5.1降低化學反應活化能的酶第1課時課件高一上學期生物人教版必修1

第五章

細胞的能量供應和利用

第1節(jié)降低化學反應活化能的酶

（第一課時）

1773年，意大利科學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。情景材料一斯帕蘭扎尼在研究鷹的消化作用實驗（視頻）便于取出肉塊、排除物理性消化干擾問題1:

為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？問題2:

是什么物質(zhì)使肉塊消失了？怎樣才能證明你的推測？胃內(nèi)的化學物質(zhì),收集胃內(nèi)的化學物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否能將肉塊分解。問題3:

像這樣細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱為什么？一、細胞代謝細胞中每時每刻都進行著許多化學反應，統(tǒng)稱為細胞代謝。問題4:

在細胞較為溫和的環(huán)境中，各種生化反應如何高效有序的進行？細胞代謝離不開酶細胞代謝是細胞生命活動的基礎(chǔ)，但代謝也會產(chǎn)生對細胞有害的物質(zhì)，如過氧化氫，體內(nèi)過氧化氫會提高DNA損傷及基因突變、細胞衰老、阿爾茲海默癥等疾病的概率2H2O22H2O+O21.過氧化氫在體外分解需要什么條件？2.細胞內(nèi)的過氧化氫又是怎樣被快速分解的呢？加熱、加催化劑（如Fecl3)細胞中含有過氧化氫酶問題5:

過氧化氫酶與加熱、加催化劑都能使過氧化氫分解，它們原理一樣嗎？分解速率一樣嗎？如何設(shè)計實驗來探究酶的作用？比較H2O2在不同條件下的分解探究.實驗1實驗材料①新鮮的質(zhì)量分數(shù)為20%肝臟研磨液；②新配制的體積分數(shù)為3%的過氧化氫溶液；③質(zhì)量分數(shù)為3.5%的FeCl3溶液；各種用具如：量筒、試管、滴管、酒精燈、衛(wèi)生香等等。合作探究一：請同學們自主閱讀教材P76-77，小組合作完成以下問題。

1.寫出實驗目的：2.說出實驗原理：3.找出自變量、因變量、無關(guān)變量。4.設(shè)計該實驗，并簡述實驗步驟：二、酶在細胞代謝中的作用比較H2O2在不同條件下的分解探究.實驗通過比較過氧化氫在不同條件下分解的快慢，了解過氧化氫酶的作用。2H2O22H2O+O2反應條件①加熱是化學反應常見的條件②Fe3+是無機催化劑③新鮮肝臟中含有過氧化氫酶不同條件判斷H2O2的分解快慢依據(jù)：O2的產(chǎn)生量①點燃的衛(wèi)生香的復燃情況②氣泡冒出情況2實驗目的3實驗原理二、酶在細胞代謝中的作用比較H2O2在不同條件下的分解探究.實驗二、酶在細胞代謝中的作用比較H2O2在不同條件下的分解探究.實驗5實驗現(xiàn)象Fe3+做催化劑過氧化氫酶二、酶在細胞代謝中的作用比較H2O2在不同條件下的分解探究.實驗6實驗結(jié)果組別對照組實驗組1234過氧化氫H2O2濃度3%3%3%3%H2O2劑量2mL2mL2mL2mL反應條件常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴結(jié)果產(chǎn)生氣泡衛(wèi)生香燃燒情況不明顯少量較多大量不復燃不復燃變亮復燃二、酶在細胞代謝中的作用與１號試管相比，２號試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？說明什么？234

1合作探究二：請同學們根據(jù)以上實驗現(xiàn)象，小組合作完成以下問題。

3、4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明了什么？3號試管Fe3+數(shù)比4號試管H2O2酶高25萬倍，但4號反應速率更快,這說明什么？2號、3號、4號試管相比，哪支試管最終產(chǎn)生的氧氣最多？二、酶在細胞代謝中的作用二、酶在細胞代謝中的作用問題6:

與１號試管相比，２號試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？說明什么？2號試管放出的氣泡多，說明加熱能提高反應速率

問題7:

3、4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明了什么？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。問題8:

3號試管Fe3+數(shù)比4號試管H2O2酶高25萬倍，但4號反應速率更快,這說明什么？過氧化氫酶比Fe3+

的催化效率高得多。問題9:

2號、3號、4號試管相比，哪支試管最終產(chǎn)生的氧氣最多？一樣多，幾支試管的H2O2溶液的體積和濃度都相同。二、酶在細胞代謝中的作用問題10:

