5.1.1酶的作用和本質(zhì)課件高一上學(xué)期生物人教版必修13

新葉伸向和煦的陽(yáng)光，蚱蜢覬覦綠葉的芬芳。它們?yōu)樯娑@取能量，能量在細(xì)胞里流轉(zhuǎn)激蕩。新葉為什需要陽(yáng)光？第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用人類及動(dòng)物又是如何獲取能量的？外界能量如何進(jìn)入細(xì)胞并被細(xì)胞利用？1細(xì)胞代謝概念：細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，

統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。P76意義：場(chǎng)所：葉綠體：線粒體：核糖體：實(shí)質(zhì)：CO2+H2O（CH2O)+O2酶

C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶光能

氨基酸多肽脫水縮合酶Q：為什么細(xì)胞代謝離不開(kāi)酶的作用？主要在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)各種化學(xué)反應(yīng)的總稱光合作用呼吸作用脫水縮合01酶的作用和本質(zhì)5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶目標(biāo)010203掌握酶的化學(xué)本質(zhì)和在細(xì)胞代謝中的作用，認(rèn)同科學(xué)發(fā)現(xiàn)是在不斷地探索和爭(zhēng)論中前進(jìn)的。(生命觀念）通過(guò)“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)，嘗試設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。（科學(xué)探究）通過(guò)閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，認(rèn)同科學(xué)是在不斷的探索和爭(zhēng)論中前進(jìn)的，體會(huì)科學(xué)家不畏挫折的精神。（社會(huì)責(zé)任）

學(xué)習(xí)目標(biāo)問(wèn)題探討1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼做了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)：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(guò)一段時(shí)間后，他把小籠子取出來(lái)，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。

1討論：1、為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？便于取出實(shí)驗(yàn)材料（肉塊),排除物理性消化對(duì)肉塊的影響，確定其是否發(fā)生了化學(xué)性消化。斯帕蘭扎尼在研究鷹的消化作用消化：食物在消化道被分解的過(guò)程消化消化的形式物理性消化：牙齒的咀嚼，舌頭的攪拌，胃腸的蠕動(dòng)等化學(xué)性消化：食物在消化液的作用下逐步分解的過(guò)程小雞為什么啄食沙粒?問(wèn)題探討12、是什么物質(zhì)使肉塊消失了？3、怎樣才能證明你的推測(cè)?是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。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。斯帕蘭扎尼在研究鷹的消化作用斯帕蘭札尼的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某種物質(zhì)。斯帕蘭扎尼在研究鷹的消化作用但我不知是什么物質(zhì)...emo...后來(lái)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)胃液含有大量鹽酸，于是推測(cè)鹽酸是使食物分解的物質(zhì)。胃蛋白酶的發(fā)現(xiàn)過(guò)程11835年，德國(guó)科學(xué)家施旺發(fā)現(xiàn)，胃腺分泌物中有一種物質(zhì)，將它與鹽酸混合后，對(duì)肉類的分解能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鹽酸的單獨(dú)作用，這種物質(zhì)就是胃蛋白酶。施旺德國(guó)生理學(xué)家胃蛋白酶的發(fā)現(xiàn)過(guò)程1科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了酶，那為什么細(xì)胞代謝離不開(kāi)酶呢？【探究一】酶在細(xì)胞代謝中的作用：比較H2O2在不同條件下的分解（1）實(shí)驗(yàn)原理：

細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，但細(xì)胞代謝中也會(huì)產(chǎn)生代謝廢物，甚至?xí)a(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)，如過(guò)氧化氫，細(xì)胞中有

