降低化学反应活化能的酶课件【备课精研+高效课堂】 高一上学期生物人教版必修1

降低化学反应活化能的酶5.1第5章 细胞的能量供应和利用【问题探讨】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。讨论1.为什么要将肉块放在金属笼内？便于取出实验材料(肉块)，排除物理消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学消化。2.是什么物质使肉块消失了？3.怎样才能证明你的推测？是胃内的化学物质将肉块分解了。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。物质和能量能量的释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实现细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢：（脱水缩合、光合作用、细胞呼吸等）1酶在细胞代谢中的作用意义：细胞的基础概念：细胞内各种 的总称场所：内细胞化学反应生命活动细胞代谢条件：需要酶的催化细胞代谢中心（场所）：细胞代谢中心（场所）：细胞核细胞核细胞代谢控制中心：细胞代谢控制中心：细胞质基质细胞质基质剧烈剧烈温和温和细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢。v那么细胞代谢与我们常见的化学反应需要的条件一样吗？那么细胞代谢与我们常见的化学反应需要的条件一样吗？常见有机常见有机化学反应化学反应细胞代谢离不开酶细胞代谢离不开酶1.细胞代谢高温高温高压高压强酸强酸强碱强碱常温常温常压常压水溶液水溶液环境环境pHpH接近中性接近中性细胞内外细胞内外的的环境环境v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？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？概念：概念：2H2H2 2OO2 2 2H2H2 2O +OO +O2 2 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，如害的物质，如过氧化氢过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白毛发（包括头发）变白 ，会加速人体衰老。，会加速人体衰老。加热、强酸、强碱、加催化剂（如Fecl3)细胞中含有过氧化氢酶2.酶在细胞代谢中的作用v过氧化氢在体外分解需要什么条件？过氧化氢在体外分解需要什么条件？v细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？细胞内的过氧化氢又是怎样被快速分解的呢？比较H2O2在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用原理和意义2H2O2 2H2O+O2反应条件判断判断H H2 2O O2 2的分解快慢依据：的分解快慢依据：O O2 2的产生量的产生量点燃的卫生香的复燃情况点燃的卫生香的复燃情况气泡冒出情况气泡冒出情况m加热mFe3+是无机催化剂m新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶探究探究1：探究探究实验实验比较过氧化氢在不同条件下的分解实验目的实验目的实验原理实验原理实验材料实验材料实验现象实验现象实验用具实验用具实验结果实验结果实验设计实验设计新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（含较多的过氧化氢酶）质量分数为3.5%的FeCI3溶液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、温度计探究实验探究实验比较过氧化氢在不同条件下的分解实验目的实验目的实验原理实验原理实验材料实验材料实验现象实验现象实验用具实验用具实验结果实验结果实验设计实验设计试管编号试管编号1234实验处理实验处理无90水浴加热 2滴FeCl32滴肝匀浆H H2 2O O2 2溶液溶液（3%3%）2 mL2 mL2 mL2 mL检测检测指标指标1.气泡冒出情况2.