高中生物《降低化学反应活化能的酶》生物精品课件(新人教版必修1)
《高中生物《降低化学反应活化能的酶》生物精品课件(新人教版必修1)》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中生物《降低化学反应活化能的酶》生物精品课件(新人教版必修1)(148页珍藏版)》请在装配图网上搜索。
欢迎进入生物课堂 第五章细胞的能量供应和利用 本章主要内容 本章一共包括4节内容 即 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 和 能量之源 光与光合作用 第1节主要介绍了酶在细胞代谢中的作用 酶的本质以及酶的3个特性 在学习过初中生物学的基础上 创设了 问题探讨 的情境 200多年前科学家斯帕兰札尼探究有关鹰消化食物原理的著名实验 引导学生分析问题和讨论问题 第2节主要介绍了ATP分子的组成和结构特点 ATP具有与ADP相互转化的特性 以及ATP在细胞生命活动中的作用等内容 第3节 ATP的主要来源 细胞呼吸 主要介绍了细胞呼吸的两种方式 它们的原理和大致过程以及细胞呼吸的原理在生活和生产中的应用 本节在学习了初中生物学的基础上 创设了拉瓦锡等科学家研究人的呼吸作用的 问题探讨 引导学生通过分析呼吸作用与物质燃烧的异同点等问题 进入本节的学习 学习本节知识要注意其与细菌 真菌 食品生产等的联系 第4节主要介绍了叶绿体内光合色素的种类 分布和作用 叶绿体的结构和功能 光合作用的探究历程 光合作用的过程和应用以及化能合成作用等知识 本章具有承上启下的重要作用 细胞只有在得到能量供应的情况下才能进行各项生命活动 知识结构概括 重点难点指导 1 酶的作用 本质和特性 2 ATP与ADP的相互转化 3 有氧呼吸的过程及原理 4 光合作用的光反应 暗反应过程及相互关系 学习方法 本章是细胞生物学中十分重要的一章 它揭示了生命的基本单位 细胞生活中的能量问题 能量既与物质和细胞呼吸相联系 又与肌肉收缩 吸收分泌 细胞分裂等生命活动相联系 在整个生物的知识体系中 是一个中心辐射点 可与许多知识进行多向联系 在学习方法上 要注意加强与细胞结构知识的联系 突出细胞的结构基础 立足于从细胞水平上整体把握 要注意初高中知识的联系 特别是根和叶的结构与光合作用和细胞呼吸的联系 要注意用比较法 比较光合作用和细胞呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸 弄清它们之间的区别和联系 注重它们在生产 生活等实践中的应用 提高对有关数据 图表的理解 提高处理信息的能力 本章有较多的实验和探究活动 在设计和实施时 应善于鉴别自变量和因变量 控制自变量 观察和检测因变量的变化 并设置对照组和重复实验 这些都是基本的科学方法 在提取 分离 检测一些物质时 既要理解原理 又要掌握基本的操作技能 本章内容是高考重点考查的核心内容 常见题型有 选择题 简答题 识图作答题 实验分析或设计题等 第一节降低化学反应活化能的酶 学习目标 1 知识与技能 1 细胞代谢的概念 2 酶的作用和本质 3 酶的特性 4 提高学生观察 分析 判断的思维能力 提高学生的实验操作能力 2 过程与方法 1 通过本节课教学 让学生进行有关的实验和探索 学会控制自变量 观察和检测因变量的变化 以及设置对照组和重复实验 2 通过让学生了解酶的发现过程 使学生体会实验在生物学研究中的作用地位 通过讨论酶在生产 生活中的应用 使学生认识到生物科学技术与社会生产 生活的关系 体会科学 技术 社会之间相互促进的关系 进而体会研究生命科学价值 3 在实验能力提高的基础上 提高学生运用语言表达的能力和分享信息 分享实验成果的能力 3 情感态度与价值观 1 通过学习生物学家研究酶的本质的过程 激励学生学习科学家实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神 2 通过实验探究影响酶活性的条件 培养学生的探索精神 创新精神和合作精神 知识列表 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 统称为细胞代谢 2 实验 比较过氧化氢在不同条件下的分解 1 实验原理 FeCl3溶液中的Fe3 是一种无机催化剂 它可以使过氧化氢分解成 和 