2017-2018学年生物必修1教学案：第5章 第1节 第1课时

<xxxxxxxxx>细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶第1课时酶的作用和本质预习导引区预习导引区一、酶在细胞代谢中的作用阅读教材P78〜79细胞代谢场所：活细胞内。实质：各种化学反应的总称。意义：细胞生命活动的基础。2．比较过氧化氢在不同条件下的分解实验原理：H2O2在水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3+和肝脏研磨液中过氧化氢酶的作用下加速分解。实验步骤和实验现象试管步骤翌过氧化1过氧-总6液"test■■-9Qf―水FFeCI,经过氧化#肝驻研Id于氮擁液■1相同处理向4支试管中分别加入2mLHO溶液22不同处理现象不处理放在90C左右的水浴中加热滴入2滴FeCl3溶液滴入2滴肝脏研磨液气泡基本无少较多很多带火无复燃有复燃复燃性复燃性

星卫生香较强很强实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，催化效率更高。实验中的相关变量①自变量含义；在实验中人为改变的变量实例；过氧化氢分解的不同条件①自变量|决［定②因变量③无关变量：除自变量外影响实验结果的变量，如过氧化氢分解实验中反应物的性质、浓度、肝脏的新鲜程度等。对照实验含义：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。原则：除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。二、酶的作用原理和本质阅读教材P80〜a?酶的作用原理活化能：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。原理：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。意义：使细胞代谢能在温和条件下快速进行。酶的本质合成场所：活细胞中。化学本质：绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。重点聚焦I1.代谢为什么离不开酶？|2.酶的本质是什么？I3.酶的作用机理是什么？探究点一酶在细胞代谢中的作用探究点一酶在细胞代谢中的作用［共研探究］细胞代谢离不开酶，请结合教材实验探讨酶在代谢中的作用1．观察下面两个反应，总结细胞代谢的概念。叶绿体:C()z+H?0—(CH?())+()g--酶--核糖体：氨基酸週響負多駄(蛋白质)对细胞来说，能量的获得和利用都必须通过化学反应。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。从反应式来看，生物体内的化学反应需要酶的参与。阅读教材P78〜79“实验”内容，通过比较过氧化氢在不同条件下的分解来认识酶在细胞代谢中的作用，思考并讨论下列问题：完成该实验依据的原理是什么？提示:①2H^()2—2Hg()+()£；过氧化氢酶2H?C)22H?()十()2；_三氯化铁2H?()22Hg()+o(2)实验现象与结果分析试管编号气泡的多少点燃的卫生香检测结果分析

