2022-2023學(xué)年新教材高中生物第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第1課時(shí)酶的作用和本質(zhì)課堂互動(dòng)探究案新人教版必修1

歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第1課時(shí)酶的作用和本質(zhì)課程標(biāo)準(zhǔn)說明絕大多數(shù)酶是一類能催化生化反應(yīng)的蛋白質(zhì)。素養(yǎng)達(dá)成設(shè)疑激趣上海舉行的中國國際食品添加劑和配料展上，帝斯曼展出了一系列酶制劑產(chǎn)品，以幫助食品生產(chǎn)廠商節(jié)能減排。該公司推出的PanamoreSpring產(chǎn)品與其他乳化劑相比，能降低生產(chǎn)過程近80%的碳排放量；微生物磷脂酶CakeZyme產(chǎn)品能使食品廠商在生產(chǎn)蛋糕等食品中節(jié)省20%的雞蛋用量，延長(zhǎng)保質(zhì)期；高性能酶制劑RapidaseFPSuper能有效避免新鮮水果在經(jīng)過機(jī)械或熱處理加工后產(chǎn)生的不良副作用，改善口感。酶在人們的生活中越來越重要，那么酶具有什么作用？酶的化學(xué)本質(zhì)又是什么呢？夯基提能·分層突破——互動(dòng)·探究·智涂探究點(diǎn)一酶在細(xì)胞代謝中的作用一、結(jié)合教材P77，通過比較過氧化氫在不同條件下的分解來認(rèn)識(shí)酶在細(xì)胞代謝中的作用。請(qǐng)據(jù)圖分析：1．結(jié)合實(shí)驗(yàn)材料、用具、操作步驟及安全性等方面，思考下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，選用新鮮的肝臟作為實(shí)驗(yàn)材料的原因。(2)在實(shí)驗(yàn)中，為什么將肝臟研磨成溶液？(3)在滴加肝臟研磨液和FeCl3溶液時(shí)，為什么不能共用一支吸管？2．實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析(1)2、3、4號(hào)三支試管都有氣泡放出，但4號(hào)試管放出的氣泡最多，說明了什么？(2)與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說明什么？(3)通過對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，你認(rèn)為酶在細(xì)胞代謝中具有什么作用？二、結(jié)合教材P78圖5－1及下圖分析酶的作用原理：(1)表示無酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行需要的活化能的是______段。(2)表示有酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能的是______段。(3)酶降低的活化能是______段。(4)若將酶變?yōu)闊o機(jī)催化劑，則B在縱軸上向______移動(dòng)。(5)下表數(shù)據(jù)是在20℃測(cè)得的H2O2分解的活化能，數(shù)據(jù)說明酶和無機(jī)催化劑相比有什么不同？條件無催化劑催化FeCl3催化過氧化氫酶催化活化能/(kJ·mol－1)755429[易錯(cuò)警示](1)酶和無機(jī)催化劑一樣，并不改變平衡點(diǎn)的位置，只是改變化學(xué)反應(yīng)的速率，使化學(xué)反應(yīng)更快地達(dá)到平衡點(diǎn)。酶在反應(yīng)前后的數(shù)量和性質(zhì)不變。(2)無機(jī)催化劑和酶都能提高反應(yīng)速率，但是酶的催化效率更高；酶不能為化學(xué)反應(yīng)提供所需要的能量，而是通過降低反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速率。(3)酶只能催化原本能進(jìn)行的反應(yīng)，而不能催化原本不能進(jìn)行的反應(yīng)。[特別提醒]實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組接受自變量處理的實(shí)驗(yàn)為實(shí)驗(yàn)組；沒接受自變量處理的實(shí)驗(yàn)為對(duì)照組。1.比較過氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)分析(1)實(shí)驗(yàn)的變量與對(duì)照自變量因變量無關(guān)變量對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組2號(hào)：90℃水浴加熱用單位時(shí)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；實(shí)驗(yàn)室溫度；FeCl3溶液和肝臟研磨液的新鮮程度1號(hào)試管2、3、4號(hào)試管3號(hào)：加入2滴3.5%的FeCl3溶液4號(hào)：加入2滴20%的肝臟研磨液(2)由上述實(shí)驗(yàn)可以說明①1、4號(hào)試管對(duì)照?