新鲜的肝脏中含有的 酶 具有相同作用 但催化效率不同 2 方法步骤 3 控制变量 变量 实验过程中可以 的因素称为变量 自变量 的变量称为自变量 因变量 随着 的变化而变化的变量称为因变量 无关变量 除 外 对实验结果造成影响的其他变量 3 酶在细胞代谢中的作用 1 降低 的作用更显著 催化效率更高 正是由于酶的 作用 细胞代谢才能在 条件下快速进行 2 分子从 转变为容易发生化学反应的 所需要的能量称为活化能 二 酶的本质酶是 产生的具有催化作用的 其中绝大多数酶是 四 探究 影响酶活性的条件1 实验原理 遇 后 形成 色复合物 酶可以使淀粉逐步水解成 和 和 遇碘后不形成 色复合物 中含有 酶 可以催化 分解成水和氧 2 步骤 1 取3支试管 编上号 然后分别注入 2 另取 支试管 编上号 然后分别注入 3 将装有 溶液 溶液的试管分成 组 分别放入 和 中 维持各自温度5min 4 分别将 溶液注入 温度下的 溶液中 摇匀后 维持各自的温度5min 5 在 支试管中各滴入1 2滴 然后摇匀 6 观察这 支试管中溶液 的变化情况 并将观察结果记录下来 3 现象 中 呈 色 中 呈 色 中 呈 色 4 pH对酶活性的影响 5 实验结论 酶所催化的化学反应一般在比较 的条件下进行 其活性正常需要有适宜的 和 温度及pH 都会影响酶的活性 答案 一 1 化学反应2 1 氧水过氧化氢 2 无很少较多很多无火焰不亮发亮复燃过氧化氢酶催化过氧化氢分解为氧和水的效率比Fe3 高 3 变化人为改变自变量自变量3 1 活化能催化温和 2 常态活跃状态 二 活细胞有机物蛋白质三 1 高效107 1013能使生物体内的化学反应高效地进行2 专一一种或一类使细胞代谢能够有条不紊地进行3 较温和温和最适温度最适pH 四 1 淀粉碘蓝紫淀粉麦芽糖葡萄糖麦芽糖葡萄糖蓝紫肝脏研磨液过氧化氢过氧化氢2 1 2mL可溶性淀粉溶液 2 31mL新鲜淀粉酶溶液 3 淀粉酶3热水 约60 沸水冰块 4 淀粉酶相同淀粉 5 3碘液 6 3颜色3 1号试管棕黄2号试管蓝3号试管蓝4 有无无5 温和温度pH偏高或偏低 难点解答 1 细胞代谢的实质 细胞中各种化学反应的总称 在一个反应体系中 任何反应物分子都有进行化学反应的可能 但却并非都进行了反应 因为在反应体系中各个反应物分子所含的能量高低不同 只有那些含能达到或超过某一限度的活化分子才能在碰撞中发生化学反应 显然 活化分子越多 反应速度越快 而使反应物分子变为活跃状态的途径有二 1 对反应体系加热或加压等 从而使反应物分子获得所需的活化能 2 使用适当的催化剂 降低化学反应的活化能 2 酶的作用机理 1 酶在细胞代谢中的作用在细胞代谢过程中 酶的作用仅是催化化学反应的进行 并不为反应提供物质和能量 2 酶能降低化学反应的活化能 活化能 在一个化学反应体系中 反应开始时 反应物分子的平均能量水平低 为 初态 在反应的任何一瞬间 反应物中都有一部分分子具有了比初态更高一些的能量 高出的这一部分能量就是 活化能 催化机理 包括酶在内的催化剂 能降低化学反应的活化能 如图所示 由于在催化反应中 只需较少的能量就可使反应物进入 活化态 和非催化反应相比 处于 活化态 的分子数量大大增加 从而加快了反应速率 同无机催化剂相比 酶降低活化能的作用更显著 酶降低化学反应活化能的实例 在20 测得的过氧化氢分解的活化能 应用指南 酶与一般无机催化剂的共同点 改变化学反应速率 本身不被消耗 只能催化已存在的化学反应 降低活化能 使反应速率加快 缩短达到平衡的时间 但不改变化学反应方向和平衡点 例1在适宜温度 pH条件下 如图实线表示没有酶时反应的进程 在T1时 将催化此反应的酶加入反应物中 则图中表示此反应进程的是 A 曲线AB 曲线BC 曲线CD 曲线D 答案 C解析 酶的作用是降低活化能 因而催化效率更高 但它并不改变反应平衡点 从图中可以看出 曲线A B D均改变了此反应的平衡点 都是错误的 曲线C 酶使反应达到平衡的时间缩短 即反应速度提高 而不改变反应的平衡点 变式训练1关于酶的作用的叙述 正确的是 A 为生物体内的化学反应提供能量B 能降低化学反应的活化能C 促进生物体内营养物质的运输D 催化效率与无机催化剂相同答案 B 1 实验设计思路 1 对照组 1号试管只加入2mLH2O2溶液 以排除其他因素 如温度 的变化对实验结果产生的影响 