2018_2019学年高中生物第5章第1节降低化学反应活化能的酶教学案(含解析)新人教版必修1.doc
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1、- 1 -降低化学反应活化能的酶一、酶的作用和本质1酶在细胞代谢中的作用(1)细胞代谢Error!(2)实验比较过氧化氢在不同条件下的分解。实验设计与原理:Error! H 2OO 2实验过程和现象:填表试管步骤 相同处理 向 4 支试管中分别加入 2 mLH2O2溶液不同处理 不处理 放在 90左右的水浴中加热 滴入 2 滴 FeCl3溶液 滴入 2 滴肝脏研磨液气泡 基本无 少 较多 很多现象带火星卫生香无复燃 有复燃 复燃性较强 复燃性很强1. 细胞代谢是细胞中化学反应的总称。2酶是生物催化剂,其催化原理是降低化学反应的活化能。3酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,绝大多数是蛋白质,少
2、数是 RNA。4酶的特性是高效性、专一性和作用条件的温和性。5酶具有高效性的原因是:与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著。6过酸、过碱或温度过高,都会使酶因空间结构被破坏而失活。7在一定的低温下,酶的活性被抑制,但空间结构稳定,在适宜温度下其活性可恢复。- 2 -实验结论:酶具有催化作用,同无机催化剂相比,催化的效率更高。2酶的作用原理和概念(1)作用原理:活化能:分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。作用机制:同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。结果:由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温和条件下快速进行。(2)酶的概念:酶 产 生 场 所 活
3、细 胞 内 生 理 作 用 催 化 作 用 化 学 本 质 绝 大 多 数 是 蛋 白 质 , 少 数 是 RNA二、酶的特性1连线酶的特性及原因连线2温度和 pH 对酶活性的影响填表条件酶活性 温度 pH最高 最适 最适降低 偏高或偏低 偏高或偏低失活 过高 过高或过低曲线1判断下列叙述的正误(1)酶的作用是为化学反应提供能量()(2)同无机催化剂相比,酶催化效率更高的原因是酶降低活化能的作用更显著()(3)酶是活细胞产生的,只能在细胞内起作用()(4)所有的酶都是在核糖体上合成的()2下列有关酶的叙述,其中正确的是( )A酶提供了使反应能进行所必需的活化能B酶在催化反应时与温度和 pH 有
4、关,而酶的活性与温度和 pH 无关C若酶的空间结构被破坏,则其活性就会丧失- 3 -D一个酶分子只能起一次催化作用解析:选 C 酶的作用机理是降低化学反应的活化能,不是提供能量;酶的催化作用与酶的活性受温度、pH、酶浓度、底物浓度、抑制剂、激活剂等多种因素的影响;酶的空间结构被破坏,酶会发生永久性失活;酶可以多次重复利用。3能够促使脂肪酶水解的酶是( )A脂肪酶 B淀粉酶C蛋白酶 DDNA 酶解析:选 C 脂肪酶的化学本质是蛋白质,因此能够促使脂肪酶水解的酶是蛋白酶。4研究表明,一分子过氧化氢酶能在 1 min 内使 5105个过氧化氢分子分解成氧气和水,相当于 Fe3 催化效率的 109倍,
5、但是对糖的水解却不起作用,这个事实说明酶具有( )A多样性、稳定性 B高效性、多样性C高效性、专一性 D高效性、稳定性解析:选 C 一分子过氧化氢酶相当于 Fe3 催化效率的 109倍,说明酶具有高效性,对糖的水解却不起作用说明酶具有专一性。5酶具有很高的催化效率,其原因是( )A酶能降低化学反应对温度等条件的要求B能使反应物变成更加细小的微粒,增加接触面积C降低了分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量D提供了化学反应开始时所需的活化能解析:选 C 酶的作用是降低分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量,即降低化学反应的活化能。Error!核 心 要 点 一 酶