，能將過(guò)氧化氫及時(shí)分解為

。

中有較多的過(guò)氧化氫酶。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的

和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的

相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+數(shù)，大約是每滴研磨液中過(guò)氧化氫酶分子數(shù)的25萬(wàn)倍。過(guò)氧化氫酶氧氣和水新鮮肝臟FeCl3溶液肝臟研磨液Fe3+是無(wú)機(jī)催化劑2H2O22H2O+O2↑反應(yīng)條件【探究一】酶在細(xì)胞代謝中的作用：比較H2O2在不同條件下的分解（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模孩诩訜崾腔瘜W(xué)反應(yīng)常見(jiàn)的條件③Fe3+是無(wú)機(jī)催化劑④新鮮肝臟中含有過(guò)氧化氫酶不同條件①點(diǎn)燃的衛(wèi)生香的復(fù)燃情況②氣泡冒出情況判斷H2O2的分解快慢依據(jù)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)O2的產(chǎn)生量①常溫下反應(yīng)通過(guò)比較過(guò)氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解過(guò)氧化氫酶的作用。（1）請(qǐng)問(wèn)此處的不同條件分別是指什么條件？（2）判斷過(guò)氧化氫的分解快慢的依據(jù)是什么？【探究一】酶在細(xì)胞代謝中的作用：比較H2O2在不同條件下的分解（3）實(shí)驗(yàn)材料：材料用具實(shí)驗(yàn)材料：_____的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的__________________________。實(shí)驗(yàn)儀器：量筒、試管、滴管、試管架、__________、火柴、酒精燈、試管夾、大燒杯、三腳架、石棉網(wǎng)、溫度計(jì)。實(shí)驗(yàn)試劑：新配制的體積分?jǐn)?shù)為_(kāi)__________________、_______________。恭喜同學(xué)們開(kāi)啟隱藏任務(wù)！請(qǐng)問(wèn)為什么要用新鮮的肝臟研磨液？新鮮肝臟(如豬肝、雞肝)研磨液3%的過(guò)氧化氫溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5%的FeCl3溶液衛(wèi)生香【探究一】酶在細(xì)胞代謝中的作用：比較H2O2在不同條件下的分解（3）實(shí)驗(yàn)材料：！實(shí)驗(yàn)中使用的肝臟必須是新鮮的，只有在新鮮的肝臟中，過(guò)氧化氫酶才能保持活性；！使肝細(xì)胞破裂從而釋放出過(guò)氧化氫酶,有利于過(guò)氧化氫酶與試管內(nèi)過(guò)氧化氫分子充分接觸，加速過(guò)氧化氫的分解?！咎骄恳弧棵冈诩?xì)胞代謝中的作用：比較H2O2在不同條件下的分解（4）實(shí)驗(yàn)步驟：1.取4支潔凈的試管，分別__________1、2、3、4，向各試管內(nèi)分別加入2mL過(guò)氧化氫溶液，按序號(hào)依次放置在試管架上。2.將2號(hào)試管放在________________________，觀察__________的情況，并與1號(hào)試管作比較。3.向3號(hào)試管內(nèi)滴入______________，向4號(hào)試管內(nèi)滴________________，仔細(xì)觀察，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4.立即將_____________分別放入3號(hào)和4號(hào)試管內(nèi)液面的上方，仔細(xì)觀察，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。編上序號(hào)2滴FeCl3溶液氣泡冒出90℃左右的水浴中加熱2滴肝臟研磨液點(diǎn)燃的衛(wèi)生香【探究一】酶在細(xì)胞代謝中的作用：比較H2O2在不同條件下的分解試管編號(hào)1234H2O2溶液(3%)2mL2mL2mL2mL實(shí)驗(yàn)處理常溫90℃水浴加熱2滴FeCl32滴肝勻漿氣泡產(chǎn)生情況衛(wèi)生香復(fù)燃情況不明顯少量較多大量變亮復(fù)燃不復(fù)燃不復(fù)燃

實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1與2對(duì)照：________________________________________________加熱能促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。(為反應(yīng)提供能量)1與3對(duì)照：________________________________________________FeCl3在常溫下能促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。(催化作用)1與4對(duì)照：______________________________________________

____________過(guò)氧化氫酶在常溫下能促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。(催化作用)3與4對(duì)照：____________________________過(guò)氧化氫酶比FeCl3的催化效率高。比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解??對(duì)照試驗(yàn)使試驗(yàn)結(jié)論更可靠實(shí)驗(yàn)分析：（1）與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說(shuō)明什么？（2）在細(xì)胞內(nèi)，能通過(guò)加熱來(lái)提高反應(yīng)速率嗎？（3）3號(hào)和4號(hào)試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說(shuō)明什么？（4）3號(hào)試管與4號(hào)試管相比，哪支試管中的反應(yīng)速率快？這說(shuō)明什么？為什么說(shuō)酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要？2號(hào)試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說(shuō)明加熱能促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。不能。溫度過(guò)高會(huì)造成生物的細(xì)胞死亡說(shuō)明FeCl3中的Fe3+和新鮮肝臟中的過(guò)氧化氫酶都能加快過(guò)氧化氫分解的速率。

