2018-2019學年高中生物 第5章 細胞的能量供應和利用 第1節(jié) 降低化學反應活化能的酶 第1課時 酶的作用和本質(zhì)課件 新人教版必修1.ppt

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1、第5章細胞的能量供應和利用,【學業(yè)質(zhì)量標準】,,第1節(jié)降低化學反應活化能的酶,教師參考 新課導入 導入1:我們學習了物質(zhì)跨膜運輸方式,其中主動運輸需要能量。此外,細胞中的其他生命活動也離不開能量,而能量的輸入和利用都必須經(jīng)過復雜的化學反應。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。細胞代謝離不開酶,酶在細胞代謝中究竟起什么作用?本節(jié)課將學習酶的相關(guān)知識。 導入2:我們每天都要吃進好多的食物,不知同學們發(fā)現(xiàn)了沒有,吃進去的比排出來的要多得多,這是為什么?這是因為食物經(jīng)過了消化過程,其中化學性消化過程是復雜的化學反應的過程,而細胞中的化學反應還要比化學性消化過程復雜得多,這些復雜的化學反

2、應卻能高效有序地進行,因其有一種特殊的催化劑進行催化,這種催化劑就是酶,今天我們將學習酶的相關(guān)知識。,,第1課時酶的作用和本質(zhì),【教學目標】 1.通過“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗引導學生分析出酶在代謝中的作用,并指導學生學會分析實驗中的自變量、因變量、無關(guān)變量,使學生形成“酶能夠顯著降低化學反應所需的活化能”的自然觀。生命觀念、科學思維、科學探究 2.通過“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料分析,引導學生運用歸納與概括、批判性思維的方法,認識酶的本質(zhì),認同科學是在不斷的探索和爭論中前進?？茖W思維、科學探究、社會責任,形成學科核心素養(yǎng),凝練素養(yǎng),自主學習,圖說教材,自主學習 讀教材學基礎(chǔ)

3、,一、酶在細胞代謝中的作用 請仔細閱讀教材第7880頁,完成下面的問題。 1.細胞代謝 (1)場所:細胞中。 (2)實質(zhì):各種 的總稱。 (3)意義:細胞生命活動的 。,化學反應,基礎(chǔ),,,(2)實驗步驟,,,2 mL,水浴,肝臟研磨液,,(3)實驗結(jié)果 通過觀察教材圖示可知結(jié)果:4號試管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡最多,衛(wèi)生香 。 (4)實驗結(jié)論 酶具有 作用; 同無機催化劑相比,催化效率 。 (5)對照實驗 含義:除了一個因素以外,其余因素都 的實驗。 原則:除了 外,其他變量都應當 。,燃燒猛烈,催化,更高,保持不變,要觀

4、察的變量,始終保持相同,3.酶的作用原理 (1)活化能:分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的 所需要的能量。 (2)原理:同無機催化劑相比,酶降低 的作用更顯著,因而催化效率更高。 (3)意義:使細胞代謝能在 條件下快速進行。 判斷 (1)發(fā)生在細胞內(nèi)外的化學反應統(tǒng)稱為細胞代謝。( ) (2)加熱、無機催化劑和酶都能降低化學反應的活化能。( ) (3)無關(guān)變量是對實驗沒有影響的變量。( ) (4)酶都是蛋白質(zhì),不能在生物體外起催化作用。( ),活躍狀態(tài),活化能,溫和,,,,,二、酶的本質(zhì) 請仔細閱讀教材第8082頁,完成下面的問題。 1.酶本質(zhì)的探索,,,2.酶的概念,活,

5、催化,有機物,蛋白質(zhì),RNA,核糖核苷酸,核糖體,,,,,,思考 生物體內(nèi)所有的活細胞都能產(chǎn)生酶嗎?構(gòu)成酶的基本單位是什么? 提示:都能產(chǎn)生酶。氨基酸或核糖核苷酸。,凝練素養(yǎng) 解疑難提能力,主題一 “比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗剖析 教師參考 問題引領(lǐng):1.請你思考本實驗的自變量是什么?因變量是什么? 2.本實驗的對照組是哪組?實驗組是哪組? 3.通過本實驗,你能總結(jié)出實驗設(shè)計應遵循的原則有哪些嗎?,,1.實驗設(shè)計及現(xiàn)象分析,2.實驗中的問題剖析 (1)實驗中為什么要選用新鮮的肝臟并進行充分的研磨? 提示:新鮮肝臟中含有較多的過氧化氫酶,如果肝臟不新鮮,在微生物的作用下,過氧化

