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1、第五章细胞的能量供应和利用第5章(学案)细胞的能量供应和利用 本章内容包括：降低化学反应活化能的酶、细胞的能量“通货”ATP、ATP的主要来源细胞呼吸、能量之源光与光合作用四节内容。细胞代谢是细胞生命活动的基础，细胞代谢能有条不紊地高效进行既离不开酶的催化作用，也离不开能量的推动；奇妙的自然选择过程“选中”了ATP作为生命活动的干脆能源物质，而ATP的主要来源是细胞内的有机物的氧化分解过程即细胞呼吸；细胞内有机物中的能量从根本上说来自光与光合作用。本章教材的内容环环相扣、按部就班、异彩纷呈，把我们带入细胞能量利用和供应的微观世界！ 第5章细胞的能量供应和利用 第5章细胞的能量供应和利用第1节降
2、低化学反应活化能的酶一、教学目标1.说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。2.通过阅读分析“关于酶本质的探究”的资料，认同科学是在不断的探究和争辩中前进的。3.进行有关的试验和探究，学会限制自变量，视察和检测因变量的改变，以及设置比照组和重复试验。二、教学重点和难点1.教学重点酶的作用、本质和特性。2.教学难点（1）酶降低化学反应活化能的原理。（2）限制变量的科学方法。三、教学方法试验演示法、探究法、讲授法四、课时支配2五、教学过程复习及板书1.消化：在消化道内将食物分解成可以汲取的成分的过程，叫做。2.物理消化：通过牙齿的咀嚼、舌的搅拌和胃的蠕动，将食物磨碎、搅拌并与消化液混合，这叫。3.化
3、学消化：通过各种消化液、消化酶的作用，使食物中各种成分分解为可汲取的养分物质，这叫。引入以“问题探讨”引入，学生思索探讨回答，老师提示。提示1.这个试验要解决的问题是：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化？2.是胃内的化学物质将肉块分解了。3.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。问题以“本节聚焦”再次引起学生的思索，留意。板书一、酶的作用和本质细胞代谢：细胞每时每刻都进行着很多化学反应。酶在细胞代谢中的作用演示试验比较过氧化氢在不同条件下的分解。老师边做边让学生完成“探讨”。提示1.2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。2.不能。
4、3.说明FeCl3中的Fe3+和簇新肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。质量分数为20%的簇新肝脏研磨液1滴质量分数为3.5%的氯化铁溶液1滴生物催化剂：过氧化氢酶所含酶的相对数量：1无机催化剂：Fe3+Fe3+的相对数量：25万4.4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。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应须要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满意这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺当进行至关重要。 板书活化能：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。讲解并描述在20测得的过氧化氢分解的活化能条件活
5、化能没有催化剂催化用胶态铂催化用过氧化氢酶催化755429催化效率：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，效率更高。板书酶的本质资料分析学生阅读分析探讨回答，老师提示。提示1.巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的。2.提示：巴斯德是微生物学家，特殊强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争辩促使后人把对酶的探讨的目标集中在他们争辩的焦点上，使科学探讨更加有的放矢。3.毕希纳的试验说
6、明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破裂后接着起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。4.萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。胜利属于不畏艰苦的人。5.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等。小结略。作业练习一二。提示基础题1.巴斯德：发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。李比希：引起发酵的是细胞中的某些物质，但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。毕希纳：酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破裂后接着起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。萨姆纳：酶是蛋白质。2.（1）细胞内每时每刻都