2 实验组 2 3 4号试管在加入2mLH2O2溶液的基础上 分别放入90 水浴中 加入2滴FeCl3溶液 加入2滴肝脏研磨液 与1号试管形成对照 比较现象 2 实验设计图示 3 实验设计及现象分析 4 实验过程的理论分析 特别提示 对所用酶材料 肝脏的要求 选用新鲜肝脏 若不新鲜 肝脏细胞内过氧化氢酶在腐生菌的作用下分解 使用肝脏时 要充分研磨 使肝脏细胞内的酶能与底物接触 使酶发挥正常催化作用 滴肝脏研磨液和FeCl3溶液时 不能共用一个吸管 否则滴的FeCl3溶液中会含少量肝脏研磨液 而研磨液中H2O2酶具高效性 会使两个试管中气泡一样多 从而影响实验结果的准确性 例2下列对 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验结果的分析 正确的是 A 在过氧化氢酶的作用下 过氧化氢分解最快 是因为20 的肝脏研磨液的浓度高于3 5 的FeCl3溶液B 3 5 FeCl3对过氧化氢分解速率慢是因为其分子摩尔浓度过高 影响了活性的正常发挥C 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D 如果将四支试管都放在90 水浴中 第4支试管 加肝脏研磨液的试管 反应速率仍为最快答案 C 变式训练2关于下图所示实验的描述 正确的是 A 两试管中的催化剂相同B 两试管加入催化剂的分子数相同C 实验目的是验证酶的专一性D 两试管中产生氧气总量可能相同 但所需的反应时间不同答案 D 解析 在两试管中加入的催化剂分别是氯化铁和过氧化氢酶 1滴氯化铁溶液所含的氯化铁分子数远远多于1滴过氧化氢酶溶液所含的酶分子数 从图中看出实验变量是催化剂的不同 因此实验目的是验证酶的高效性 由于两试管中过氧化氢的浓度 体积完全相同 而酶与无机催化剂只是催化反应的速度不同 并不改变反应的平衡点 因此最终产生的氧气量相同 而过氧化氢酶最先催化反应达到平衡 1 验证酶的本质的实验思路 1 验证酶是蛋白质 酶解法 水解的最终产物是氨基酸 化学水解 经酸碱水解后最终产物是氨基酸 空间结构变性法 凡使蛋白质变性的因素都可使酶变性失活 显色反应法 酶能与双缩脲试剂呈现紫色 元素分析法 酶的元素组成与蛋白质相似 2 验证酶是RNA 常用RNA酶水解法 2 酶的催化特性的实验 1 高效性 变量分析 实验中的自变量是催化剂 因变量是底物分解速率 实例 比较Fe3 与过氧化氢酶的催化效率 2 专一性 变量分析 实验中自变量是不同底物或不同酶液 因变量是底物是否被分解 实例 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用 实验原理用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后 再用斐林试剂鉴定 根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用 从而探究酶的专一性 实验流程 见下表 3 酶的作用条件较温和 变量分析自变量 温度 tn 或pH pHn 因变量 底物分解速率 现存量 或产物形成速率 产物生成量 无关变量 底物浓度 体积 酶浓度 体积 pH 或温度 步骤设计 实例 温度和pH对酶活性的影响实验原理 探究温度影响酶活性流程 如下表 结论 酶的活性需要适宜的温度 高温 低温都影响酶的活性 探究pH影响酶活性的流程 如下表 结论 酶的活性需要适宜pH pH偏高或偏低都影响酶的活性 特别提示 设计酶相关实验的一般程序 分组编号 不同处理 平衡无关变量 观察现象 分析结果 得出结论 设计温度或pH对酶活性影响的实验时 应使反应一开始便达到预设温度或pH 首先将底物 酶液分别处理到各自预设的温度或pH条件下 然后将相应底物与相应的酶混匀 例3某同学在验证 酶的专一性 时 设计并进行了如下实验 A 实验原理 淀粉遇碘变蓝 麦芽糖遇碘不变蓝 唾液中含有唾液淀粉酶 不含有蔗糖酶 所以只能催化淀粉水解为麦芽糖 而不能催化蔗糖水解 B 实验步骤 取A B C三支洁净试管 按下表中顺序进行操作 C 通过该实验 这位同学得出的结论是 唾液淀粉酶只能分解淀粉 不能分解蔗糖 证明了 酶具有专一性 请根据以上内容回答下述问题 1 该同学实验设计所用的实验原理 A 不正确B 无法验证淀粉是否被分解C 非常好D 