卫生香复燃情况实验目的实验目的实验原理实验原理实验材料实验材料实验现象实验现象实验用具实验用具探究实验探究实验实验结果实验结果比较过氧化氢在不同条件下的分解实验设计实验设计实验目的实验目的实验原理实验原理实验材料实验材料实验现象实验现象实验用具实验用具探究实验探究实验实验结果实验结果比较过氧化氢在不同条件下的分解实验设计实验设计FeFe3+3+做做催化剂催化剂过氧化过氧化氢酶氢酶123434 常温下反应常温下反应 加热加热 FeFe3+3+做催化剂做催化剂 过氧化氢酶过氧化氢酶实验目的实验目的实验原理实验原理实验材料实验材料实验现象实验现象实验用具实验用具探究实验探究实验实验结果实验结果比较过氧化氢在不同条件下的分解实验设计实验设计组组别别对照组实验组1 12 23 34 4过氧过氧化氢化氢H H2 2O O2 2浓度浓度 3%3%3%3%3%3%3%3%H H2 2O O2 2剂量剂量 2mL2mL2mL2mL2mL2mL2mL2mL反应条件反应条件常温常温9090FeClFeCl3 32 2滴滴肝脏研肝脏研磨液磨液2 2滴滴结果结果产生气泡产生气泡卫生香燃卫生香燃烧情况烧情况不明显不明显不明显不明显少量少量少量少量较多较多较多较多大量大量大量大量不复燃不复燃不复燃不复燃不复燃不复燃不复燃不复燃变亮变亮变亮变亮复燃复燃复燃复燃3号4号1号2号不明显少量较多大量观察产生气泡的多少3 3号号4号变亮复燃观察卫生香的燃烧情况1、与1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？为什么？2号试管放出的气泡多，这一现象说明加热能促进H2O2的分解，提高反应速率。不能2 2、在细胞内能通过加热提高反应速率吗？、在细胞内能通过加热提高反应速率吗？问题探讨3 3、3 3号和号和4 4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？FeClFeCl3 3中的中的FeFe3+3+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4 4、3 3号试管与号试管与4 4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？说明什么？号试管相比，哪支试管中的反应速率快？说明什么？为什么？为什么？4 4号，过氧化氢酶比号，过氧化氢酶比FeFe3+3+的催化效率高得多。的催化效率高得多。问题探讨实验实验结论结论酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。请思考：请思考：通过刚才的探究实验，同学们有没有发现生通过刚才的探究实验，同学们有没有发现生物学实验设计中特别需要注意的一些因素呢物学实验设计中特别需要注意的一些因素呢？自变量：自变量：因变量：因变量：无关变量：无关变量：除自变量外，实验中还存在的一些也除自变量外，实验中还存在的一些也可可对实验结果造成影响的对实验结果造成影响的其它变量其它变量随着自变量的变化而变化的变量随着自变量的变化而变化的变量人为改变的变量人为改变的变量变变 量：量：实验中可以变化的因素实验中可以变化的因素单一变量原则：单一变量原则：实验设计时实验设计时只有一个自变量只有一个自变量，且无，且无关变量在对照组和实验组中均要保持关变量在对照组和实验组中均要保持相同且适宜。相同且适宜。3.控制变量和设计对照实验（1）控制变量试管编号试管编号1 12 23 34 4一一二二 三三观察观察实验结论实验结论2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml2ml3%3%3%3%3%3%3%3%常温常温9090FeClFeCl3 3肝脏研磨液肝脏研磨液2 2滴滴2 2滴滴几乎无几乎无少量少量较多较多大量大量不复燃不复燃不复燃不复燃变亮变亮复燃复燃过氧化氢在过氧化氢在不同条件不同条件下的分解速率下的分解速率不一样不一样 过氧化氢在过氧化氢在过氧化氢酶过氧化氢酶的作用下分解速率的作用下分解速率最快最快反应条件反应条件无关变量无关变量 H H2 2O O2 2浓度浓度H H2 2O O2 2剂量剂量气泡产生气泡产生带火星的卫生香带火星的卫生香带火星的卫生香带火星的卫生香自变量自变量因变量因变量v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？