5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第一課時(shí)課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶【本節(jié)聚焦】細(xì)胞代謝為什么離不開(kāi)酶？酶是什么物質(zhì)？通過(guò)對(duì)酶本質(zhì)的探索過(guò)程的分析，你對(duì)科學(xué)是怎樣發(fā)展的有哪些領(lǐng)悟？蛋白酶制劑和脂肪酶制消化酶組成胰脂肪酶、胰淀粉酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶等酶為生活添姿彩蛋白酶SOD：超氧化物歧化酶1.物理消化：不改變食物的化學(xué)本質(zhì)，改變形狀和大小大塊食物→小塊食物→變碎、變細(xì)（牙齒的咀嚼、舌頭的攪拌、胃腸的蠕動(dòng)）2.化學(xué)消化：改變食物的化學(xué)本質(zhì)淀粉→麥芽糖→葡萄糖蛋白質(zhì)→多肽→氨基酸脂肪→甘油+脂肪酸消化：動(dòng)物或人的消化器官把食物變成可以被機(jī)體吸收養(yǎng)料的過(guò)程。【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。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)，排除物理消化對(duì)肉塊的影響，確定其是否發(fā)生了化學(xué)消化。2.是什么物質(zhì)使肉塊消失了？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(cè)？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。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。細(xì)胞代謝離不開(kāi)酶有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量光合作用：CO2＋H2O(CH2O)＋O2酶酶糖類葉綠體核糖體：氨基酸

多肽+水酶資料：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。體內(nèi)過(guò)氧化氫過(guò)多會(huì)導(dǎo)致皮膚發(fā)黃，毛發(fā)（包括頭發(fā)）變白，會(huì)加速人體衰老，幸而細(xì)胞中含有另一種物質(zhì)，能將過(guò)氧化氫及時(shí)分解為氧氣和水，這種物質(zhì)就是過(guò)氧化氫酶。

以過(guò)氧化氫在不同條件下的分解為例，探究酶的作用。一、酶在細(xì)胞代謝中的作用探究·實(shí)踐：比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?H2O22H2O+O2不同條件通過(guò)比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解的快慢，了解過(guò)氧化氫酶的作用。2.實(shí)驗(yàn)原理①常溫②加熱③加FeCl3④加過(guò)氧化氫酶3.材料用具（1）材料：（2）用具：新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟（如豬肝、雞肝）研磨液。新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的過(guò)氧化氫溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液。量筒，試管，滴管，試管架，衛(wèi)生香，火柴，酒精燈，試管夾，大燒杯，三腳架，陶土網(wǎng)，溫度計(jì)。新鮮肝臟細(xì)胞過(guò)氧化氫酶活性較高增大酶與過(guò)氧化氫的接觸面積，加快分解速率新鮮：研磨液：1滴肝臟研磨液H2O2酶相對(duì)數(shù)量：11滴FeCl3溶液Fe3+相對(duì)數(shù)量：25萬(wàn)新鮮肝臟中有較多的過(guò)氧化氫酶。組別1234過(guò)氧化氫濃度3%3%3%3%劑量2mL2mL2mL2mL反應(yīng)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4.實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果無(wú)氣泡少量較多大量不復(fù)燃明亮但不復(fù)燃復(fù)燃不明顯復(fù)燃明顯對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組1.與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)了什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說(shuō)明什么？??討論2號(hào)試管放出的氣泡多，這一現(xiàn)象說(shuō)明加熱促進(jìn)過(guò)氧化氫酶的分解，提高反應(yīng)速率。2.在細(xì)胞內(nèi)，能通過(guò)加熱來(lái)提高反應(yīng)速率嗎？不能。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。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？??討論4.3號(hào)試管與4號(hào)試管相比，哪支試管中反應(yīng)速率快？這說(shuō)明什么？為什么說(shuō)酶對(duì)細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要？4號(hào)試管的反應(yīng)速率比3號(hào)快得多，說(shuō)明過(guò)氧化氫比Fe3+的催化效率高得多。細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行成千上萬(wàn)種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效地進(jìn)行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。1與2對(duì)照：__________________________________________加熱能促進(jìn)過(guò)氧化氫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)5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：3與4對(duì)照：____________________________過(guò)氧化氫酶比FeCl3的催化效率高。