无法验证蔗糖是否被分解 2 该实验中采用两组对照 它们分别是 分别比较的是 3 你认为应该对该实验的哪一步骤进行改进后才完善 将 并给予 条件 这时试管C的结果为 说明 原因是 答案 1 D 2 试管A与试管B试管B与试管C清水和唾液对淀粉水解的催化效果的差别唾液对淀粉和蔗糖水解的催化效果的差别 3 试管C中滴加碘液的步骤换成加入斐林试剂沸水浴加热无颜色变化唾液淀粉酶不能催化蔗糖水解唾液淀粉酶具有专一性 解析 此实验目的是验证 酶的专一性 在分析评价实验时 应遵循单一变量原则和对照性原则 本题所加试剂不对 蔗糖与碘液不发生颜色反应 不能说明淀粉酶不能催化蔗糖水解 应加入鉴定产物的试剂 如斐林试剂 点拨 设计实验的一般思路 首先找出并分析实验目的 获取实验变量和实验类型 然后设计实验步骤 在步骤设计中 遵循基本实验原则 最后预期实验结果 若验证性实验 只有一种实验目的预期 而探究性实验中 需要做各种可能的结果分析 一切实验都在可行性的条件下进行 如用碘液检测蔗糖是否水解 是不可行的 变式训练3用蛋清制备一定量的混浊液 然后用其进行下列实验 实验处理和结果如下表所示 实验一单位 mL 实验二单位 mL 根据实验结果回答 1 A酶发挥作用所需要的pH环境为 B酶发挥作用所需要的pH环境为 2 第4管和第8管液体不发生变化的原因是 3 如果第2管反映的是胃内的消化过程 那么A酶是 蛋清的分解产物主要是 4 如果第6管代表小肠内消化过程 且B酶由多种消化酶组成 其消化产物能否被吸收 为什么 答案 1 酸性碱性 2 高温煮沸使A酶和B酶失去活性 3 胃蛋白酶多肽 4 能吸收 因为蛋清被分解为氨基酸解析 解答本题的关键在于正确解读表格 混浊的蛋清中含有丰富的蛋白质 如果蛋白质被分解则液体变清 分析实验一可知 A酶发挥催化作用需要酸性环境 如果是胃内变化 则表示在胃蛋白酶的催化作用下将蛋白质进行初步消化 分解形成多肽 分析实验二可知 B酶发挥催化作用需要碱性环境 如果是小肠内的消化 包括胰蛋白酶 肠肽酶对蛋白质的消化作用 最终可将蛋白质分解形成氨基酸 被消化道吸收 1 温度的影响 如下图 在一定温度范围内 酶活性随温度升高而增强 其中酶的活性最高时的温度 即为该种酶的最适温度 若超过最适温度 酶的活性逐渐下降 甚至停止 此时酶已变性失活 若将低温t1时的酶 逐渐升高到t0 活性可恢复 如下图 若将高温t2时的酶逐渐降至t0 活性不能恢复 2 pH的影响 如下图 每种酶只能在一定限度的pH范围内表现出活性 其中酶活性最高时的pH即为该酶的最适pH 注意 在过酸或过碱环境中 酶失去活性 并且不能再恢复 3 底物浓度对酶促反应的影响 1 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 2 当底物浓度很高 且达到一定限度时 反应速率就达到一个最大值 此时即使再增加底物浓度 反应速率也几乎不再改变 原因是酶饱和了 如图 4 酶的浓度对酶促反应的影响底物足够多 其他条件适宜且不变情况下 酶促反应速率与酶浓度成正比 如下图 例4胰蛋白酶作用于一定量的某种物质 底物 温度保持37 pH保持在最适值 生成物量与反应时间关系如右图 请回答下列问题 1 该酶作用的底物是 2 在140min后 曲线变成水平 这是因为 3 若增加胰蛋白酶浓度 其他条件不变 请在原图上画出生成物量变化的示意曲线 4 若胰蛋白酶浓度和其他条件不变 反应液pH由2逐渐升高到10 则酶催化反应的速度将怎样 原因是 5 下图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速度和温度关系的是 答案 1 蛋白质 2 底物量一定 底物已被耗尽 3 见下图 4 不变在pH 2时酶已经失活 5 C 解析 第 1 小题蛋白酶只能催化蛋白质水解 第 3 小题画坐标曲线 反应速度加快 时间缩短 最终生成物量不变 第 4 小题反应速度不变 在pH为2时酶已变性失活 第 5 小题侧重于考查胰蛋白酶的最适温度为37 另外第 2 小题考查化学反应的常识 随着反应时间的推移 反应底物耗尽 生成物量不再增加 变式训练4下图纵轴为酶催化的反应速度 横轴为底物浓度 其中能正确表示酶量增加1倍时 底物浓度和反应速度关系的是 答案 B解析 当酶浓度一定时 在一定的范围内随底物浓度的增大 反应速度与底物浓度呈正比关系 