2018版高中生物 第五章 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學案 新人教版必修1

《2018版高中生物 第五章 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學案 新人教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018版高中生物 第五章 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學案 新人教版必修1（13頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、 第1節(jié)　降低化學反應活化能的酶 1．說明酶在細胞代謝中的作用、本質和特性。 2．說明溫度和pH對酶活性的影響。 3．在探究實驗中，學會控制自變量，以及設置對照實驗和重復實驗。 酶 的 作 用 和 本 質 1．細胞代謝的概念 2．比較過氧化氫在不同條件下的分解 (1)實驗原理 (2)實驗過程和現象： 試管步驟　　 相同處理 向4支試管中分別加入2 mLH2O2溶液 不同處理 不處理 放在90 ℃左右的水浴中加熱 滴入2滴FeCl3溶液 滴入2滴肝臟研磨液 現象 氣泡 基本無 少 較多 很多 帶火星衛(wèi)生香

2、無復燃 有復燃 復燃性較強 復燃性很強 (3)實驗結論：酶具有催化作用，同無機催化劑相比，催化效率更高。 (4)實驗中的相關變量： (5)對照實驗： ①含義：除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實驗。 ②原則：除了要觀察的變量外，其他變量都應當始終保持相同。 3．酶的作用原理和本質 (1)作用原理： ①活化能：分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。 ②作用機制：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。 ③結果：由于酶的催化作用，細胞代謝才能在溫和條件下快速進行。 (2)本質 ①合成場所：活細胞中。 ②化學本質：絕大多

3、數是蛋白質，極少數是RNA。 [合作探討] 探討1：在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的四組實驗中，哪一組為對照組？滴加過肝臟研磨液的滴管可否再去滴加FeCl3溶液？ 提示：第1組。不能。否則少量的過氧化氫酶帶到滴加FeCl3溶液的實驗組中，干擾實驗結果的準確性。 探討2：加熱和無機催化劑都可降低化學反應的活化能嗎？ 提示：加熱只能提高反應速率，無機催化劑可降低活化能。 探討3：現有一種酶，請設計實驗探究其成分是蛋白質還是RNA。 提示： [思維升華] 1．酶本質的探索 2. 酶的本質和作用原理 (1)酶的本質： 化學本質 絕大多數是蛋白質 少數是RNA

4、 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸 合成場所 核糖體 細胞核(主要) 來源 一般活細胞中均能產生 生理功能 具有生物催化功能 (2)酶的作用機理 酶和其他催化劑均能降低化學反應的活化能，分析如下： ①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若將酶變?yōu)闊o機催化劑，則b在縱軸上向上移動。用加熱的方法不能降低活化能，但會提供活化能。 1．下列關于酶的實驗不正確的是(　　) A．上述反應中的自變量是催化劑的種類 B．該實驗能證明酶具有高效性 C．該實驗如果將肝臟進行研磨，效果會更好 D．該實驗的因變量是肝臟質量的變化

5、【解析】　上述實驗的因變量為過氧化氫的分解速率，而不是肝臟質量的變化。 【答案】　D 2．下列關于酶的敘述中正確的是(　　) 【導學號：19040190】 A．酶能調節(jié)生物體的生命活動 B．一般說來，活細胞都能產生酶 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，都可產生紫色反應 【解析】　本題考查的是酶的產生、化學本質和作用。酶具有催化作用，不能調節(jié)生物體的生命活動；酶由活細胞產生；酶絕大部分是蛋白質，在核糖體上合成，可與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應，少部分是RNA，不是在核糖體上合成，不能與雙縮脲試劑反應呈紫色。 【答案】　B 3．下圖為酶的作用模型，識圖并結

6、合有關知識判斷下列敘述有誤的是 (　　) A．無酶催化時，發(fā)生化學反應所需的活化能較高 B．酶起作用的部位是細胞內或細胞外 C．酶的基本組成單位是氨基酸或核糖核苷酸 D．圖中的a指發(fā)生化學反應需提供的能量 【解析】　圖示的a是有酶催化時，發(fā)生化學反應降低的活化能。 【答案】　D 酶 的 特 性 1．酶的特性 提示：①－b?、冢璫?、郏璦 2．溫度和pH對酶活性的影響 (1)酶活性的概念：酶對化學反應的催化效率。 (2)下列是溫度和pH對酶活性的影響示意圖，請寫出其中某點或某段表示的含義。 ①P點：最適溫度；Q點：最適pH。 ②偏離P點或Q點：酶

