5.1.1酶的作用和本質(zhì)課件高一上學期生物人教版必修13

新葉伸向和煦的陽光，蚱蜢覬覦綠葉的芬芳。它們?yōu)樯娑@取能量，能量在細胞里流轉(zhuǎn)激蕩。新葉為什需要陽光？第5章細胞的能量供應和利用人類及動物又是如何獲取能量的？外界能量如何進入細胞并被細胞利用？1細胞代謝概念：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。P76意義：場所：葉綠體：線粒體：核糖體：實質(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：為什么細胞代謝離不開酶的作用？主要在細胞質(zhì)基質(zhì)中是細胞生命活動的基礎各種化學反應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降低化學反應活化能的酶目標010203掌握酶的化學本質(zhì)和在細胞代謝中的作用，認同科學發(fā)現(xiàn)是在不斷地探索和爭論中前進的。(生命觀念）通過“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗，嘗試設計對照實驗。（科學探究）通過閱讀分析“關于酶本質(zhì)的探索”的資料，認同科學是在不斷的探索和爭論中前進的，體會科學家不畏挫折的精神。（社會責任）

學習目標問題探討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。

1討論：1、為什么要將肉塊放在金屬籠內(nèi)？便于取出實驗材料（肉塊),排除物理性消化對肉塊的影響，確定其是否發(fā)生了化學性消化。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，胃腸的蠕動等化學性消化：食物在消化液的作用下逐步分解的過程小雞為什么啄食沙粒?問題探討12、是什么物質(zhì)使肉塊消失了？3、怎樣才能證明你的推測?是胃內(nèi)的化學物質(zhì)將肉塊分解了。收集胃內(nèi)的化學物質(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驗說明：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，科學家發(fā)現(xiàn)胃液含有大量鹽酸，于是推測鹽酸是使食物分解的物質(zhì)。胃蛋白酶的發(fā)現(xiàn)過程11835年，德國科學家施旺發(fā)現(xiàn)，胃腺分泌物中有一種物質(zhì)，將它與鹽酸混合后，對肉類的分解能力遠遠大于鹽酸的單獨作用，這種物質(zhì)就是胃蛋白酶。施旺德國生理學家胃蛋白酶的發(fā)現(xiàn)過程1科學家發(fā)現(xiàn)了酶，那為什么細胞代謝離不開酶呢？【探究一】酶在細胞代謝中的作用：比較H2O2在不同條件下的分解（1）實驗原理：

細胞代謝是細胞生命活動的基礎，但細胞代謝中也會產(chǎn)生代謝廢物，甚至會產(chǎn)生對細胞有害的物質(zhì)，如過氧化氫，細胞中有

，能將過氧化氫及時分解為

。

中有較多的過氧化氫酶。質(zhì)量分數(shù)為3.5%的

和質(zhì)量分數(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氧化氫酶分子數(shù)的25萬倍。過氧化氫酶氧氣和水新鮮肝臟FeCl3溶液肝臟研磨液Fe3+是無機催化劑2H2O22H2O+O2↑反應條件【探究一】酶在細胞代謝中的作用：比較H2O2在不同條件下的分解（2）實驗目的：②加熱是化學反應常見的條件③Fe3+是無機催化劑④新鮮肝臟中含有過氧化氫酶不同條件①點燃的衛(wèi)生香的復燃情況②氣泡冒出情況判斷H2O2的分解快慢依據(jù)：單位時間內(nèi)O2的產(chǎn)生量①常溫下反應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。（1）請問此處的不同條件分別是指什么條件？（2）判斷過氧化氫的分解快慢的依據(jù)是什么？【探究一】酶在細胞代謝中的作用：比較H2O2在不同條件下的分解（3）實驗材料：材料用具實驗材料：_____的質(zhì)量分數(shù)為20%的__________________________。實驗儀器：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。實驗試劑：新配制的體積分數(shù)為___________________、_______________。恭喜同學們開啟隱藏任務！請問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%的過氧化氫溶液質(zhì)量分數(shù)3.5%的FeCl3溶液衛(wèi)生香【探究一】酶在細胞代謝中的作用：比較H2O2在不同條件下的分解（3）實驗材料：！實驗中使用的肝臟必須是新鮮的，只有在新鮮的肝臟中，過氧化氫酶才能保持活性；！使肝細胞破裂從而釋放出過氧化氫酶,有利于過氧化氫酶與試管內(nèi)過氧化氫分子充分接觸，加速過氧化氫的分解。【探究一】酶在細胞代謝中的作用：比較H2O2在不同條件下的分解（4）實驗步驟：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過氧化氫溶液，按序號依次放置在試管架上。2.將2號試管放在________________________，觀察__________的情況，并與1號試管作比較。3.向3號試管內(nèi)滴入______________，向4號試管內(nèi)滴________________，仔細觀察，并記錄實驗結果。4.立即將_____________分別放入3號和4號試管內(nèi)液面的上方，仔細觀察，并記錄實驗結果。編上序號2滴FeCl3溶液氣泡冒出90℃左右的水浴中加熱2滴肝臟研磨液點燃的衛(wèi)生香【探究一】酶在細胞代謝中的作用：比較H2O2在不同條件下的分解試管編號1234H2O2溶液(3%)2mL2mL2mL2mL實驗處理常溫90℃水浴加熱2滴FeCl32滴肝勻漿氣泡產(chǎn)生情況衛(wèi)生香復燃情況不明顯少量較多大量變亮復燃不復燃不復燃

