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1、第5章细胞的能量供应和利用第一节 降低化学反应活化能的酶高中生物高中生物 必修第必修第1 1册册第第1 1课时酶的作用和本质课时酶的作用和本质学习目标1.通过对酶催化作用具体实例的讨论,说明酶在细胞代谢中的作用。2.通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料,阐明绝大多数酶的化学本质是蛋白质的事实,认同科学是在不断地探索和争论中前进的。3.通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验,学会控制自变量,观察和检测因变量,以及尝试设置对照组和重复实验。一、酶在细胞代谢中的作用1.细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢。细胞代谢是细胞生命活动的基础。2.酶的作用原理(1)活化能:分子
2、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。(2)原理:与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,催化效率更高。(3)意义:使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。二、比较过氧化氢在不同条件下的分解1.实验原理H2O2H2O+O22.实验现象试管现象气泡几乎无 少较多很多带火星卫生香 不复燃 复燃复燃性较强复燃性很强要点笔记每滴FeCl3溶液中的Fe3+数大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。3.实验结论(1)酶具有催化作用。(2)与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。三、酶的本质1.合成场所:活细胞中。2.化学本质:绝大多数是蛋白质,极少数是RNA。连线。探究点一探究点一
3、酶在代谢中的作用及本质酶在代谢中的作用及本质在化学实验中,很多反应需要加热才能进行,是因为加热使反应物获得了能量,从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态。细胞的代谢,其本质就是化学反应,细胞代谢不是通过加热的方式,而是利用酶的作用保证其顺利进行。酶的作用原理是什么?1.请概述曲线、的含义。答案曲线、分别表示没有催化剂作用时的反应能量变化曲线、无机催化剂催化时的反应能量变化曲线、酶催化时的反应能量变化曲线。2.图中a、b、c分别表示相应的能量值,请利用图中字母表示出相应反应进行所需能量值的多少。由此说明什么问题?答案没有催化剂作用时反应所需的活化能为a+b+c,无机催化剂催化反应所需的活化能为b
4、+c,酶催化反应所需的活化能为c。通过曲线可知,酶和无机催化剂都能降低反应活化能,但是酶降低化学反应活化能的作用更显著。【归纳提升】1.与酶有关的知识总结化学本质绝大多数酶是蛋白质少数酶是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体细胞核(真核生物)作用场所细胞内、外或生物体外来源一般来说,活细胞都能产生酶生理功能具有生物催化作用作用原理降低化学反应的活化能2.酶与无机催化剂的共同点(1)能催化化学反应的进行,并不为化学反应提供物质和能量,本身不被消耗,不改变化学反应的方向。(2)降低化学反应的活化能,使反应速率加快,但不改变生成物的量。易错提醒有关酶的四点提醒(1)酶不仅在细胞内发挥作用,在
5、细胞外和生物体外也能发挥作用。(2)酶作用的机理是降低化学反应的活化能,不能为反应提供能量。加热能为反应提供能量。(3)酶可改变化学反应的反应速率,但反应前后自身的性质和数量不变。(4)合成酶的原料为氨基酸或核糖核苷酸。探究点二探究点二比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解组别实验处理加入体积分数为3%的过氧化氢溶液/mL温度 加入试剂试管12常温 试管2290 试管32常温 2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液试管42常温 2滴质量分数为20%的肝脏研磨液1.本实验的自变量有哪些?实验中为什么把肝脏制备成肝脏研磨液?答案本实验的自变量有温度、催化剂的种类。制成肝脏研磨
6、液会增大酶与过氧化氢的接触面积,加快过氧化氢分解速率。2.试管1和试管2组成的对照实验,能说明什么问题?答案加热能使H2O2得到能量,促进H2O2分解。3.除了上述的对照实验,请再找出一组对照实验,并指出该组对照实验说明的问题。答案试管1和试管3,说明FeCl3能催化H2O2的分解;试管1和试管4,说明肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化H2O2的分解;试管1、试管3和试管4,说明FeCl3和肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能催化H2O2的分解,且过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3。(答出任意一条即可)【归纳提升】实验中变量的控制变量:实验过程中的变化因素称为变量。自变量:在实验过程中人为控制的对实验对象
7、进行处理的因素,如上述实验中加热、FeCl3溶液、肝脏研磨液。因变量:随着自变量的改变而变化的变量。如上述实验中H2O2分解速率。无关变量:除自变量外,实验过程中可能还会存在一些对实验结果造成影响的可变因素,叫作无关变量。如反应物的浓度、反应时间、试剂的用量、实验室温度等。特别提醒实验中应注意的问题(1)肝脏必须是新鲜的,过氧化氢酶是一种蛋白质,不新鲜的肝脏,酶的活性较低。(2)肝脏要磨碎,充分研磨有利于过氧化氢酶从细胞中释放出来并与过氧化氢充分接触。(3)滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时不能共用一支滴管。原因是少量酶混入FeCl3溶液中也会影响实验结果的准确性,导致得出错误的结论。第5章细胞
