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1、第第 5 章章細胞的能量供應和利用細胞的能量供應和利用知知 識識 結結 構構( (對應學生用書對應學生用書P P3434) )知知 識識 研研 讀讀(對應學生用書對應學生用書P34)第第 講講 降低化學反應活化降低化學反應活化能的酶能的酶1酶在代謝中的作用。2探究影響酶活性的因素。課程標準課程標準知識梳理知識梳理知識一知識一酶在細胞代謝中的作用1細胞代謝細胞中每時每刻都進行著許多 _，是細胞生命活動的基礎。2酶的作用通過“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗，可以說明酶在細胞代謝中具有 _作用，同時還證明了酶與無機催化劑相比，具有 _的特性。3酶的作用機理降低化學反應的 _。催化效率高化學反應
2、催化活化能知識二知識二酶的本質1酶本質的探索過程(1)巴斯德之前：發(fā)酵是純化學反應，與生命活動無關。(3)畢希納(德國)：獲得不含酵母的提取液，但未能分離鑒定出酶的化學本質。(4)薩姆納(美國)：1926年用丙酮提取出了刀豆種子中的 _，并證明了脲酶是 _。活的酵母細胞某些物質脲酶蛋白質(5)切赫和奧特曼(美國)：20世紀80年代，發(fā)現(xiàn)少數(shù) _也具有催化功能。2酶的本質酶是_產生的具有催化功能的有機物，其中絕大多數(shù)酶是 _。蛋白質RNA活細胞知識三知識三酶的特性1._：酶的催化效率大約是無機催化劑的1071013倍。2專一性：一種酶只能催化_化學反應。3酶的作用條件較溫和：酶所催化的化學反應一
3、般是在 _的條件下進行的，過酸、過堿或溫度過高，都會使酶的 _遭到破壞，使酶永久失活；而在低溫下，酶的活性 _，但不會失活。思考感悟低溫、高溫都將影響酶的活性，它們的作用特點相同嗎？高效性空間結構一種或一類比較溫和降低提示：低溫僅降低酶的活性，不破壞酶的空間結構，適宜溫度下活性可恢復。高溫使酶的空間結構破壞，酶失去活性，并且不能再恢復。知識四知識四控制變量控制變量1自變量：指在實驗過程中 _的變量。2因變量：指 _的變量。3無關變量：除自變量外，實驗過程中還存在的一些對實驗結果造成影響的一些 _。4原則：在對照實驗中，除 _外，其他變量都應保持不變。一個因素(變量)可變因素隨著自變量的變化而變
4、化人為改變考點一考點一滲透作用的原理分析及應用一、酶的本質及生理功能考點整合考點整合(即時鞏固解析為教師用書獨有即時鞏固解析為教師用書獨有)化學本質絕大多數(shù)是蛋白質少數(shù)是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場所核糖體細胞核(真核生物)來源一般來說，活細胞都能產生酶作用場所細胞內、外或生物體外均可生理功能具有生物催化作用作用原理降低化學反應的活化能二、酶化學本質的實驗驗證1證明某種酶是蛋白質實驗組：待測酶液雙縮脲試劑是否出現(xiàn)紫色反應。對照組：已知蛋白液雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色反應。2證明某種酶是RNA實驗組：待測酶液吡羅紅染液是否呈現(xiàn)紅色。對照組：已知RNA溶液吡羅紅染液出現(xiàn)紅色?！咎貏e提醒】酶的化學本
