高中生物 第五章 第1節(jié) 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用精品課件 新人教版必修1.ppt

第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第五章細(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 學(xué)習(xí)導(dǎo)航 重 難點(diǎn) 1 通過對(duì)照實(shí)驗(yàn) 掌握酶催化代謝反應(yīng)的實(shí)質(zhì)及特征 2 通過實(shí)驗(yàn)探究 學(xué)會(huì)控制實(shí)驗(yàn)變量及設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn) 3 閱讀資料分析 闡述酶的本質(zhì) 一 酶在細(xì)胞代謝中的作用1 細(xì)胞代謝 1 場所 細(xì)胞中 2 實(shí)質(zhì) 各種 的總稱 3 意義 細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ) 化學(xué)反應(yīng) 2 比較過氧化氫在不同條件下的分解 1 實(shí)驗(yàn)原理 2h2o2 2h2o o2 水浴加熱 fecl3溶液中的 以及肝臟研磨液中的 均可影響h2o2分解為h2o和o2的速率 fe3 過氧化氫酶 2 實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象記錄 fecl3 肝臟研磨液 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論酶在常溫常壓下 可以高效地完成對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化 4 實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)變量 fecl3溶液 肝臟研磨液 自變量 5 對(duì)照實(shí)驗(yàn) 含義 除了一個(gè)因素以外 其余因素都保持 的實(shí)驗(yàn) 原則 除了要觀察的變量外 其他變量都應(yīng)當(dāng)始終保持相同 3 酶的作用原理 1 活化能 分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的 所需要的能量 不變 活躍狀態(tài) 2 原理 同無機(jī)催化劑相比 酶 的作用更顯著 因而催化效率更高 3 意義 使細(xì)胞代謝能在 條件下快速進(jìn)行 降低活化能 溫和 判一判 1 加熱 無機(jī)催化劑和酶都能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能 2 無關(guān)變量是對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有關(guān)系的變量 3 過氧化氫在不同條件下分解實(shí)驗(yàn)中的因變量是產(chǎn)生氧氣的總量 4 酶只能在細(xì)胞內(nèi)起催化作用 二 酶的高效性和專一性 無機(jī)催化劑 一種或一類 想一想唾液淀粉酶能夠催化淀粉分解 但是不能催化蔗糖分解 這說明了什么 提示 酶具有專一性 三 酶的作用條件較溫和1 酶活性 1 概念 酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的 2 主要影響因素 ph2 溫度和ph對(duì)酶活性的影響 催化效率 溫度 偏高或偏低 過高 要點(diǎn)一酶的本質(zhì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1 酶的本質(zhì)及生理功能 2 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 待測酶液 吡羅紅染液 是否呈現(xiàn)紅色 對(duì)照組 已知rna溶液 吡羅紅染液 出現(xiàn)紅色 特別提醒酶的化學(xué)本質(zhì)還可利用酶的專一性原理進(jìn)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(jìn)行處理 然后觀察該待測酶是否還具有催化作用 2012 銀川市實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一檢測 生物體的活細(xì)胞能產(chǎn)生酶 下列關(guān)于酶的說法錯(cuò)誤的是 a 酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的b 酶都是在核糖體上合成的c 酶是具有催化作用的有機(jī)物d 酶的催化效率比無機(jī)催化劑高 解析 本題主要考查酶的概念及本質(zhì) 分析如下 答案 b 變式訓(xùn)練下列有關(guān)酶的敘述中 錯(cuò)誤的是 a 所有酶都含有c h o n四種元素b 酶不一定只在細(xì)胞內(nèi)起催化作用c 植物細(xì)胞的最外層結(jié)構(gòu)可以被蛋白酶分解掉d 人體內(nèi)的酶也在不斷地更新 解析 選c 大多數(shù)酶是蛋白質(zhì) 元素組成均有c h o n 少數(shù)酶是rna 元素組成為c h o n p 酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的 在細(xì)胞內(nèi) 