随着底物浓度的继续增加 反应速率不再增加 酶的浓度制约了反应速度 若酶的浓度增加 则酶的催化反应速率增加 所以答案为B而不是A 知识延伸 拓展一 消化过程中胃会受伤害吗 提示 胃是消化和能分泌消化液的器官 胃壁由黏膜 黏膜下层 肌层和外膜构成 其主要特点是黏膜具有分泌功能的上皮及三种胃腺 肌层特别厚 胃黏膜最靠近胃腔处的细胞内充满黏原颗粒 黏原颗粒排出后形成黏液 覆盖在粘膜表面形成一层保护屏障 能防止胃液内高浓度的盐酸与胃蛋白酶对黏膜的损伤 胃腺细胞分泌的是胃蛋白酶原 没有催化活性 要在盐酸作用下 才可激活成胃蛋白酶 具有催化活性 来自口腔的消化酶 随食物到达胃后 由于胃部环境过酸 已失去活性 因此在消化过程中胃是不受损伤的 也体现了生物体结构和功能的统一性 拓展二 生物体的所有细胞都能产生酶吗 提示 生物体的细胞原则上只要是活的 都可以产生酶 因为 活细胞的标准之一是它们能进行新陈代谢 新陈代谢是活细胞中所有有序的化学变化的总称 其中每一个化学变化都是在酶的催化作用下进行的 酶作为一种有机大分子 细胞是不能主动地吸收的 即它不能穿透细胞膜 故细胞内的酶不可能由别的细胞合成后 运输进来 当然 细胞内的酶也不能输出细胞膜 在人体内 成熟的红细胞是没有细胞核的 也没有复杂膜结构的细胞器 红细胞一旦成熟 将不再继续合成酶 这也是红细胞寿命短的原因之一 例5下列各项中 对酶的叙述不正确的是 A 酶是生物化学反应的催化剂B 酶在参与化学反应的前后 本身无变化C 酶的基本组成单位是氨基酸或核苷酸D 酶只能在活细胞中合成和起催化作用答案 D 解析 备选答案中的A C两选项是教材中酶的概念 酶的化学本质的内容 B是化学学科所学过的化学催化剂的特征 所以 只有D选项是错误的 酶是活细胞产生的 但不是只在活细胞中才起催化作用 例如 加酶洗衣粉等生物技术在人类的生活实际中的应用就充分说明了这一点 点拨 解答此题的关键是理解酶的概念 以及酶的特点 并能联系化学知识综合解题 变式训练5绝大多数酶的合成场所是 A 内质网B 叶绿体C 核糖体D 高尔基体答案 C解析 酶是由活细胞产生的 并且绝大部分是蛋白质 只有少数为RNA 因为核糖体是细胞中蛋白质合成的场所 所以绝大部分酶合成的场所主要是核糖体 易错解析 易错点 设计对照实验常用的方法分析 a 空白对照不给对照组任何处理因素 如 证明甲状腺激素可促进幼小动物的发育 的实验中 可用含甲状腺制剂的饲料喂蝌蚪 另一组不作任何处理作为对照 b 条件对照虽然给对照组施以部分实验因素 但不是所要研究的处理因素 但这种处理是有对照意义的 如 证明甲状腺激素可促进幼小动物的发育 的实验中 可用甲状腺抑制剂饲喂蝌蚪 这就是作为条件对照的 c 自身对照对照和实验都在同一研究对象上进行 有的是同一研究对象在实验前后对照 如 观察植物细胞的质壁分离和复原 的实验 有的是在同一研究对象的不同部位进行对照 如利用银边天竺葵 叶片边缘无绿色 证明光合作用需要叶绿素 d 相互对照不单设对照组 而是几个实验组相互对照 如 证明温度对酶活性的影响 的实验中 用不同的温度分别处理得出结论是作为相互对照的 课堂练习 1 下列有关酶的叙述 不正确的是 A 酶是在活细胞中产生的B 酶多数是蛋白质C 酶只在细胞内起催化作用D 酶能使生物体内的化学反应在常温 常压条件下迅速而顺利地进行 答案 C解析 酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物 绝大多数酶是蛋白质 少数酶是RNA 酶既可以在细胞内起作用 像线粒体中的呼吸氧化酶和叶绿体中的光合酶等 也可以分泌到细胞外起作用 如唾液淀粉酶 胃蛋白酶等各种消化酶 在正常情况下 酶能加快反应速率 但并不影响终产物的生成量 2 能正确说明酶特征的是 A 酶都是蛋白质B 酶是活细胞产生的 只能在生物体内发挥催化作用C 酶的活性随着温度的升高而不断提高D 每种酶只能催化一种或一类化学反应 答案 D解析 首先 应明确酶的特征包括酶的本质及其生理特性两个方面 仔细阅读四个选项则不难发现A虽是酶的特征 但表述不正确 因为酶绝大多数是蛋白质 少数为RNA 而B选项与酶的特征无关且表述错误 C选项存在知识上的错误 因此只有D项与酶的专一性相符合 3 一分子过氧化氢酶能在lmin内使5 105个过氧化氢分子分解成水和氧 相当于三价铁离子催化速度的109倍 但对糖的水解却不起作用 