4號(hào)，過(guò)氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多；討論說(shuō)明酶具有高效性討論5.為什么說(shuō)酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要？

細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫常壓下高效率的進(jìn)行，只有酶能滿足這樣的要求實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)加熱、酶（過(guò)氧化氫酶）與無(wú)機(jī)催化劑（Fe3+）都具有加快化學(xué)反應(yīng)速率的作用(2)與無(wú)機(jī)催化劑相比，過(guò)氧化氫酶的催化效率要高得多。請(qǐng)思考：通過(guò)剛才的探究實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中特別需要注意的一些因素呢？控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下原則一個(gè)實(shí)驗(yàn)中只能有一個(gè)自變量，除了自變量之外其他變量（無(wú)關(guān)變量）均要相同。1）單一變量原則：自變量：實(shí)驗(yàn)中

的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素因變量：因

改變而變化的變量無(wú)關(guān)變量：除自變量外，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能還會(huì)存在一些對(duì)

造

成影響的可變因素人為控制

自變量

變量:實(shí)驗(yàn)過(guò)程中變化的因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果①對(duì)照實(shí)驗(yàn)：除作為自變量的因素外，(其余因素）無(wú)關(guān)變量都保持一致，并將結(jié)果進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)。②對(duì)照實(shí)驗(yàn)：經(jīng)實(shí)驗(yàn)因素處理的，人為改變條件的組，實(shí)驗(yàn)組：對(duì)照組：未經(jīng)實(shí)驗(yàn)因素處理的組，實(shí)驗(yàn)結(jié)果未知實(shí)驗(yàn)結(jié)果已知實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下原則2）對(duì)照原則：通過(guò)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，既可排除無(wú)關(guān)變量的干擾，又可增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說(shuō)服力?？瞻讓?duì)照不給對(duì)照組做任何實(shí)驗(yàn)處理1號(hào)試管即為空白對(duì)照自身對(duì)照對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組都在同一研究對(duì)象上進(jìn)行。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?！骄恐参锛?xì)胞的吸水和失水2與3——相互對(duì)照2與4——相互對(duì)照3與4——相互對(duì)照相互對(duì)照不單獨(dú)設(shè)對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間相互對(duì)照蠑螈受精卵橫縊實(shí)驗(yàn)示意圖本實(shí)驗(yàn)既是自身對(duì)照，又是相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下原則3）平行重復(fù)原則：多次實(shí)驗(yàn)，取平均值，用以減少誤差和偶然性。試管編號(hào)1234H2O2溶液(3%)2mL2mL2mL2mL實(shí)驗(yàn)處理常溫90℃水浴加熱2滴FeCl32滴肝勻漿氣泡產(chǎn)生情況衛(wèi)生香復(fù)燃情況對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組不明顯少量較多大量變亮復(fù)燃不復(fù)燃不復(fù)燃自變量無(wú)關(guān)變量因變量變量等量原則單一變量原則對(duì)照原則多組相同裝置在相同條件下同一時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)取平均值，減少偶然性。。平行重復(fù)原則控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)可檢測(cè)或觀察判斷正誤1、酶能催化H2O2分解，是因?yàn)槊甘笻2O2得到了能量2、無(wú)關(guān)變量就是與實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)關(guān)的變量3、在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，因變量的檢測(cè)指標(biāo)往往不是唯一的xx√酶在細(xì)胞代謝中的作用通過(guò)以上學(xué)習(xí)你能總結(jié)出加熱、Fe3+、酶使H2O2分解的作用機(jī)理嗎？酶在細(xì)胞代謝中的作用通過(guò)以上學(xué)習(xí)你能總結(jié)出加熱、Fe3+、酶使H2O2分解的作用機(jī)理嗎？提高分子的能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能酶作用原理：與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。酶作用意義：使細(xì)胞代謝在溫和條件下快速有序地進(jìn)行?；罨埽悍肿訌某B(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。

加熱

Fe3+酶AB常態(tài)活躍狀態(tài)終態(tài)活化能

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)所需的能量稱為活化能分子一、酶在細(xì)胞代謝中的作用想一想：如何表示？無(wú)催化劑曲線：______酶促反應(yīng)曲線：______無(wú)酶促反應(yīng)所需活化能：______酶促反應(yīng)所需活化能：______酶降低的活化能：______曲線A曲線CE3E2—E3E2ABC時(shí)間O2量無(wú)催化劑加Fe3+加過(guò)氧化氫酶建構(gòu)過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生的氧氣量與時(shí)間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型