酶具有催化作用。②1、3、4(或3、4)號(hào)試管對(duì)照?與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。2．酶的作用機(jī)理曲線分析(1)圖中ac和bc段分別表示無催化劑和酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能。(2)若將酶變?yōu)闊o機(jī)催化劑，則b在縱軸上向上移動(dòng)。用加熱的方法不能降低活化能，但會(huì)提供活化能。1．(合格考)下圖表示“比較過氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)”。相關(guān)分析合理的是()A.本實(shí)驗(yàn)的因變量是不同的催化劑B.本實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量有溫度和酶的用量等C.1號(hào)與3號(hào)、1號(hào)與4號(hào)可分別構(gòu)成對(duì)照實(shí)驗(yàn)D.分析1號(hào)、2號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知加熱能降低反應(yīng)的活化能2．(合格考)下列各圖中，①表示有酶催化的反應(yīng)曲線，②表示沒有酶催化的反應(yīng)曲線，E表示酶降低的活化能。其中正確的圖解是()3．(等級(jí)考)(不定項(xiàng))過氧化氫酶能分解過氧化氫，氧化焦性沒食子酸呈橙紅色。為探究白菜梗中是否存在過氧化氫酶，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下表。下列相關(guān)敘述正確的是()管號(hào)1%焦性沒食子酸(mL)2%過氧化氫(mL)緩沖液(mL)過氧化氫酶溶液(mL)白菜梗提取液(mL)煮沸冷卻后的白菜梗提取液(mL)1222－－－222－2－－322－－2－422－－－2A.1號(hào)管為對(duì)照組，其余不都是實(shí)驗(yàn)組B．2號(hào)管為對(duì)照組，其余都為實(shí)驗(yàn)組C．若3號(hào)管顯橙紅色，與1、2、4組對(duì)照證明白菜梗中存在過氧化氫酶D．若4號(hào)管不顯橙紅色，可證明白菜梗中無過氧化氫酶探究點(diǎn)二酶的本質(zhì)1.結(jié)合教材P79～80關(guān)于酶本質(zhì)的探索回答下列問題：(1)巴斯德和李比希爭(zhēng)論的焦點(diǎn)是什么？(2)從畢希納的實(shí)驗(yàn)可以得出什么結(jié)論？(3)結(jié)合巴斯德和李比希的觀點(diǎn)及畢希納的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析酶的產(chǎn)生和發(fā)揮作用是否都必須在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行？闡述理由。2．科學(xué)家從一種叫四膜蟲的生物中獲得某種酶的結(jié)晶，你能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)鑒定該酶是蛋白質(zhì)還是RNA嗎？請(qǐng)簡(jiǎn)要說明實(shí)驗(yàn)思路和結(jié)論。有關(guān)酶的四個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)酶并不都是蛋白質(zhì)，有的酶是RNA。(2)酶不僅在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，在細(xì)胞外和體外都可以發(fā)揮作用。(3)酶作用的實(shí)質(zhì)是降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能，不是提供能量。(4)并不是具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生酶，活細(xì)胞一般都能產(chǎn)生酶。[延伸拓展](1)一般實(shí)驗(yàn)中“驗(yàn)證××”“探究××”，其中“××”就是自變量。(2)自變量與因變量具有前因后果關(guān)系，實(shí)驗(yàn)的目的往往是探究或驗(yàn)證自變量對(duì)因變量的影響。(3)無關(guān)變量的判斷技巧：一是外界環(huán)境，如溫度、pH等；二是材料本身，比如本實(shí)驗(yàn)的過氧化氫濃度等。