2024-2025學年新教材高中生物第5章細胞的能量供應和利用第1節(jié)第1課時酶的作用和本質(zhì)學案新人教版必修1

PAGE7-第1課時酶的作用和本質(zhì)課標內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接說明絕大多數(shù)酶是一類能催化生化反應的蛋白質(zhì)。1.生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀：酶的功能是由其獨特的空間結(jié)構(gòu)確定的。2．科學探究——試驗思路及設計：能夠依據(jù)試驗目的，設計比較過氧化氫在不同條件下的分解試驗，分析結(jié)果得出結(jié)論。一、酶在細胞代謝中的作用1．細胞代謝(1)概念：細胞中每時每刻都進行著很多化學反應，統(tǒng)稱為細胞代謝。(2)細胞代謝的條件：需酶的催化。(3)意義：細胞代謝是細胞生命活動的基礎(chǔ)。2．比照試驗的設計(1)變量：試驗過程中的變更因素。①自變量：人為限制的對試驗對象進行處理的因素。②因變量：因自變量變更而變更的變量。③無關(guān)變量：除自變量外，試驗過程中對試驗結(jié)果造成影響的可變因素。(2)比照試驗：除作為自變量的因素外，其余因素(無關(guān)變量)都保持一樣，并將結(jié)果進行比較的試驗。一般要設置比照組和試驗組。①比照組：一般不進行人為處理，處于自然狀態(tài)下。②試驗組：須要對試驗對象進行人為處理，限制自變量不同。③空白比照：未作任何處理的比照組，設置意義是解除偶然因素對試驗結(jié)果的影響。3．酶的作用機理(1)活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵伟l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所須要的能量。(2)酶的作用機理：通過降低化學反應所須要的活化能而加快反應速率。①表示無酶催化條件下反應的活化能的曲線是ad段。②表示有酶催化條件下反應的活化能的曲線是cd段。③表示有酶催化條件下降低反應活化能的曲線是ac段。二、酶的本質(zhì)1．酶本質(zhì)的探究歷程(1)1716年，《康熙字典》收錄了酶字，并將“酶”說明為“酒母也”。“酒母”就是現(xiàn)在所說的酵母。(2)1857年，法國微生物學家巴斯德認為：沒有酵母菌活細胞的參加，糖類是不行能變成酒精的。(3)德國化學家李比希認為：引起發(fā)酵的是酵母菌細胞死亡并裂解后釋放出來的物質(zhì)。(4)德國化學家畢希納把從酵母菌細胞中提取出的引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為釀酶。(5)1926年，美國科學家薩姆納第一個提取出脲酶，并證明白脲酶是蛋白質(zhì)，其作用是催化尿素分解。(6)20世紀80年頭，美國科學家切赫和奧特曼發(fā)覺少數(shù)RNA也具有生物催化功能。2．酶的本質(zhì)絕大多數(shù)酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。推斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．酶在生物體內(nèi)有催化和調(diào)整作用。 ()2．酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的蛋白質(zhì)。 ()3．有些酶中含有核糖，有些酶在體外可以發(fā)揮作用。 ()4．加熱能夠促進H2O2分解，是因為加熱使H2O2得到了能量。 ()5．酶催化作用能提高化學反應的活化能，使化學反應順當進行。 ()提示：1.×酶在生物體內(nèi)有催化作用，沒有調(diào)整作用。2．×有些酶是RNA。3．√4.√5．×酶催化作用的原理是降低化學反應的活化能。酶在細胞代謝中的作用試驗——比較過氧化氫在不同條件下的分解(1)試驗的變量與比照自變量因變量無關(guān)變量比照組試驗組2號：90℃水浴加熱用單位時間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的數(shù)目多少表示H2O2分解速率加入H2O2的量；試驗室溫度；FeCl3溶液和肝臟研磨液的簇新程度1號試管2、3、4號試管3號：加入3.5%FeCl3溶液2滴4號：加入20%肝臟研磨液2滴(2)由上述試驗可以說明①1、4號試管比照?酶具有催化作用。②1、3、4(或3、4)號試管比照?與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。深化探究：制備肝臟研磨液時，應用簇新的剛從活體動物內(nèi)取出的肝臟，并研磨充分。(1)用簇新的剛從活體動物內(nèi)取出的肝臟，緣由是什么？