5、質還可利用酶的專一性原理進行證明，其方法是將某一待測酶分別用蛋白酶和核糖核酸酶進行處理，然后觀察該待測酶是否還具有催化作用?！景咐?】(2010上海)下列有關人體中酶和激素的敘述正確的是()A酶和激素都是蛋白質B酶和激素都與物質和能量代謝有關C酶和激素都由內分泌細胞分泌D酶和激素都要釋放到血液中才能發(fā)揮作用【解析】酶和激素除了蛋白質外還有RNA和固醇類，故A項錯誤；激素是由內分泌器官(或細胞)分泌的，酶是所有活細胞均能產生的，主要在細胞內發(fā)揮作用，激素可釋放到血液中發(fā)揮作用，故C、D項錯誤；酶可催化、激素可調節(jié)物質和能量代謝，B項正確。【答案】B【即時鞏固1】下列有關酶的敘述，正確的是()A酶
6、是活細胞產生的，只在細胞內起作用B酶和激素的作用相同C酶的產生受遺傳物質控制D酶在催化過程中不斷被消耗【解析】酶是活細胞產生的，在細胞內外都起作用，如消化酶就是在細胞外消化道內起作用的，A項錯誤；酶對生物體內的化學反應起催化作用，與調節(jié)人體新陳代謝的激素不同，B項錯誤；雖然酶的催化效率很高，但它并不被消耗，D項錯誤；酶大多數(shù)是蛋白質，它的合成受到遺傳物質的控制，C項正確?！敬鸢浮緾考點二考點二酶的特性及驗證實驗分析一、酶的催化作用和高效性的驗證實驗分析1實驗原理(2)比較H2O2在常溫、高溫、過氧化氫酶、Fe3等不同條件下氣泡產生多少或衛(wèi)生香燃燒劇烈程度，了解過氧化氫酶的作用和意義。二、酶的專
7、一性的驗證實驗分析1實驗原理(2)用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖后，再用斐林試劑鑒定，根據(jù)是否有磚紅色沉淀來判定淀粉酶是否對二者都有催化作用，從而探索酶的專一性。2實驗操作程序三、“影響酶活性的條件”的探究分析1實驗設計的關鍵找準變量根據(jù)實驗目的和要求，首先確定好四個變量即自變量、因變量、無關變量和額外變量四者之間的關系。變量，亦稱因子，指實驗操縱控制的特定因素或條件。按性質不同，通常有以下兩類共4種變量：(1)實驗變量與反應變量。實驗變量，亦稱自變量，指實驗中由實驗者所操縱、給定的因素或條件。反應變量，亦稱因變量或應變量，指實驗中由于實驗變量而引起的變化和結果。通常，實驗變量是原因，反應變量是結
8、果，二者具有因果關系。實驗的目的是解釋這種前因后果。(2)無關變量與額外變量。無關變量，亦稱控制變量，指實驗中除實驗變量以外的影響實驗變化和結果的因素或條件。額外變量，亦稱干擾變量，指實驗中由于無關變量所引起的變化和結果。顯然，額外變量會對反應變量起干擾作用。2溫度對酶活性的影響(1)原理解讀溫度影響酶的活性，從而影響淀粉的水解，滴加碘液，根據(jù)是否出現(xiàn)藍色及藍色的深淺來判斷酶的活性。(2)實驗設計思路3pH對酶活性的影響(1)原理解讀pH影響酶的活性，從而影響氧氣的生成量，可用點燃但無火焰的衛(wèi)生香燃燒的情況來檢驗氧氣生成量的多少。(2)實驗設計思路(3)實驗設計程序 序號實驗操作內容試管1試管
9、2試管31注入等量過氧化氫酶溶液2滴2滴2滴2注入不同pH的溶液1 mL蒸餾水1 mL鹽酸1 mL NaOH3注入等量的H2O2溶液2 mL2 mL2 mL4觀察現(xiàn)象有大量氣泡產生無氣泡產生無氣泡產生【案例2】(2009全國)已知2H2O2=2H2OO2，可以通過觀察反應過程中O2的生成速度(即氣泡從溶液中釋放的速度)來判斷H2O2分解反應的速度。請用所給的實驗材料和用具設計實驗，使其能同時驗證過氧化氫酶具有催化作用和高效性。要求寫出實驗步驟、預測實驗結果、得出結論，并回答問題。實驗材料與用具：適宜濃度的H2O2溶液，蒸餾水，3.5%FeCl3溶液，0.01%的過氧化氫酶溶液，恒溫水浴鍋，試管