这种现象说明酶具有 A 高效性 稳定性B 高效性 专一性C 多样性 稳定性D 多样性 专一性答案 B 4 蛋白酶水解胰岛素时 破坏了胰岛素的 A 全部肽键B 氢键C 氨基酸D 空间结构答案 D解析 蛋白酶破坏了胰岛素的空间结构 使之变成了许多短的肽链 5 当细胞内某种RNA存在时 某一生化反应能正常进行 当这种RNA被有关的水解酶水解后 该化学反应停止 导致这一现象的可能原因是 A 催化该生化反应的酶是RNA水解酶B 该种RNA上具有控制生物性状的遗传基因C 该种RNA能调控细胞内所有的生化反应D 该种RNA在此生化反应中能起催化作用 答案 D解析 细胞内有某种RNA存在时 某生化反应能正常进行 当此RNA被水解后 某生化反应立即停止 前后对照说明此RNA具有催化作用 6 将萝卜磨碎制得提取液 取少量分别加入pH为3 5 7 9的盛等量过氧化氢 H2O2 溶液的四支试管中 保持30 的温度 结果每个试管都产生气体 重复上述实验 只是提取液的添加量减半 两次实验中过氧化氢含量的变化曲线如图所示 请问 1 萝卜提取液中含有的物质是 2 为什么曲线A和B中 过氧化氢的含量最低点位于同一直线上 3 B是第 次实验 理由是 4 如果把提取液进行加热煮沸处理 处理后进行第三次实验 结果是 这说明 答案 1 过氧化氢酶 2 pH 7时 过氧化氢酶的活性最强 3 二 酶减少一半 过氧化氢被分解的量相应减少 剩余的量相对较多 4 不能反应 加热会使酶变性而不再起催化作用解析 过氧化氢在过氧化氢酶的作用下可分解为O2和H2O 这是我们已知的 但此题没有直接给出过氧化氢酶 而是改换了一个新的情境 萝卜提取液 有的同学便有些不知所措 其实只要抓住提取液中有过氧化氢酶 问题便迎刃而解 备课信箱 教学总结 该节主要介绍了酶在细胞代谢中的作用 酶的本质以及酶的3个特性 本节在学生学习过初中生物学的基础上 创设了 问题探讨 的情境 200多年前科学家斯帕兰札尼有关探究鹰消化食物原理的著名实验 引导学生分析和讨论 明确在这个实验过程中酶起了重要作用 那么酶在细胞代谢中有何作用 教材安排了实验来比较过氧化氢在不同条件下分解速率快慢的实验 引导学生自己得出结论 从而切身体会到酶具有很高的催化速率 该实验还介绍了生物实验的常用方法 所以要特别注意理解掌握设计对照实验的原则 单一变量原则 只有一个实验条件不同 其他的实验条件都相同 从而确定实验结果的不同就是由该不同的条件造成的 在学生获得感性知识的基础上 教材利用卡通式插图 图解和文字叙述 指出酶能够显著降低化学反应所需的活化能 这种编排有助于引导学生学会确认和控制变量 有助于培养学生的科学探究能力 关于酶的化学本质 教材没有平铺直叙地讲述 而是引导学生对有关资料进行分析 需要指出的是 巴斯德和李比希等科学家的观点都有正确的成分 但限于各种原因又都不够全面 准确 随着科学技术的不断进步 后来的科学家对酶的本质不断获得新的研究成果 教材引导学生分析这些资料 这在培养学生继承 创新 实事求是和大胆实践等科学精神和态度方面 都具有重要的教育价值 至于酶的定义 教材要求学生在分析资料后自己进行归纳 总结和完善 这体现出教材在促进学生积极改变学习方式 力求培养学生主动建构知识的编写意图 本节资料分析后面的一段短文 同样是意在结合本节的有关知识 培养学生具备正确的科学精神和态度 关于酶具有高效性 教材是引导学生回忆上一节的实验现象以及联系自己的生活经验后得出的 关于酶具有专一性 教材是通过举实例和打比喻得出的 关于酶的第三个特性 教材设计了一个探究哪些因素影响酶活性的实验 让学生在探究后得出结论 本探究的实验指导提供了相关的背景知识 目的是便于学生提出所需探究的问题 在学生探究的基础上 教材配合两个曲线图 概括出酶的作用条件较温和的结论 本节的 科学 技术 社会 通过多个侧面 体现出酶与人类生活的密切关系 从而进一步开阔学生的眼界 习题解析 一 问题探讨 课本P78 1 这个实验要解决的问题是 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 酶将肉块分解了 3 收集胃内的化学物质 将肉块放入这些物质中 看看这些物质在体外是否也能将肉块分解 二 本节聚焦 课本P78 1 因为细胞内每时每刻都进行着大量的生化反应 而这些反应都需要在相对温和的条件下进行 只有酶才能满足这样的要求 