1无明显的气泡无助燃性h2O2自然分解缓慢2很少助燃性较弱加热能促进H2O2分解3较多助燃性较强Fe3+能催化H2O2分解4很多助燃性更强过氧化氢酶能催化HO分解，且效率更高(3)实验中的注意事项①实验中为什么必须采用新鲜肝脏研磨液作材料？提示：a.肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶就会在腐生细菌的作用下分解而失去催化作用。b研磨肝脏，使过氧化氢酶释放出来，释放出的过氧化氢酶与试管内过氧化氢分子充分接触，加速过氧化氢的分解。②实验中滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液的滴管能否混用？为什么？提示：不能。少量的酶带入FeCl3溶液会干扰实验结果。阅读教材P79“控制变量”内容，分析实验中的变量及对照类型有哪些?2niLII2O222mLH22niLII2O22①实验中变量控制的相关概念a.自变量：实验过程中可以人为改变的变量。b因变量：随着自变量的变化而变化的变量称做因变量。c无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。②对照类型：试管1与试管2、3、4之间形成空白对照；试管2与试管3、4,试管3与试管4之间都形成了条件对照。结合上述概念，分析该实验中的自变量、因变量、无关变量、对照组、实验组，完成下表。自变量因变量无关变量对照组实验组2号：水浴加热；3号：加FeCl3溶液；4号：加肝脏研HO分解速率22加入HO的量：22实验室的温度；FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜1号试管2、3、4号试管磨液程度3．活化能和酶催化的原理2号试管与1号试管相比，说明过氧化氢分子从不反应的常态转变为容易分解的活跃状态,需要提供能量，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。判断正误加热能加快过氧化氢分解，因为加热为过氧化氢提供活化能。(V)过氧化氢酶、Fe3+能加快过氧化氢的分解，是因为过氧化氢酶、Fe3+为反应提供活化能。(X)4号试管和3号试管相比，说明酶和无机催化剂一样，都能降低化学反应的活化能,使原本高温、高压下才能发生的反应在常温、常压下就能发生。同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶能提高催化效率，能否增加化学反应中产物的总量？为什么？提示：不能。酶缩短了达到化学平衡所需的时间。酶催化原理的图像①图中ac表示无催化剂时反应进行所需要的活化能,be段表示酶催化时反应进行所需要的活化能。②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能,但会提供反应所需的能量。［总结升华］1．细胞代谢的场所与实质细胞丨代谢［泌(各种化学反应的总称)2．过氧化氢在不同条件下的分解结果加入无机加入酶催化剂加入无机加入酶催化剂【易错易混】(1)酶和无机催化剂一样，只能催化热力学上允许进行的反应。酶可以缩短化学反应到达平衡的时间，但不能改变反应的平衡点在反应前后，酶的化学性质和数量保持不变。［对点演练］在“比较过氧化氢酶和Fe3+催化H2O2分解”的实验中，对实验结果分析正确的是()在过氧化氢酶的作用下，过氧化氢的分解最快，是因为20%的肝脏研磨液的浓度高于3.5%的Fed3溶液3.5%的FeCl3溶液对过氧化氢分解速率慢，是因为其分子物质的量浓度过高，影响了活性的正常发挥肝脏研磨液中过氧化氢分解速率快，是因为酶的催化效率比一般无机催化剂催化效率高如果将四支试管都放在90°C水浴中，第4支试管(加肝脏研磨液的试管)反应速率仍最快解析：选C20%的肝脏研磨液，其中含酶的数量并不大，A项错误；催化剂浓度大不会影响活性的正常发挥，B项错误；酶比无机催化剂催化效果更显著，催化效率更高，C项正确；过氧化氢酶的化学本质是蛋白质，在90C水浴中，将会变性失去催化能力，Fe3+却仍可以起催化作用，D项错误。有一种化学反应P+Q=R,图中所示的实线表示在无酶存在的条件下此反应的进程,若在t1时将催化此反应的酶加入反应底物混合物中，图中能表示加入酶以后此反应进程的曲线是()曲线是()A.aB.b酶的本质解析：选cti时，将催化此反应的酶加入反应混合物中，会加快化学反应的速率，使达到化学平衡点的时间提前，但是不改变反应的平衡点，即加酶后此反应的进程曲线为c。酶的本质探究点二［共研探究］酶是一种生物催化剂，其化学本质是什么？对此科学家们进行了不懈的研究。阅读教材P81“资料分析”，认识科学家探索酶本质的过程。酶的概念和本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数是RNAo现有一种酶，请设计实验探究其成分是蛋白质还是RNAo待测提示：焦*双缩月尿试剂紫色一酶是蛋白质毗罗红染液红色一酶是RNA酶液［总结升华］1．酶的本质化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核昔酸合成场所核糖体细胞核(主要)来源一般活细胞中均能产生生理功能具有生物催化功能2.有关酶的5个易错点不要认为酶都是蛋白质，因为有少部分酶是RNAo不要认为只有分泌功能的细胞才产生酶。一般来说，活细胞都能产生酶。不要认为酶只在细胞内起作用，只要条件适宜，酶在细胞内、细胞外和体外都发挥作用。酶只有催化作用，没有调节功能。酶不能从食物中获得，只能在生物体内合成。［对点演练］

