高中生物《酶的作用和本质》教学课件28

细胞的能量供应和利用第5章第1节降低化学反应活化能的酶第1课时酶的作用和本质[课程标准][素养达成]2．2.1说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质1．通过有关实验，分析酶的作用，并在此基础上学会控制自变量、观察和检测因变量，并掌握设置对照实验的基本方法。(科学探究)2．通过阅读教材，了解酶的发现历程，加深对酶本质的理解。(社会责任)3．分析相关实验，理解酶的高效性和专一性的含义。(科学探究)栏目索引新知预习案课堂探究案课后检测案新知预习案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。一、教材P76问题探讨讨论：1．为什么要将肉块放在金属笼内？提示为了解决鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化这一问题。2．是什么物质使肉块消失了？提示

是胃内的化学物质将肉块分解了。3．怎样才能证明你的推测？提示

收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。1．细胞代谢(1)概念：__________(场所)各种____________的总称(实质)。(2)意义：________________的基础。细胞在代谢过程中会产生一些有害物质，如H2O2。幸好细胞中含有一种物质，能将H2O2及时分解，变成O2和H2O，这种物质就是H2O2酶。二、酶在细胞代谢中的作用细胞中化学反应细胞生命活动水浴加热FeCl3溶液H2O2酶H2O

O2

(2)实验过程和现象H2O2溶液FeCl3溶液肝脏研磨液少很多有复燃性很强(3)实验结论：酶具有________作用，同无机催化剂相比，催化的效率更______。3．酶的作用原理(1)活化能：分子从________转变为容易发生化学反应的____________所需要的能量。(2)作用机制：同无机催化剂相比，酶降低__________的作用更显著，因而催化效率更高。(3)结果：由于酶的催化作用，细胞代谢才能在________条件下快速进行。催化高常态活跃状态活化能温和1．关于酶本质的探索历程(资料分析P79)三、酶的本质科学家主要成就及观点巴斯德之前发酵是__________过程，与____________无关巴斯德(法)只有____________参与才能进行发酵李比希(德)酵母细胞裂解释放出____________才会引起发酵毕希纳(德)获得不含酵母细胞的__________，但未能分离鉴定出______萨姆纳(美)用________提取出了刀豆种子中的________，并证明了脲酶是__________切赫和奥特曼(美)发现______________也具有生物催化功能纯化学生命活动酵母细胞某种物质提取液酶丙酮脲酶蛋白质少数RNA

2．酶的本质酶：是__________产生的具有________作用的有机物，其中绝大多数酶是__________，少数是__________。活细胞催化蛋白质RNA

1．判断下列叙述的正误。(1)酶的作用是为化学反应提供能量 (

)(2)同无机催化剂相比，酶催化效率更高的原因是酶降低活化能的作用更显著

(

)(3)酶是活细胞产生的，只能在细胞内起作用 (

)(4)所有的酶都是在核糖体上合成的 (

)×

√

×

×

2．阅读教材P79“资料分析”后，把科学家和他们的发现连起来。探究点一酶在细胞代谢中的作用课堂探究案(1)对细胞来说，能量的获得和利用都必须通过化学反应，细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为____________。(2)从反应式来看，生物体内的化学反应需要______的参与。细胞代谢酶2．结合教材P77，通过比较过氧化氢在不同条件下的分解来认识酶在细胞代谢中的作用。下图是比较过氧化氢在不同条件下的分解实验过程，请据图分析：(1)在对照实验中，除了要观察的变量(自变量)外，其他变量(无关变量)都应当始终保持相同。分析上述实验中的自变量、因变量、无关变量、对照组、实验组分别是下列的哪些项？①加入H2O2的量②FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度③温度和催化剂④实验室的温度⑤H2O2分解的速率⑥1号试管⑦2、3、4号试管提示(2)2、3、4号三支试管都有气泡放出，但4号试管放出的气泡最多，说明了什么？提示

加热、无机催化剂和酶都能促进过氧化氢的分解，提高反应速率，但是酶的催化效率更高。(3)与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？提示

2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。自变量因变量无关变量对照组实验组③⑤①②④⑥⑦(4)通过对这个实验结果的分析，你认为酶在细胞代谢中具有什么作用？提示

酶在常温常压下，可以高效地完成对化学反应的催化，即酶具有催化化学反应的作用。3．结合实验材料、用具、操作步骤及安全性等方面，思考下列问题：(1)实验时，选用新鲜的肝脏作为实验材料的原因。提示