10、。(1)請寫出實驗步驟。2)實驗結果預測及結論。整個實驗中，不同處理的試管中O2的釋放速度從快到慢依次是_。由此可得出的結論是_。(3)如果僅將實驗中的恒溫水浴改為80 ，重做上述實驗，O2釋放的速度最快的是_，原因是_?！窘馕鼋馕觥?1)本題是對教材實驗的考查。要驗證過氧化氫酶具有催化作用，應選用反應中加入蒸餾水與加入過氧化氫酶進行對比，要驗證過氧化氫酶具有高效性，應用過氧化氫酶與無機催化劑的催化效率對比，所以應取3支試管，各加入等量且適量的H2O2溶液，放入37 恒溫水浴鍋中保溫適當時間，分別向上述3支試管加入等量且適量的蒸餾水、FeCl3溶液和過氧化氫酶溶液，觀察各試管中釋放氣泡的速度。
11、(2)酶的催化效率最高，加入酶的試管中反應速度最快；其次是加FeCl3溶液的試管；加蒸餾水的試管中因沒有催化劑，所以反應速度最慢。由此可以得出結論：酶具有催化作用和高效性。(3)80 高溫會使酶的結構破壞而失去催化能力，與加入蒸餾水的試管反應情況相同，因此加FeCl3溶液的試管反應速度最快?！敬鸢复鸢浮?1)取3支試管，各加入等量且適量的H2O2溶液，放入37 恒溫水浴鍋中保溫適當時間。分別向上述3支試管中加入等量且適量的蒸餾水、FeCl3溶液和過氧化氫酶溶液。觀察各管中釋放氣泡的快慢。(2)加酶溶液的試管、加FeCl3溶液的試管、加蒸餾水的試管酶具有催化作用和高效性(3)加FeCl3溶液的試
12、管在此溫度下，F(xiàn)eCl3催化作用加快，而過氧化氫酶因高溫變性而失去了活性【即時鞏固2】如圖中的曲線是用過氧化氫作實驗材料，根據(jù)有關實驗結果繪制的，其中能說明酶具有高效性的是()【解析解析】A項添加H2O2酶的一組比添加Fe3的一組達到平衡點的時間快，說明酶與無機催化劑相比，效率更高，體現(xiàn)了酶的高效性；B項酶的活性受溫度的影響，由圖可知，30 時酶的活性比0 時要高，所以先達到反應的平衡點；C項pH也可以影響酶的活性，當pH7時比pH5時反應達到平衡點的時間短，說明該酶在pH7時的催化活性更高；D項在有H2O2酶存在的條件下，可以大大加快反應速度，說明酶具有催化特性?！敬鸢复鸢浮緼【實驗設計】將
13、某種玉米子粒浸種發(fā)芽后研磨勻漿、過濾，得到提取液。取6支試管分別加入等量的淀粉溶液后，分為3組并分別調整到不同溫度，如圖所示，然后在每支試管中均加入等量的玉米子粒提取液，保持各組溫度30分鐘后，繼續(xù)進行實驗(提取液中還原性物質忽略不計)：(1)若向A、C、E三支試管中分別加入適量的斐林試劑，沸水浴一段時間，觀察這三支試管，其中液體顏色呈磚紅色的試管是_；磚紅色較深的試管是_，顏色較深的原因是_；不變色的試管是_，不變色的原因是_。(2)若向B、D、F三支試管中分別加入等量的碘液，觀察三支試管，發(fā)現(xiàn)液體的顏色是藍色，產生該顏色的原因是_。(3)以上實驗的三種處理溫度不一定是玉米子粒提取液促使淀粉
14、分解的最適溫度。你認為怎樣設計實驗才能確定最適溫度？(只要求寫出設計思路)【解析解析】(1)發(fā)芽的玉米子粒中有淀粉酶，在不同溫度下，淀粉酶活性不同，對淀粉的催化程度也不相同。40 情況下酶的活性比20 情況下高，催化分解淀粉的速度快，產生的麥芽糖多，因此加入斐林試劑后加熱顏色較深，100 情況下，酶因高溫失活，因此試管中無反應。(2)遇碘變藍是淀粉的特性，三支試管都變藍色說明三支試管中都有剩余淀粉存在。(3)要確定酶的最適溫度，要增加試管數(shù)量，并設置溫度梯度，重復上述實驗。酶的最適溫度應位于磚紅色最深的兩個溫度之間，或者就是磚紅色最深的試管所對應的溫度。【答案答案】(1)A和CC淀粉酶在40
