高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》一 酶的作用和本质试讲课教学ppt课件

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生命观念：理解酶在细胞代谢中的重要作用，明确细胞代谢、活化能等概念。科学思维：通过实验探究，学会控制变量，观察并检测因变量的变化，理解酶降低化学反应活化能的原理。科学探究：掌握实验设计的基本原则，能够设计简单的对照实验，分析实验结果并得出结论。社会责任：关注酶在日常生活和工业生产中的应用，培养科学精神和科学态度。
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。
斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用
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？
是胃内的化学物质将肉块分解了。
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。
3.怎样才能证明你的推测？
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。
斯帕兰扎尼的实验证明：食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。
胃酸中含有大量盐酸，推测盐酸是使食物分解的物质
施旺发现胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，分解能力远大于盐酸单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。
食物在胃中的消化，靠的是胃液中的某种物质。
发现胃液中含有大量的盐酸，推测盐酸是使食物分解的物质。
1835年，施旺（德）
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大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。
细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应，统称为细胞代谢。
思考：化学中我们要想使一个化学反应快速顺利进行，可以怎么做？
（3）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，如过氧化氢。幸而细胞中含有过氧化氢酶，能将过氧化氢分解，变成氧和水。
细胞生命活动的基础。
一、酶在细胞代谢中的作用
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应。
比较H2O2在不同条件下的分解
1、肝脏中有较多过氧化氢酶，每滴FeCl3中的Fe3+大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢分子数的25万倍
2、H2O2在常温条件下可自行缓慢分解
3、H2O2在高温条件下分解速度加快
4、H2O2可被Fe3+催化分解
5、H2O2可被H2O2酶催化分解
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观察气泡数，点燃的卫生香的燃烧程度
2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
说明FeCl3中的Fe3+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号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
加热、FeCl3溶液中的Fe3+以及新鲜肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解。与无机催化剂Fe3+相比，过氧化氢酶的催化效率更高。
控制变量和设计对照实验
实验过程中遵循的原则：
单一变量原则、对照原则、等量原则
①变量:实验过程中变化的因素称为变量。
②自变量:实验过程中，人为控制的对实验对象进行处理的因素叫做自变量。
③因变量:因自变量改变而变化的变量叫做因变量。
④无关变量:实验中除自变量外的一些对因变量造成影响的可变因素，叫做无关变量。
⑤ 单一变量:实验过程中除自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致。
①对照实验：除作为自变量的因素外，无关变量都保持一致，并将结果进行比较的实验。
空白对照、自身对照、条件对照、相互对照(对比)
1.加热为什么能使H2O2分解？
因为加热使H2O2分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。
2.在常温常压下，Fe3+和H2O2酶并未供给H2O2能量，为什么H2O2也能分解？
它们降低了H2O2分解反应的活化能。
降低化学反应的活化能。
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。
——汽车加大油门（提供能量）。
——降低爬山高度（穿山隧道）。
1857年，生物学家巴斯德，发酵由于酵母细胞
化学家李比希，发酵由于酵母中的某些物质
化学家毕希纳，提取液---酿酶
萨姆纳，提取脲酶，成分为蛋白质
20世纪80年代，切赫和奥尔特曼，少数RNA有催化功能
细胞内、外或生物体外均可
是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
反应前后性质和数量不变
请大家回忆H2O2在不同条件下的分解的实验！
比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率(活性)高得多。
事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的107 ～1013倍。
酶的高效性保证了细胞内化学反应的快速顺利进行。
保证细胞生命活动的正常进行。
酶只能缩短反应所需时间,不改变化学反应的平衡点和方向，也不改变生成物的量。
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
作出假设：淀粉酶只能催化淀粉的水解，而不能催化蔗糖的水解。
实验材料及器具：质量分数为2%的新配制的淀粉酶、3%的可溶性淀粉溶液、3%的蔗糖溶液、斐林试剂，试管，烧杯，量筒，滴管，温度计，试管夹，三脚架，石棉网，酒精灯，火柴, 热水
探究: 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉糖原都是非还原糖，它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。可用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，从而看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
阅读P81-82的“探究·实践”，了解该实验的原理、设计、结论，并思考该实验中的自变量、因变量和无关变量。（3min）
探究·实践——淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
分别加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60℃左右的热水中，反应5min
2号试管中加入2mL蔗糖溶液
加入斐林试剂
1号试管中加入2mL淀粉溶液
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
思路2：相同反应物不同酶
思路1：不同反应物相同酶
酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉的水解。但是，口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化?
