗驗證實驗組：底物＋相應(yīng)酶→底物被分解對照組：底物＋等量清水→底物不被分解注酶只有催化作用，沒有調(diào)節(jié)功能；酶可作為催化劑，也可以作為反應(yīng)底物。作用場所在細胞內(nèi)(呼吸酶、光合酶等)、細胞外(消化酶等)、體外都能發(fā)揮催化作用化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)極少數(shù)是RNA合成原料氨基酸(約21種)核糖核苷酸(4種)合成場所核糖體細胞核(主要)、線粒體、葉綠體二、酶化學(xué)本質(zhì)的實驗驗證1．證明某種酶是蛋白質(zhì)實驗組：待測酶液＋雙縮脲試劑→是否出現(xiàn)紫色反應(yīng)。對照組：已知蛋白液＋雙縮脲試劑→出現(xiàn)紫色反應(yīng)。2．證明某種酶是RNA實驗組：待測酶液＋吡羅紅染液→是否出現(xiàn)紅色。對照組：已知RNA液＋吡羅紅染液→出現(xiàn)紅色。1．關(guān)于酶的敘述，正確的是 (

)A．酶只有在生物體內(nèi)才能起催化作用B．酶都有消化作用C．調(diào)節(jié)新陳代謝的物質(zhì)不是酶D．所有酶與雙縮脲試劑作用均可發(fā)生紫色反應(yīng)答案C

解析酶雖然是由活細胞產(chǎn)生的，但它的催化作用不一定非在生物體內(nèi)，只要條件適宜，體內(nèi)體外都可起催化作用。酶的催化作用表現(xiàn)在多方面，有的酶促進物質(zhì)合成，有的酶促進物質(zhì)分解，只有消化酶才能促進消化。調(diào)節(jié)新陳代謝的物質(zhì)有激素、維生素、無機鹽等，酶是對代謝過程的化學(xué)反應(yīng)起催化作用。少數(shù)酶是RNA，不能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)。2．活細胞內(nèi)合成酶的原料是 (

)A．脂肪酸 B．核苷酸C．氨基酸 D．氨基酸或核糖核苷酸答案D

解析絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，其基本單位是氨基酸；少數(shù)的酶是RNA，其基本單位是核糖核苷酸。3．如圖為酶催化反應(yīng)的過程示意圖，以數(shù)字編號的圖形分別表示反應(yīng)物、酶、生成物等反應(yīng)