新教材适用2024-2025学年高中生物第5章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学案新人教版必修1

第1课时酶的作用和本质课标要求1．概述酶的作用和本质。2．通过对有关酶试验的分析，学会限制变量和设计比照试验。核心素养1．生命观念——结构与功能观：酶的功能是由其独特的空间结构确定的。2．科学探究——试验思路及设计：能够依据试验目的，设计比较过氧化氢在不同条件下的分解试验，分析结果得出结论。学问点一酶在细胞代谢中的作用必备学问·夯实双基1．酶的发觉历程2．细胞代谢(1)概念：细胞中每时每刻都进行着很多_化学反应__，统称为细胞代谢。(2)实例①两分子单糖脱水缩合形成_二糖__，葡萄糖脱水缩合形成淀粉。②三分子脂肪酸与一分子甘油发生反应形成_三酰甘油__。(3)意义：细胞生命活动的基础。3．酶在细胞代谢中的作用(1)试验——比较过氧化氢在不同条件下的分解①试验原理：簇新的肝脏中含有较多的_过氧化氢酶__，H2O2H2O＋O2。②试验过程和现象试管编号1234相同处理向4支试管中分别加入2mL3%的H2O2溶液不同处理不处理放在90℃左右的水浴中加热滴入2滴FeCl3溶液，马上将点燃的卫生香放在试管内液面的上方滴入_2滴__肝脏研磨液，马上将点燃的卫生香放在试管内液面的上方现象气泡基本无_少__较多_很多__点燃的卫生香——_复燃但不明显___复燃明显__③试验结论Ⅰ.加热、FeCl3和过氧化氢酶都可以_加快__反应速率。Ⅱ.与无机催化剂FeCl3相比，过氧化氢酶的催化效率_更高__。(2)科学方法——限制变量和设计比照试验①试验中的变量项目含义上述试验中实例自变量试验中_人为限制的对试验对象进行处理__的因素不同条件的处理(加热、_FeCl3溶液__和_肝脏研磨液__)因变量因_自变量__变更而变更的变量_过氧化氢分解速率__无关变量除自变量外，试验过程中对_试验结果__造成影响的可变因素溶液的体积、肝脏研磨液的簇新程度、反应时间等②比照试验Ⅰ.概念：除作为_自变量__的因素外，其余因素(无关变量)都_保持一样__，并将结果进行比较的试验。Ⅱ.基本要求：设置_比照组和试验组__。比照组是指未经试验因素处理的、试验结果已知的组别(也叫常态组)，试验组是指经试验因素处理的，人为变更条件的、试验结果未知的组别。例如：上述试验中1号试管在试验中的作用就是比照(空白比照)，2号、3号和4号试管是试验组。Ⅲ.试验的原则：单一变量原则，即除了作为_自变量__的因素不同外，试验组和比照组的其余因素(无关变量)都_相同__且相宜。4．酶的作用原理(1)活化能：分子从常态转变为简单发生化学反应的活跃状态所须要的能量。(2)酶作用机理(实质)：_降低反应的活化能__，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。(3)酶降低化学反应活化能的图解①曲线Ⅱ：_无催化剂催化的__反应曲线。②曲线Ⅰ：_有酶催化的__反应曲线。③AC段：在无催化剂的条件下，反应所须要的活化能。④AB段：酶_降低的活化能__。⑤若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵坐标上将向_上__移动。(4)酶作用的意义：由于酶的催化作用，细胞代谢才能在较温柔条件下快速有序地进行。活学巧练1.细胞代谢只能产生对细胞有用的物质。(×)2．加热、无机催化剂和酶都能降低化学反应的活化能。(×)3．无关变量是对试验没有影响的变量。(×)4．酶通过给反应物供应能量加快反应速率。(×)深化探讨比较过氧化氢在不同条件下的分解试验中，2号试管与3、4号试管能不能形成比照，为什么？提示：不能，缘由是2号试管与3、4号试管之间不符合单一变量原则。课内探究·名师点睛1．“比较过氧化氢在不同条件下的分解”试验留意事项(1)肝脏最好是簇新的，否则会因酶的数量削减和活性降低影响试验效果。(2)过氧化氢溶液最好现配现用，因过氧化氢在常温下会渐渐分解，长时间放置会导致过氧化氢浓度不精确，影响试验效果。(3)取液时，不能混用胶头滴管，避开试剂混杂，影响试验结果。2．加热与加催化剂的作用机理比较(1)加热：给化学分子供应能量。(2)酶与无机催化剂的共性①降低化学反应的活化能，使反应速率加快，缩短达到平衡点的时间。②反应前后性质、数量不变。③只变更反应速率，不变更反应平衡点。