3．判断正误TOC\o"1-5"\h\z酶在生物体内有催化和调节作用。()(2)酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。()有些酶中含有核糖。()酶催化作用的实质——提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。()酶只有在活细胞内才能发挥作用。()酶可以从食物中直接获取。()答案：(l)x(2)X⑶丁(4)x(5)x(6)x随堂练-*课堂&分钟对点练'让学生趣热打铁誚化所学,眦絲速度艮练准度课下练随堂练-*课堂&分钟对点练'让学生趣热打铁誚化所学,眦絲速度艮练准度课下练课卞限时檢测'捉連提能-每课-栓测.步步为营步步羸训统提能区•随堂固基础1．有一种酶，是由20%的蛋白质和80%的RNA组成的，如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2+的浓度，则留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明()A．RNA具有生物催化作用酶是由RNA和蛋白质组成的酶的化学本质是蛋白质绝大多数的酶是蛋白质，少数是RNA答案：A2．在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，把肝脏制成研磨液的目的是()保护过氧化氢酶有利于过氧化氢酶与反应物的接触提高过氧化氢酶的活性有利于对实验结果的观察解析：选B将新鲜肝脏制成研磨液的目的是使肝脏中的过氧化氢酶与过氧化氢充分接触，提高反应速率。关于生物学实验中的变量，下列说法不正确的是()任何生物学实验中都需要设置变量对照实验中应遵循单一变量原则(6)上述实验中的(6)上述实验中的是实验组，是对照组。解析：(1)由表中的实验处理可知，实验的自变量是温度和催化剂，过氧化氢溶液、FeCl3溶液、肝脏研磨液的用量和溶液的pH等都属于无关变量。(2)肝脏放置时间太久，会被微生物破坏，其中含有的过氧化氢酶被破坏，失去催化过氧化氢分解的能力。(3)若要研究生物催化剂和无机催化剂的差别，实验的自变量是催化剂种类，因此可选用表格中的试管3和试管4。(4)试管1和试管2的实验处理不同的是温度，二者比较可以说明温度对过氧化氢分对照实验中一定存在自变量无关变量并不是与实验结果没有关系解析：选A只有对照实验中才需设置变量，纯粹的观察实验(如用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体)则无需设置变量。4．在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，对实验的处理如表所示。试管组别实验处理加入3%H2O2(mL)温度加入试剂试管12常温/试管229or/试管32常温2滴3.5%FeCls溶液试管42常温2滴20%肝脏研磨液(1)在上表的实验处理中，研究了哪些自变量？TOC\o"1-5"\h\z写出一种无关变量。该实验用的肝脏要求新鲜原因是。若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别，可选用的实验组合是。若试管1和试管2组成对照实验，能说明的问题是除了(4)小题的对照实验，请再找出一组对照实验，，该对照实验说明的问题是解具有促进作用，其作用原理是加热使过氧化氢分子得到能量，促使其分解。(5)分析表格中实验处理，除试管1与试管2对照外，还有试管1与试管3或试管4,说明无机催化剂Fe3＋或生物催化剂过氧化氢酶都具有催化过氧化氢分解的作用；试管1与试管3、试管4对照，则可说明过氧化氢酶催化过氧化氢分解的效率比Fe3+高。(6)上述实验中的试管2、3、4是实验组，试管1是对照组。答案：(1)温度、催化剂过氧化氢溶液的用量、FeCl3溶液的用量、肝脏研磨液的用量、溶液的pH(写出一种即可)(2)肝脏放置时间长，过氧化氢酶会被破坏，影响实验效果⑶试管3和试管4(4)加热使过氧化氢分子得到能量，促使过氧化氢分解(5)答案一：试管1和试管3FeCl3溶液能催化过氧化氢的分解答案二：试管1和试管4肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解答案三：试管1、试管3和试管4FeCl3溶液和肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，且过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3溶液中的Fe3+(6)试管2、试管3和试管4试管1、课时达标训练(十六)【基础题组】1．下列关于酶的叙述，正确的是()酶只有在生物体内才能起催化作用酶都有消化作用调节新陈代谢的物质不是酶所有酶与双缩脲试剂作用均可发生紫色反应解析：选C酶虽然是由活细胞产生的，但它的催化作用不一定在生物体内，只要条件适宜，体内体外都可起催化作用。酶的催化作用表现在多方面，有的酶促进物质合成，有的酶促进物质分解，只有消化酶才能促进消化。调节新陈代谢的物质有激素、维生素、无机盐等，酶只对代谢过程的化学反应起催化作用。少数酶是RNA，不能与双缩脲试剂发生紫色反应。2．“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，滴入过氧化氢酶的试管内()产生的气泡多，点燃的卫生香燃烧不猛烈产生的气泡多，点燃的卫生香燃烧猛烈产生的气泡少，点燃的卫生香燃烧不猛烈产生的气泡少，点燃的卫生香燃烧猛烈解析：选B由于过氧化氢酶降低化学反应的活化能效果显著，因此过氧化氢分解速率较快，产生的气泡多，点燃的卫生香燃烧猛烈。3．在如图所示的实验中，属于自变量的是()氯优铁一p过氧化总一1催化剂过氧化氢分解的速率产生气泡量试管中的过氧化氢溶液的量解析：选A图中的实验处理是分别向过氧化氢溶液中加入氯化铁和过氧化氢酶溶液，Fe3+和过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解，因此该实验的自变量是催化剂的不同。TOC\o"1-5"\h\z下列有关酶的叙述正确的是()是有分泌功能的细胞产生的②有的从食物中获得，有的在体内转化而来③凡是活细胞，一般都能产生酶④酶都是蛋白质⑤有的酶不是蛋白质⑥酶在代谢中有多种功能⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用⑧酶只是起催化作用①②⑤B.①⑤⑧C.③⑤⑧D.①③⑤解析：选C酶是由活细胞产生的，具有生物催化作用的有机物。就酶的化学本质而言，主要是蛋白质，少数是RNA,④错误、⑤正确；就酶作用的场所而言，有胞内酶和胞外酶，活细胞一般都能产生胞内酶，①错误、③正确；代谢是细胞内全部有序化学变化的总称，在这一过程中，需要酶的催化，⑥⑦错误、⑧正确。对盛有过氧化氢的试管加热和加入催化剂，都能够促进其分解，下列相关叙述正确的是()二者的基本原理是相同的前者是使过氧化氢分子的能量提高，而后者是降低过氧化氢分子发生化学反应的能量两者都可以降低过氧化氢分子的活化能酶和Fe3+的作用原理是不同的解析：选B加热主要是使过氧化氢分子的能量提高，达到活化能，使反应进行；催化剂则是降低过氧化氢分子的活化能，使分子原来具有的能量达到活化能，从而能够发生反应，二者的基本原理是不同的。酶和Fe3+都是催化剂，它们的作用原理是相同的，只是效率不同。(2016•黄梅三中高一期末)酶具有极强的催化功能，最根本的原因是()①增加了反应物之间的接触②降低了反应物分子的活化能③提高了反应物分子的活化能④本身的数量和性质不变化，可反复利用①②B.②③C.③④D.②④解析：选D酶之所以具有极强的催化功能，关键是它能降低化学反应的活化能，并且它与无机催化剂一样，化学反应前后本身数量和性质不改变，可反复利用。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，此种化学反应立即减慢。由此可以说明()RNA是核酸的一种RNA有时也可称为遗传物质RNA主要存在于细胞质中RNA也可作为生物催化剂解析：选DRNA被有关酶水解后，化学反应立即减慢，说明该RNA属于酶，可催化此反应的进行，即RNA也具有催化作用，故D项正确。A、B、C三项从内容上讲均是正确的说法，但无法从题干信息中得出这些结论，故三项均错误。在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中加入肝脏研磨液与加入氯化铁的试管反应程度类似，都不剧烈，可能的原因是()过氧化氢溶液配置时间过长肝脏不新鲜试管不干净A、B都有可能解析：选D由于实验中加入肝脏研磨液和加入氯化铁的试管反应都不剧烈，其原因有两个方面：一是使用的过氧化氢溶液配置时间过长，自身已发生分解；二是使用的肝脏不新鲜，其中的过氧化氢酶已被微生物破坏。【能力题组】甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图所示。下列分析错甲酶不可能是具有催化功能的RNA乙酶的化学本质为蛋白质乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变解析：选B酶具有专一性，蛋白酶能催化蛋白质降解。由图可知，在蛋白酶的作用下,甲酶活性没有变化，而乙酶活性逐渐下降，说明甲酶的化学本质不是蛋白质，有可能是RNA；而乙酶的化学本质是蛋白质，在蛋白酶的作用下其空间结构被改变。