7、在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应须要高效率地进行，酶的催化效率比无机催化剂高得多。（2）细胞内的化学反应须要在常温、常压、酸碱度适中等温柔条件下进行，无机催化剂经常须要协助以高温、高压、强酸、强碱等猛烈条件才能有较高的催化效率。3.D。拓展题1.可用第2章中学过的鉴定蛋白质的方法。在萨姆纳之前，之所以很难鉴定酶的本质，主要是因为细胞中酶的提取和纯化特别困难。2.（1）如四膜虫的rRNA前体具有催化活性。（2）目前已有发觉具催化活性的DNA的报道。 二、酶的特性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等。问题以“本节聚焦”发问，引起学生的思索和留意。讲解
8、并描述酶催化作用的特点生物体内的各种化学反应，几乎都是由酶催化的。酶所催化的反应叫酶促反应。酶促反应中被酶作用的物质叫做底物。经反应生成的物质叫做产物。酶作为生物催化剂，与一般催化剂有相同之处，也有其自身的特点。相同点：（1）变更化学反应速率，本身不被消耗；（2）只能催化热力学允许进行的反应；（3）加快化学反应速率，缩短达到平衡时间，但不变更平衡点；（4）降低活化能，使速率加快。不同点：（1）高效性，指催化效率很高，使得反应速率很快；（2）专一性，任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物，这就是酶对底物的专一性；（3）多样性，指生物体内具有种类繁多的酶；（4）易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而
9、会被高温、强酸、强碱等破坏；（5）反应条件的温柔性，酶促反应在常温、常压、生理pH条件下进行；（6）酶的催化活性受到调整、限制；（7）有些酶的催化活性与辅因子有关。板书酶具有高效性酶具有专一性酶的作用条件较温柔（探究影响酶活性的条件，老师做试验，学生边视察便得出酶的作用条件。）酶的催化活性的强弱以单位时间（每分）内底物削减量或产物生成量来表示。讲解并描述影响酶作用的因素酶的催化活性的强弱以单位时间（每分）内底物削减量或产物生成量来表示。探讨某一因素对酶促反应速率的影响时，应在保持其他因素不变的状况下，单独变更探讨的因素。影响酶促反应的因素常有：酶的浓度、底物浓度、pH值、温度、抑制剂、激活剂等
10、。其改变规律有以下特点。（1）酶浓度对酶促反应的影响在底物足够，其他条件固定的条件下，反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速率与酶浓度成正比。（2）底物浓度对酶促反应的影响在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比；在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速率也随之加快，但不显著；当底物浓度很大，且达到肯定限度时，反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率几乎不再变更。（3）pH对酶促反应的影响每一种酶只能在肯定限度的pH范围内才表现活性，超过这个范围酶就会失去活性。在肯定条件下，每一种酶在某一个pH时活力最大
11、，这个pH称为这种酶的最适pH。（4）温度对酶促反应的影响酶促反应在肯定温度范围内反应速率随温度的上升而加快；但当温度上升到肯定限度时，酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的上升而下降。在肯定条件下，每一种酶在某一温度时活力最大，这个温度称为这种酶的最适温度。（5）激活剂对酶促反应的影响激活剂可以提高酶活性，但不是酶活性所必需的。激活剂大致分两类：无机离子和小分子化合物。（6）抑制剂对酶促反应的影响抑制剂使酶活性下降，但不使酶变性。抑制剂作用机制分两种：可逆的抑制作用和不行逆的抑制作用。小结酶具有高效性酶具有专一性酶的作用条件较温柔作业练习一二。提示基础题1.B。2.B。3.这个模型中A代表某
12、类酶，B代表反应底物，C和D代表反应产物。这个模型的含义是：酶A与底物B专一性结合，催化反应的发生，产生了产物C和D。这个模型揭示了酶的专一性。拓展题1.（1）A点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。B点：反应速率在此时达到最高。C点：反应速率不再随反应底物浓度的增加而上升，维持在相对稳定的水平。（2）假如A点时温度上升10，曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的改变。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。（3）该曲线表明，B点的反应底物的浓度足够大，是酶的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快（图略）。 第5章细胞的能量供应和利用
