2024-2025學(xué)年新教材高中生物第3章細(xì)胞中能量的轉(zhuǎn)換和利用第1節(jié)第1課時生物催化劑-酶教案蘇教版必修1

PAGE11-第1課時生物催化劑——酶課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接1．說明絕大多數(shù)酶是一類能催化生化反應(yīng)的蛋白質(zhì)，酶活性受到環(huán)境因素(如pH和溫度等)的影響。2．探究酶催化的專一性、高效性及影響酶活性的因素。1．生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀：酶的功能與特性是由其獨特的空間結(jié)構(gòu)確定的。2．科學(xué)思維——通過分析與綜合，總結(jié)酶的作用機(jī)理及特性。3．科學(xué)探究——學(xué)會設(shè)計比照試驗，證明酶的作用、探究酶的特性。一、酶的本質(zhì)1．科學(xué)家對酶本質(zhì)的探究歷程(1)1857年，法國科學(xué)家巴斯德通過視察發(fā)酵現(xiàn)象發(fā)覺，發(fā)酵是由微生物引起的，后來他又證明白酒精發(fā)酵是由酵母菌引起的。(2)1897年，德國科學(xué)家畢希納證明白，引起發(fā)酵的是酵母菌所含的酶，而不是酵母菌本身。(3)1926年，美國科學(xué)家薩姆納從刀豆提取液中分別并提純了脲酶結(jié)晶，并證明脲酶是蛋白質(zhì)。(4)1936年，酶是蛋白質(zhì)的觀念被確立。(5)20世紀(jì)80年頭，科學(xué)家又發(fā)覺少數(shù)RNA也具有生物催化功能，并把這類RNA稱為核酶。2．酶的本質(zhì)能催化生化反應(yīng)的酶絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)RNA也具有生物催化功能。二、酶在細(xì)胞代謝中的作用1．酶促反應(yīng)：由酶催化的化學(xué)反應(yīng)稱為酶促反應(yīng)。2．酶催化作用的實質(zhì)：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。3．活化能：在肯定溫度下，分子從基態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵伟l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過渡態(tài)所需的能量稱為活化能。4．活化分子(1)含義：處于過渡態(tài)的分子稱為活化分子。(2)使活化分子增多一般有兩種途徑①不運用催化劑，通過加熱或光照等方法，使一部分分子獲得能量而成為活化分子。②運用催化劑降低生化反應(yīng)所需的活化能，活化能越低，活化分子就越多。5．酶能降低生化反應(yīng)所需的活化能，使生化反應(yīng)在較低能量水平上進(jìn)行，從而加快生化反應(yīng)。三、酶的特性1．在相宜的條件下，酶有很高的催化效率，能使生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)快速進(jìn)行，即酶的催化作用具有高效性。2．一種酶只能催化一種或一類生化反應(yīng)，這是酶催化作用的專一性。3．酶的催化作用通常是在常溫、常壓下進(jìn)行的。酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的，一般在細(xì)胞內(nèi)、外均具有催化活性。4．酶活性(1)含義：酶催化生化反應(yīng)的實力。(2)衡量指標(biāo)：酶催化生化反應(yīng)的速率。(3)影響因素：①反應(yīng)體系中的酶濃度和底物濃度等。②多種環(huán)境因素如溫度、pH等。③環(huán)境中pH對酶活性的影響a．酶的相宜pH一般在6～8之間。b．酶活性最大時的pH稱為酶的最適pH。c．在過酸或過堿的條件下，酶活性一般會明顯降低，甚至?xí)冃允Щ?。④環(huán)境中溫度對酶活性的影響a．在肯定的溫度范圍內(nèi)，酶活性隨著溫度的上升而上升，超過肯定溫度后，酶活性反而下降。b．酶活性最高時的溫度稱為酶的最適溫度。c．適當(dāng)上升溫度，能加快生化反應(yīng)速率，但溫度過高會使酶變性失活，從而降低生化反應(yīng)速率。d．適當(dāng)降低溫度，可以抑制酶活性，降低生化反應(yīng)速率，但一般不會使酶失活。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(xì)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．酶催化作用的實質(zhì)是供應(yīng)化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，使化學(xué)反應(yīng)順當(dāng)進(jìn)行。 ()5．一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。 ()6．溫度偏高或偏低，酶的活性都會明顯降低，過高或過低都會使酶變性失活。 ()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．×酶的作用原理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，并不能干脆供應(yīng)能量。5．√6．×適當(dāng)降低溫度，可以抑制酶活性，降低生化反應(yīng)速率，但一般不會使酶失活。酶的化學(xué)本質(zhì)、作用機(jī)理和特性1．酶的化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)絕大多數(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細(xì)胞核(主要)來源一般活細(xì)胞中均能產(chǎn)生生理功能在細(xì)胞內(nèi)外均具有生物催化功能2．酶的作用機(jī)理酶和其他催化劑均能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，分析如下：(1)圖中ac和bc段分別表示無催化劑催化和有酶催化時反應(yīng)進(jìn)行所須要的活化能。(2)若將酶變?yōu)闊o機(jī)催化劑，則b在縱軸上向上移動。用加熱的方法不能降低活化能，但會供應(yīng)活化能。3．酶的特性分析(1)表示酶高效性的曲線(圖1)①與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。②催化劑只會縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需的時間，不改變更學(xué)反應(yīng)的平衡點。③試驗——酶的催化作用具有高效性a．試驗變量自變量因變量無關(guān)變量1號：加入肯定量蒸餾水用單位時間內(nèi)產(chǎn)生氣泡數(shù)量的多少及帶火星木條燃燒狀況表示H2O2分解速率H2O2溶液的濃度和體積；酵母菌液和FeCl3溶液的濃度和體積；酵母菌液的簇新程度；環(huán)境中的溫度、pH等2號：加入等量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的FeCl3溶液3號：加入等量簇新的酵母菌液b．試驗分析1、3號試管比照，可以說明酶具有催化作用。其中1號為空白比照組，3號為試驗組。1、2、3試管比照，可以說明酶的催化作用具有高效性。其中1號為空白比照組，2號為條件比照組，3號為試驗組。(2)表示酶專一性的曲線(圖2)①在A反應(yīng)物中加入酶A，反應(yīng)速率較未加酶時明顯加快，說明酶A催化A反應(yīng)物的反應(yīng)。②在A反應(yīng)物中加入酶B，反應(yīng)速率和未加酶時相同，說明酶B不催化A反應(yīng)物的反應(yīng)。③試驗——酶的催化作用具有專一性a．試驗原理：淀粉、蔗糖均為非還原糖，不能與斐林試劑共熱產(chǎn)生磚紅色沉淀。淀粉酶可以催化淀粉水解為還原糖，但不能催化蔗糖水解。b．試驗設(shè)計思路：步驟1淀粉＋淀粉酶蔗糖＋淀粉酶2等量斐林試劑，水浴加熱相同時間現(xiàn)象出現(xiàn)磚紅色沉淀無顏色變更結(jié)論酶具有專一性c．試驗分析：自變量：反應(yīng)物的不同。無關(guān)變量：溶液的量、溫度等。因變量：溶液是否出現(xiàn)磚紅色沉淀。(3)易變性：由于大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，因而會被高溫、強酸、強堿等破壞。蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變更或破壞，使酶失去生物活性，這種現(xiàn)象稱為變性。(4)反應(yīng)條件的溫柔性：酶促反應(yīng)在常溫、常壓、相宜pH條件下進(jìn)行。試驗——探究影響酶促反應(yīng)速率的環(huán)境因素項目內(nèi)容試驗原理①2H2O2eq\o(→,\s\up10(過氧化氫酶))2H2O＋O2↑②濾紙片隨附著氧氣泡的增多，漸漸浮出液面試驗裝置示意圖深化探究：哺乳動物成熟的紅細(xì)胞和其他體細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和功能上有明顯不同。(1)該細(xì)胞不能產(chǎn)生酶，緣由是什么？(2)該細(xì)胞是否含有酶？請說出推斷依據(jù)。提示：(1)該細(xì)胞沒有細(xì)胞核和核糖體等細(xì)胞器。(2)含有。哺乳動物成熟紅細(xì)胞可以進(jìn)行細(xì)胞代謝，細(xì)胞中的生化反應(yīng)須要酶的催化。1．下列有關(guān)酶的敘述，正確的是()A．酶的數(shù)量因參加化學(xué)反應(yīng)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(yīng)條件都相同D．活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶，酶在細(xì)胞內(nèi)才起催化作用B[酶作為催化劑，反應(yīng)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(xì)胞產(chǎn)生的，但酶在細(xì)胞內(nèi)、外均可起催化作用，D錯誤。]