2 绝大多数酶都是蛋白质 它是活细胞产生的具有催化作用的有机物 3 通过实验来进行研究 其中有重要贡献的科学家有巴斯德 李比希 毕希那 切赫等 三 实验 课本P78 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 3 说明FeCl3中的Fe3 和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率 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 这些化学反应需要在常温 常压下高效率地进行 只有酶能够满足这样的要求 所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要 四 练习 课本P82 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碎后继续起催化作用 就像在活酵母细胞中一样 萨姆纳 酶是蛋白质 2 提示 1 细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应 这些化学反应需要高效率地进行 酶的催化效率比无机催化剂高得多 2 细胞内的化学反应需要在常温 常压 酸碱度适中等温和条件下进行 无机催化剂常常需要辅助以高温 高压 强酸 强碱等剧烈条件才能有较高的催化效率 3 D 拓展题1 提示 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非常困难 2 提示 1 如四膜虫的rRNA前体具有催化活性 2 目前已有发现具催化活性的DNA的报道 五 练习 课本P86 一 基础题1 B 唾液淀粉酶是一种蛋白质 所以要水解它只能用蛋白酶 2 B 细胞壁的主要成分是纤维素 所以要去掉它而不损坏内部结构 就只能用水解的方法来进行 3 这个模型中A代表酶 B代表反应物 C和D代表反应产物 该模型说明了酶的专一性 酶A专一性和反应物B结合 使B产生了产物C和D 二 拓展题1 1 A点 随着反应物浓度的增加 减少 反应速率加快 减慢 B点 反应速率在此时达到最大值 该点对应的横坐标为最合适浓度 C点 反应速率不再随反应物浓度的增加而升高 2 因为图中的曲线表示的是在最适温度下催化的反应速率 所以在A点时温度升高 降低 10 则在该浓度下的反应速率就会减小 即纵坐标的值会低于原曲线 如下图所示 3 原曲线在B点的反应物浓度足够大 说明是酶的浓度限制了反应速率的提高 此时加入少量酶 会使反应速率加快 如图所示 2 略 五 本节聚焦 课本P83 1 酶具有高效性 专一性 作用条件温和等特性 2 受环境中的温度 pH以及抑制剂的影响 六 旁栏思考题 课本P85 绝大多数酶是蛋白质 强酸 强碱 高温等剧烈条件都会影响到蛋白质的结构 所以酶比较 娇气 习题延伸 例1下列关于酶的叙述中正确的是 A 酶是由有分泌功能的细胞产生的并且能调节生物体的生命活动B 活细胞都可产生酶 酶可在细胞外起作用C 酶都是在核糖体上合成的D 所有的酶与双缩脲试剂发生作用都可产生紫色反应答案 B 解析 本题运用酶的产生部位 化学本质 生理作用及蛋白质 RNA的检测等知识 考查学生对酶的理解 酶是活细胞产生的 只起催化作用 不具有调节生物体生命活动的作用 一般来说 凡是活细胞都可产生酶 酶既可在细胞内起作用 也可在细胞外起作用 绝大多数酶是蛋白质 在核糖体上合成 少数酶是RNA 由DNA转录形成 只有蛋白质成分的酶与双缩脲试剂发生作用才产生紫色反应 例2下图为某种酶在不同温度下反应曲线和时间的关系 从图中不能获得的信息是 A 酶反应的最适温度B 酶因高温而失活C 酶促反应生成物量与时间的关系D 酶反应速度和酶量的关系 答案 D解析 本题运用影响酶活性因素的有关知识 考查对酶特性的理解能力及识图能力 解答这类题时看清坐标曲线图 横坐标 纵坐标的含义分别为时间和生成物的量 不同曲线的形成是由于不同的温度而导致的 但图中没有表示出酶量的变化 因此能得到的结论是A B C 不能得到结论D 例3 2007 上海生物 下图表示不同温度下酵母菌发酵时气体产生量与反应时间的关系 由图可知 有多种酶参与 最适pH是7 最适温度是40 50 时酶逐渐失活 0 时酶逐渐失活A B C D 答案 C解析 