為什么說酶對于細胞內(nèi)化學反應的順利進行至關(guān)重要？

細胞內(nèi)每時每刻都在進行著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，所以說酶對于細胞內(nèi)的化學反應的順利進行是至關(guān)重要的。二、酶在細胞代謝中的作用人為控制的對實驗對象進行處理的因素自變量除作為自變量的因素外，其余因素（無關(guān)變量）都保持一致，并將結(jié)果進行比較的實驗；對照實驗一般要設(shè)置對照組和實驗組對照實驗除自變量外，實驗過程中還存在一些對實驗結(jié)果造成影響的可變因素無關(guān)變量因自變量改變而變化的變量因變量控制變量和設(shè)計對照實驗問題12:

你能準確找出以上實驗中的相關(guān)變量嗎？試管編號步驟1234一二

三觀察實驗結(jié)論2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常溫90℃FeCl3肝臟研磨液2滴2滴幾乎無少量較多大量不復燃不復燃變亮復燃過氧化氫在不同條件下的分解速率不一樣過氧化氫在過氧化氫酶的作用下分解速率最快反應條件無關(guān)變量H2O2濃度H2O2劑量氣泡產(chǎn)生帶火星的衛(wèi)生香自變量因變量對照實驗討論：無關(guān)變量對實驗結(jié)果有影響嗎？該實驗的無關(guān)變量有哪些？變量相同適宜對照組實驗組討論：該實驗的對照組和實驗組分別是什么？對照性原則實戰(zhàn)訓練

下列關(guān)于“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗內(nèi)容相關(guān)表述正確的是（

）A．該實驗中新鮮肝臟研磨液是促進過氧化氫快速分解的催化劑B．實驗中溫度、催化劑和反應物的濃度是自變量，過氧化氫分解速率是因變量C．將2號試管放在60℃左右的水浴中加熱，觀察氣泡冒出的情況D．設(shè)置空白對照組的目的是表明在本實驗條件下過氧化氫不容易分解三、酶能降低化學反應的活化能問題13:

你能試著總結(jié)出加熱、Fe3+、酶使H2O2分解的作用機理嗎？活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。提高分子的能量降低化學反應的活化能更顯著地降低化學反應的活化能

加熱

Fe3+酶酶作用原理：與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。意義：使細胞代謝在溫和條件下快速有序地進行。問題13:

你能試著總結(jié)出加熱、Fe3+、酶使H2O2分解的作用機理嗎？三、酶能降低化學反應的活化能圖中①表示：圖中②表示：圖中④表示：無催化劑時化學反應所需的活化能。無機催化劑催化時化學反應所需的活化能。酶催化時化學反應所需的活化能。圖中③表示：圖中⑤表示：無機催化劑降低的活化能酶降低的活化能更顯著地降低化學反應的活化能酶的作用機理分析問題15:

酶是什么物質(zhì)？哪里產(chǎn)生的？四、酶的本質(zhì)探索

我國早在4000多年前的夏禹時代，就掌握了釀酒技術(shù)。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。19世紀以前，人們還不知道酶為何物。19世紀以后，隨著釀酒中發(fā)酵過程的深入研究，科學家才揭開酶的“面紗”。合作探究三：請同學們閱讀P79關(guān)于酶本質(zhì)的探索，每組派一個代表模仿其中一位科學家陳述自己的主要觀點。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？巴斯德和李比希的爭論原因是什么？他們的爭論對后人研究酶的本質(zhì)有何意義？畢希納是如何終結(jié)上述爭論的？他的實驗結(jié)論是什么？薩姆納成功揭示脲酶的化學本質(zhì)靠的是什么樣的精神？四、酶的本質(zhì)探索思考并回答下列問題: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?巴斯德認為發(fā)酵與活細胞有關(guān),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(zhì)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(zhì),是合理的;認為這些物質(zhì)只有在酵母菌細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用,是不正確的。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(zhì)起到了什么作用?巴斯德是微生物學家,特別強調(diào)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焦點上,使科學研究更加有的放矢。3.從畢希納的實驗中可以得出什么結(jié)論?提示:畢希納的實驗說明,酵母菌細胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母菌細胞破碎后繼續(xù)起催化作用,就像在活酵母菌細胞中一樣。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獎。你認為他取得成功靠的是什么樣的精神品質(zhì)?5.切赫和奧爾特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化活性。試總結(jié)酶的化學本質(zhì)。酶的化學本質(zhì)是有機物,大多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)酶屬于RNA。6.試給酶下一個相對完整的定義，涉及其產(chǎn)生、作用和化學本質(zhì)。酶是活細胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機物,絕大多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)為RNA。1857192620世紀80年代巴斯德糖類變酒精必須有酵母活細胞的參與李比希糖類變酒精必須有酵母菌細胞死亡，并釋放其中物質(zhì)薩姆納從刀豆種子中提取出脲酶，證明脲酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，作用是分解尿素。畢希納從酵母細胞質(zhì)提取發(fā)酵物質(zhì)釀酒切赫和奧爾特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能四、酶的本質(zhì)探索

酶