1.關(guān)于酶本質(zhì)的探索2．酶的本質(zhì)及生理功能概念酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具催化作用的有機(jī)物來源一般來說，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶(哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞不能產(chǎn)生酶，但含有酶)生理功能生物催化功能(反應(yīng)前后酶的性質(zhì)和數(shù)量不變)作用機(jī)理降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率酶催化作用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)組：底物＋相應(yīng)酶→底物被分解對(duì)照組：底物＋等量蒸餾水→底物不被分解作用場(chǎng)所在細(xì)胞內(nèi)(呼吸酶、光合酶等)、細(xì)胞外(消化酶等)、體外都能發(fā)揮催化作用化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)極少數(shù)是RNA合成原料氨基酸(約21種)核糖核苷酸(4種)合成場(chǎng)所核糖體細(xì)胞核(主要)、線粒體、葉綠體注：酶只有催化作用，沒有調(diào)節(jié)功能；酶可作為催化劑，也可以作為反應(yīng)底物。3．酶化學(xué)本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(1)證明某種酶是蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)組：待測(cè)酶液＋雙縮脲試劑→是否出現(xiàn)紫色反應(yīng)。對(duì)照組：已知蛋白液＋雙縮脲試劑→出現(xiàn)紫色反應(yīng)。(2)證明某種酶是RNA實(shí)驗(yàn)組：待測(cè)酶液＋吡羅紅染液→是否出現(xiàn)紅色。對(duì)照組：已知RNA液＋吡羅紅染液→出現(xiàn)紅色。1．(合格考)下列關(guān)于酶的敘述，正確的是()A．酶只有在生物體內(nèi)才能起催化作用B．酶都有消化作用C．調(diào)節(jié)新陳代謝的物質(zhì)不是酶D．所有酶與雙縮脲試劑作用均可發(fā)生紫色反應(yīng)2．(合格考)如圖為酶催化反應(yīng)的過程示意圖，以數(shù)字編號(hào)的圖形分別表示反應(yīng)物、酶、生成物等反應(yīng)要素，其中表示酶的圖形編號(hào)是()A．①B．②C．③D．④3．(等級(jí)考)當(dāng)某種RNA存在時(shí)，生物體內(nèi)的某種化學(xué)反應(yīng)能正常進(jìn)行；當(dāng)這種RNA被有關(guān)的酶水解后，此種化學(xué)反應(yīng)立即減慢。由此可以說明()A.RNA是核酸的一種B．RNA有時(shí)也可稱為遺傳物質(zhì)C．RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中D．RNA也可作為生物催化劑4．(等級(jí)考)德國化學(xué)家畢希納將酵母細(xì)胞放在石英砂中用力研磨、加水?dāng)嚢?，再進(jìn)行加壓過濾，得到不含酵母細(xì)胞的提取液。在這些汁液中加入葡萄糖，一段時(shí)間后冒出氣泡，糖液居然變成了酒。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，分析得出的結(jié)論錯(cuò)誤的是()A．葡萄糖變成酒的過程中發(fā)生了化學(xué)變化B．將糖變成酒的物質(zhì)是汁液中的釀酶C．研磨有利于酵母細(xì)胞內(nèi)釀酶的釋放D．該實(shí)驗(yàn)證明釀酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)強(qiáng)化落實(shí)·學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)——?dú)w納·提升·素養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)eq\a\vs4\al()主干落實(shí)1.細(xì)胞代謝是細(xì)胞中化學(xué)反應(yīng)的總稱。2．酶是生物催化劑，其催化原理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。3．酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少部分是RNA。高效課堂·實(shí)踐運(yùn)用——鞏固·達(dá)標(biāo)·反饋1.