高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》一 酶的作用和本质教课课件ppt

这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》一 酶的作用和本质教课课件ppt，共38页。PPT课件主要包含了本节聚焦，问题探讨，细胞代谢，细胞代谢离不开酶，化学反应的活化能，酶的本质，酶的作用等内容，欢迎下载使用。
1773年，意大利科学家斯帕兰札尼(L.Spallanzani,1729-1799)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。
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?
细胞的生活需要物质和能量。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。细胞代谢离不开酶。新陈代谢细胞代谢是细胞生命活动的基础。
细胞中所有化学变化的总称
【实验】比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验用具：新鲜的质量分数为20%的肝脏（如猪肝、鸡肝）研磨液。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。新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为3.5%的FeCl3溶液。方法步骤1.取4支洁净的试管，分别编上序号1、2、3、4，向各试管内分别加人2mL过氧化氢溶液，按序号依次放置在试管架上。2.将2号试管放在90℃左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况，并与1号试管作比较。3.向3号试管内滴入2滴FeCl3溶液向4号试管内滴入2滴肝脏研磨液，仔细观察，并记录实验结果。4.立即将点燃的卫生香分别放人3号和4号试管内液面的上方，仔细观察，并记录实验结果。
原理：2H2O2 O2↑+2H2O目的：本实验可以证明相对于无机催化剂而言，酶的催化效率更高。通过检测O2的生成速率，来判断H2O2反应的速率。实验设计目的：A. 第1种实验处理：表明过氧化氢在常温状态下不容易分解。B. 第2种实验处理：给过氧化氢加热，观察其能否分解。C. 第3种实验处理：无机催化剂对化学反应具有催化作用，使用无机催化剂（FeCl3溶液）对氢氧化钠反应的影响。D. 第4种实验处理：相对于加热、无机催化剂来说，酶的催化效果如何？
说明：四组实验使用等量的H2O2 ，所以产生O2的量相同。
【注意】1. 实验中有两种方法进行因变量的观测：一是H2O2的分解速率，以单位时间内产生气泡多少作为观测指标；二是用点燃的卫生香检测，以卫生香复燃的程度作为产生氧气多少(即气泡多少)的观测指标。两种方法观测的结果反 映的均是不同变量处理的结果。 2. 质量分数为3.5%的FeCl3溶液与质量分数为20%的肝脏研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。
实验现象：1号试管无明显反应；2号试管在90℃加热大约10min后出现少量的气泡；3号试管中出现较多的气泡，点燃的卫生香复燃不明显；4号试管出现大量气泡，点燃的卫生香明显。
实验结论：酶具有催化作用，相同时间内，酶的催化效率比无机催化剂要更快。酶离开生物体内依然可以发挥作用。后两组实验中的自变量是无机催化剂和酶，因变量是反应物的分解速率和生成物的生成速率。酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍，酶具有高效性的特点。酶的作用过程，就是降低生物体内化学反应所需要的活化能的过程。
【科学方法】控制变量和设计对照实验
变量：实验过程中的变化因素 自变量：其中人为控制的对实验对象进行处理的因素。 因变量：因自变量改变而变化的变量。 无关变量：除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素。对照实验：除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验。对照实验必须遵循单一变量原则和对照原则。一般来说，未经实验因素处理的一组作为对照组，经实验因素处理的人为改变条件的一组作为实验组；或者说，实验结果已知的一组作为对照组，实验结果未知的一组作为实验组。对照实验主要有空白对照、自身对照、条件对照、相互对照这四种类型。
空白对照是指不给对照组做任何实验处理，这里的“空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是针对实验组所要研究的实验因素给予空白。也就是说，除不给予实验变量外，别的无关变量都与实验组完全相同，以突出所要研究的因素。自身对照是指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照组。条件对照是指虽给对照组施以某种实验因素的处理，但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。这种处理不包括实验研究给定的实验变量，目的是更有效地比较实验组和对照组的结果。相互对照是指不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。相互对照实验通常运用于探究的实验因素对实验结果没有明确影响的情况，它可以有效地抵消无关变量的影响，明确自变量与因变量的关系，使实验结果更有说服力。