(2)研磨充分有什么意義？提示：(1)簇新肝臟中的酶能保持其原有的活性。(2)加大肝細胞內(nèi)過氧化氫酶與試管中H2O2的接觸面積，從而加速H2O2的分解。1．關(guān)于“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的試驗，下列敘述正確的是()A．試驗中所用肝臟必需是簇新的，若放置時間過長肝細胞內(nèi)的過氧化氫會削減B．試驗中用到的滴管，必需先吸取氯化鐵溶液再吸取肝臟研磨液，這樣對試驗結(jié)果影響較小C.過氧化氫在溫度高的環(huán)境中分解速度會比常溫下快D．試驗的自變量是試管中產(chǎn)生氣泡數(shù)目的多少和衛(wèi)生香的復燃狀況C[肝臟放置時間過長，過氧化氫酶會分解失活，A錯誤；吸取氯化鐵溶液和吸取肝臟研磨液的滴管不能混用，B錯誤；過氧化氫在高溫條件下分解速率會加快，C正確；試管中產(chǎn)生氣泡數(shù)目的多少和衛(wèi)生香的復燃狀況是因變量，D錯誤。]2．某愛好小組利用如圖所示裝置探究H2O2在不同條件下的分解狀況，圖示所用試劑的濃度都在合理范圍內(nèi)且甲乙裝置中的H2O2的濃度和量都相同，試驗處理完成后讓反應至不再有氣泡產(chǎn)生時()A．量筒Ⅰ中水的體積小于量筒Ⅱ中水的體積B．量筒Ⅰ中水的體積大于量筒Ⅱ中水的體積C．量筒Ⅰ中水的體積等于量筒Ⅱ中水的體積D．無法比較量筒Ⅰ和量筒Ⅱ中水的體積大小C[依據(jù)題干信息和題圖分析，該試驗的自變量是催化劑的種類，因變量是氣體的產(chǎn)生量，試驗中收集到的水的體積代表產(chǎn)生的O2的量。由于兩個裝置中H2O2的濃度和量都相同，因此兩個裝置產(chǎn)生的O2量相等，則量筒Ⅰ中水的體積等于量筒Ⅱ中水的體積，故選C。]酶的本質(zhì)1．酶的概念理解化學本質(zhì)大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場所核糖體主要在細胞核來源一般活細胞均能產(chǎn)生生理功能具有生物催化作用2.酶本質(zhì)的試驗驗證(以唾液淀粉酶為例)(1)試驗設計思路組別待測液檢驗試劑現(xiàn)象試驗組唾液淀粉酶雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色比照組已知蛋白液雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色(2)試驗結(jié)論：唾液淀粉酶是蛋白質(zhì)。3．正確辨析有關(guān)酶的六種說法項目錯誤說法正確理解產(chǎn)生場所具有分泌功能的細胞才能產(chǎn)生活細胞(不考慮哺乳動物成熟紅細胞等)化學本質(zhì)蛋白質(zhì)有機物(大多為蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNA)作用場所只在細胞內(nèi)起催化作用可在細胞內(nèi)、細胞外、體外發(fā)揮作用溫度影響低溫柔高溫均使酶變性失活低溫只抑制酶的活性，不會使酶變性失活；高溫使酶變性失活作用酶具有調(diào)整、催化等多種功能酶只起催化作用來源有的可來源于食物等酶只在生物體內(nèi)合成深化探究：哺乳動物成熟的紅細胞和其他體細胞在結(jié)構(gòu)和功能上有明顯不同。(1)該細胞不能產(chǎn)生酶，緣由是什么？(2)該細胞是否含有酶？說出你的推斷依據(jù)。提示：(1)該細胞沒有核糖體等細胞器和細胞核。(2)含有。哺乳動物成熟紅細胞可以進行細胞代謝，細胞中的生化反應須要酶的催化。1．(2024·山東淄博部分學校高一上期末)下列有關(guān)酶的敘述，正確的是()A．酶的數(shù)量因參加化學反應而削減B．絕大多數(shù)酶的合成與核糖體有關(guān)C．同一生物體內(nèi)的各種酶的催化反應條件都相同D．活細胞都能產(chǎn)生酶，酶在細胞內(nèi)才起催化作用B[酶作為催化劑，反應前后數(shù)量及性質(zhì)均不發(fā)生變更，A錯誤；絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，故其合成與核糖體有關(guān)，B正確；同一生物體內(nèi)的各種酶所須要的最適溫度相同，但最適pH可能不同，如人體內(nèi)的唾液淀粉酶和胃蛋白酶，C錯誤；酶是活細胞產(chǎn)生的，但酶在細胞內(nèi)、外均可起催化作用，D錯誤。]2．當某種RNA存在時，生物體內(nèi)的某種化學反應能正常進行，當這種RNA被有關(guān)的酶水解后，此種化學反應的速率便慢了下來。由此可以說明()A．RNA是核酸的一種B．RNA也可起生物催化劑的作用C．RNA主要存在于細胞質(zhì)中D．RNA是該種生物的遺傳物質(zhì)B[據(jù)題意分析可知，RNA能催化化學反應，是一種生物催化劑。]