2．(多選)關(guān)于“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的試驗，下列敘述不正確的是()A．試驗中所用酵母菌液必需是簇新的，若放置時間過長酵母菌細(xì)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酵母菌液，這樣對試驗結(jié)果影響較小C．過氧化氫在溫度高的環(huán)境中分解速率會比常溫時快D．試驗的自變量是試管中產(chǎn)生氣泡數(shù)目的多少和帶火星木條的復(fù)燃狀況ABD[酵母菌液放置時間過長，過氧化氫酶會分解失活，A錯誤；吸取氯化鐵溶液和吸取酵母菌液的滴管不能混用，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)目的多少和帶火星木條的復(fù)燃狀況是因變量，D錯誤。]酶的相關(guān)曲線分析1．酶催化作用的高效性(1)曲線：加入酶、無機(jī)催化劑和不加催化劑時，化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡點時所需時間不同：(2)要素解讀：①催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。②酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需的時間，不改變更學(xué)反應(yīng)的平衡點。2．酶催化作用的專一性(1)曲線：分別向蔗糖溶液和麥芽糖溶液中加入麥芽糖酶，底物剩余量不同：(2)要素解讀：①加入麥芽糖酶，蔗糖剩余量不變，而麥芽糖剩余量削減。②麥芽糖酶不能催化蔗糖水解，可以催化麥芽糖水解。3．底物濃度影響酶促反應(yīng)速率(1)曲線：(2)要素解讀：①底物濃度較低時，酶促反應(yīng)速率與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而增加。②當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到肯定值后，再增加底物濃度，酶促反應(yīng)速率不再增加。4．酶濃度影響酶促反應(yīng)速率(1)曲線：(2)要素解讀：在有足夠底物而又不受其他因素影響的狀況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。5．溫度和pH共同作用對酶活性的影響(1)曲線：(2)要素解讀：①反應(yīng)溶液中pH的變更不影響酶作用的最適溫度。②反應(yīng)溶液中溫度的變更不影響酶作用的最適pH。深化探究：酶濃度和底物濃度對反應(yīng)速率的影響和溫度、pH對反應(yīng)速率的影響，本質(zhì)上有什么不同？提示：溫度、pH通過影響酶活性影響反應(yīng)速率；酶濃度、底物濃度通過影響酶與底物的接觸面積影響酶促反應(yīng)速率。1．如圖表示在最適溫度和最適pH條件下，反應(yīng)物濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系。據(jù)圖分析正確的是()A．形成曲線c的緣由可能是乙點時酶量增加B．限制曲線b的AB段反應(yīng)速率的主要因素為酶的數(shù)量C．酶催化反應(yīng)的緣由是為反應(yīng)供應(yīng)了活化能D．若適當(dāng)上升溫度，重復(fù)該試驗，圖中A點位置將上升A[乙點時制約反應(yīng)速率的因素是酶的濃度，此時若增加酶量反應(yīng)速率將增大，如曲線c，A正確；限制曲線b的AB段反應(yīng)速率的主要因素是反應(yīng)物濃度，B錯誤；酶催化反應(yīng)的緣由是降低反應(yīng)所需的活化能，C錯誤；曲線是在最適溫度下測定的反應(yīng)物濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系，若在適當(dāng)上升溫度條件下重復(fù)該試驗，酶的活性降低，反應(yīng)速率降低，故圖中A點位置將下降，D錯誤。]2．如圖表示在不同條件下，酶催化反應(yīng)狀況。以下有關(guān)敘述不正確的是()A．圖①能用來表示反應(yīng)物濃度與反應(yīng)時間的關(guān)系B．圖①能用來表示酶活性與pH的關(guān)系C．與實線相比，圖②中的虛線能表示酶量增加，其他條件不變時，生成物量與反應(yīng)時間的關(guān)系D．若圖②中的實線表示Fe3＋對H2O2分解的催化效率，則虛線可表示過氧化氫酶的催化效率B[隨著反應(yīng)時間的延長，反應(yīng)物剩余量降低，A正確；由pH對酶活性的影響可知，B錯誤；酶量增加后，反應(yīng)達(dá)到平衡所需時間削減，C正確；與無機(jī)催化劑相比，酶具有高效性，D正確。]酶曲線的分析方法(1)明確橫、縱坐標(biāo)表示的變量。橫、縱坐標(biāo)不同，曲線表示的意義不同。(2)理解曲線所表示的意義。