13、阅读创新 光合作用与粮食产量的关系 影响光合作用的因素与生产实践有着极大关系，对此我们要赐予足够重视。影响植物光合作用的因素很图552多，主要的有光照强度和光照时间、环境中二氧化碳的浓度、温度以及土壤中的水肥条件等。这些因素中，任何一种因素的变更都将影响光合作用的进行。例如，当光照强度提高时，光合速率也随之增加；当光照强度减弱时，光合速率也随之下降。两者的关系如右图所示。 在A点时，植物进行光合作用所汲取的二氧化碳与它呼吸时所释放的二氧化碳相等，此时植物的光合速率=呼吸速率，二者处于动态平衡；假如光照强度低于A时，光合速率呼吸速率，植物不仅不能积累有机物，相反还要消耗体内原有的有机物；只有当光
14、照强度高于A点时，植物的光合速率随光照强度的增加而提高。但当光照强度到达肯定程度时，光合速率的提高幅度减缓，最终达到肯定限度（B时），就不再提高。（虚线表示真正光合速率；实线表示表观光合速率，它是真正光合速率与呼吸速率之差。） 耐阴植物的最大光照强度为500010000lx；阳生植物中的C3植物须要的最大光照强度大约是3000050000lx；而C4植物甚至达到100000lx时，光照强度还未达到最高。 温度和光合作用的关系也特别亲密，不过温度对光反应影响小，而暗反应明显地受温度的影响和制约，这主要是因为暗反应是一系列的酶促反应。 温度和光合作用强度的关系如图553所示：A点为植物进行光合作用
15、的最低温度，不同植物的最低温度不同，如热带植物大约为57，高粱和玉米大约为510，而地衣为-20。在最低温度时，植物的光合作用几乎不能进行。从AB，随温度的上升，植物的光合作用不断增加，但当温度上升到肯定程度时（如B），植物的光合作用强度不再提高，则此时的B点温度为植物进行光合作用的最适温度。不同植物的最适温度不一样，通常C4植物比C3植物有较高的最适温度范围，如C4植物中的高粱最适温度为4045，而C3植物水稻的最相宜的温度为1832。当温度从BC时，光合作用快速下降，C点为植物光合作用的最高温度。C3植物光合作用的最高温度范围比C3植物要高，如C4植物一般在5060，而C3植物一般在40以
16、下。(A表示最低温度，B表示最适温度，C表示最高温度。） 1.探究影响酶催化效率的因素 设计试验，探究（酶浓度、温度、pH或底物）对酶催化效率的影响。尝试绘出以上各种不同因素影响酶催化效率的坐标曲线图。 2探究影响光合作用的因素 设计试验，探究（光、二氧化碳浓度或温度等）影响光合作用的因素。依据探究试验的有关要求，写出试验设计方案及相应的结果预料。 第5章细胞的能量供应和利用实力拓展 一、选择题 1.酶是活细胞产生的。下列关于酶的叙述中，错误的是（）。 A有些酶是RNAB酶的数量因参加化学反应而削减 C酶的活性与pH有关D酶的催化效率很高 2.能在水稻叶肉细胞的细胞质基质、线粒体基质、叶绿体基
17、质中产生的代谢产物分别是（）。 A.二氧化碳、丙酮酸、（CH2O）B.丙酮酸、（CH2O）、二氧化碳 C.丙酮酸、二氧化碳、（CH2O）D.（CH2O）、丙酮酸、二氧化碳 3.海洋中电鳗有放电现象，其电能是（）。 A有机物进行氧化分说明放的化学能转变而来 B由热能转变而来 C由光能转变而来 D由ATP转变成ADP时释放的化学能转变而来 4.下列关于光合作用和呼吸作用的叙述中，错误的是（）。 A光合作用和呼吸作用都包括一系列氧化还原反应 B光合作用和呼吸作用必需在有水的条件下进行 C光合作用的全部反应是呼吸作用全部反应的逆转 D光合作用和呼吸作用都是能量转化过程 5.右图表示人体某个酶促反应，下
18、列推断正确的是（）。 A图中A示酶，A肯定是蛋白质 B图中B示酶，B肯定是RNA C图中A示酶，A是有机物 D.图中A示酶，A只能在人体内起作用 6.下图中，横轴表示酶的反应条件，纵轴表示酶的催化速率，能正确反映温度、pH、时间和底物浓度与酶的催化速率关系的是（）。 A甲、乙、丙、丁B甲、甲、丙、丁C甲、丁、乙、丙D甲、甲、乙、丁 7.无氧呼吸与有氧呼吸的根本区分是（）。 A丙酮酸接着发生的化学反应的途径不同B丙酮酸接着发生的化学反应的酶不同 C释放的能量及生成的ATP的数量不同D全过程都没有分子氧参加 8.下列关于人体细胞内ATP的叙述中，正确的是（）。 A人体细胞内贮有大量ATP，供生命活
19、动须要 BATP水解成ADP的反应是不行逆的 CATP只能在线粒体中生成 DATP中含有一个在肯定条件下简单水解和重新生成的化学键 9.右图中能表示动物肌细胞内ATP产生量与氧气供应量之间关系的曲线是（）。 AaB.bCcD.d 10.将等量且足量的苹果果肉分别放在氧气浓度不同的密闭容器中，1h后，测定氧气的汲取量和二氧化碳的释放量（见下表）。下列有关叙述中正确的是（）。 改变量/氧气浓度 0 1% 2% 3% 5% 7% 10% 15% 20% 25% 氧气汲取量/mol 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 二氧化碳释放量/mol 1 0.8 0.6
20、0.5 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 A苹果果肉细胞在氧气浓度为03%和5%25%时，分别进行无氧呼吸和有氧呼吸 B贮藏苹果时，应选择氧气浓度为5%的相宜环境条件 C氧气浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多 D苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产生乳酸和二氧化碳 11.光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法中正确的是（）。 A叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应 B叶绿体的类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应 C叶绿体基质中可进行光反应和暗反应 D叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应 12取三粒质量相同的大豆种子，一粒在黑暗中长成豆芽甲，另两粒在光下发育