典例剖析典例1下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”试验，下列有关分析合理的是(C)A．本试验的自变量只是催化剂的不同B．本试验的无关变量有温度和酶的用量等C．1号与2号、1号与4号可分别构成比照试验D．分析1号、2号试管的试验结果可知加热能降低反应的活化能解析：1号试管是比照组，2号、3号和4号试管分别进行的操作是加热、加无机催化剂、加酶，这些处理就是自变量，因此该试验的自变量是温度和催化剂的种类，A错误；除自变量外，试验过程中存在的会影响试验现象或结果的因素或条件称为无关变量，过氧化氢的浓度、溶液体积、反应时间、酶的用量等是无关变量，而温度是自变量之一，B错误；1号与2号比照，可说明加热能促进过氧化氢分解，1号与4号比照，可得出过氧化氢酶能催化过氧化氢分解，C正确；加热能使过氧化氢分子从常态转变成简单反应的活跃状态，不是降低反应的活化能，D错误。变式训练❶如图所示，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能，正确的图解是(C)解析：由于酶的作用是降低化学反应的活化能，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，故①比②曲线的峰值要低，且①②曲线峰值的差值表示降低的活化能E，C正确。学问点二酶的本质必备学问·夯实双基1．酶本质的探究历程(1)巴斯德之前：发酵是一个纯化学过程，与生命活动无关。(2)巴斯德与李比希的争辩eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(巴斯德(法国)提出：只有活酵母菌细胞参加,才能进行发酵,李比希(德国)认为：酵母菌细胞死亡裂解后释,放出某种物质引起发酵))(3)毕希纳(德国)：获得含有酿酶的提取液，但未能分别鉴定出酶。(4)萨姆纳(美国)：1926年用丙酮提取出了刀豆种子中的脲酶，后用多种方法证明脲酶是_蛋白质__。(5)切赫和奥特曼(美国)：20世纪80年头，发觉少数_RNA__也具有催化功能。2．酶的概念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_RNA__。活学巧练1.酶是活细胞产生的，只能在细胞内起作用。(×)2．全部的酶都是在核糖体上合成的。(×)3．酶具有催化、调整等多种功能。(×)深化探讨萨姆纳获得的脲酶结晶原委是什么物质？结合你学的学问给出一种可行的鉴定方法。提示：蛋白质；利用双缩脲试剂进行鉴定。课内探究·名师点睛酶的本质和作用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苷酸合成场所核糖体细胞核(主要)试验验证试验组待测酶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应待测酶液＋吡罗红染液→是否出现红色比照组1蛋白质样液＋双缩脲试剂→出现紫色反应RNA样液＋吡罗红染液→出现红色比照组2待测酶液不再具有催化实力待测酶液不再具有催化实力来源一般活细胞中均能产生生理功能具有生物催化功能作用机理降低化学反应的活化能典例剖析典例2酶是由活细胞产生的。下列关于酶的叙述中，正确的一组是(A)①酶是一类具有生物催化作用的蛋白质②酶在代谢中只能起催化作用③酶在化学反应前后种类和数量都不会发生变更④酶之所以能够改变更学反应速率，是因为供应了化学反应所需的活化能⑤只要条件相宜，酶在生物体外也能催化相应的化学反应A．②③⑤ B．①②④C．①③⑤ D．②③④[解析]大部分酶是蛋白质，但少数酶是RNA，①错误；酶的作用是催化，作用机理是降低化学反应的活化能，但自身在反应前后种类和数量不发生变更，②③正确、④错误；酶在生物体内外都可以发挥作用，⑤正确。变式训练❷下列有关酶的叙述，正确的是(B)A．酶的数量因参加化学反应而削减B．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸C．同一生物体不同细胞内的各种酶催化反应各不相同D．任何一个活细胞都能产生酶，酶在细胞内才起催化作用解析：酶的数量不会随着化学反应而变更；绝大多数酶属于蛋白质，少数酶为RNA，故酶的基本组成单位为氨基酸或核糖核苷酸；同一生物体不同细胞内的酶有相同种类，如呼吸酶，它们催化的反应是相同的；酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，除特别状况下活细胞均能产生酶，酶可以在细胞内或细胞外起催化作用。