6、的 本 质 、 作 用 及 高 效 性 实 验 分 析1酶的本质及生理功能2酶的作用机理- 4 -酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能,分析如下:(1)图中 ac 和 bc 段分别表示无催化剂和酶催化时反应进行所需要的活化能。(2)若将酶变为无机催化剂,则 b 在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能,但会提供活化能。3 “比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验分析自变量 因变量试管号3%的 H2O2溶液 处理方法 气泡多少点燃卫生香检测 结果分析1 2 mL 几乎没有 无复燃 H2O2自然分解缓慢2 2 mL 90 左右水浴加热 有一些 有复燃 加热能促进H2O2分解3 2 mL滴加质量
7、分数为 3.5%的FeCl3溶液2 滴较多 复燃性 较强 Fe3 能催化H2O2的分解4 2 mL滴加质量分数为 20%的肝脏研磨液 2滴很多 复燃性 更强过氧化氢酶有催化 H2O2分解的作用,且效率高结论:过氧化氢酶的催化效率高于 FeCl3溶液等无机催化剂的催化效率,所以酶的催化作用具有高效性。思考探究1(1)比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。本实验中的自变量是什么?哪组是对照组?自变量是对实验材料的不同处理,即 90 加热、加 FeCl3溶液、加肝脏研磨液。提 示 :1 号试管是对照组。本实验的因变量是什么?是如何检测的?因变量是 H2O2的分解速率。通过观察气泡产生速率进行检测。提
8、示 :(2)酶能否增加化学反应中产物的总量?不能。提 示 :(3)对于该实验来说,实验设计应遵循什么原则?- 5 -实验设计要遵循单一变量原则、等量原则和对照原则。提 示 :(4)在滴加肝脏研磨液和 FeCl3溶液时,为什么不能共用一支吸管?滴加肝脏研磨液和 FeCl3溶液时,不能共用一支吸管,否则滴加的 FeCl3溶液中提 示 :会含少量肝脏研磨液,而研磨液中的过氧化氢酶具有高效性,会使两支试管中产生的气泡差别不大,不易对比观察,从而影响实验结果的准确性。题组冲关1下列有关酶的叙述正确的是( )是有分泌功能的细胞产生的 有的从食物中获得,有的在体内转化而来 凡是活细胞,一般都能产生酶酶都是蛋
9、白质 有的酶不是蛋白质 酶在代谢中有多种功能 在新陈代谢和生长发育中起调控作用 酶只是起催化作用A BC D解析:选 C 酶是由活细胞产生的,具有生物催化作用的有机物。就酶的化学本质而言,主要是蛋白质,少数是 RNA,错误,正确;就酶作用的场所而言,有胞内酶和胞外酶,活细胞一般都能产生胞内酶,错误,正确;代谢是细胞内全部有序化学变化的总称,在这一过程中,需要酶的催化,错误,正确。2下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解实验” 。相关分析合理的是( )A本实验的因变量是不同的催化剂B本实验的无关变量有温度和酶的用量等C1 号与 3 号、1 号与 4 号可分别构成对照实验D分析 1 号、2 号试
10、管的实验结果可知加热能降低反应的活化能解析:选 C 本实验的因变量是气泡的产生速率,即过氧化氢的分解速率。温度是自变量,酶的用量是无关变量。1 号与 3 号、1 号与 4 号中只有一个实验变量不同,可分别构成对照实验。2 号在高温下出现气泡的原因是加热使过氧化氢分子得到能量,从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态。- 6 -Error!核 心 要 点 二 酶 的 特 性 及 相 关 实 验 分 析1高效性(1)表示曲线:(2)实验验证:实验组:底物生物催化剂(酶)底物分解速率(或产物形成的速率)。对照组:底物无机催化剂底物分解速率(或产物形成的速率)。2专一性(1)物理模型:图中 A 表示酶,
11、B 表示被 A 催化的底物,E、F 表示 B 被分解后产生的物质,C、D 表示不能被 A 催化的物质。酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。(2)曲线模型:- 7 -加入酶 B 的反应速率和无酶条件下的反应速率相同,说明酶 B 对此反应无催化作用。而加入酶 A 的反应速率随反应物浓度的增大明显加快,说明酶 A 可催化该反应,即酶具有专一性。(3)实验验证:实验组:淀粉淀粉酶麦芽糖对照组:蔗糖淀粉酶不分解,仍为蔗糖现象:两组中都加入斐林试剂,并水浴加热,只有组中出现砖红色沉淀。3温度和 pH 对酶活性的影响(1)实验课题及变量分析:课题名称用淀粉酶探究温度对酶活性的影响用过氧化氢酶探究 pH 对