H2O2在不同條件下的分解速率不一樣H2O2酶具有催化作用，與無(wú)機(jī)催化劑FeCl3相比，酶的催化效率更高。（酶的高效性）6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：的分解，提高反應(yīng)速率。(為反應(yīng)提供能量)閱讀P78，思考：1.加熱為什么會(huì)加快H2O2的分解？2.催化劑為什么會(huì)加快H2O2的分解？答：加熱提供能量，H2O2分子得到能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。答：催化劑降低H2O2的分解反應(yīng)的活化能3.為什么酶的催化效率比無(wú)機(jī)催化劑更高？二、酶的作用機(jī)理①表示：②表示：④表示：沒(méi)有催化劑時(shí)，化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。無(wú)機(jī)催化劑催化時(shí)，化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。酶催化時(shí)，化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。1.活化能：分子由常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍態(tài)所需要的能量③表示：無(wú)機(jī)催化劑降低的活化能酶降低的活化能⑤表示：2.酶作用的機(jī)理與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高?！究茖W(xué)方法】控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遵循的原則：?jiǎn)我蛔兞吭瓌t、對(duì)照原則1.單一變量原則①變量：②自變量：③因變量：④無(wú)關(guān)變量：⑤單一變量：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中變化的因素稱。人為控制的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素。因自變量改變而變化的變量除自變量外，還存在一些對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素實(shí)驗(yàn)過(guò)程中除自變量的因素外，其余因素(無(wú)關(guān)變量)都保持一致。組別對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組變量1234過(guò)氧化氫濃度3%3%3%3%劑量2mL2mL2mL2mL反應(yīng)條件常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴結(jié)果產(chǎn)生氣泡無(wú)氣泡少量較多大量衛(wèi)生香燃燒情況不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃無(wú)關(guān)變量無(wú)關(guān)變量自變量因變量因變量分析本實(shí)驗(yàn)的變量2.對(duì)照原則①對(duì)照實(shí)驗(yàn)：②對(duì)照的類型：空白對(duì)照、相互對(duì)照（對(duì)比）、自身對(duì)照、條件對(duì)照、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?！陨韺?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。不另設(shè)對(duì)照組。(不同處理的前后對(duì)照)除作為自變量的因素外，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)?？瞻讓?duì)照不給對(duì)照組做任何實(shí)驗(yàn)處理，這里的”空白”絕不是什么影響因素都不給予，而是針對(duì)實(shí)驗(yàn)組所要研究的實(shí)驗(yàn)因素給與空白相互對(duì)照不另設(shè)對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間相互對(duì)照，其中的每一組既是實(shí)驗(yàn)組也是其他組的對(duì)照組。1號(hào)試管即為空白對(duì)照2、3、4為相互對(duì)照條件對(duì)照雖給對(duì)照組施以某種實(shí)驗(yàn)因素的處理。但這種處理是作為對(duì)照因素的，不是所要研究的實(shí)驗(yàn)因素。這種處理不包括實(shí)驗(yàn)研究給定的的自變量。目的是更有效的比較實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的結(jié)果。空白對(duì)照：幼小蝌蚪不處理實(shí)驗(yàn)組：幼小蝌蚪飼喂甲狀腺激素條件對(duì)照組：幼小蝌蚪飼喂甲狀腺抑制劑條件對(duì)照就是實(shí)驗(yàn)組的基礎(chǔ)上施加一定條件的組。目的是與實(shí)驗(yàn)組形成對(duì)照。3.對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟對(duì)照目的：排除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，確定因變量與自變量的關(guān)系?？刂谱宰兞繖z測(cè)因變量無(wú)關(guān)變量適宜且相同①分組：材料統(tǒng)一處理，分組編號(hào)②處理：③觀察/檢測(cè)：一段時(shí)間后，檢測(cè)因變量自變量：加或減無(wú)關(guān)變量：適宜且相同P771.取4支潔凈的試管，分別編上序號(hào)1、2、3、4，向各試管內(nèi)分別加入2mL3溶液，4號(hào)試管內(nèi)滴入2滴肝臟研磨液，仔細(xì)觀察并

