2024年新教材高中生物第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第1節(jié)第1課時細(xì)胞周期及高等植物細(xì)胞有絲分裂過程學(xué)案新人教版必修1

PAGE1-第1課時酶的作用和本質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.明確自變量、因變量、無關(guān)變量的含義，能區(qū)分試驗(yàn)組、比照組。2．歸納酶催化作用的實(shí)質(zhì)。3．歸納出酶的本質(zhì)。1.科學(xué)思維：歸納與概括酶的作用機(jī)理及特性。2．科學(xué)探究：能夠依據(jù)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)比較過氧化氫在不同條件下的分解試驗(yàn)，分析結(jié)果得出結(jié)論。學(xué)問點(diǎn)一酶在細(xì)胞代謝中的作用1．細(xì)胞代謝(1)場所：eq\o(□,\s\up4(1))細(xì)胞內(nèi)。(2)實(shí)質(zhì)：eq\o(□,\s\up4(2))各種化學(xué)反應(yīng)的總稱。(3)意義：eq\o(□,\s\up4(3))細(xì)胞生命活動的基礎(chǔ)。2．試驗(yàn)：比較過氧化氫在不同條件下的分解(1)試驗(yàn)?zāi)康蘑俦容^過氧化氫在不同條件下的分解速率。②嘗摸索究過氧化氫酶的作用。,,(2)試驗(yàn)原理：簇新的肝臟中含有eq\o(□,\s\up4(4))過氧化氫酶，它和無機(jī)催化劑Fe3＋都能催化過氧化氫分解為eq\o(□,\s\up4(5))水和氧氣。(3)試驗(yàn)材料：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的eq\o(□,\s\up4(6))簇新肝臟研磨液，新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的eq\o(□,\s\up4(7))過氧化氫溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的eq\o(□,\s\up4(8))FeCl3溶液。量筒，試管，滴管，試管架，衛(wèi)生香，火柴，酒精燈，試管夾，大燒杯，三腳架，石棉網(wǎng)，溫度計(jì)。(4)試驗(yàn)過程及結(jié)果(5)試驗(yàn)結(jié)論：4號試管與1號試管的現(xiàn)象不同，說明eq\o(□,\s\up4(14))酶具有催化作用；4號試管與3號試管的現(xiàn)象不同，說明eq\o(□,\s\up4(15))與無機(jī)催化劑Fe3＋相比，過氧化氫酶的催化效率更高。3．科學(xué)方法——限制變量和設(shè)計(jì)比照試驗(yàn)(1)試驗(yàn)中的變量(2)比照試驗(yàn)①含義：除了一個因素以外，其余因素都保持eq\o(□,\s\up4(20))不變的試驗(yàn)。②分組：eq\o(□,\s\up4(21))比照組和eq\o(□,\s\up4(22))試驗(yàn)組。③1號試管在試驗(yàn)中的作用：eq\o(□,\s\up4(23))比照。試驗(yàn)組與比照組對比，可以說明加熱或催化劑的作用使它快速分解。4.酶的作用原理(1)活化能：分子從eq\o(□,\s\up4(24))常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵伟l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的eq\o(□,\s\up4(25))活躍狀態(tài)所須要的能量。(2)原理：酶可以eq\o(□,\s\up4(26))降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。同無機(jī)催化劑相比，酶eq\o(□,\s\up4(27))降低活化能的作用更顯著，催化效率eq\o(□,\s\up4(28))更高。(3)意義：使細(xì)胞代謝能在eq\o(□,\s\up4(29))溫柔條件下快速有序地進(jìn)行。eq\a\vs4\al(問題思索)試驗(yàn)時為什么要選用簇新的肝臟？提示：肝臟假如不簇新，肝細(xì)胞內(nèi)的過氧化氫酶等有機(jī)物就會在腐生菌的作用下分解，過氧化氫就不能被分解成水和氧氣。eq\a\vs4\al(問題思索)為什么將肝臟剪碎、研磨成溶液，而不是干脆加入整塊的肝臟？提示：剪碎并研磨可使肝細(xì)胞中過氧化氫酶充分釋放，從而增大與H2O2的接觸機(jī)會以加速H2O2分解。eq\a\vs4\al(問題思索)在滴入肝臟研磨液和FeCl3溶液時，能否共用一個滴管，并說明緣由？提示：否。第一，會污染后一種試劑；其次，假如先吸肝臟研磨液再吸氯化鐵溶液，則氯化鐵溶液中含肯定量的過氧化氫酶(肝臟研磨液中)，由于過氧化氫酶的高效性，必定影響比照效果。eq\a\vs4\al(延長拓展)(1)一般試驗(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，試驗(yàn)的目的往往是探究或驗(yàn)證自變量對因變量的影響。(3)無關(guān)變量的推斷技巧：一是外界環(huán)境，如溫度、pH等；二是材料本身，比如本試驗(yàn)的過氧化氫濃度等。eq\a\vs4\al(問題思索)加熱處理促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行的原理是什么？提示：加熱使過氧化氫分子得到了能量，相當(dāng)于供應(yīng)了活化能。題型一過氧化氫酶催化過氧化氫分解的相關(guān)試驗(yàn)考查[例1]關(guān)于下圖所示試驗(yàn)的敘述中，錯誤的是()A．甲裝置是試驗(yàn)組，乙裝置是比照組B．H2O2溶液的濃度屬于無關(guān)變量C．乙試管產(chǎn)生氣泡的速率比甲試管快D．清水和肝臟研磨液為自變量，H2O2分解速率為因變量解題分析用簇新肝臟研磨液處理的為試驗(yàn)組，加清水的為比照組，其他的變量，如H2O2溶液的濃度等能引起反應(yīng)速率變更的變量稱為無關(guān)變量，應(yīng)遵守等量原則。答案A題型二酶作用原理的考查[例2]下圖表示某物質(zhì)在酶、無機(jī)催化劑、無催化劑時由常態(tài)轉(zhuǎn)化為活躍狀態(tài)時所需的活化能(分別為a、b、c)，此圖不能得到的結(jié)論是()A．無機(jī)催化劑能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能B．酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能C．無機(jī)催化劑降低的活化能為b－aD．酶降低活化能的效果比無機(jī)催化劑更顯著解題分析由圖可知，酶和無機(jī)催化劑均能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，無機(jī)催化劑降低的化學(xué)反應(yīng)活化能為c－b，圖中酶催化時所需的活化能比無機(jī)催化劑所需的活化能低，說明酶降低活化能的效果比無機(jī)催化劑更顯著。