10．酶具有很高的催化效率，其原因是()酶能降低化学反应对温度等条件的要求能使反应物变成更加细小的微粒，增加接触面积降低了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提供了化学反应开始时所需的活化能解析：选C酶的作用是降低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，即降低化学反应的活化能。下列有关酶的叙述，正确的是()组成酶的单体是氨基酸或脱氧核苷酸冬季，人体内酶的活性随环境温度的下降而降低底物充足，其他条件适宜，酶促反应速率与酶的浓度成正比酶通过提供能量或降低活化能来提高反应速率解析：选C组成酶的单位是氨基酸或核糖核苷酸；冬季，人体内酶的活性不随环境温度的下降而降低，因为人是恒温动物；酶通过降低活化能来提高反应速率。下列关于酶的叙述，正确的是()酶只有在生物体内才能起催化作用，起催化作用的本质是提高反应的活化能所有酶都含有C、H、0、N四种化学元素人体内的酶进行催化过程中，酶本身不变，所以酶不会发生自我更新酶都在核糖体上合成解析：选B酶是由活细胞产生的，在细胞内和细胞外都可发挥催化作用，酶的作用机理是降低化学反应的活化能。酶的本质是蛋白质或RNA,故都含有C、H、0、N四种元素，在核糖体或细胞核中合成。反应前后，酶本身不变，但在人体内的酶仍会不断更新。如图所示分别向4支各盛有5mL过氧化氢溶液的试管内加入肝或砂子。在这个实验中，试管A放氧相对缓慢，试管C和D不放氧。请回答：dli胡块状肝诫珊榔的肝胡碾碎、煮沸

dli胡块状肝诫珊榔的肝胡碾碎、煮沸

并冷却的肝子-DEBB琳肝脏中能引起过氧化氢释放氧气。理由是2)为什么用煮沸冷却的肝作对照要比用砂子作对照更好些？为什么试管B放氧速度比试管A快？答案：(1)过氧化氢酶过氧化氢酶能催化过氧化氢分解成HO和0(2)煮沸冷却的肝22中同样含有过氧化氢酶，但已失去活性，这样遵循了单一变量原则，同时该对照实验还能说明温度过高，酶将失去活性(3)将肝碾碎，过氧化氢酶容易释放出来14.下表是有关H0的系列实验，回答有关问题。22序号反应物加入物质条件现象X1H022无室温几乎无气泡X12H022氯化铁室温X23H022土豆浸出液