實驗步驟和實驗現(xiàn)象1與2對照：________________________________________________加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。(為反應提供能量)1與3對照：________________________________________________FeCl3在常溫下能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。(催化作用)1與4對照：______________________________________________

____________過氧化氫酶在常溫下能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。(催化作用)3與4對照：____________________________過氧化氫酶比FeCl3的催化效率高。比較過氧化氫在不同條件下的分解??對照試驗使試驗結論更可靠實驗分析：（1）與1號試管相比，2號試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說明什么？（2）在細胞內(nèi)，能通過加熱來提高反應速率嗎？（3）3號和4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明什么？（4）3號試管與4號試管相比，哪支試管中的反應速率快？這說明什么？為什么說酶對于細胞內(nèi)化學反應的順利進行至關重要？2號試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說明加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。不能。溫度過高會造成生物的細胞死亡說明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。

4號，過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多；討論說明酶具有高效性討論5.為什么說酶對于細胞內(nèi)化學反應的順利進行至關重要？

細胞內(nèi)每時每刻都在進行著許多化學反應，這些化學反應需要在常溫常壓下高效率的進行，只有酶能滿足這樣的要求實驗結論(1)加熱、酶（過氧化氫酶）與無機催化劑（Fe3+）都具有加快化學反應速率的作用(2)與無機催化劑相比，過氧化氫酶的催化效率要高得多。請思考：通過剛才的探究實驗，同學們有沒有發(fā)現(xiàn)生物學實驗設計中特別需要注意的一些因素呢？控制變量和設計對照實驗實驗設計應該遵循以下原則一個實驗中只能有一個自變量，除了自變量之外其他變量（無關變量）均要相同。1）單一變量原則：自變量：實驗中