对照实验相关的答题技巧
(1)看有无对照实验，如果有，看对照实验设计是否合理。(2)看实验是否遵循了单一变量(自变量)原则。如研究温度对酶活性的影响实验中，温度为自变量。除自变量外，其他条件应完全一样。包括：实验对象的一致性；等量原则—每次实验所加试剂的量要相等；实验控制时间的一致性；实验条件的一致性等。(3)看实验步骤是否完整，顺序是否合理。(4)看实验仪器、药剂的量使用是否合理，包括药剂的配备、使用及用量的多少等。(5)看实验结果的验证是 否合理。
1. 关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，下列叙述正确的是（ ）A. 实验中所用肝脏必须是新鲜的，若放置时间过长肝细胞内的过氧化氢会减少B. 实验中用到的滴管，必须先吸取氧化铁溶液再吸取肝脏研磨液，这样对实验结果影响较小C. 过氧化氢在温度高的环境中分解速度会比常温下快D. 实验的自变量是试管中产生气泡数目的多少和卫生香的复燃情况
1. 关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，下列叙述正确的是（ C ）A. 实验中所用肝脏必须是新鲜的，若放置时间过长肝细胞内的过氧化氢会减少B. 实验中用到的滴管，必须先吸取氧化铁溶液再吸取肝脏研磨液，这样对实验结果影响较小C. 过氧化氢在温度高的环境中分解速度会比常温下快D. 实验的自变量是试管中产生气泡数目的多少和卫生香的复燃情况【解析】选C。肝脑放置时间过长，过氧化氢酶会分解失活，A错误；吸取氯化铁溶液和吸取肝脏研磨液的滴管不能混用，B错误；过氧化氢在高温条件下分解速率会加快，C正确；试管中产生气泡数目的多少和卫生香的复燃情况是因变量，D错误。
2. 某兴趣小组利用如图所示装置探究H2O2在不同条件下的分解情况，图示所用试剂的浓度都在合理范围内，且甲乙装置中的H2O2的浓度和量都相同，实验处理完成后让反应至不再有气泡产生时（ ）A. 量筒Ⅰ中水的体积小于量筒Ⅱ中水的体积B. 量筒Ⅰ中水的体积大于量筒Ⅱ中水的体积C. 量筒Ⅰ中水的体积等干量筒Ⅱ中水的体积D. 无法比较量筒Ⅰ和量筒Ⅱ中水的体积大小
2. 某兴趣小组利用如图所示装置探究H2O2在不同条件下的分解情况，图示所用试剂的浓度都在合理范围内，且甲乙装置中的H2O2的浓度和量都相同，实验处理完成后让反应至不再有气泡产生时（ C ）A. 量筒Ⅰ中水的体积小于量筒Ⅱ中水的体积B. 量筒Ⅰ中水的体积大于量筒Ⅱ中水的体积C. 量筒Ⅰ中水的体积等干量筒Ⅱ中水的体积D. 无法比较量筒Ⅰ和量筒Ⅱ中水的体积大小【解析】选C。根据题干信息和题图分析，该实验的自变量是催化剂的种类，因变量是气体的产生量，实验中收集到的水的体积代表产生的O2的量。由于两个装置中H2O2的浓度和量都相同，因此两个装置产生的O2量相等，则量筒Ⅰ中水的体积等于量筒Ⅱ中水的体积，故选C。
3. 下图是关于酶的有关实验，下列相关叙述不正确的是（ ）A. 上述反应中的自变量是催化剂的种类 B. 该实验能证明酶催化效率高C. 该实验如果将肝脏进行研磨，效果会更好 D. 该实验的因变量是肝脏质量的变化
3. 下图是关于酶的有关实验，下列相关叙述不正确的是（ D ）A. 上述反应中的自变量是催化剂的种类 B. 该实验能证明酶催化效率高C. 该实验如果将肝脏进行研磨，效果会更好 D. 该实验的因变量是肝脏质量的变化【解析】选D。本实验中用的是过氧化氢酶和氯化铁溶液两种不同的催化剂，所以催化剂的种类是本实验的自变量，而加入肝脏(含过氧化氢酶)的试管反应更快，说明了酶的催化效率更高；因变量是产生氧气的快慢。
4. 下图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是（ ）A. 若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶B. 若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速率可能会加快 C. 一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限 D. 为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
4. 下图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是（ C ）A. 若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶B. 若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速率可能会加快 C. 一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限 D. 为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量【解析】选C。土豆片中含有的过氧化氢酶，能够催化H2O2的分解，增加土豆片的数量，会加快反应速率，使氧气释放速率加快由于瓶子中的反应物H2O2是有限的，所以一段时间后气体的量不再增加；为保证实验的严谨性，要保证单一变量，控制好无关变量，因为高温情况下H2O2会自动分解。