在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)中，把新鮮肝臟制成研磨液的目的是()A．保護(hù)過氧化氫酶B．有利于過氧化氫酶與反應(yīng)物的接觸C．提高過氧化氫酶的活性D．有利于對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察2．酶作為一種生物催化劑，具有下列哪種能量效應(yīng)()A．降低化學(xué)反應(yīng)活化能B．增加化學(xué)反應(yīng)活化能C．增加產(chǎn)物的能量水平D．降低反應(yīng)物的能量水平3．用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質(zhì)，處理后的核糖體仍可催化氨基酸的脫水縮合反應(yīng)。由此可推測(cè)核糖體中能催化該反應(yīng)的物質(zhì)是()A．蛋白質(zhì)B．脂肪酶C．RNAD．淀粉酶4．吸能反應(yīng)指產(chǎn)物分子的能量高于反應(yīng)物分子，放能反應(yīng)是產(chǎn)物分子的能量低于反應(yīng)物分子。如圖為某反應(yīng)在有酶和無酶催化兩種條件下的能量變化，據(jù)圖分析下列敘述錯(cuò)誤的是()A．該反應(yīng)為吸能反應(yīng)B．曲線Ⅰ表示無酶催化條件C.E3表示酶降低的反應(yīng)活化能D．E4表示有酶條件下反應(yīng)的活化能5．為了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶，某同學(xué)設(shè)計(jì)了兩組實(shí)驗(yàn)，如圖所示。在37℃水浴中保溫一段時(shí)間后，1、2號(hào)試管中加入適量雙縮脲試劑，3、4號(hào)試管中不加任何試劑，下列實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到目的的是()A．實(shí)驗(yàn)②B．實(shí)驗(yàn)①、實(shí)驗(yàn)②都能C．實(shí)驗(yàn)①D．實(shí)驗(yàn)①、實(shí)驗(yàn)②都不能6．下表是有關(guān)過氧化氫的系列實(shí)驗(yàn)，回答有關(guān)問題。序號(hào)反應(yīng)物加入物質(zhì)條件現(xiàn)象X1過氧化氫無室溫幾乎無氣泡X12過氧化氫氯化鐵室溫X23過氧化氫土豆浸出液室溫X34過氧化氫新鮮唾液室溫X4(1)序號(hào)3的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是______________________________________________。(2)序號(hào)3的土豆浸出液中含有的對(duì)此實(shí)驗(yàn)起作用的物質(zhì)是________，土豆浸出液能否重復(fù)使用？________(選填“能”或“不能”)。疑難解答·名師指津——釋疑·解惑·教材問題探討1．提示：排除胃的物理性消化。2．提示：是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。3．提示：收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)1．D2.D二、拓展應(yīng)用1．提示：加入2滴煮沸過的肝臟研磨液的5號(hào)試管，可以與加入新鮮的肝臟研磨液的4號(hào)試管做對(duì)照；加入2滴蒸餾水的6號(hào)試管可以作為3號(hào)試管和4號(hào)試管的對(duì)照組。2．提示：巴斯德：發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用。李比希：引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但是這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。畢希納：酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。薩姆納：酶是蛋白質(zhì)。3．提示：可將該酶結(jié)晶制備成酶溶液，在試管中注入2mL酶溶液，然后向2支試管中各加入2mL雙縮脲試劑A液，振蕩，再向試管中加入3～4滴雙縮脲試劑B液，振蕩。如果試管出現(xiàn)紫色則說明酶是蛋白質(zhì)，如果試管中不出現(xiàn)紫色說明酶不是蛋白質(zhì)；在薩姆納之前，之所以很難鑒定酶的本質(zhì)，主要是因?yàn)榧?xì)胞中酶的提取和純化非常困難。第1課時(shí)酶的作用和本質(zhì)夯基提能·分層突破探究點(diǎn)一【師問導(dǎo)學(xué)】一、1．(1)肝臟如果不新鮮，肝細(xì)胞內(nèi)的H2O2酶等有機(jī)物就會(huì)在腐生菌的作用下分解，就不能促進(jìn)H2O2分解成H2O和O2。