(無(wú)催化劑

加Fe3+

、H2O2酶)酶本身有沒(méi)有消耗？是否為化學(xué)反應(yīng)提供物質(zhì)和能量？是否改變化學(xué)反應(yīng)的方向和生成物的量嗎？沒(méi)有不提供不改變酶具有催化劑的特點(diǎn)：

①反應(yīng)前后性質(zhì)、數(shù)量不變；可以重復(fù)利用

②能改變反應(yīng)速率→降低化學(xué)反應(yīng)活化能；

③縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，不改變平衡點(diǎn)（即產(chǎn)物的總量不變）A.酶具有催化作用，是因?yàn)槟転榛瘜W(xué)反應(yīng)提供能量B.酶降低的化學(xué)反應(yīng)的活化能是ECC.酶比無(wú)機(jī)催化劑的催化效率更高，其實(shí)質(zhì)在于EB－EC＞EB－EAD.EC和EA分別表示酶和無(wú)機(jī)催化劑

為化學(xué)反應(yīng)提供的活化能例題：如圖表示酶和無(wú)機(jī)催化劑改變化學(xué)反應(yīng)速率的原理，下列敘述正確的是（

）C二、酶的本質(zhì)1、科學(xué)家是怎么研究酶的本質(zhì)的？二、酶的本質(zhì)探索（視頻）酶本質(zhì)的探索10102030419世紀(jì)1857年發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)巴斯德：發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞，而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用李比希：引起發(fā)酵的是酵母菌細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母菌細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用畢希納：酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣,取名釀酶05薩姆納：認(rèn)為酶是蛋白質(zhì)，且能使尿素分解成氨和二氧化碳06切赫、奧爾特曼：少數(shù)RNA也具有生物催化功能1.巴斯德和李比希的觀點(diǎn)各有什么積極的意義？各有什么局限性？巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，是合理的；認(rèn)為發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用，是不正確的。畢希納認(rèn)為引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，是合理的；認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用，是不正確的。2.在科學(xué)發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)爭(zhēng)論是正常的。巴斯德和李比希之間出現(xiàn)爭(zhēng)論的原因是什么？這一爭(zhēng)論對(duì)后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？巴斯德是微生物學(xué)家，特別強(qiáng)調(diào)生物體或細(xì)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(wèn)題。他們的爭(zhēng)論促使后人把對(duì)酶的研究目標(biāo)集中在他們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)上，使科學(xué)研究更加有的放矢。討論14、薩姆納歷時(shí)9年才證明脲酶是蛋白質(zhì)，并因此榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

你認(rèn)為他取得成功靠的是什么樣的精神品質(zhì)？5、請(qǐng)給酶下一個(gè)比較完整的定義。薩姆納歷時(shí)9年，用正確的科學(xué)方法，堅(jiān)持不懈、百折不饒的科學(xué)精神，將酶提純出來(lái)。成功屬于不畏艱苦的人。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化活性的有機(jī)物。3、從畢希納的實(shí)驗(yàn)可以得出什么結(jié)論？畢希納的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，酵母細(xì)胞中某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。酶的定義酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物。來(lái)源功能化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA。②酶發(fā)揮作用場(chǎng)所：細(xì)胞內(nèi)、外，生物體內(nèi)外均可。注意：①一般說(shuō)來(lái)，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶；化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是________少數(shù)是_____合成原料合成場(chǎng)所來(lái)源生理功能作用原理蛋白質(zhì)RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體細(xì)胞核（真核生物）降低化學(xué)反應(yīng)的活化能生物催化作用活細(xì)胞(哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞除外)酶的種類：按存在部位分：胞內(nèi)酶：合成后在細(xì)胞內(nèi)起作用，如有氧呼吸酶胞外酶：合成后分泌到細(xì)胞外起作用，如消化酶按功能分：水解酶：在物質(zhì)水解時(shí)起催化作用合成酶：在物質(zhì)合成時(shí)起催化作用一、概念檢測(cè)1.酶對(duì)細(xì)胞代謝起著非