記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4.立即將點(diǎn)燃的衛(wèi)生香分別放入3號(hào)試管和4號(hào)試管上方，仔細(xì)觀察記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1.對(duì)照原則：設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，既要有對(duì)照組又要有實(shí)驗(yàn)組。2.單一變量原則：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)只有一個(gè)自變量，且無(wú)關(guān)變量在對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組中均要保持一致且適宜。3.等量原則：指除單一變量可以變化外，其他的實(shí)驗(yàn)條件要是一樣的，如所用試劑量要相同、放在相同條件下培養(yǎng)、取長(zhǎng)勢(shì)相同的植物培養(yǎng)等。4.平行重復(fù)原則：同一處理在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的次數(shù)稱為重復(fù)。降低試驗(yàn)誤差，擴(kuò)大試驗(yàn)的代表性；估計(jì)驗(yàn)誤差的大小，判斷實(shí)驗(yàn)可靠程度。5.科學(xué)性原則：指實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊鞔_，實(shí)驗(yàn)原理要正確，實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)手段的選擇要恰當(dāng)，整個(gè)設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)方法的確定都不能偏離生物學(xué)基本知識(shí)基本知識(shí)和基本原理以及其它學(xué)科領(lǐng)域的基本原則。補(bǔ)充：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則1.材料：A酶溶液、標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)樣液、蛋白酶溶液、雙縮脲試劑等2.設(shè)計(jì)思路：3.結(jié)果及結(jié)論分組：取兩支試管編號(hào)甲、乙，向甲中加入適量的A酶溶液、向乙中加入等量標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)樣液處理：分別向兩支試管中加入等量雙縮脲試劑，搖勻，其他條件適宜且相同。觀察：一段時(shí)間后，觀察兩支試管中溶液顏色變化①若兩支試管中溶液均變?yōu)樽仙?，則A酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)②若甲中溶液不變紫，乙中溶液變紫色，則A酶的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：探究A酶的化學(xué)本質(zhì)是否為蛋白質(zhì)？三、酶的本質(zhì)探索歷程巴斯德之前：發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)。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)胞中某種物質(zhì)其作用引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(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)起到催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。巴斯德（微生物學(xué)家）李比希（化學(xué)家）畢希納發(fā)現(xiàn)了起催化作用的物質(zhì)——酶酶本質(zhì)的探索：畢希納實(shí)驗(yàn)?zāi)ニ榻湍讣?xì)胞加水、過(guò)濾不含酵母細(xì)胞提取液+葡萄糖冒出氣泡，變成酒薩姆納：從刀豆中提純脲酶，并證明其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA具有催化功能，稱為核酶。薩姆納之后科學(xué)家們獲得胃蛋白酶，胰蛋白酶等許多酶的結(jié)晶，并證明這些酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。切赫、奧爾特曼發(fā)現(xiàn)了絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)RNA。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)。1.來(lái)源：活細(xì)胞3.作用：催化，反應(yīng)前后其本身的含量和化學(xué)性質(zhì)不變4.化學(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì)/RNA核糖體（氨基酸為原料）主要在細(xì)胞核（核糖核苷酸為原料）2.發(fā)揮作用的場(chǎng)所：細(xì)胞內(nèi)、外和生物體內(nèi)、外三、酶的本質(zhì)一、概念檢測(cè)2.酶和無(wú)機(jī)催化劑都能催化化學(xué)反應(yīng)。與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶具有的特點(diǎn)是（）DD二、拓展應(yīng)用1.在本節(jié)“探究·實(shí)踐”中，有同學(xué)在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加了5號(hào)和6號(hào)試管，向其中分別加入2mL過(guò)氧化氫溶液后，再向5號(hào)試管內(nèi)加入2滴煮沸過(guò)的肝臟研磨液，向6號(hào)試管內(nèi)加入2滴蒸餾水。這樣做的目的是什么？本小節(jié)“探究·實(shí)踐”涉及的自變量并非只1個(gè),而是包括溫度和催化劑兩個(gè)變量,1號(hào)試管中僅放置了過(guò)氧化氫溶液,可以起到對(duì)照作用。2號(hào)試管與1號(hào)試管的區(qū)別在于溫度,3號(hào)試管和4號(hào)試管與1號(hào)試管的區(qū)別在于多了催化劑3號(hào)試管與4號(hào)試管之間也可以起相互對(duì)照作用。加入2滴煮沸過(guò)的肝臟研磨液的5號(hào)試管,可以與加入新鮮的肝臟研磨液的4號(hào)試管做對(duì)照;同理,加入2滴蒸餾水的6號(hào)試管可以作為3號(hào)試管和4號(hào)試管的對(duì)照組。2.仔細(xì)閱讀本節(jié)的“思考·討論”，通過(guò)完成下面的圖