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(共34张PPT)
第5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
生物学必修1
分子与细胞（人教版）
第1课时 酶的作用和本质
导入一
酶与我们的生产生活实践关系密切,你还能举出生活中与酶有关的实例吗
DNA聚合酶
导入一
现代人认为食物的消化包括物理性消化和化学性消化,其中物理性消化包括牙齿的咀嚼、舌的搅拌、肠胃的蠕动等,化学性消化则是在相关消化酶的作用下的消化。但在18世纪的时候,人们还不知道有化学性消化。1773年,意大利科学家斯帕兰札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。一段时间后,他把小笼子取出来,发现笼内的肉块消失了。
1.为什么要将肉块放在金属笼内
2.是什么物质使肉块消失了
3.怎样才能证明你的推测
导入一
这一实验证明胃对食物进行了化学性消化,那么化学性消化与什么物质有关呢
当时的科学家并没有得出结论。后来,科学家发现胃液中含有大量的盐酸,于是推测盐酸是使食物分解的物质。那么这个推测对不对呢
1835年,德国科学家施旺通过实验发现,胃腺分泌物中有一种物质,将它与盐酸混合后,对肉类的分解能力远远大于盐酸单独作用,这种物质就是胃蛋白酶。
导入二
观看视频
导入二
细胞的生命活动需要物质和能量。细胞内物质的变化伴随着能量的变化,这些变化都必须通过化学反应来实现。为了研究方便,人们提出了一个概念——细胞代谢,那么什么是细胞代谢
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢。
导入二
经过提纯、加工后的具有催化功能的生物制品,可称为酶制剂。目前,酶制剂的应用主要集中在食品行业、饲料行业和医药行业等。食品和饮料为规模最大的细分市场,占比约36%,洗涤酶制剂占比约23%,饲料酶制剂占比约20%。
细胞代谢是细胞生命活动的基础,细胞代谢离不开酶。在我们的日常生活中,到处都可见到酶的影子。
导入三
用舌头舔一下米饭,能感觉到甜味吗
如果把米饭放在口中细细咀嚼呢
是什么原因让我们感觉到了甜味
环节一：实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”（思路一）
阅读教材相关内容,掌握实验原理、操作步骤等,按照正确的方法和步骤,小组成员分工协作完成“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验,填写实验结果记录表,交流讨论实验结果。
环节一：实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”（思路一）
1.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
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。
2.在细胞内,能通过加热来提高反应速率吗
不能。
3.3号和4号试管未经加热,也有大量气泡产生,这说明什么
说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能提高过氧化氢分解的速率。
环节一：实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”（思路一）
4.3号试管与4号试管相比,哪支试管中的反应速率快 这说明什么 为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要
4号试管中的反应速率比3号试管中的快得多。说明过氧化氢酶的催化效率比Fe3+高得多。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、常压下高效率地进行。只有酶能够满足这样的要求,所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
环节一：实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”（思路一）
1.分析以上四组实验,哪组实验属于对照实验 设置此对照实验的目的是什么
2.本实验的自变量、因变量和无关变量分别是什么
3.比较1号试管和2号试管,自变量是什么 实验结论是什么
4.比较1号试管和4号试管,自变量是什么 实验结论是什么
5.比较3号试管和4号试管,自变量是什么 实验结论是什么
阅读教材中有关“控制变量和设计对照实验”的内容,思考并回答下列问题：
环节一：实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”（思路二）
观看视频
环节一：实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”（思路二）
实验原理:加热可为过氧化氢分解提供能量;Fe3+是无机催化剂,可催化过氧化氢分解;新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶,也可催化过氧化氢分解。
环节一：实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”（思路二）
判断H2O2分解快慢的依据是什么
O2的产生速率。可以通过点燃的卫生香的复燃情况或气泡冒出情况来判断。
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。
环节一：实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”（思路）
根据视频内容和教材, 填写表格。
表格中有对变量的分析,请结合本实验,简要说一说什么是自变量、因变量和无关变量。
无关变量是如何设计的
本实验中哪一组属于对照组 其余组称为什么组
环节一：实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”（思路二）
1.该实验为什么要选用新鲜的肝脏 为什么要将肝脏制成研磨液
2.滴入肝脏研磨液和FeCl3溶液时,可否共用一个滴管 为什么
3.在使用带火星的卫生香时应注意什么
4.2号、3号、4号试管相比,哪支试管最终产生的氧气最多 为什么
完成实验，思考并回答问题:
如果肝脏不新鲜,在微生物的作用下,过氧化氢酶可能被分解。肝脏要制成研磨液,以便与底物H2O2充分接触。