15、時活性相對較高，淀粉酶催化淀粉水解產生的還原糖多E酶失活(2)剩余的淀粉遇碘變藍(3)在20 和100 之間每隔一定溫度設置一個實驗組，其他實驗條件保持一致。以反應液和上述試劑(或答碘液或答斐林試劑)發(fā)生顏色反應的程度為指標確定最適溫度?？键c三考點三與酶有關的曲線解讀一、表示酶高效性的曲線1催化劑可加快化學反應速率，與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。2酶只能縮短達到化學平衡所需時間，不改變化學反應的平衡點。3酶只能催化已存在的化學反應。二、表示酶專一性的曲線1在A反應物中加入酶A，反應速率較未加酶時明顯加快，說明酶A催化底物A參加反應。2在A反應物中加入酶B，反應速率和未加酶時相同，說明酶B
16、不催化底物A參加反應。三、影響酶活性的曲線(1)甲、乙曲線表明：在一定溫度(pH)范圍內，隨溫度(pH)的升高，酶的催化作用增強；超過這一范圍，酶催化作用逐漸減弱。過酸、過堿、高溫都會使酶失活，而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結構未被破壞，溫度升高可恢復活性。(2)從丙圖可以看出：反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。四、底物濃度和酶濃度對酶促反應的影響1甲圖：在其他條件適宜、酶量一定的條件下，酶促反應速率隨底物濃度增加而加快，但當?shù)孜镞_到一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性限制，酶促反應速率不再增加。2乙圖：在底物充足，其他條件適宜的情況下，酶促反應速率與酶濃度成正比。【案例3】(2009遼寧、寧
17、夏理綜)如圖表示酶活性與溫度的關系。下列敘述正確的是()A當反應溫度由t2調到最適溫度時，酶活性下降B當反應溫度由t1調到最適溫度時，酶活性上升C酶活性在t2時比t1高，故t2時更適合酶的保存D酶活性在t1時比t2低，表明t1時酶的空間結構破壞更嚴重【解析】考查溫度與酶活性的關系。據(jù)圖可知，當反應溫度由稍高的t2調到低于t2的最適溫度時，酶活性升高，A項錯誤；當反應溫度由較低的t1調到比t1高的最適溫度時，酶活性上升，B項正確；低溫適合酶的保存，C項錯誤；當溫度超過最適溫度后，隨溫度的升高酶逐漸變性失活，而在溫度低于最適溫度時，隨溫度的降低酶的活性減弱，但酶的分子結構并沒有被破壞，D項錯誤?！?/p>
18、答案】B【即時鞏固3】在比較過氧化氫酶和Fe3催化H2O2分解的實驗中，對實驗結果分析正確的是()A在過氧化氫酶的作用下，過氧化氫的分解更快，是因為20%的肝臟研磨液的濃度高于3.5%的FeCl3溶液B3.5%的FeCl3溶液對過氧化氫分解速率慢是因為其分子摩爾濃度過高，影響了活性的正常發(fā)揮C肝臟研磨液中過氧化氫分解速率快，是因為酶的催化效率比一般無機催化劑催化效率高D如果將四支試管都放在90 水浴中，第4支試管(加肝臟研磨液的試管)反應速率仍為最快【解析】A項20%的肝臟研磨液，其中含酶的數(shù)量并不大，含酶分子數(shù)是3.5%的FeCl3溶液中溶質分子數(shù)的25萬分之一；B項催化劑濃度大，不會影響活性的正常發(fā)揮；C項酶降低化學反應所需活化能的作用要比無機催化劑效果更顯著，催化效率更高；D項過氧化氫酶的化學本質是蛋白質，在90 水浴中，將會變性，失去催化能力，F(xiàn)e3卻仍可以起催化作用?！敬鸢浮緾
高考生物 第1講 降低化學反應活化能的酶 走近細 知識研習課件 新人教版必修1