科学方法：限制变量和设计比照试验1．变量：试验过程中的变更因素称为变量。2．比照试验①含义：除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一样，并将结果进行比较的试验。③试验设计原则a．比照原则：设计比照试验，既要有比照组又要有试验组。b．单一变量原则：试验设计时只有一个自变量，且无关变量在比照组和试验组中均要保持一样且相宜。c．等量性原则：指除单一变量可以变更外，其他的试验条件应是一样的，如所用试剂量要相同、放在相同条件下培育、取长势相同的植物培育等。典例3下表是有关淀粉酶的探究试验，“＋”表示加，“－”表示不加。下列叙述正确的是(D)试管编号122mL3%淀粉溶液＋－2mL3%蔗糖溶液－＋1mL2%淀粉酶溶液＋＋结果检测滴加斐林试剂并水浴加热试验结果砖红色无砖红色A.试验的目的是探究pH对淀粉酶活性的影响B．能用碘液对试验的结果进行检测C．试验中的自变量是催化剂的种类D．试验结果说明淀粉酶具有专一性解析：分析图表信息可知，该试验中的单一变量为底物的种类而不是pH，故试验目的不是探究pH对淀粉酶活性的影响，A、C错误；本试验不行用碘液对试验结果进行检测，因为不管淀粉酶能否催化蔗糖分解，溶液都不变色，B错误；试验结果为淀粉酶催化淀粉水解生成的还原糖，可与斐林试剂发生反应生成砖红色沉淀，而蔗糖一组不能发生反应，说明淀粉酶具有专一性，D正确。学霸记忆1.细胞代谢是细胞中化学反应的总称。2．酶是生物催化剂，其催化原理是降低化学反应的活化能。3．酶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。1．如图曲线表示物质A生成物质P的化学反应，分别为无催化条件和有酶催化条件下的能量变更过程。下列相关叙述正确的是(D)A．ab段表示在有酶催化条件下，使物质A生成物质P反应发生须要的活化能B．ad段表示在无催化剂催化条件下，使物质A生成物质P反应发生须要的活化能C．若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向下移动D．若只变更反应的温度或pH条件，则图中曲线的原有形态可发生变更解析：依据图中曲线、文字说明和酶的作用原理可知bc段表示在有酶催化条件下，使物质A生成物质P反应时须要的活化能；依据活化能概念可知，ac段表示无催化剂时所需的活化能；无机催化剂催化效率低，降低的活化能少，b应向上移动；温度或pH影响酶的活性甚至会使酶丢失活性，因此会改变更学反应所需的活化能，因此变更温度或pH，则图中曲线的形态也会变更，所以D正确，A、B、C错误。2．(2024·兰州一中高一期末)下列关于比较过氧化氢在不同条件下分解的试验描述，正确的是(B)A．分别往试管中加入两滴肝脏研磨液、FeCl3溶液，保证了催化剂用量相等B．该试验的自变量是高温、FeCl3溶液和肝脏研磨液，因变量是H2O2的分解速率C．试验的温度、底物的量等都能影响试验的结果，都是该试验的自变量D．通过该对比试验，证明酶具有高效性解析：每滴FeCl3溶液中的Fe3＋数大约是每滴肝脏研磨液中的过氧化氢酶分子数的25万倍，分别往试管中加入两滴肝脏研磨液、FeCl3溶液，保证了加入溶液的量相等，但催化剂的用量并不相等，A错误；该试验的自变量是高温、FeCl3溶液和肝脏研磨液等处理条件，因变量是H2O2的分解速率，B正确；试验的温度、底物的量等都能影响试验的结果，都是该试验的无关变量，C错误；该试验并不都是试验组，还设置有比照组，不是对比试验，D错误；故选B。3．(2024·湖南雨花高一期末)某校生物爱好小组为探究影响酶活性的因素而设计了以下试验方案。请分析后回答下列问题：试管底物和试剂试验条件甲1cm3蛋白块＋4mL胃蛋白酶溶液37℃水溶液乙1cm3蛋白块＋4mL胃蛋白酶溶液70℃水溶液丙1cm3蛋白块＋4mL胃蛋白酶溶液0℃水溶液(1)该试验中，pH属于_无关__变量，所以三支试管的pH应_保持一样且相宜。(2)甲、乙、丙三支试管中，酶活性最高的是_甲__试管。(3)如将试验的材料换为簇新肝脏研磨液和H2O2溶液，此设计不科学，其理由是_H2O2在加热的条件下会分解__。(4)假如干脆选用双缩脲试剂