外都可發(fā)揮作用 酶是生物活性物質(zhì) 會(huì)不斷地變性失活 必須不斷地更新 植物細(xì)胞的最外層是細(xì)胞壁 其組成成分為纖維素和果膠 只能用纖維素酶和果膠酶將其分解掉 蛋白酶對(duì)其不起作用 要點(diǎn)二與酶有關(guān)的曲線解讀 下面的三個(gè)圖是某研究小組圍繞探究h2o2分解條件而獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 試回答下列有關(guān)問題 1 圖一 二 三所代表的實(shí)驗(yàn)中 實(shí)驗(yàn)自變量依次為 2 根據(jù)圖一可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 3 圖二曲線bc段產(chǎn)生的最可能原因是 4 根據(jù)你的理解 圖三曲線縱坐標(biāo)最可能代表 關(guān)鍵點(diǎn) 思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí)應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手分析 明確酶所具有的特性及對(duì)反應(yīng)速率的影響 明確酶活性與溫度變化之間的關(guān)系 理解曲線分析的相關(guān)方法 解析 本題考查了與酶相關(guān)的曲線分析 1 圖一中兩條曲線中一組加入過氧化氫酶 另一組加入fe3 所以自變量為催化劑的種類 圖二 三中只有一條曲線 則橫坐標(biāo)即為自變量 2 圖一中兩條曲線對(duì)比 加過氧化氫酶的反應(yīng)速率快 而并未改變平衡點(diǎn) 說明酶具有高效性 3 圖二中bc段反應(yīng)速率不再變化 而h2o2是過量的 因此酶數(shù)量 濃度 是限制因素 4 圖三中橫坐標(biāo)為溫度 而曲線的走勢和酶活性與溫度的曲線走勢剛好相反 所以縱坐標(biāo)應(yīng)表示反應(yīng)物剩余的多少 答案 1 催化劑種類h2o2濃度溫度 2 酶的催化作用具有高效性 3 反應(yīng)受過氧化氫酶數(shù)量 濃度 的限制 4 溶液中h2o2的剩余量 互動(dòng)探究若上述題目中圖二的橫坐標(biāo)h2o2濃度換成h2o2酶濃度 且底物足量 則圖二曲線如何繪制 提示 底物濃度足量時(shí) o2產(chǎn)生速率與h2o2酶濃度是成正比關(guān)系 圖二曲線如圖 探規(guī)尋律 有關(guān)曲線分析的方法步驟 第一步 明確橫縱坐標(biāo)的含義 一般情況下橫坐標(biāo)為自變量 縱坐標(biāo)為因變量 分析兩坐標(biāo)間的關(guān)系 第二步 分析曲線中的起點(diǎn) 關(guān)鍵點(diǎn) 第三步 坐標(biāo)系中有多條曲線時(shí) 應(yīng)從兩方面進(jìn)行分析 當(dāng)橫坐標(biāo)相同時(shí) 對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)兩者之間的關(guān)系 當(dāng)縱坐標(biāo)相同時(shí) 對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)兩者之間的關(guān)系 如大小等 要點(diǎn)三探究影響酶活性的條件1 設(shè)計(jì)思路 2 變量分析自變量 溫度 tn 或ph phn 因變量 底物分解速率 現(xiàn)存量 或產(chǎn)物形成速率 產(chǎn)物生成量 無關(guān)變量 底物濃度及體積 酶濃度及體積 ph 或溫度 3 步驟設(shè)計(jì) 4 實(shí)例 溫度和ph對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)原理 1 溫度對(duì)酶活性的影響 溫度影響酶的活性 從而影響淀粉的水解 滴加碘液后 根據(jù)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺來判斷酶的活性 特別提醒設(shè)計(jì)溫度或ph對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)時(shí) 應(yīng)使反應(yīng)一開始便達(dá)到預(yù)設(shè)溫度或ph 首先將底物 酶液分別處理到各自預(yù)設(shè)的溫度或ph條件下 然后將相應(yīng)底物與相應(yīng)的酶混勻 下面是某同學(xué)設(shè)計(jì)的探究溫度是否影響酶的活性的實(shí)驗(yàn) 一 實(shí)驗(yàn)假設(shè) 溫度會(huì)影響酶的活性 二 材料用具 小燒杯 試管 淀粉 碘液 水浴鍋 冰箱 蒸餾水 清水 三 實(shí)驗(yàn)步驟 用淀粉和蒸餾水 在燒杯中制備多于6ml的可溶性淀粉溶液 取唾液若干 并用蒸餾水適當(dāng)稀釋后備用 取3支試管 分別編為1號(hào) 2號(hào) 3號(hào) 各加入2ml可溶性淀粉溶液 將1號(hào) 2號(hào) 3號(hào)試管分別放入37 的溫水 沸水 冰塊的環(huán)境中10min 水浴鍋內(nèi)加清水 然后加熱到需要的溫度 冰塊可用清水放于冰箱中制備 1 請(qǐng)?jiān)谏厦娴目瞻滋?