(2)研磨肝臟，使過氧化氫酶釋放出來，釋放出的過氧化氫酶與試管內(nèi)過氧化氫分子充分接觸，加速過氧化氫的分解。(3)滴加肝臟研磨液和FeCl3溶液時(shí)，不能共用一支吸管，否則滴加的FeCl3溶液中會(huì)含少量肝臟研磨液，而研磨液中的H2O2酶具有高效性，會(huì)使兩支試管中產(chǎn)生的氣泡差別不大，不易對(duì)比觀察，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。2．(1)加熱、無機(jī)催化劑和酶都能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率，但是酶的催化效率更高。(2)2號(hào)試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說明加熱能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。(3)酶在常溫常壓下，可以高效地完成對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化，即酶具有催化化學(xué)反應(yīng)的作用。二、(1)AC(2)BC(3)AB(4)上(5)和無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，即催化效率更高?！倦S堂檢測(cè)】1．解析：本實(shí)驗(yàn)的因變量是氣泡的產(chǎn)生速率，即過氧化氫的分解速率；溫度是自變量，酶的用量是無關(guān)變量；1號(hào)與3號(hào)、1號(hào)與4號(hào)中只有一個(gè)實(shí)驗(yàn)變量不同，可分別構(gòu)成對(duì)照實(shí)驗(yàn)；2號(hào)在高溫下出現(xiàn)氣泡的原因是加熱使過氧化氫分子得到能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)，不是降低反應(yīng)的活化能。答案：C2．解析：活化能是指分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。酶可以降低活化能，使反應(yīng)更容易進(jìn)行。答案：C3．解析：該實(shí)驗(yàn)的目的是探究白菜梗中是否存在過氧化氫酶，自變量是白菜梗的有無，則1號(hào)、2號(hào)和4號(hào)都是對(duì)照組，3號(hào)是實(shí)驗(yàn)組，A正確、B錯(cuò)誤。若3號(hào)與1、2、4號(hào)對(duì)照，2號(hào)管與3號(hào)管顯橙紅色，1號(hào)管與4號(hào)管無色則證明白菜梗中存在過氧化氫酶，C正確；若4號(hào)管不顯橙紅色，與3號(hào)對(duì)照，則說明高溫使過氧化氫酶變性失活，D錯(cuò)誤。答案：AC探究點(diǎn)二【師問導(dǎo)學(xué)】1．(1)巴斯德提出，發(fā)酵需活酵母菌細(xì)胞參與；李比希認(rèn)為，酵母菌細(xì)胞死亡后釋放出某些物質(zhì)引起發(fā)酵。(2)畢希納的實(shí)驗(yàn)說明，酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，結(jié)果與糖液中含有活酵母菌是一樣的。他將酵母細(xì)胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為釀酶。(3)酶是在活細(xì)胞中合成的，但無論是在細(xì)胞內(nèi)還是細(xì)胞外，只要條件適宜就能起催化作用。2．將該酶分成兩份，分別加入雙縮脲試劑(甲)和吡羅紅染液(乙)，若加入雙縮脲試劑后呈現(xiàn)紫色，則該酶是蛋白質(zhì)；若加入吡羅紅染液后呈紅色，則該酶是RNA?！倦S堂檢測(cè)】1．解析：酶雖然是由活細(xì)胞產(chǎn)生的，但它的催化作用不一定非在生物體內(nèi)，只要條件適宜，體內(nèi)體外都可起催化作用；酶的催化作用表現(xiàn)在多方面，有的酶促進(jìn)物質(zhì)合成，有的酶促進(jìn)物質(zhì)分解，只有消化酶才能促進(jìn)消化；調(diào)節(jié)新陳代謝的物質(zhì)有激素、維生素、無機(jī)鹽等，酶是對(duì)代謝過程的化學(xué)反應(yīng)起催化作用；少數(shù)酶是RNA，不能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)。答案：C2．解析：從圖中可以看出圖形①參與催化反應(yīng)，并在反應(yīng)前后能保持結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不變，故圖形①應(yīng)為酶。答案：A3．解析：RNA被有關(guān)的酶水解后，化學(xué)反應(yīng)立即減慢，說明該酶能催化此反應(yīng)的進(jìn)行，即RNA也具有催化作