该图只反映出不同温度下酵母菌发酵时气体产生量与反应时间的关系 不能反映出是否有多种酶参与 也看不出最适pH是多少 0 时酶的催化活性极低 但是低温不会使酶变性失活 高温和强酸 强碱才会导致酶失活 例4 2007 广东生物 动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶 能专一催化1mol谷氨酸分解为1mol 氨基丁酸和1molCO2 某科研小组从小鼠的脑中得到该酶后 在谷氨酸起始浓度为10mol L 最适温度 最适pH的条件下 对该酶的催化反应过程进行研究 结果见图 和图 请根据以上实验结果 回答下列问题 1 在图 画出反应过程中谷氨酸浓度随时间变化的曲线 请用 1 标注 2 当一开始时 将混合物中谷氨酸脱羧酶的浓度增加50 或降低反应温度10 请在图 中分别画出理想条件下CO2浓度随时间变化的曲线 请用 2 标注酶浓度增加后的变化曲线 用 3 标注温度降低后的变化曲线 并分别说明原因 3 重金属离子能与谷氨酸脱羧酶按比例牢固结合 不可解离 迅速使酶失活 在反应物浓度过量的条件下 向反应混合物中加入一定量的重金属离子后 请在图 中画出酶催化反应速率随酶浓度变化的曲线 请用 4 标注 并说明其原因 答案 1 见曲线1 提示 每分解1mmol谷氨酸则产生1mmolCO2 根据CO2浓度变化曲线 可得到严格的谷氨酸浓度随时间变化曲线 2 当谷氨酸脱羧酶的浓度增加50 时 见曲线2 其原因 酶量增加50 酶催化反应速率相应提高 反应完成所需时间减少 当温度降低10 时 见曲线3 其原因 温度降低 酶催化反应速率下降 但酶并不失活 反应完成所需时间增加 3 见曲线4 注 曲线4为一条不经过原点的平行直线 平移距离不限 原因 一定量的重金属离子使一定量的酶失活 当加入的酶量使重金属离子完全与酶结合后 继续加入的酶开始表现酶活力 此时酶的催化反应速率与酶浓度变化的直线关系不变 解析 1 随着产物的增加 反应底物因为被消耗而逐渐减少 2 提高酶的浓度 酶催化反应速率相应提高 反应完成所需时间减少 温度降低 酶催化反应速率下降 但酶并不失活 反应完成所需时间增加 3 一定量的重金属离子使一定量的酶失活 当加入的酶量使重金属离子完全与酶结合后 继续加入的酶开始表现酶活力 此时酶的催化反应速率与酶浓度变化的直线关系不变 课外资料 降低反应的活化能 activationenergy 原理的假说 1 中间产物学说在酶催化的反应中 第一步是酶与底物形成酶 底物中间复合物 当底物分子在酶作用下发生化学变化后 中间复合物再分解成产物和酶 E S E S P E许多实验事实证明了E S复合物的存在 E S复合物形成的速率与酶和底物的性质有关 电子显微镜的观察结果 X射线晶体结构分析 酶与底物反应前后光谱特性分析 酶的溶解度变化 酶与底物的共沉降 获得E S复合物结晶都可证明中间产物的存在 2 邻近效应 proximityeffect 和定向效应 orientationeffect 邻近效应在酶促反应中 由于酶和底物分子之间的亲和性 底物分子有向酶的活性中心靠近的趋势 最终结合到酶的活性中心 使底物在酶活性中心的有效浓度大大增加的效应 定向效应 当专一性底物向酶活性中心靠近时 会诱导酶分子构象发生改变 使酶活性中心的相关基团和底物的反应基团正确定向排列 同时使反应基团之间的分子轨道以正确方向严格定位 使酶促反应易于进行 以上两种效应使酶具有高效率和专一性特点 3 酶使底物分子中的敏感键发生变形 distortion 酶 底物复合物形成时 酶分子构象发生变化 底物分子也常常受到酶的作用而发生变化 甚至使底物分子发生扭曲变形 从而使底物分子某些键的键能减弱 产生键扭曲 有助于过度态的中间产物形成 从而降低了反应的活化能 4 多功能催化作用酶的活性中心部位 一般都含有多个起催化作用的基团 这些基团在空间有特殊的排列和取向 可以对底物价键的形变和极化及调整底物基团的位置等起到协同作用 从而使底物达到最佳反应状态 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 降低化学反应活化能的酶 高中生物 降低 化学反应 活化能 生物 精品 课件 新人 必修
装配图网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
关于本文