每一种酶只能催化一种或一类化学反应
资料1：加酶洗衣粉使用说明书：用温水浸泡效果更好，但水温不要超过60℃。
1、从上面的现象你能提出什么问题？作出什么假说？2、怎样设计实验来验证假说呢？
资料2：我们知道口腔温度和体温差不多，而当我们口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后，却发现，唾液不再具有催化淀粉水解的功能。（提示：唾液pH6.2－7.4,胃液pH0.9－1.5）
(三)酶的作用条件较温和
实验材料及器具：质量分数为2%新配制的淀粉酶溶液，新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液；质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为5%的盐酸，质量分数为5%的氢氧化钠溶液，热水，冰块，碘液，斐林试剂；器具自选
探究温度、pH对酶活性的影响
（酶活性：酶催化特定化学反应的能力。）
1. 探究温度对酶活性的影响
温度过低或过高酶活性都较低。
①如何进一步探究淀粉酶的最适温度？
缩小温度梯度，重复进行上述实验。
②为什么不能用斐林试剂对实验结果进行检测？
该实验的自变量是温度，用斐林试剂检测时需要水浴加热，这样会干扰自变量。
③为什么不能用过氧化氢酶和过氧化氢来探究温度对酶活性的影响？
因为过氧化氢本身受热易分解，会对实验结果造成干扰。
（4）建构数学模型，分析实验结果
注意：1.先条件，再混合2.无关变量需相同且适宜
在探究pH对酶活性的影响实验中，能否选用淀粉和淀粉酶作为实验材料？
提示　不能，因为在酸性条件下淀粉分解也会加快，从而影响实验结果。（P84与社会的联系）
在适宜的pH下酶的活性较高，pH过高或过低都会影响酶的活性
某植物中的淀粉酶最适温度50℃
动物中的淀粉酶最适温度37℃
①低温降低酶活性，但不会破坏酶分子结构，温度适宜时，酶的催化作用可以恢复。②低温下酶空间结构稳定,所以酶一般在低温条件下保存。③在强酸强碱和高温下，都是破坏酶的结构。
酶通常在一定pH范围和一定温度范围内才能起作用，而且在某一pH、某一温度下作用最强。
保证细胞代谢能够在温和条件下高效进行。
过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
低温使酶的活性抑制，但酶的空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温和适宜的pH下保存。
　　高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？
　　不同，过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。
影响酶促反应速率的因素：
3．酶的浓度：反应速率随酶浓度的升高而加快。
4．底物浓度：在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化。
溶菌酶能溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用。
果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产量。
加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更强的去污能力。
思考：溶菌酶具有抗菌消炎作用，细菌性溶菌酶能否用于真菌感染？由于真菌和细菌细胞壁的成分不同和酶具有专一性等原因，细菌性溶菌酶不能用于真菌感染。
四 酶在生活中的应用
显著地降低化学反应的活化能
活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质、少数是RNA
高效性、专一性、作用条件温和
　　1．人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是（ 　） 　　A．所吃食物不能消化　　B．胃没有排空　　C．体温超过合适温度，消化酶的活性下降　　D．吃药使人没有了胃口
　　2．胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是（ 　　　 ）　　A． pH不适合　　B．胃中已经起了消化作用，不能再起作用了　　C．被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用　　D．小肠中没有蛋白质可被消化
3．能够使唾液淀粉酶水解的是（ 　　 ） A．淀粉酶　　　　B．脂肪酶 C．蛋白酶　　　　D．肽酶
　　4．关于酶的特性，下列表述中错误的一项是（　　　 ）　　A．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物　　B．化学反应前后，酶的化学性质和数量不变　　C．酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响　　D．一旦离开活细胞，酶就失去催化能力