6、氫酶可能被分解。另外,肝臟一定要充分研磨,以保證肝細胞破裂。否則,過氧化氫酶沒有完全從細胞中釋放出來,可能會影響實驗效果。 (2)滴加肝臟研磨液和FeCl3溶液時為什么不能共用一個滴管? 提示:若共用一個滴管,滴加的FeCl3溶液中會含有少量的肝臟研磨液,而研磨液中的H2O2酶的催化效率特別高,會使兩支試管中產(chǎn)生的氣泡一樣多,從而影響實驗結(jié)果的準確性。,【典例1】 下表是驗證酶的催化特性的幾組對比實驗,其中,14號試管控制的溫度、投入物品及產(chǎn)生的現(xiàn)象如表所示,請回答:,(1)1號、2號試管相比,是實驗組,從實驗結(jié)果分析,可以說明酶具有。 (2)2號、3號試管相比,自變量是,從實驗結(jié)果分析,可以

7、說明酶具有。 (3)如果要證明溫度對酶活性的影響,應選用試管和.試管進行比較。 (4)實驗過程中,4支試管為什么必須裝有等量的H2O2液? 。,,解析:(1)1、2號試管的唯一變量是過氧化氫酶的有無,1號試管沒有催化劑,H2O2自然水解,產(chǎn)生很少量氧氣;2號試管加入2滴肝臟研磨液,含有過氧化氫酶,溫度也適宜,會迅速產(chǎn)生氧氣,因此2號試管為實驗組,說明酶具有催化作用。 (2)2號試管加入2滴肝臟研磨液,含有過氧化氫酶,溫度也適宜,會迅速產(chǎn)生氧氣,3號加入的是無機催化劑,產(chǎn)生氧氣的量少而且慢,故自變量為催化劑的種類,說明酶具有高效性。 (3)4號和2號試管對照,自變量為溫度,兩試管中產(chǎn)生的氧氣不同

8、,從而說明溫度會影響酶的活性。 (4)4支試管裝有等量的H2O2液,保證無關(guān)變量一致,避免無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響。 答案:(1)2號試管催化作用(2)催化劑種類高效性 (3)2號4號(4)保持無關(guān)變量一致(其他合理答案也可),方法透析 驗證性實驗步驟設(shè)計的一般方法 (1)材料準備與處理。如果需要提取、配制、處理實驗材料,則把提取、配制等步驟作為第一步。 (2)分組、編號。研究對象、器皿等要分組編號,設(shè)置實驗組和對照組,注意控制無關(guān)變量,在語言敘述的措辭上盡可能用“定性”的語言表達,如“一段時間”“適宜的溫度”“適量的”“一定量的”“等量的”“相同條件下”“適宜條件”等字眼,如果有測量應測量記

9、錄初始值。 (3)實驗處理。分別對實驗組和對照組施加單一變量,實驗處理要遵循“單一變量和對照原則”。 (4)現(xiàn)象觀察、記錄。依據(jù)實驗的自變量與因變量(或觀察的指標)設(shè)計記錄表,并觀察記錄實驗現(xiàn)象或記錄測量的實驗數(shù)據(jù)。 (5)分析結(jié)果,得出結(jié)論。,,備選例題 將少許的二氧化錳和雞肝勻漿分別加入到等量等濃度的過氧化氫溶液中,檢測兩者產(chǎn)生的氣體量。下列有關(guān)該實驗結(jié)果的預測,正確的是(注:實線為加入二氧化錳產(chǎn)生氧氣的速率,虛線為加入雞肝勻漿產(chǎn)生氧氣的速率)( ) 解析:二氧化錳與雞肝勻漿中的過氧化氫酶都能催化過氧化氫分解,與無機催化劑二氧化錳相比,過氧化氫酶降低活化能更明顯,反應速率更高,即相對產(chǎn)氧

10、速率更高。,A,,【題組演練】 1.在下圖所示的實驗中,屬于自變量的是( ) A.試管中的過氧化氫溶液的量 B.過氧化氫分解的速率 C.產(chǎn)生氣泡量 D.催化劑的種類 解析:圖中實驗反應物的種類和量相同,所加催化劑的量相同,但催化劑的種類不同。,D,,2.如圖新鮮土豆片與過氧化氫接觸后,產(chǎn)生的現(xiàn)象及推測錯誤的是( ) A.若有氣體大量產(chǎn)生,可推測新鮮土豆片中含有過氧化氫酶 B.若增加新鮮土豆片的數(shù)量,量筒中產(chǎn)生的氣體速率加快 C.一段時間后氣體量不再增加是因為土豆片的數(shù)量有限 D.為保證實驗的嚴謹性,需要控制溫度等無關(guān)變量 解析:新鮮土豆片中含有過氧化氫酶,能將過氧化氫分解為水和氧氣。若有氣體大

11、量產(chǎn)生,可推測新鮮土豆片中含有過氧化氫酶。若增加新鮮土豆片的數(shù)量,即增加酶的含量,則反應加快。氣體量不再增加是因為過氧化氫已經(jīng)分解完了。溫度為無關(guān)變量。,C,3.有關(guān)“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗結(jié)果的敘述,正確的是( ) A.加FeCl3溶液的試管產(chǎn)生的氣泡最多 B.肝臟研磨液使過氧化氫分解最快,是因為酶的濃度高于3.5%的FeCl3溶液 C.如果將四支試管都放在90 水浴中,加肝臟研磨液的試管反應速率仍為最快 D.該實驗的1號試管常溫處理,是作為對照組,排除無關(guān)變量的干擾,D,,解析:試管中產(chǎn)生的氣泡量與過氧化氫(反應底物)的量有關(guān),各試管內(nèi)加入了等量的過氧化氫,因此各試管內(nèi)產(chǎn)生的