初态：在一个化学反应的体系中，反应开始时，反应物分子的平均能量水平。活化能：分子从初态（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。化学反应速率与其活化能的大小密切相关，活化能越低，反应速率越快，因此降低反应活化能会有效的促进反应的进行。酶通过降低活化能（实际上是通过改变反应的途径降低活化能），使一些原本进行得很慢的生化反应得以快速进行。
Fe3+和过氧化氢酶能促进过氧化氢分解，它们没有给过氧化氢分子提供能量，而是降低了过氧化氢分解反应的活化能。如果把化学反应比作驾车翻越一座高山，“加热 90℃” 相当于给汽车加大油门，用催化剂则相当于帮司机找到穿山的隧道。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
AB —— 化学反应所需要的活化能AC —— 使用FeCl3整个过程所需要的活化能AD —— 使用酶整个过程所需要的活化能BC —— 使用FeCl3所降低的活化能BD —— 使用酶所降低的活化能BD＞BC反应过程中，所需要的活化能越少，反应速率越快。
酶是生物体内具有催化作用的有机物。酶的化学本质除了具有催化活性的RNA（合成原料为核糖核苷酸，合成场所在真核细胞细胞核中）之外几乎都是蛋白质（合成原料为氨基酸，合成场所在核糖体）。但是，不能说所有的蛋白质都是酶，只是具有催化作用的蛋白质，才称为酶。
1. 通过降低化学反应的活化能来加快化学反应的速率。2. 酶在活细胞中生成，包括作用于细胞外的分泌蛋白，如唾液淀粉酶；和作用于细胞内的胞内蛋白，如呼吸酶、光合酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等。3. 酶具有高效的催化作用但是没有调节功能。4. 在反应的前后，酶的化学性质和数量保持不变。5. 酶可以在细胞内，也可以在在细胞外发挥作用。6. 酶只改变反应速率，不改变化学反应的平衡点和方向。
【实验】检测待测酶液的本质
目的：确认待测酶液的本质是蛋白质还是RNA。
1. 下列有关酶的叙述，正确的是（ ） A. 酶的数量因参与化学反应而减少 B. 绝大多数酶的合成与核糖体有关C. 同生物体内的各种酶的催化反应条件都相同 D. 活细胞都能产生酶，酶在细胞内才起催化作用
1. 下列有关酶的叙述，正确的是（ B ） A. 酶的数量因参与化学反应而减少 B. 绝大多数酶的合成与核糖体有关C. 同生物体内的各种酶的催化反应条件都相同 D. 活细胞都能产生酶，酶在细胞内才起催化作用【解析】选B。酶作为催化剂，反应前后数量及性质均不发生改变，A错误；绝大多数酶是蛋白质，故其合成与核糖体有关，B正确；同一生物体内的各种酶所需要的最适温度相同，但最适pH可能不同，如人体内的唾液淀粉酶和胃蛋白酶，C错误；酶是活细胞产生的，但酶在细胞内、外均可起催化作用，D 错误。
2. 当某种RNA存在时，生物体内的某种化学反应能正常进行，当这种RNA被有关的酶水解后，此种化学反应的速率便慢了下来。由此可以说明（ ）A. RNA是核酸的一种 B. RNA也可起生物催化剂的作用C. RNA存在于细胞质中 D. RNA是该种生物的遗传物质
2. 当某种RNA存在时，生物体内的某种化学反应能正常进行，当这种RNA被有关的酶水解后，此种化学反应的速率便慢了下来。由此可以说明（ B ）A. RNA是核酸的一种 B. RNA也可起生物催化剂的作用C. RNA存在于细胞质中 D. RNA是该种生物的遗传物质【解析】选B。据题意分析可知，RNA能催化化学反应，是一种生物催化剂。
3. 下列有关酶的叙述，不正确的是（ ）A. 所有酶都含有C、H、O、N四种元素，是由单体组成的生物大分子B. 有些酶和相应的化学试剂作用呈现紫色反应C. 活细胞产生酶的场所都是细胞质中的核糖体D. 催化反应前后酶的性质和数量不变
3. 下列有关酶的叙述，不正确的是（ C ）A. 所有酶都含有C、H、O、N四种元素，是由单体组成的生物大分子B. 有些酶和相应的化学试剂作用呈现紫色反应C. 活细胞产生酶的场所都是细胞质中的核糖体D. 催化反应前后酶的性质和数量不变【解析】选C。酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，都是生物大分子。蛋白质和RNA都含有C、H、O、N四种元素，分别是由氨基酸、核糖核苷酸组成的。蛋白质类的酶双缩脲试剂作用呈现紫色反应，活细胞产生蛋白质类酶的场所都是核糖体，但是RNA类酶主要是在细胞核中产生的。酶是生物催化剂，催化反应前后酶的性质和数量不变。
4. 下列有关酶的叙述，正确的是（ ）①酶是具有分泌功能的细胞产生的②有的从食物中获得，有的是体内转化而来③酶是活细胞产生的④绝大多数酶的化学本质是蛋白质⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇⑥酶在代谢中有多种功能⑦酶在新陈代谢和生殖发育中起调控作用⑧酶只起催化作用⑨酶只在细胞内发挥作用A. ①②⑤ B. ③⑦⑨ C. ③④⑧ D. ④⑤⑥
4. 下列有关酶的叙述，正确的是（ C ）①酶是具有分泌功能的细胞产生的②有的从食物中获得，有的是体内转化而来③酶是活细胞产生的④绝大多数酶的化学本质是蛋白质⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇⑥酶在代谢中有多种功能⑦酶在新陈代谢和生殖发育中起调控作用⑧酶只起催化作用⑨酶只在细胞内发挥作用A. ①②⑤ B. ③⑦⑨ C. ③④⑧ D. ④⑤⑥ 【解析】选C。酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物；绝大多数酶是蛋白质，少数酶为RNA；酶只有催化功能。