補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟 2 此實(shí)驗(yàn)中除自變量和因變量外 還需要考慮 等因素 3 步驟 與步驟 能否調(diào)換順序 請(qǐng)說明理由 4 1號(hào) 2號(hào) 3號(hào)3支試管加入的淀粉溶液 唾液及保溫時(shí)間均相同 這是為了 以便得出科學(xué)結(jié)論 該同學(xué)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中 起對(duì)照實(shí)驗(yàn)的作用 5 在此實(shí)驗(yàn)中 因變量通常用碘液檢測 碘液檢測的是底物還是產(chǎn)物 該實(shí)驗(yàn)中一般不用斐林試劑檢測 因?yàn)殪沉衷噭┑臋z測需要 條件 這將干擾實(shí)驗(yàn)的自變量 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響 解析 本實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度 因變量是酶的活性 無關(guān)變量是ph 淀粉的含量 酶的濃度 保溫時(shí)間等 實(shí)驗(yàn)的檢測指標(biāo)是淀粉是否完全水解 對(duì)于溫度的設(shè)置可以是一定梯度的溫度 也可以是低溫 適宜溫度 高溫 實(shí)驗(yàn)步驟可以從 分組編號(hào) 實(shí)驗(yàn)處理和結(jié)果觀察 三個(gè)方面進(jìn)行表述 步驟 與步驟 不能調(diào)換順序 因?yàn)槊妇哂懈咝?當(dāng)酶與淀粉接觸時(shí)會(huì)催化淀粉分解 影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察 在實(shí)驗(yàn)過程中 除自變量外 無關(guān)變量要相同 以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由單一變量 溫度的不同 所引起的 該實(shí)驗(yàn)中1號(hào)試管 即37 溫水的試管 的結(jié)果是已知的 故為對(duì)照組 2號(hào) 高溫 和3號(hào) 低溫 試管屬于實(shí)驗(yàn)組 答案 1 向3支試管中分別加入等量的 1ml 經(jīng)稀釋的唾液 搖勻后放置5min 向3支試管中各加入1滴碘液 觀察溶液顏色變化 2 淀粉溶液的濃度和數(shù)量 ph 酶的濃度 保溫時(shí)間 實(shí)驗(yàn)操作順序 3 不能 因?yàn)檎{(diào)換順序后 2號(hào)與3號(hào)試管中的淀粉也會(huì)被分解 4 避免因淀粉溶液 唾液和保溫時(shí)間的不同給實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成誤差 確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不同是由于溫度的差異引起的溫水的試管 或1號(hào)試管 5 底物水浴加熱 探規(guī)尋律 設(shè)計(jì)與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)的一般步驟 分組編號(hào) 不同處理 平衡無關(guān)變量 觀察現(xiàn)象 分析結(jié)果 得出結(jié)論 對(duì)酶促反應(yīng)的曲線模糊如圖表示人體內(nèi)某種酶促反應(yīng)速率受溫度和ph的影響情況 下列解釋不正確的是 a 在a點(diǎn) 將酶的濃度增大一倍 反應(yīng)速率可能增大b 在b點(diǎn) 將酶的濃度增大一倍 反應(yīng)速率不可能增大c 在c點(diǎn) 將酶的濃度增大一倍 反應(yīng)速率可能增大d 該圖不能反映唾液淀粉酶催化能力的變化特征 錯(cuò)因分析 錯(cuò)選c項(xiàng) 錯(cuò)因分析 錯(cuò)選的原因主要是 不能正確分析有關(guān)酶促反應(yīng)的曲線圖 看到圖中c點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)速率已經(jīng)達(dá)到最大 因此認(rèn)為再增加酶濃度 不會(huì)提高反應(yīng)速率 這種情況只發(fā)生在反應(yīng)底物一定的條件下 但在反應(yīng)底物充足的條件下 增大酶濃度 還可以提高反應(yīng)速率 正確解答 選b 此圖可以反映溫度和ph對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響 但是影響反應(yīng)速率的因素 不僅包括溫度和ph 還有酶濃度等 在反應(yīng)底物充足的條件下 增大酶濃度 可以提高反應(yīng)速率 所以a c正確 b項(xiàng)錯(cuò)誤 題圖顯示 該酶的最適ph為2左右 因此這種酶可能是胃蛋白酶 而不會(huì)是唾液淀粉酶 d項(xiàng)正確 對(duì) 活化能 理解不透徹下列各圖中 表示有酶催化的反應(yīng)曲線 表示沒有酶催化的反應(yīng)曲線 e表示酶降低的活化能 正確的圖解是 正確解答 選c 酶催化作用的實(shí)質(zhì)是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能 所謂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 與無機(jī)催化劑相比 酶的催化作用更強(qiáng) 從圖像可知 沒有酶催化時(shí)反應(yīng)所需的能量多 有酶催化時(shí)所需的能量少 兩者之間的差值就是酶所降低的能量 糾錯(cuò)總結(jié) 酶與一般催化劑的比較 1 相同點(diǎn) 改變化學(xué)反應(yīng)速率 本身不