的對實驗對象進行處理的因素因變量：因

改變而變化的變量無關變量：除自變量外，實驗過程中可能還會存在一些對

造

成影響的可變因素人為控制

自變量

變量:實驗過程中變化的因素實驗結果①對照實驗：除作為自變量的因素外，(其余因素）無關變量都保持一致，并將結果進行比較的實驗。②對照實驗：經(jīng)實驗因素處理的，人為改變條件的組，實驗組：對照組：未經(jīng)實驗因素處理的組，實驗結果未知實驗結果已知實驗設計應該遵循以下原則2）對照原則：通過設置對照實驗，既可排除無關變量的干擾，又可增加實驗結果的可信度和說服力?？瞻讓φ詹唤o對照組做任何實驗處理1號試管即為空白對照自身對照對照組和實驗組都在同一研究對象上進行。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?！骄恐参锛毎奈褪?與3——相互對照2與4——相互對照3與4——相互對照相互對照不單獨設對照組，而是幾個實驗組之間相互對照蠑螈受精卵橫縊實驗示意圖本實驗既是自身對照，又是相互對照實驗設計應該遵循以下原則3）平行重復原則：多次實驗，取平均值，用以減少誤差和偶然性。試管編號1234H2O2溶液(3%)2mL2mL2mL2mL實驗處理常溫90℃水浴加熱2滴FeCl32滴肝勻漿氣泡產(chǎn)生情況衛(wèi)生香復燃情況對照組實驗組不明顯少量較多大量變亮復燃不復燃不復燃自變量無關變量因變量變量等量原則單一變量原則對照原則多組相同裝置在相同條件下同一時間進行實驗，將數(shù)據(jù)取平均值，減少偶然性。。平行重復原則控制變量和設計對照實驗可檢測或觀察判斷正誤1、酶能催化H2O2分解，是因為酶使H2O2得到了能量2、無關變量就是與實驗結果無關的變量3、在一個實驗中，因變量的檢測指標往往不是唯一的xx√酶在細胞代謝中的作用通過以上學習你能總結出加熱、Fe3+、酶使H2O2分解的作用機理嗎？酶在細胞代謝中的作用通過以上學習你能總結出加熱、Fe3+、酶使H2O2分解的作用機理嗎？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。酶作用意義：使細胞代謝在溫和條件下快速有序地進行?；罨埽悍肿訌某B(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。

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)生化學反應的活躍狀態(tài)所需的能量稱為活化能分子一、酶在細胞代謝中的作用想一想：如何表示？無催化劑曲線：______酶促反應曲線：______無酶促反應所需活化能：______酶促反應所需活化能：______酶降低的活化能：______曲線A曲線CE3E2—E3E2ABC時間O2量無催化劑加Fe3+加過氧化氫酶建構過氧化氫分解產(chǎn)生的氧氣量與時間關系的數(shù)學模型

(無催化劑

加Fe3+

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

①反應前后性質(zhì)、數(shù)量不變；可以重復利用

②能改變反應速率→降低化學反應活化能；

③縮短達到平衡的時間，不改變平衡點（即產(chǎn)物的總量不變）A.酶具有催化作用，是因為能為化學反應提供能量B.酶降低的化學反應的活化能是ECC.酶比無機催化劑的催化效率更高，其實質(zhì)在于EB－EC＞EB－EAD.EC和EA分別表示酶和無機催化劑

為化學反應提供的活化能例題：如圖表示酶和無機催化劑改變化學反應速率的原理，下列敘述正確的是（

）C二、酶的本質(zhì)1、科學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1857年發(fā)酵是純化學反應，與生命活動無關巴斯德：發(fā)酵與活細胞有關，發(fā)酵是整個細胞，而不是細胞中某些物質(zhì)起作用李比希：引起發(fā)酵的是酵母菌細胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母菌細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用畢希納：酵母細胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起作用，就像在活酵母細胞中一樣,取名釀酶05薩姆納：認為酶是蛋白質(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各有什么積極的意義？各有什么局限性？巴斯德認為發(fā)酵與活細胞有關，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。畢希納認為引起發(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的焦點上，使科學研究更加有的放矢。討論14、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、請給酶下一個比較完整的定義。薩姆納歷時9年，用正確的科學方法，堅持不懈、百折不饒的科學精神，將酶提純出來。成功屬于不畏艱苦的人。酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化活性的有機物。3、從畢希納的實驗可以得出什么結論？畢希納的實驗說明，酵母細胞中某些物質(zhì)能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細胞中一樣。酶的定義酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物。來源功能化學本質(zhì)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA。②酶發(fā)揮作用場所：細胞內(nèi)、外，生物體內(nèi)外均可。注意：①一般說來，活細胞都能產(chǎn)生酶；化學本質(zhì)絕大多數(shù)是________少數(shù)是_____合成原料合成場所來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胞核（真核生物）降低化學反應的活化能生物催化作用活細胞(哺乳動物成熟紅細胞除外)酶的種類：按存在部位分：胞內(nèi)酶：合成后在細胞內(nèi)起作用，如有氧呼吸酶胞外酶：合成后分泌到細胞外起作用，如消化酶按功能分：水解酶：在物質(zhì)水解時起催化作用合成酶：在物質(zhì)合成時起催化作用一、概念檢測1.酶對細胞代謝起著非