12、酶活性的影响实验材料 淀粉溶液、唾液淀粉酶 肝脏研磨液、过氧化氢溶液自变量 温度 pH自变量的设置方法分别用 37 的水、沸水、冰水处理分别用蒸馏水、HCl 溶液、NaOH溶液处理因变量 酶活性 酶活性因变量的观察指标加碘液后溶液颜色的变化 氧气产生的速率无关变量 pH 相同且适宜等 温度相同且适宜等(2)方法步骤:(3)曲线分析:- 8 -在一定温度(或 pH)范围内,随温度(或 pH )的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱。过酸、过碱、高温都会使酶变性失活,而低温只是抑制了酶的活性,酶分子结构未被破坏,温度升高可恢复其活性。思考探究2(1)验证酶专一性的实验中能否使
13、用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂?不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解,蔗糖分子是否被水解都不会使碘液变提 示 :色。(2)能否用 H2O2溶液来探究温度对酶活性的影响?不能。H 2O2溶液在高温时会分解,实验中的变量不是单一的,影响对实验结果的提 示 :分析。(3)从蛋白质的结构和特点方面分析,在过酸、过碱或温度过高的条件下,酶为什么会失活?该如何保存酶?过酸、过碱和高温都会使蛋白质结构发生改变,从而改变了蛋白质的功能。应在提 示 :低温和适宜 pH 下保存酶。题组冲关3在甲、乙、丙三支试管中加入下列物质并保温一段时间后,有关分析错误的是( )编号 甲 乙 丙步骤 12 mL 可溶性淀粉溶液2
14、 mL 可溶性淀粉溶液2 mL 可溶性淀粉溶液步骤 21 mL 淀粉酶溶液1 mL 麦芽糖酶制剂0.5 mL 淀粉酶溶液05 mL 麦芽糖酶制剂步骤 3 适宜温度下保温至反应完成A温度、pH 在本实验中均属于无关变量B加入碘液后,溶液变蓝的只有乙试管C加入斐林试剂后水浴加热,溶液呈现砖红色的是甲试管和丙试管D加入双缩脲试剂后,三支试管中的溶液均变蓝色解析:选 D 甲、乙的自变量是酶的种类,可验证酶的专一性,温度、pH 在本实验中均属于无关变量;甲试管淀粉在淀粉酶的作用下水解产生还原糖,故加入斐林试剂水浴加热会出现砖红色沉淀,乙试管麦芽糖酶不能水解淀粉,加入斐林试剂水浴加热不能产生砖红色沉- 9
15、 -淀,丙试管内可发生和甲一样的过程;加入双缩脲试剂后,三支试管中的溶液均出现紫色现象。4如图表示温度或 pH 对酶活性的影响。据图分析,下列选项错误的是( )A据 a 可知,以植物蛋白酶制剂为主要成分的松肉粉不宜与醋同用B制作黄桃罐头时需进行蒸煮处理,其依据的原理如 c 所示C如 a、c 所示,低温、高温导致酶活性下降的原理是相同的D唾液淀粉酶随食糜入胃后,其活性会随着 pH 的改变而出现 ba 的变化解析:选 C 植物体内的酶最适 pH 大多在 4.56.5,因此松肉粉不宜与醋同用;制作罐头时加热可使酶失活,利于糖类等物质的保存;胃内的 pH 为 1.5 左右,会导致唾液淀粉酶活性降低;高
16、温会破坏酶分子的结构,但低温仅抑制酶的活性,酶结构仍保持稳定。典型图示信息解读(1)底物浓度、酶浓度与酶促反应速率的关系甲图:在其他条件适宜、酶量一定的情况下,酶促反应速率随底物浓度增加而加快,- 10 -但当底物达到一定浓度后,受酶数量和酶活性限制,酶促反应速率不再增大。乙图:在底物充足、其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度呈正相关。温度和 pH 是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的;底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率的,并不影响酶的活性。(2)反应时间与酶促反应的关系丙、丁、戊三图的时间 t0、 t1和 t2是一致的。随着反应的进行,反应物因被消耗而减少,生成
17、物因积累而增多。 t0 t1段,因反应物较充足,所以反应速率较高,反应物消耗较快,生成物生成速率也较快。 t1 t2段,因反应物含量较少,所以反应速率降低,反应物消耗较慢,生成物生成速率较慢。 t2时,反应物被消耗干净,生成物也不再增加,此时反应速率为 0。解题技法 “四看法”分析酶促反应曲线题组冲关1.如图表示在最适温度和 pH 条件下,某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。结合影响酶催化反应速率的因素分析,下列有关叙述正确的是( )A若在 a 点提高反应温度,反应速率会加快B若在 b 点增加酶的浓度,反应速率不会加快C若在 c 点增加反应物浓度,反应速率将加快D反应物浓度是限制曲线
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