8、的能量供应和利用第一节 降低化学反应活化能的酶高中生物高中生物 必修第必修第1 1册册第第2 2课时酶的特性课时酶的特性学习目标1.通过“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”的探究活动,阐明酶具有专一性,学会“控制变量和设计对照实验”的科学方法。2.通过“影响酶活性的条件”的探究活动,分析推导“酶的作用条件较温和”的特性,训练模型建构的科学思维。3.通过酶在生活、生产中应用的实例,认同酶在生产应用上具有高效、环保、节能等特点。一、淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用1.实验原理淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖的水解反应,再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖
9、,就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。2.本实验的自变量是底物的种类;因变量是底物是否被水解。【微思考】在已知淀粉酶可以催化淀粉水解的情况下,设置1号试管有无必要?答案有必要。本实验设置1号试管,可以进一步确认淀粉酶能够催化淀粉水解成还原糖,对2号试管起到对照的作用。二、影响酶活性的条件1.酶活性酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率来表示。2.温度和pH对酶活性的影响酶活性 温度pH最高最适最适降低偏高或偏低偏高或偏低失活过高过高或过低曲线预习反馈1.酶的特性(连线)。2.识图。(1)图甲中AB段说明在一定温度范围内,随温度,酶的活性逐渐
10、,温度为t2时酶的活性,t2为酶的。超过这一温度(如BC段),随温度升高,酶的活性逐渐,甚至。(2)分析图乙可知,胃蛋白酶、胰蛋白酶的最适pH分别为、。胃蛋白酶能水解进入胃中的淀粉吗?。胃蛋白酶随食糜进入小肠后,还能催化蛋白质水解吗?。升高增高最高最适温度降低失活1.58不能不能探究点一探究点一淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用无机催化剂和酶都能催化化学反应。无机催化剂催化的化学反应范围比较广,例如,酸既能催化蛋白质水解,也能催化脂肪水解,还能催化淀粉水解。目前发现的酶有8000多种,酶能像无机催化剂一样,催化多种化学反应吗?下表是探究“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”的实
11、验流程。序号 项目试管121注入可溶性淀粉溶液2mL2注入蔗糖溶液2mL3注入新鲜淀粉酶溶液2mL2mL460保温5min5min5滴加斐林试剂2mL,振荡2mL,振荡6沸水浴加热1min1min7观察实验结果有砖红色沉淀无砖红色沉淀1.本实验能否选用碘液检测?答案本实验不能选用碘液,因为蔗糖及其水解产物遇碘液都不会发生显色反应,无法检测蔗糖是否被水解。2.实验中如果2号试管也产生了砖红色沉淀,可能的原因有哪些?应如何处理?答案蔗糖溶液放置的时间过长,蔗糖被溶液中的微生物分解成还原性的糖,从而影响了实验效果。这时应临时配制蔗糖溶液。另一个可能的原因是试管不干净,实验之前应将试管用清水再清洗一次
12、,试管编号要醒目。3.本实验的结论是什么?答案淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解,酶具有专一性。【归纳提升】1.专一性模型(1)物理模型图中A表示酶,B表示被A催化的底物,E、F表示B被分解后产生的物质,C、D表示不能被A催化的物质。酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。要点笔记酶具有专一性,主要与酶的活性部位有关,该活性部位与底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系。(2)曲线模型加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶B对此反应无催化作用。加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快,说明酶A可催化该反应,即酶具有专一性。2.实验思路(1)(2)探究点二探究点二影响酶活性的条
13、件影响酶活性的条件新买的果蔬放在冰箱中冷藏保鲜、加酶洗衣粉最好用温水处理洗涤衣物、发烧后往往食欲不振,这些现象都与酶的活性有关。影响酶活性的条件有哪些?1.若要探究温度或pH对酶活性的影响,应分别选择何种实验材料?请说明原因。答案最好用淀粉溶液、唾液淀粉酶探究温度对酶活性的影响,因为过氧化氢在加热条件下可以分解。应用肝脏研磨液、过氧化氢溶液探究pH对酶活性的影响,因为淀粉在酸性条件下可以水解。2.变量的控制是实验成功的关键,请完成下表。课题用淀粉酶探究温度对酶活性的影响用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响自变量自变量的设置方法分别用的水、沸水、冰水处理分别用蒸馏水、溶液、溶液处理因变量酶活性酶活
14、性因变量的观察指标无关变量及其他因素均保持相同且适宜及其他因素均保持相同且适宜温度pH37HClNaOH加碘液后溶液颜色变化气泡产生的速率pH温度3.若要探究温度对酶活性的影响,你怎样保证酶液和底物在同一温度下发挥作用?答案将底物和酶液分别注入两支试管中,在同一温度下保温一段时间,然后再把底物和酶液混合处理。4.甲、乙两图分别是温度和pH对酶活性影响的数学模型,请分析比较甲、乙两图中甲图起点酶活性不为0,而乙图起点、终点酶活性都为0的原因。答案甲图起点酶活性不为0的原因是低温仅仅降低酶的活性但不会使酶失活;乙图起点、终点酶活性都为0的原因是pH过低(或强酸)或过高(强碱)会使酶失活。【归纳提升
15、】1.探究温度对酶活性影响的思路淀粉淀粉酶各自在所控制的温度下处理一段时间淀粉与相应温度的淀粉酶混合在各自所控制的温度下保温一段时间滴加碘液,观察颜色变化2.探究pH对酶活性影响的思路3.探究温度和pH影响酶活性实验的4个注意点(1)在探究影响酶活性的条件时,酶活性大小通常以单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。(2)当研究温度对酶活性的影响时,温度是自变量,pH等能够影响酶活性的其他因素属于无关变量,在实验时一定要使无关变量保持相同且适宜。(3)在探究温度和pH对酶活性的影响时,不能先将酶和反应物混合后再分别放置在不同条件下处理,原因是把酶和反应物混合后会立即发生催化反应。(4)不能用H2O2为原料探究温度对过氧化氢酶催化活性的影响,原因是温度升高时H2O2会分解。THANKSTHANKSTHANKSTHANKS