答案C學(xué)問點(diǎn)二酶的本質(zhì)1．探究過程(1)1716年《康熙字典》收錄了酶字，并將“酶”說明為“酒母也”?！熬颇浮本褪乾F(xiàn)在所說的酵母。(2)巴斯德之前：發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動無關(guān)。(4)畢希納(德國)：獲得不含酵母細(xì)胞的提取液，他將酵母細(xì)胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為eq\o(□,\s\up4(3))釀酶。但未能分別鑒定出酶。(5)薩姆納(美國)：1926年用丙酮提取出了刀豆種子中的eq\o(□,\s\up4(4))脲酶，并證明白其化學(xué)本質(zhì)是eq\o(□,\s\up4(5))蛋白質(zhì)。(6)切赫和奧特曼(美國)：20世紀(jì)80年頭，發(fā)覺少數(shù)eq\o(□,\s\up4(6))RNA也具有催化功能。2．酶的概念(1)合成場所：eq\o(□,\s\up4(7))活細(xì)胞內(nèi)。(2)化學(xué)本質(zhì)：具有eq\o(□,\s\up4(8))催化作用的eq\o(□,\s\up4(9))有機(jī)物，絕大多數(shù)是eq\o(□,\s\up4(10))蛋白質(zhì)，少數(shù)是eq\o(□,\s\up4(11))RNA。eq\a\vs4\al(延長拓展)酶與無機(jī)催化劑的共同點(diǎn)(1)只改變更學(xué)反應(yīng)速率，不改變更學(xué)反應(yīng)的方向。(2)不為化學(xué)反應(yīng)供應(yīng)物質(zhì)和能量，本身不被消耗。(3)降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)速率加快，縮短達(dá)到平衡點(diǎn)的時間。題型三酶的作用及本質(zhì)的分析[例3]20世紀(jì)80年頭科學(xué)家發(fā)覺了一種RNaseP酶，該酶是由20%的蛋白質(zhì)和80%的RNA組成。假如將這種酶中的蛋白質(zhì)除去，并提高M(jìn)g2＋的濃度，他們發(fā)覺留下來的RNA仍舊具有與這種酶相同的催化活性，這一結(jié)果表明()A．RNA具有生物催化作用B．酶是由RNA和蛋白質(zhì)組成的C．酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)D．絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA答案A[例4]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)嚢瑁龠M(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，一段時間后冒出氣泡，糖液盡然變成了酒。依據(jù)以上試驗(yàn)，分析得出的結(jié)論錯誤的是()A．葡萄糖變成酒的過程中發(fā)生了化學(xué)變更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．該試驗(yàn)證明釀酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)解題分析葡萄糖變成酒的過程中有氣泡生成，發(fā)生了化學(xué)變更，A正確；催化該化學(xué)變更進(jìn)行的是酵母細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的釀酶，B正確；研磨有利于釀酶的釋放，C正確；畢希納所做的試驗(yàn)，不能證明酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，D錯誤。答案D學(xué)問拓展酶1．在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”試驗(yàn)中，把簇新肝臟制成研磨液的目的是()A．愛護(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．有利于對試驗(yàn)結(jié)果的視察答案B解析研磨可破壞肝細(xì)胞，使細(xì)胞內(nèi)的過氧化氫酶充分釋放出來，以增大與反應(yīng)物的接觸面積。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)物的能量水平答案A解析酶具有催化作用，作用原理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，提高活化分子的數(shù)量，加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時間，但不改變更學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)，本身不被消耗，反應(yīng)前后量不變，既不能提高也不能降低反應(yīng)物及生成物的能量。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)。由此可推想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．RNA D．淀粉酶答案C解析核糖體的主要成分是蛋白質(zhì)和RNA，蛋白酶將核糖體中的蛋白質(zhì)水解后只剩下RNA，所以發(fā)揮催化作用的是RNA。4．在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的試驗(yàn)中，對試驗(yàn)的處理如下表所示。請回答下列問題：(1)在上表的試驗(yàn)處理中，探討了哪些自變量？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若要探討生物催化劑與無機(jī)催化劑的差別，可選用的試管組合是____________________。(3)若試管1和試管2組成比照試驗(yàn)，能說明的問題是__________________________________________________________________________________________。(4)除了上述的比照試驗(yàn)，請?jiān)僬页鲆唤M比照試驗(yàn)，并指出該組比照試驗(yàn)說明的問題。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)溫度、催化劑(2)試管3和試管4(3)加熱能使H2O2分子得到能量，促進(jìn)H2O2分解(4)①試管1和試管3，說明FeCl3能催化H2O2的分解；②試管1和試管4，說明肝臟研磨液中的過氧化氫酶能催化H2O2的分解；③試管1、試管3和試管4，說明FeCl3和肝臟研磨液中