肝脏如果不新鲜，肝细胞内的H2O2酶等有机物就会在腐生菌的作用下分解，就不能促进H2O2分解成H2O和O2。(2)在实验中，为什么将肝脏研磨成溶液？提示

因为肝脏研磨液中的H2O2酶能与试管中的H2O2充分接触，使其中的H2O2酶能正常发挥其催化作用，从而加速H2O2的分解。(3)在滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时，为什么不能共用一支吸管？提示

滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时，不能共用一支吸管，否则滴加的FeCl3溶液中会含少量肝脏研磨液，而研磨液中的H2O2酶具有高效性，会使两支试管中产生的气泡差别不大，不易对比观察，从而影响实验结果的准确性。4．下图是无催化剂和酶的作用机理示意图(1)没有催化剂时的活化能是多少？有酶催化时的活化能又是多少？(用图中字母表示)提示

分别是CA、CB。(2)酶能不能为化学反应提供所需要的能量？酶加快反应速率的机理是什么？提示

酶不能为化学反应提供所需要的能量。酶是通过降低反应的活化能来加快反应速率的。(3)下表数据是在20℃测得的H2O2分解的活化能，数据说明，酶和无机催化剂相比有什么不同？提示

和无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，即催化效率更高。条件活化能/kJ·mol没有催化剂催化75FeCl2催化54用过氧化氢酶催化29(2)实验中的相关变量实验过程中可以变化的因素称为变量。本实验相关变量分析如下表：自变量在实验中人为改变的变量2号试管90℃水浴3号试管FeCl3溶液4号试管肝脏研磨液因变量随自变量变化而变化的变量H2O2分解速率(指标：气泡产生数量及速率)无关变量除自变量外，实验中对实验结果造成影响的变量反应物的性质和浓度、肝脏的新鲜程度等(3)对照实验①含义：除了一个因素(自变量)以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。②原则：除了要观察的变量外，其他变量(无关变量)都应当始终保持相同。对照组1号试管只加入2mLH2O2溶液，以排除其他因素(如温度)的变化对实验结果产生的影响实验组2号、3号、4号试管在加入2mLH2O2溶液的基础上，分别放入90℃水浴中，加入2滴FeCl3溶液、2滴肝脏研磨液，与1号试管形成对照，以增强实验说服力(4)对于该实验来说，实验设计应遵循什么原则？实验设计原则：单一变量原则、对照性原则、等量适宜原则、可观测性原则等。只有对照实验中才需要设置变量，纯粹的观察实验(如高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动)则无需设置变量。(5)实验结论依据酶同无机催化剂一样具有加快化学反应速率的作用酶同无机催化剂相比，催化效率更高结论酶具有催化性酶具有高效性(6)实验成功的关键①肝脏必须是新鲜的，只有新鲜的肝脏细胞中才含有较多的H2O2酶。②肝脏必须进行研磨，研磨能使肝脏细胞破裂，将酶释放出来。③检测试管内产生的气体。将点燃的卫生香(无火焰)插入试管时，不要碰触到气泡或插入液面以下，以免卫生香潮湿而熄灭。④H2O2有腐蚀性，使用时要小心，不要触及皮肤。(7)H2O2分解速率快慢的检测方法①气泡目测法：可以通过反应时产生气泡的数量和速率来判定H2O2分解速率的大小。②火星复燃法：可以通过带火星的火柴复燃剧烈程度来判定H2O2分解速率的大小。2．酶的作用机理曲线分析酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能，分析如下：①ac段表示无催化剂时反应进行所需要的活化能；bc段表示酶催化时反应进行所需要的活化能；ab段表示酶降低的活化能。②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动(虚线)。用加热的方法不能降低活化能，但能提供活化能。由于在催化反应中，只需较少的能量就可使反应物进入“活化态”，和非催化反应相比，处于“活化态”的分子数量大大增加，从而加快了反应速率。③

酶的作用仅是降低化学反应的活化能，催化化学反应的进行，并不为反应提供物质和能量。在化学反应前后，酶本身不被消耗，不发生变化。3．意义：由于酶的催化作用，使细胞代谢能在温和条件下快速进行。1．下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解实验”。相关分析合理的是 (

