5.1 降低化学反应活化能的酶2022-2023学年高一生物课件（人教版2019必修1）

第五章

细胞的能量供应和利用

第1节降低化学反应活化能的酶（第一课时）教学目标目标010203说明酶在细胞代谢中的作用和化学本质。(生命观念、科学思维）通过有关实验，进一步熟悉控制自变量的方法。（科学思维、科学探索）通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断的探索和争论中前进的，体会科学家不畏挫折的精神。（社会责任）

1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。情景材料一斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用实验（视频）合作探究一：为什么要将肉块放在金属笼内？便于取出肉块、排除物理性消化干扰合作探究二：是什么物质使肉块消失了？怎样才能证明你的推测？

1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。情景材料一斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用实验（视频）胃内的化学物质,收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否能将肉块分解。合作探究二：是什么物质使肉块消失了？怎样才能证明你的推测？合作探究三：像这样细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢，那么细胞代谢与我们常见的化学反应需要的条件一样吗？温和①常温②常压③水溶液环境④pH接近中性剧烈①高温②高压③强酸④强碱常见有机化学反应细胞内外的环境合作探究三：在细胞较为温和的环境中，各种生化反应如何高效有序的进行呢？细胞代谢离不开酶一酶在细胞代谢中的作用

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。一酶在细胞代谢中的作用2H2O22H2O+O2↑1.过氧化氢在体外分解需要什么条件？2.细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？加热、强酸、强碱、加催化剂（如Fecl3)细胞中含有过氧化氢酶合作探究四：氧化氢酶与加热、强酸、强碱、加催化剂都能使过氧化氢分解，他们原理一样吗？分解速率一样吗？如何设计实验来探究酶的作用？一酶在细胞代谢中的作用比较过氧化氢在不同条件下的分解实验1.实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。2.实验原理：2H2O22H2O+O2反应条件①加热是化学反应常见的条件②Fe3+是无机催化剂③新鲜肝脏中含有过氧化氢酶不同条件判断H2O2的分解快慢依据：O2的产生量①点燃的卫生香的复燃情况②气泡冒出情况一酶在细胞代谢中的作用比较过氧化氢在不同条件下的分解实验3.实验材料：①新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（含较多的过氧化氢酶）②质量分数为3.5%的FeCI3溶液③新配制的体积分数为3%的H2O2溶液量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计4.实验用具：一酶在细胞代谢中的作用比较过氧化氢在不同条件下的分解实验5.实验设计：组别对照组实验组1234过氧化氢H2O2浓度3%3%3%3%H2O2剂量2mL2mL2mL2mL反应条件常温90℃FeCl32滴肝脏研磨液2滴结果产生气泡卫生香燃烧情况一酶在细胞代谢中的作用比较过氧化氢在不同条件下的分解（视频）实验Fe3+做催化剂过氧化氢酶一酶在细胞代谢中的作用比较过氧化氢在不同条件下的分解实验5.实验现象：组别对照组实验组1234过氧化氢H2O2浓度3%3%3%3%H2O2剂量2mL2mL2mL2mL反应条件常温90℃FeCl32滴肝脏研磨液2滴结果产生气泡卫生香燃烧情况一酶在细胞代谢中的作用比较过氧化氢在不同条件下的分解实验6.实验结果：不明显少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃一酶在细胞代谢中的作用比较过氧化氢在不同条件下的分解实验合作探究五：与１号试管相比，２号试管出现什么不同的现象？说明什么？2号试管放出的气泡多，说明加热能提高反应速率

合作探究六：3、4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？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。合作探究七：3号试管Fe3+数比4号试管H2O2酶高25万倍，但4号反应速率更快,这说明什么？过氧化氢酶比Fe3+

的催化效率高得多。合作探究八：2号、3号、4号试管相比，哪支试管最终产生的氧气最多？一样多，几支试管的H2O2溶液的体积和浓度都相同。

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、常压下高效地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内的化学反应的顺利进行是至关重要的。合作探究九：为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？一酶在细胞代谢中的作用合作探究十：小组讨论以上比较过氧化氢在不同条件下的分解实验设计严谨吗？一个严谨的实验该如何来设计？有哪些因素是我们必须要考虑的？②自变量：③因变量：④无关变量：除自变量外，实验中还存在的一些也可对实验结果造成影响的其它变量随着自变量的变化而变化的变量人为改变的变量①变

量：实验中可以变化的因素Y=a+f(x)自变量因变量无关变量（不同条件X）单一变量原则：实验设计时只有一个自变量，且无关变量在对照组和实验组中均要保持相同且适宜。（结果Y）（相同条件a）一酶在细胞代谢中的作用合作探究十一：你能准确找出以上实验中的相关变量吗？控制变量和设计对照实验试管编号步骤1234一二

三观察实验结论2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%常温90℃FeCl3肝脏研磨液2滴2滴几乎无少量较多大量不复燃不复燃变亮复燃过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样

过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快反应条件无关变量H2O2浓度H2O2剂量气泡产生带火星的卫生香自变量因变量对照实验讨论：无关变量对实验结果没有影响吗？该实验的无关变量有哪些？变量相同适宜对照组实验组讨论：该实验的对照组和实验组分别是什么？对照性原则提高分子的能量降低化学反应的活化能更显著地降低化学反应的活化能