7、的活性降低。 ③溫度過高、pH過高或過低時：酶失活。 [合作探討] 探討1：許多加酶洗衣粉標有“請勿用60 ℃以上的熱水，以免洗衣粉失效”。你能說出其中的理論依據嗎？ 提示：溫度過高會影響酶的活性，甚至酶會因高溫變性而失活。 探討2：如何利用“淀粉、蔗糖、淀粉酶和斐林試劑”探究酶具有專一性？ 提示：在淀粉、蔗糖溶液中分別滴加等量淀粉酶和斐林試劑，據是否生成磚紅色沉淀(水浴加熱)予以判斷。 探討3：從蛋白質的結構和特點方面分析，在過酸、過堿或溫度過高的條件下，酶為什么會失活？該如何保存酶？ 提示：過酸、過堿和高溫使蛋白質變性失活，應在低溫和適宜pH下保存酶。 [思維升華]

8、 1．表示酶高效性的曲線(圖1) 圖1　　　　　　　　　　　圖2 (1)與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。 (2)催化劑只會縮短達到化學平衡所需的時間，不改變化學反應的平衡點。 2．表示酶專一性的曲線(圖2) (1)在A反應物中加入酶A，反應速率較未加酶時明顯加快，說明酶A催化A反應物的反應。 (2)在A反應物中加入酶B，反應速率和未加酶時相同，說明酶B不催化A反應物的反應。 3．底物濃度和酶濃度對酶促反應速率的影響 甲　　　　　　　乙(在底物充足情況下) (1)甲圖：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應速率隨底物濃度增加而加快，但當底物達到一定濃度后，受酶數

9、量和酶活性限制，酶促反應速率不再增加。 (2)乙圖：在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應速率與酶濃度成正比。 4．溫度、pH對酶活性的影響 圖a 圖b　　　　　　　　圖c (1)圖a說明：①在最適pH時，酶的催化作用最強，高于或低于最適pH，酶的催化作用將減弱。 ②過酸、過堿都會使酶失活。 ③不同的酶最適pH不同。 (2)圖b說明：①在一定溫度范圍內，隨溫度的升高，酶的催化作用增強，超過這一范圍酶催化作用將減弱。 ②低溫只會抑制酶的活性，而高溫會使酶失活。 (3)圖c說明：反應溶液中酸堿度的變化不影響酶作用的最適溫度。 1．下列關于酶催化特性的敘述，正確

10、的是(　　) A．低溫降低分子運動速率，抑制酶的活性 B．高溫激發(fā)酶的活性，提高酶促反應速率 C．增大底物的濃度，酶促反應速率可以持續(xù)上升 D．增加酶的物質量，酶促反應的產物量隨之增加 【解析】　低溫降低分子運動速率，從而抑制酶的活性；溫度過高使酶失活，可降低酶促反應速率；增大底物的濃度，酶促反應速率還受酶濃度的影響。 【答案】　A 2．下列A、B、C三圖表示酶濃度一定時，反應速率和反應物濃度、溫度、pH的關系，請據圖回答下列問題。 【導學號：19040191】 A　　　　　　　　B　　　　　　　C (1)圖A中，反應物達到某一濃度時，反應速率不再上升，其原因是____

11、____________________________________________________________ ______________________________________________________________。 (2)圖B中，b點對應的溫度稱____________________________________。 (3)圖C中，c點到d點的曲線急劇下降，其原因是 ____________________________________________________________。 (4)將裝有酶與反應物的甲、乙兩支試管分別放入12 ℃和75

12、 ℃的水浴鍋中，20 min后取出，轉入37 ℃的水浴鍋中保溫，兩試管內的反應情況分別是：甲：________，乙________。 【答案】　(1)受反應液中酶濃度的限制 (2)酶反應的最適溫度　(3)pH升高，酶活性下降　(4)速度加快　不反應 探 究 影 響 酶 活 性 的 因 素 ( 實 驗 ) 1．探究溫度對酶活性影響的實驗原理 (2)溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解。滴加碘液后，根據是否出現藍色及藍色的深淺來判斷酶的活性。 2．探究pH對酶活性影響的實驗原理 (1)H2O2H2O＋O2 (2)pH影響酶活性，從而影響氧氣的生成量，可用點燃但無火焰