有關(guān)酶的四個易錯點(1)酶并不都是蛋白質(zhì)，有的酶是RNA。(2)酶不僅在細胞內(nèi)發(fā)揮作用，在細胞外和體外都可以發(fā)揮作用。(3)酶作用的實質(zhì)是降低了化學反應的活化能，不是供應能量。(4)并不是具有分泌功能的細胞才能產(chǎn)生酶，活細胞都能產(chǎn)生酶。[課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡構(gòu)建核心語句歸納1.細胞代謝是細胞內(nèi)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(chǔ)。2.加熱使反應物獲得了能量，反應速率加快。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(chǎn)生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。1．在如圖所示的試驗中屬于自變量的是()A．催化劑 B．過氧化氫分解的速率C．產(chǎn)生氣泡量 D．試管中的過氧化氫溶液的量A[由圖示可知，圖中的試驗處理是分別向過氧化氫溶液中加入氯化鐵和過氧化氫酶溶液，F(xiàn)e3＋和過氧化氫酶都能催化過氧化氫分解，因此該試驗的自變量是催化劑的不同。]2．下列關(guān)于酶的敘述，錯誤的是()A．同一種酶可存在于分化程度不同的活細胞中B．低溫能降低酶活性的緣由是其破壞了酶的空間結(jié)構(gòu)C．酶通過降低化學反應的活化能來提高化學反應速率D．酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個化學反應的底物B[有些酶是生命活動所必需的，如呼吸作用有關(guān)的酶，在分化程度不同的細胞中都存在，A正確；導致酶空間結(jié)構(gòu)被破壞的因素有過酸、過堿、高溫等，低溫只能降低酶的活性，不會破壞酶的結(jié)構(gòu)，B錯誤；酶作用的實質(zhì)是降低反應所需活化能，從而提高反應速率，C正確；酶是蛋白質(zhì)或RNA，本身是催化劑，也可作為底物被蛋白酶或者RNA酶水解，D正確。]3．關(guān)于酶的性質(zhì)，下列敘述中錯誤的是()A．化學反應前后，酶的化學性質(zhì)和數(shù)量不變B．酶的催化作用提高了化學反應速率，變更了反應平衡點C．酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化實力的一類特別的有機物，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNAD．酶的催化效率很高，但易受溫度和酸堿度的影響B(tài)[化學反應前后酶的化學性質(zhì)和數(shù)量不變，A正確；酶可以提高化學反應速率，但是不能變更反應平衡點，B錯誤；酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，絕大多數(shù)酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA，C正確；酶具有高效性，但是酶的作用條件溫柔，酶活性受溫度和酸堿度的影響，D正確。]4．下圖表示H2O2在H2O2酶和無酶催化條件下分解過程中的能量變更。假設酶所處的環(huán)境為最適條件，下列對圖中曲線的分析，正確的是()A．①表示H2O2在H2O2酶催化條件下分解B．若將有酶催化的反應溫度降低10℃，則E會增大C．圖中E表示H2O2酶使活化能降低的數(shù)值D．圖示可說明酶的催化作用具有高效性C[依據(jù)分析可知，①表示H2O2在沒有酶催化條件下的分解，A項錯誤。題干中假設酶所處的環(huán)境為最適條件，故將有酶催化的反應溫度降低10℃，酶的活性將下降，降低的活化能削減，故E會減小，B項錯誤。依據(jù)分析可知，圖中E表示H2O2酶使活化能降低的數(shù)值，C項正確。酶的高效性是指與無機催化劑相比，圖示沒有描述無機催化劑的催化效果，故不能體現(xiàn)酶的催化作用具有高效性，D項錯誤。]5．(2024·山東濰坊高一期末)某同學為比較H2O2在不同條件下的分解狀況做了下列試驗。請回答相關(guān)問題：組別體積分數(shù)為3%的H2O2溶液試驗處理現(xiàn)象A2mL常溫無氣泡B2mL90少量氣泡C2mL2滴質(zhì)量分數(shù)為3.5%的FeCl3溶液較多氣泡D2mL2滴質(zhì)量分數(shù)為20%的肝臟研磨液大量氣泡(1)若將A、B組比照，可以探究此時______________________，試驗的自變量和因變量分別是________、______________，檢測指標是________。(2)若將A、C、D組比照，C、D組溫度應設置為________，此時，溫度在試驗中屬于_______