相同相同 适宜适宜步骤步骤变量变量v你能准确找出以上实验中的相关变量吗？你能准确找出以上实验中的相关变量吗？3.控制变量和设计对照实验试管编号试管编号1234实验处理实验处理无90水浴加热 2滴FeCl32滴肝匀浆H H2 2O O2 2溶液（溶液（3%3%）2 mL2 mL2 mL2 mL检测指标检测指标1.气泡冒出情况2.卫生香复燃情况除除作为自变量的因素外，作为自变量的因素外，其余无关变量都保持其余无关变量都保持一致，并一致，并将结果进行比较的将结果进行比较的实验实验。(一般要设置一般要设置对照组对照组和和实验组实验组)对照组对照组实验组实验组空白对照空白对照n空白空白对照：对照：n自身对照：自身对照：n相互对照：相互对照：对照组不施加任何处理因素对照组与实验组在同一受试对象上进行几种处理（或水平）互为对照3.控制变量和设计对照实验v该实验的对照组和实验组分别是什么？该实验的对照组和实验组分别是什么？（2）对照实验：控制变量和设计对照实验控制变量和设计对照实验实验设计原则：实验设计原则：对照原则对照原则:单一变量原则：单一变量原则：设计对照实验设计对照实验,既要有既要有对照组对照组又要有又要有实验组。实验组。在对照实验中在对照实验中,除了要观察的变量发生变化外除了要观察的变量发生变化外,其他变其他变量都应保持相同。量都应保持相同。平行重复原则：平行重复原则：多组相同装置在相同条件下同一时间进行实验，将多组相同装置在相同条件下同一时间进行实验，将数据取平均值，减少偶然性。数据取平均值，减少偶然性。1、比较过氧化氢在不同条件下的分解1号试管：不做处理2、3、4号试管：加热/加FeCl3/过氧化氢酶实验组：实验组：对照组：对照组：对点训练1 1号号2 2、3 3、4 4号号2、植物细胞吸水与失水实验 对照 对照实验组：对照组：处理处理前前处理处理后后空白自身3、探究酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸A组：有氧条件B组：无氧条件相互 对照4、探究甲状腺激素对动物生长发育的影响：甲组：饲料中添加甲状腺激素实验组：对照组：乙组甲组 对照空白乙组：饲料中不添加甲状腺激素A1如图所示为“比较过氧化氢在不同条件下的分解实验”。下列有关分析不合理的是()A本实验的因变量是不同的催化剂BH2O2溶液用量和浓度属于无关变量C1号与4号对照说明酶具有催化性D1号与2号对照说明加热能促进H2O2分解为反应物分子提供能量(活化能），使其达到活跃状态加热使反应速率加快的原因？1 1、酶在、酶在细胞细胞代谢中的作用代谢中的作用常常常常态态态态活跃状态活跃状态活跃状态活跃状态终态终态终态终态 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称为活化能活化能无机催化剂与酶是否也提供能量，从而使反应速率加快？不提供能量，而是降低化学反应的活化能1 1、酶在、酶在细胞细胞代谢中的作用代谢中的作用条件条件活化能活化能kJmolkJmol-1-1没有催化剂催化没有催化剂催化用用FeFe3+3+催化催化用过氧化氢酶催化用过氧化氢酶催化757540402929同无机催化剂相比，酶同无机催化剂相比，酶降低活化能降低活化能的作用更显著，的作用更显著，因而催化效率因而催化效率更更高高1 1 各条件使反应加快的本质：各条件使反应加快的本质：加热加热：FeFe3+3+：酶酶：提高提高能量。不能降低活化能。能量。不能降低活化能。降低降低化学反应的活化能化学反应的活化能更显著更显著地降低化学反应的活化能地降低化学反应的活化能一、酶在细胞代谢中的作用活化能活化能:分子从分子从常态常态转转变为容易发生变为容易发生化学反应的化学反应的活活跃跃状态所需要状态所需要的的能量能量酶能增加产物的生成量吗？未加催化剂未加催化剂未加催化剂未加催化剂无机催化剂无机催化剂酶催化酶催化时间时间产物量产物量酶与无机催化剂的共同点(1)只改变化学反应速率，不改变化学反应的方向和生成物的量(2)不为化学反应提供物质和能量，本身不被消耗。(3)降低化学反应的活化能，使反应速率加快，缩短达到平衡点的时间。酶易错点酶易错点：1.1.酶反应前后不变。（酶本身数量，性质不变化）酶反应前后不变。（酶本身数量，性质不变化）2.2.