13、的衛(wèi)生香的燃燒情況來檢驗氧氣生成量的多少。 [合作探討] 探討1：能否用H2O2溶液來探究溫度對酶活性的影響？ 提示：不能。H2O2溶液在高溫時會分解，實驗中的變量不是單一的，影響對實驗結果的分析。 探討2：在探究溫度對淀粉酶活性的影響的實驗中，能否用斐林試劑來檢測？ 提示：不能。因為斐林試劑與還原糖只有在加熱的條件下才有磚紅色沉淀生成，而該實驗需嚴格控制不同的溫度。 探討3：下面是某同學探究溫度對淀粉酶活性影響的實驗設計步驟，該同學的設計是否合理？ 序號 實驗操作內容 試管1 試管2 試管3 1 加入等量的可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2

14、 加入等量的新鮮淀粉酶溶液 1 mL(5分鐘) 1 mL (5分鐘) 1 mL(5分鐘) 3 控制不同的溫度條件 60 ℃熱水(5分鐘) 沸水(5分鐘) 冰塊(5分鐘) 4 加入等量的碘液 1滴 1滴 1滴 5 觀察實驗現象 不出現藍色(呈現碘液顏色) 藍色 藍色 提示：不合理，淀粉溶液和淀粉酶溶液在沒有達到設定溫度時混合，淀粉酶即發(fā)揮催化作用。對自變量的控制不準確。 [思維升華] 1．探究溫度對酶活性的影響 (1)實驗設計思路 (2)實驗設計程序 淀粉　　　　　　　淀粉酶 ↓　　　　　　　　 ↓ 各自在所控制的溫度下處理一段時間

15、　　　　　↓ 淀粉與相應溫度的淀粉酶混合 　　　　　↓ 在各自所控制的溫度下保溫一段時間 　　　　　↓ 滴加碘液，觀察顏色變化 2．探究pH對酶活性的影響 (1)實驗設計 (2)實驗設計程序 序號 實驗操作內容 試管1 試管2 試管3 1 注入等量的過氧化氫酶溶液 2滴 2滴 2滴 2 注入等量的不同pH的溶液 1 mL蒸餾水 1 mL 5%的HCl 1 mL 5%的NaOH 3 注入等量的3%的H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL 4 觀察實驗現象 有大量氣泡產生 無氣泡產生 無氣泡產生 5 將帶火星的衛(wèi)生香插入

16、試管內液面的上方 燃燒劇烈 燃燒較弱 燃燒較弱 1．下列有關酶實驗的敘述，正確的是(　　) A．探究溫度和pH對酶活性的影響時，分別選用淀粉和H2O2作為底物 B．探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用時，可用碘液檢測實驗結果 C．用H2O2作底物驗證酶的高效性時，通過測定氣泡或者氧氣釋放的多少可達到目的 D．探究淀粉酶的最適溫度的實驗順序：淀粉＋淀粉酶→置于相應水浴溫度5 min→滴斐林試劑加熱→觀察溶液顏色變化 【解析】　探究溫度對酶活性的影響時可以用淀粉，探究pH對酶活性的影響時可以用H2O2，故A正確。探究淀粉酶對淀粉和蔗糖作用時，不能用碘液檢測實驗結果，因為碘液對蔗糖或蔗

17、糖水解的產物都沒有顏色反應，故B錯誤。用過氧化氫做底物驗證酶的高效性時，可以通過觀察氣泡或氧氣的釋放速率來達到實驗目的，由于底物的量是一定的，所以實驗組和對照組最終氧氣的釋放量相同，故C錯誤。探究淀粉酶的最適溫度的實驗應先將淀粉置于相應溫度下然后在相應溫度下加酶，且不能用斐林試劑檢測實驗結果，故D錯誤。 【答案】　A 2．某小組在探究“影響酶活性的條件”的實驗時，提出“過氧化氫酶的活性是否受pH影響”的問題，并設計實驗操作步驟如下： 【導學號：19040192】 ①向甲、乙兩試管內各加入2 mL新配制的體積分數為3%的過氧化氫溶液。 ②向甲試管內加入1 mL質量分數為5%的鹽酸，向