不能。由于酶具有高效性,若滴入的FeCl3溶液中混有少量的过氧化氢酶,会影响实验结果的准确性。
带火星的卫生香不要触碰到气泡或插到液面以下,以免卫生香因潮湿而熄灭。
一样多,因为几支试管中过氧化氢溶液的体积和浓度都相同。
环节二：酶能降低化学反应的活化能（思路一）
从以上实验中我们可以分析各条件使反应加快的原因。
加热使分子得到能量,使过氧化氢分子由常态转变为容易分解的活跃状态。
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被称为活化能。
分析图片,说出①②③④⑤分别表示什么。
环节二：酶能降低化学反应的活化能（思路二）
观看视频
环节二：酶能降低化学反应的活化能（思路二）
根据视频回答下列问题:
1.从该视频中我们可以看出,加热后过氧化氢分解速率加快的原因是什么
加热使过氧化氢分子获得了能量,使其从常态转变为容易分解的活跃状态。
2.什么叫作活化能
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称为活化能。
3.催化剂使反应加快的机理是什么
催化剂通过降低化学反应活化能使反应加快。
4.与无机催化剂相比,酶降低化学反应活化能的作用有何特点
酶降低化学反应活化能的作用效果更显著,催化效率更高。
环节二：酶能降低化学反应的活化能（思路二）
分析图片,可以用什么表示无催化剂条件下,反应所需要的活化能
a-b
参考图中曲线,在图中绘出使用无机催化剂和使用酶时反应过程中分子的能量变化。
使用无机催化剂
使用酶
环节二：酶能降低化学反应的活化能（思路二）
用图中字母分别表示用无机催化剂催化时反应所需的活化能、无机催化剂降低的活化能;用酶催化时反应所需的活化能、酶降低的活化能。
d-b
a-d
e-b
a-e
环节三：酶的本质
观看视频
环节三：酶的本质
1.1716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。
2.19世纪,人们已经知道酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳。糖类是怎么变成酒精的呢 许多化学家都相信这是一个纯化学过程,与生命活动无关。
3.1857年,巴斯德(法国)提出,只有活酵母菌细胞参与才能进行发酵。李比希(德国)却认为,引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质,但这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
环节三：酶的本质
4.毕希纳(德国)将酵母菌细胞放在石英砂中用力研磨,加水搅拌,再进行加压过滤,获得不含酵母菌细胞的提取液。在这些汁液中加入葡萄糖,一段时间后糖液变成了酒。他将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶。但他未能分离鉴定出酶。
5.1926年,萨姆纳(美国)用丙酮作溶剂提取出了刀豆种子中的脲酶,并证明了其化学本质是蛋白质。
6.20世纪80年代,切赫(美国)和奥尔特曼(美国)发现少数RNA也具有生物催化功能。
环节三：酶的本质
试将几位科学家观点之间的逻辑关系绘制成联系图。
环节三：酶的本质
思考并回答下列问题:
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
巴斯德认为发酵与活细胞有关,是合理的;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;认为这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用,是不正确的。
2.在科学发展过程中出现争论是正常的。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
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目标集中在他们争论焦点上,使科学研究更加有的放矢。
环节三：酶的本质
3.从毕希纳的实验中可以得出什么结论
提示:毕希纳的实验说明,酵母菌细胞中的某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起催化作用,就像在活酵母菌细胞中一样。
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。你认为他取得成功靠的是什么样的精神品质
环节三：酶的本质
切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化活性。试总结酶的化学本质。
酶的化学本质是有机物,大多数是蛋白质,少数酶属于RNA。
试给酶下一个相对完整的定义，涉及其产生、作用和化学本质。
酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物,绝大多数是蛋白质,少数为RNA。
核心总结
1.如图为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验,有关分析合理的是 ( )
A.3号、4号试管应置于90℃条件下
B.本实验的自变量是温度和催化剂的种类
C.1号、2号试管对照,说明加热能提高酶的活性
D.2号、4号试管对照,说明酶能为化学反应提供更多的能量
课堂练习
B
2.比较过氧化氢酶和Fe3+催化过氧化氢分解的实验中,分析正确的是 ( )
A.在过氧化氢酶的作用下,过氧化氢的分解更快,是因为质量分数为20%的
肝脏研磨液的浓度高于质量分数为3.5%的FeCl3溶液
B.质量分数为3.5%的FeCl3溶液催化过氧化氢分解的速率慢是因为其物质
的量浓度过高,影响了其活性的正常发挥
C.肝脏研磨液催化过氧化氢分解速率快,是因为酶的催化效率比一般无
机催化剂的催化效率高
D.酶能降低反应的活化能,而FeCl3不能
C
课堂练习
3.酶的发现经过了许多科学家的研究,以下科学家及其成果不对应的是 ( )
A.李比希认为酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果
B.毕希纳发现促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质,而不是
细胞本身
C.斯帕兰札尼发现胃内存在化学性消化
D.萨姆纳提取了脲酶结晶
A
课堂练习
谢谢！

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