12、氣泡一樣多(產(chǎn)生氣泡的速度不同);肝臟研磨液使過氧化氫分解最快,是因為肝臟研磨液中的酶具有高效性,肝臟研磨液中酶的濃度不一定高于3.5%的FeCl3溶液的濃度;如果將四支試管都放在90 水浴中,肝臟研磨液中的酶會因高溫變性失活,失去催化作用,此時四支試管中加FeCl3溶液的試管反應速率最快;該實驗的1號試管是常溫處理,與2號試管(90 )對照時自變量是溫度,與3號試管(加入FeCl3溶液)對照時自變量是有無無機催化劑,與4號試管(加入肝臟研磨液,含有過氧化氫酶)對照自變量是有無有機催化劑。,,主題二 酶的本質(zhì)和作用機理 【典例2】下列關(guān)于酶的敘述中正確的是() A.酶是由具分泌功能的細胞產(chǎn)生

13、的并且能調(diào)節(jié)生物體的生命活動的有機物 B.活細胞都可產(chǎn)生酶,酶可在細胞外起作用 C.酶都是在核糖體上合成的 D.所有的酶與雙縮脲試劑發(fā)生作用都可產(chǎn)生紫色反應 解析:酶是活細胞產(chǎn)生的,具有催化作用的有機物;酶在細胞內(nèi)和細胞外都可以發(fā)揮作用;絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),在核糖體上合成,與雙縮脲試劑呈顯色反應;少數(shù)酶是RNA。 答案:B,,【題組演練】 1.在酶本質(zhì)的探索歷程中,美國科學家切赫和奧特曼研究和發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化功能。該研究和發(fā)現(xiàn)補充說明了( ) A.酶的化學成分B.酶催化作用的機理 C.酶催化作用的特性D.酶發(fā)揮作用的條件 解析:由題干可知,RNA催化功能的發(fā)現(xiàn),使人們認識到酶的本質(zhì)

14、是有機物,絕大多數(shù)是蛋白質(zhì),少數(shù)是RNA。,A,,2.下列所采取的措施,不涉及“降低化學反應活化能”原理的是( ) A.溫度升高過氧化氫的分解速率加快 B.滴加FeCl3溶液提高過氧化氫酶的分解速率 C.鳥胃中的肉塊消失 D.滴加新鮮肝臟研磨液提高過氧化氫的分解速率 解析:升高溫度,提高分子的能量,過氧化氫的分解速率加快,不涉及“降低化學反應活化能”原理;FeCl3和酶一樣作為催化劑,都涉及“降低化學反應活化能”原理。,A,(1)活化能是指分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)(活化態(tài))所需要的能量。如圖中ac和bc段分別表示無催化劑催化和有酶催化時反應進行所需要的活化能。 (2)酶降低的

15、活化能=無酶催化時反應進行所需的能量-有酶催化時反應進行所需的能量。如圖中ab段表示酶降低的活化能。,圖說教材:酶的作用機理,(3)酶和無機催化劑的作用機理都是降低化學反應進行所需的活化能,但同無機催化劑相比,酶降低活化能的作用更顯著,因而催化效率更高。若將酶變?yōu)闊o機催化劑,則b在縱軸上需向上移動。 (4)用加熱的方法不能降低活化能,但會提供反應所需的能量。,,【跟蹤訓練】 下列圖中,表示有酶催化的反應曲線,表示沒有酶催化的反應曲線,E表示酶降低的活化能。正確的圖解是( ) 解析:酶可以有效降低化學反應所需的活化能,以保證細胞內(nèi)的反應在常溫、常壓下高效地進行,酶降低的活化能=沒有酶催化時化學

16、反應所需的能量-有酶催化時化學反應所需的能量。,C,形成學科核心素養(yǎng),(一)重要生物學概念 1.通過比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗可知酶具有催化作用且催化效率高于無機催化劑。 2.實驗中的變量包括自變量、因變量和無關(guān)變量,實驗遵循單一變量和對照原則。 3.酶的作用機理:降低反應進行所需的活化能。 4.酶的本質(zhì):絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)酶是RNA。,(二)學科核心素養(yǎng) 1.生命觀念:形成“酶能夠顯著降低化學反應所需的活化能”的自然觀。 2.科學思維:運用歸納與概括、批判性思維的方法,探討酶的作用和本質(zhì)。 3.科學探究:通過對比實驗的操作和討論,認識到酶的催化作用以及與無機催化劑的差別,感悟到酶作為催化劑的高效性。,(三)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 請嘗試構(gòu)建本課時知識網(wǎng)絡(luò)。,謝謝觀賞！,