21、成植株乙、丙。测定甲、乙的鲜重和丙的干重，并与大豆种子比较，增加的重量分别为a、b、c，则a、b、c的主要增重因素分别为（）。 AH2O；CO2；H2O和CO2BCO2；H2O和CO2、H2O CCO2；H2O；H2O和CO2DH2O；H2O和CO2、CO2 13.机体在肯定时间内，呼吸作用产生的CO2mol数与消耗的CO2mol数比值，常被用来推断呼吸分解有机物的种类。依据葡萄糖彻底氧化分解反应式计算，此比值应是（）。 A0.5B1.0C1.5D.2.0 14.种在湖边的玉米，长期被水淹，生长不好，其缘由是（）。 A根细胞吸水分过多B养分缺乏 C光合作用强度不够D根细胞有氧呼吸受阻 15.解
22、除休眠的干种子吸水后，细胞呼吸强度（）。 A下降B上升C.不变D.不确定 16.某同学将蛋白酶加入蛋白质中，发觉蛋白质能水解，然而将蛋白酶加入多肽中，却没有发觉多肽水解，这一试验说明酶的（）。 A高效性B.专一性C.多样性D稳定性 17.处于冬眠状态的动物体，代谢极为缓慢，最根本的缘由是（）。 A.体内酶活性降低B.气温低C.进食少D消耗能量少 18.在光合作用中，不须要酶参加的过程是（）。 A.二氧化碳的固定B.叶绿素汲取光能C三碳化合物的还原DATP的形成 19.下列关于光合作用和呼吸作用的叙述中，正确的是（）。 A光合作用和呼吸作用总是同时进行 B光合作用形成的糖类能在呼吸作用中被利用
23、C.光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用 D光合作用与呼吸作用分别在叶肉细胞和根细胞中进行 20.右图是设想的一条生物合成途径的示意图，若将缺乏此途径中必需的某种酶的微生物置于含X的培育基中培育，发觉微生物体内有大量的M和L，但没有Z，试问该生物哪一种酶的合成有缺陷（）。 AE酶BB酶CC酶DA酶和D酶 21.右图表示一农田中一昼夜温度改变I、光照强度改变II、植物汲取二氧化碳的改变III的数量关系。下列有关叙述中，不正确的是（）。 A与时间轴交点c、e预示光合作用汲取的二氧化碳等于呼吸作用释放的二氧化碳 Ba点的数值改变主要与夜间的低温有关 C从c点起先合成有机物，至e点有机物合成停止 D增
24、大曲线与时间轴围成的正面积的措施包括提高光照强度、提高二氧化碳浓度、相宜的温度和适量的水分供应等 22在温室中栽培作物，如遇持续的阴雨天气，为了保证作物的产量，对温度的限制应当（）。 A降低温室温度，保持昼夜温差B提高温室温度，保持昼夜温差 C提高温室温度，昼夜恒温D降低温室温度，昼夜恒温 23同一植物体不同部分的呼吸强度可以不同。下列推断错误的是（）。 A幼叶比老叶的高 B萌发种子胚的比胚乳的高 C枝条尖端的比基部的高 D老根部分的比根尖的高 24植物的光合作用依靠于温度（T）和光强度（L）。右上图表明3种植物在不同的光照强度下消耗二氧化碳的测定结果。在-50和2030温度范围内，哪一个因素
25、是限制因素？（） -50温度范围 2030温度范围 A. T和L都是限制因素 T和L都不是限制因素 B. T是限制因素而L不是限制因素 T不是限制因素而L是限制因素 C. T是限制因素而L不是限制因素 T是限制因素而L不是限制因素 D. T不是限制因素而L是限制因素 T是限制因素而L不是限制因素 二、非选择题 25.右图表示水稻（实线）和小麦（虚线）的幼苗在不同生理状况下，二氧化碳的释放量与氧气体积分数的关系曲线。请分析回答下面的问题。 (1）下述曲线表明，干脆影响植物呼吸速率和呼吸性质的因素是。 （2）曲线表示呼吸的速率，曲线表示呼吸的速率。 （3）当氧气体积分数为时，水稻幼苗的两种呼吸产生
26、的二氧化碳相同，此时有氧呼吸消耗的葡萄糖数量相当于无氧呼吸消耗葡萄糖数量的。 （4）当水稻幼苗进行两种呼吸并且二氧化碳的释放量大致相同时，小麦以呼吸为主要形式，这时有氧呼吸与无氧呼吸释放的能量比为（取整数）。 26.右图表示一个学生设计的试验，用来证明二氧化碳是光合作用的主要原料。 （1）该试验装置有多处设计不当，请指出其主要错误： ， ， ， ； （2）如需设计比照试验，请描述比照试验的试验设计。 27.一般洗衣粉不易清除衣物的奶渍，但生物活性洗衣粉则可以，一生物活性洗衣粉包装盒上印有以下资料： 成份：蛋白酶0.2，清洁剂15。用法：洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内一段时间，运用温水效
27、果最佳；切勿用60以上的热水。留意：切勿用于丝质羊毛衣料。用后须彻底清洗双手。 请依据以上资料回答有关问题： (1）为什么该生物活性洗衣粉能较简单清除衣物上的奶渍？ （2）为什么洗涤前须先将衣物浸于有这种洗衣粉的水内一段时间？ （3）试供应一个方法以缩短衣物浸水的时间，并加以说明。 （4）为什么包装盒上的用法指明勿在60以上的热水中运用此洗衣粉？ （5）试说明为什么此洗衣粉不能用于丝质及羊毛衣料。 第19页 共19页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页