橫坐標(biāo)是自變量，縱坐標(biāo)是因變量，曲線表示因變量隨自變量的變更而變更。(3)圖中出現(xiàn)多個自變量時，要分析圖中某一自變量對因變量的影響，應(yīng)首先確定其他自變量為肯定值。[課堂小結(jié)]學(xué)問網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦1.酶是生物催化劑，其催化作用的實質(zhì)是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。2.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)，少數(shù)是RNA。3.一種酶只能催化一種或一類生化反應(yīng)。4.酶的特性是高效性、專一性和簡單受外界環(huán)境的影響。5.酶具有高效性的緣由：與無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。6.過酸、過堿或溫度過高，都會使酶因空間結(jié)構(gòu)破壞而失活。7.在肯定的低溫下，酶的活性低，但空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并未失活，在相宜溫度下酶的活性可上升。1．(多選)下列關(guān)于酶的敘述，正確的是()A．同一種酶可存在于分化程度不同的活細(xì)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(xué)反應(yīng)的活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率D．酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個化學(xué)反應(yīng)的底物ACD[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(xì)胞中都存在，A正確；導(dǎo)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，不會破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，B錯誤；酶作用的實質(zhì)是降低化學(xué)反應(yīng)所需活化能，從而提高反應(yīng)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。]2．關(guān)于酶的性質(zhì)，下列敘述中錯誤的是()A．化學(xué)反應(yīng)前后，酶的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量不變B．酶的催化作用提高了化學(xué)反應(yīng)速率，變更了反應(yīng)平衡點C．酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化實力的一類特別的有機(jī)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(xué)反應(yīng)前后酶的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量不變，A正確；酶可以提高化學(xué)反應(yīng)速率，但是不能變更反應(yīng)平衡點，B錯誤；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)酶的化學(xué)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。]3．如圖表示某種酶在不同處理條件(a、b、c)下催化某反應(yīng)生成物的量與反應(yīng)時間的關(guān)系，則處理條件不行能是()A．溫度不同B．pH不同C．酶的數(shù)量不同D．反應(yīng)底物的量不同D[溫度能影響酶促反應(yīng)速率，所以三條曲線的差異可能是由溫度不同造成的，A正確；pH能影響酶促反應(yīng)速率，所以三條曲線的差異可能是由于pH不同造成的，B正確；酶的數(shù)量能影響酶促反應(yīng)速率，所以三條曲線的差異可能是由酶的數(shù)量不同造成的，C正確；反應(yīng)底物的量不同時，化學(xué)反應(yīng)的平衡點不同，而題圖中三條曲線的平衡點相同，說明三條曲線的差異不是由反應(yīng)底物的量不同造成的，D錯誤。]4．如圖表示胃蛋白酶活性與溫度、pH之間的關(guān)系，以下敘述正確的是()A．該胃蛋白酶最適pH是3.0B．胃蛋白酶的活性受溫度和pH的影響C．據(jù)圖無法推斷胃蛋白酶的最適溫度D．隨著pH的上升，酶的活性漸漸降低B[由題圖知，在溫度相同，pH分別為2.0、2.5、3.0的條件下，胃蛋白酶的催化反應(yīng)速率不同，其中在pH為2.5時酶的催化反應(yīng)速率最強，說明該胃蛋白酶的最適pH在2.5左右，A錯誤；當(dāng)pH肯定、溫度不同時，胃蛋白酶的活性不同，當(dāng)溫度肯定、pH不同時，胃蛋白酶的活性也不同，說明胃蛋白酶的