)A．本实验的因变量是不同的催化剂B．本实验的无关变量有温度和酶的用量等C．1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验D．分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能答案C

解析本实验的因变量是气泡的产生速率，即过氧化氢的分解速率。温度是自变量，酶的用量是无关变量。1号与3号、1号与4号中只有一个实验变量不同，可分别构成对照实验。2号在高温下出现气泡的原因是加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态。2．在“比较过氧化氢在不同条件下分解”的实验中，把肝脏制成研磨液的目的是 (

)A．保护过氧化氢酶B．有利于过氧化氢酶与反应物的接触C．提高过氧化氢酶的活性D．有利于对实验结果的观察答案B

解析将新鲜肝脏制成研磨液的目的是使肝脏中的过氧化氢酶与过氧化氢充分接触，提高反应速率。3．下列各图中，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能。其中正确的图解是 (

)答案C

解析活化能是指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。酶可以降低活化能，使反应更容易进行。[笔记空间]酶和无机催化剂一样，并不改变平衡点的位置，只是改变化学反应的速率，使化学反应更快地达到平衡点。无机催化剂和酶都能提高反应速率，但是酶的催化效率更高；酶不能为化学反应提供所需要的能量，而是通过降低反应的活化能来加快反应速率。探究点二酶的本质结合教材P79－80关于酶本质的探索回答下列问题：1．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？提示

巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的。2．科学发展过程中出现争论是正常的。试分析巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么，这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？提示

巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。3．从毕希纳的实验可得出什么结论？提示

毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。4．萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他成功的主要因素是什么？提示

萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。5．结合巴斯德和李比希的观点及毕希纳的实验结果，分析酶的产生和发挥作用是否都必须在细胞内进行？阐述理由。提示

酶是在活细胞中合成的，但无论是在细胞内还是细胞外，只要条件适宜就能起催化作用。6．科学家从一种叫四膜虫的生物中获得某种酶的结晶，你能设计实验鉴定该酶是蛋白质还是RNA吗？请简要说明实验思路和结论。提示

将该酶分成两份，分别加入双缩脲试剂(甲)和吡罗红染液(乙)，若加入双缩脲试剂后呈现紫色，则该酶是蛋白质；若加入吡罗红染液后呈红色，则该酶是RNA。一、酶的本质及生理功能概念酶是活细胞产生的具催化作用的有机物来源一般来说，活细胞都能产生酶(哺乳动物成熟的红细胞不能产生酶，但含有酶)生理功能生物催化功能(反应前后酶的性质和数量不变)作用机理降低化学反应的活化能，加快反应速率酶催化作用实验验证实验组：底物＋相应酶→底物被分解对照组：底物＋等量清水→底物不被分解注酶只有催化作用，没有调节功能；酶可作为催化剂，也可以作为反应底物。作用场所在细胞内(呼吸酶、光合酶等)、细胞外(消化酶等)、体外都能发挥催化作用化学本质绝大多数是蛋白质极少数是RNA合成原料氨基酸(约21种)核糖核苷酸(4种)合成场所核糖体细胞核(主要)、线粒体、叶绿体二、酶化学本质的实验验证1．证明某种酶是蛋白质实验组：待测酶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应。对照组：已知蛋白液＋双缩脲试剂→出现紫色反应。2．证明某种酶是RNA实验组：待测酶液＋吡罗红染液→是否出现红色。对照组：已知RNA液＋吡罗红染液→出现红色。1．关于酶的叙述，正确的是 (

)A．酶只有在生物体内才能起催化作用B．酶都有消化作用C．调节新陈代谢的物质不是酶D．所有酶与双缩脲试剂作用均可发生紫色反应答案C

解析酶虽然是由活细胞产生的，但它的催化作用不一定非在生物体内，只要条件适宜，体内体外都可起催化作用。酶的催化作用表现在多方面，有的酶促进物质合成，有的酶促进物质分解，只有消化酶才能促进消化。调节新陈代谢的物质有激素、维生素、无机盐等，酶是对代谢过程的化学反应起催化作用。少数酶是RNA，不能与双缩脲试剂发生紫色反应。2．活细胞内合成酶的原料是 (

)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

解析绝大多数的酶是蛋白质，其基本单位是氨基酸；少数的酶是RNA，其基本单位是核糖核苷酸。3．如图为酶催化反应的过程示意图，以数字编号的图形分别表示反应物、酶、生成物等反应