加热

Fe3+酶加热、Fe3+、酶的作用机理酶作用原理：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。酶作用意义：使细胞代谢在温和条件下快速有序地进行高。一酶在细胞代谢中的作用活化能：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。加热、Fe3+、酶的作用机理(视频)一酶在细胞代谢中的作用图中①表示：图中②表示：图中④表示：无催化剂时化学反应所需的活化能。无机催化剂催化时化学反应所需的活化能。酶催化时化学反应所需的活化能。一酶在细胞代谢中的作用图中③表示：图中⑤表示：无机催化剂降低的活化能酶降低的活化能合作探究十二：酶是什么物质？哪里产生的？

我国早在4000多年前的夏禹时代，就掌握了酿酒技术。1716年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酵母。加热、Fe3+、酶的作用机理(视频)二酶的本质19世纪以前，人们还不知道酶为何物。19世纪以后，随着酿酒中发酵过程的深入研究，科学家才揭开酶的“面纱”。二酶的本质二酶的本质合作探究十三：请同学们阅读P79关于酶本质的探索，每组派一个代表模仿其中一位科学家陈述自己的主要观点。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？巴斯德和李比希的争论原因是什么？他们的争论对后人研究酶的本质有何意义？毕希纳是如何终结上述争论的？他的实验结论是什么？萨姆纳成功揭示脲酶的化学本质靠的是什么样的精神？二酶的本质酶的本质探索（视频）发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德李比希毕希纳萨姆纳其他科学家切赫和奥尔特曼发酵与死细胞中的物质有关发酵与活细胞有关死细胞中的物质和活细胞都能引起发酵脲酶是蛋白质胃蛋白酶等许多酶也是蛋白质切赫奥尔特曼二酶的本质合作探究十四：请给酶下一个比较完整的定义。少数酶是RNA

定义绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA酶的化学本质

酶的来源

酶的功能活细胞产生的具有催化作用的有机物。一类一般说来，活细胞都能产生酶酶可在细胞内、细胞外、体外发挥作用酶只起催化作用，无调节功能本质温馨提示二酶的本质化学本质绝大多数是_______少数是_________元素组成合成原料合成场所来源一般来说，活细胞都能产生作用场所作用原理RNA

蛋白质核糖核苷酸氨基酸核糖体细胞核（真核生物）细胞内、外及生物体外均能发挥作用C、H、O、N、(S)C、H、O、N、P显著降低化学反应的活化能二酶的本质探究实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解酶的作用和本质酶在细胞代谢中的作用酶的本质：

绝大多数是蛋白质，少数是RNA。自变量原理：降低化学反应活化能因变量无关变量课堂小结实战训练

1.酶具有极强的催化功能，最根本的原因是（）①增加了反应物之间的接触②降低了反应物分子的活化能③提高了反应物分子的活化能④降低了反应物分子的自由能⑤本身的数量和性质不改变，可反复利用A.①④B.②③C.④⑤D.②⑤实战训练

2.科学家证实:RNaseP酶由蛋白质和RNA组成,将这种酶中的蛋白质和RNA分开,在适宜条件下,RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性,而蛋白质不具有。这一结果表明()。A.酶都是由蛋白质和RNA组成的B.RNA具有催化作用C.酶的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸D.绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA实战训练

3.下列关于酶的说法，有几项是正确的（

）①是有分泌功能的细胞产生的②有的从食物中获得，有的在体内转化而来③凡是活细胞，一般都能产生酶④酶都是蛋白质⑤有的酶不是蛋白质⑥酶在代谢中有多种功能⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用⑧酶只是起催化作用A.2项

B.3项

C.4项

D.5项实战训练

4.瑞典研究人员发现人体内有一种促进脂肪细胞生成的蛋白质——抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)，可通过采集静脉血检测其含量。这一发现有望为治疗肥胖症开辟新途径。下列叙述正确的是(

)A．TRAP遇双缩脲试剂不显色B．在高温下更容易保持TRAP的活性C．在核糖体上合成的TRAP即具有生物活性D．理论上可通过抑制TRAP的功能来治疗肥胖症实战训练

5.下图为发生在哺乳动物消化道内的某项化学反应的示意图,图中的甲最可能表示()。A.麦芽糖 B.麦芽糖酶

C.蛋白酶 D.蔗糖酶实战训练

6.下图为H2O2在不同条件下分解的曲线图，图中①②③④表示的条件分别是(

)A.H2O2酶催化、FeCl3催化、加热、自然条件B.加热、自然条件、H2O2酶催化、FeCl3催化C.加热、FeCl3催化、自然条件、H2O2酶催化D.自然条件、加热、FeCl3催化、H2O2酶催化实战训练

7.洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解（自溶）失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是（）A．碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活B．加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的C．添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果D．添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染实战训练

8.下列有关酶的叙述，正确的是（）A.只能在细胞内发挥作用B.酶既能作为化学反应的催化剂，又能作为底物C.