18、乙試管內加入1 mL質量分數為5%的氫氧化鈉溶液。 ③向甲、乙兩試管內各加入2滴新鮮的質量分數為20%的豬肝研磨液。 ④觀察試管中發(fā)生的變化。 請依據該小組設計的實驗操作步驟，回答下列問題： (1)該實驗的自變量是________，過氧化氫分解速率是本實驗的________，可觀測的指標是________。 (2)上述操作步驟中存在明顯的缺陷，請指出：______________________ __________________________________________________________。 (3)將制備好的豬肝研磨液分別進行高溫和冷藏處理。經高溫處理后，實

19、驗效果不明顯，冷藏處理不影響實驗效果，原因是_______________________ ________________________________________________________。 (4)在與其他小組進行交流時，有同學建議進行定量實驗，以不同pH下出現同一結果所需要的時間來表示酶的活性，并根據實驗數據繪制不同條件下酶活性的曲線圖。該建議中，所需的時間越長，酶的活性越________。 【解析】　(1)探究pH影響酶活性的實驗中，pH是自變量，過氧化氫的分解速率為因變量。 (2)實驗應讓加酸，加堿與加蒸餾水對照。 (3)過氧化氫酶是蛋白質，高溫會破壞蛋白質的結

20、構。 (4)產生等量的氧氣所用的時間越長，說明酶的活性越低。 【答案】　(1)pH　因變量　試管中產生的氣泡數量　(2)缺少加蒸餾水的對照　(3)過氧化氫酶是蛋白質，在高溫處理時蛋白質變性，而冷藏時蛋白質沒有變性　(4)低(或弱) 1．下列關于酶的敘述，正確的是(　　) A．酶是具有分泌功能的細胞產生的 B．酶提供了反應過程所必需的活化能 C．高溫或pH改變會導致酶結構的改變 D．酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸 【解析】　本題考查酶的產生、作用和特點。酶是活細胞產生的，作用是降低活化能。過酸、過堿和高溫都會改變酶分子的結構。酶是生物催化劑，反應前后酶分子的結構不會

21、發(fā)生改變。 【答案】　C 2．下圖為酶催化反應的過程示意圖，以數字編號的圖形分別表示反應物、酶、生成物等反應要素，其中表示酶的圖形編號是(　　) 【導學號：19040193】 A．①　　　 B．②　　　　 C．③　　　 D．④ 【解析】　從圖中可以看出圖形①參與酶催化的反應，并在反應后能保持結構和性質不變，故圖形①應為酶。 【答案】　A 3．紡織工業(yè)上的褪漿工序常用兩種方法：化學法，需用NaOH 7～9克/升，在70 ℃～80 ℃條件下作用12小時，褪漿率僅為50%～60%；加酶法，用少量細菌淀粉酶，在適宜溫度時只需5分鐘，褪漿率達100%，這一事實說明(　　) A．酶

22、具有多樣性　　　　 B．酶具有高效性 C．酶具有專一性 D．酶具有溶解性 【解析】　由題意可知，少量淀粉酶比NaOH褪漿所用時間短得多，褪漿率高得多，說明酶具有高效性。 【答案】　B 4．下列環(huán)境因素的改變會使人體唾液淀粉酶的活性逐漸增大的是(　　) A．溫度由0 ℃上升到37 ℃ B．溫度由100 ℃降低到37 ℃ C．pH由2上升到7 D．pH由12降低到7 【解析】　酶在高溫、過酸、過堿的條件下會失活變性，不再恢復。唾液淀粉酶的最適溫度是37 ℃，最適pH在7左右，因此B、C、D條件均失活變性了，故選A。 【答案】　A 5．如下圖分別表示溫度、pH與酶活性的關系，

23、敘述不正確的是(　　) A．曲線A上的b點對應的溫度表示該酶的最適溫度 B．人體內胃蛋白酶的活性與曲線B相似 C．曲線B、C說明不同的酶有不同的最適pH D．酶活性隨溫度的升高而增強 【解析】　讀圖知酶活性在最適溫度前隨溫度升高而增強，過了最適溫度之后就降低甚至失活。 【答案】　D 課堂小結： 網絡構建 核心回扣 1.細胞代謝是細胞內每時每刻都進行著的各種化學反應，是細胞生命活動的基礎。 2.加熱使反應物獲得了能量，加快反應速率。 3.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。 4.酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質。 5.酶具有專一性和高效性，作用條件較溫和。 6.低溫抑制酶活性，但不破壞酶的分子結構。 7. 高溫、過酸、過堿都會導致酶分子結構破壞而永久失去活性。 13