高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》一 酶的作用和本质集体备课课件ppt
展开知识梳理·填准记牢——自主·预习·先知一、酶在细胞代谢中的作用1.细胞代谢(1)场所: 内。(2)实质:各种 的总称。(3)意义:细胞 的基础。
2.(实验)比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1)实验原理
(2)实验过程和现象:
(3)实验结论:酶具有 作用,与无机催化剂相比,酶催化的效率更 。
3.实验变量(1)概念:实验过程中的 称为变量。(2)类型
二、酶的作用原理和本质1.酶的作用原理(1)活化能:指分子从 转变为容易发生化学反应的 状态所需要的能量。(2)原理:同无机催化剂相比,酶 的作用更显著,因而催化效率更高。(3)意义:使细胞代谢能在 条件下快速有序地进行。2.酶的作用及本质(1)产生场所: 中。(2)生理作用: 作用。(3)化学本质:绝大多数是 ,少数是 。
知识应用·强化落实——效果·检测·定向1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)酶的作用是为化学反应提供能量( )(2)与无机催化剂相比,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( )(5)酶为化学反应提供了活化能( )(6)酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质( )(7)酶起催化作用后立即被降解( )(8)无关变量是对实验没有影响的变量( )
2.阅读教材“思考·讨论”后,把科学家和他们的发现连起来。
课程标准说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质。 素养达成
设疑激趣上海举行的中国国际食品添加剂和配料展上,帝斯曼展出了一系列酶制剂产品,以帮助食品生产厂商节能减排。该公司推出的Panamre Spring产品与其他乳化剂相比,能降低生产过程近80%的碳排放量;微生物磷脂酶Cake Zyme产品能使食品厂商在生产蛋糕等食品中节省20%的鸡蛋用量,延长保质期;高性能酶制剂Rapidase FP Super能有效避免新鲜水果在经过机械或热处理加工后产生的不良副作用,改善口感。酶在人们的生活中越来越重要,那么酶具有什么作用?酶的化学本质又是什么呢?
探究点一 酶在细胞代谢中的作用任务1 请结合教材P77“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验设计探究:
(1)变量分析:①自变量:对过氧化氢溶液的不同处理方法—— 的种类。②因变量:过氧化氢的 。③无关变量:过氧化氢的 、 等。(2)对照实验:通过分析对照实验可以得出结论,下列对照实验的实验结论如下:①1号与2号对比,结论: 。②1号与3号对比,结论:FeCl3可以催化过氧化氢的分解。③1号与4号对比,结论:过氧化氢酶可以催化过氧化氢的分解。④3号与4号对比,结论: 。
加热可以加快过氧化氢的分解
与无机催化剂相比,过氧化氢酶的催化效率更高
任务2 结合教材P78图5-1及下图分析酶的作用原理:(1)表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是 段。(2)表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是 段。(3)酶降低的活化能是 段。(4)若将酶变为无机催化剂,则B在纵轴上向 移动。
1.科学方法:控制变量和设计对照实验(1)变量:实验过程中的变化因素称为变量。
(2)对照实验①含义:除作为自变量的因素外,其余因素(无关变量)都保持一致,并将结果进行比较的实验。②对照实验的类型
③实验设计原则a.对照原则:设计对照实验,既要有对照组又要有实验组。b.单一变量原则:实验设计时只有一个自变量,且无关变量在对照组和实验组中均要保持相同且适宜。c.等量性原则:指除单一变量可以变化外,其他的实验条件应是一样的,如所用试剂量要相同、放在相同条件下培养、取长势相同的植物培养等。
2.酶的作用机理曲线分析(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。(5)下表数据是在20 ℃测得的H2O2分解的活化能,数据说明酶和无机催化剂相比有什么不同?
【重点笔记】1.易错警示(1)酶和无机催化剂一样,并不改变平衡点的位置,只是改变化学反应的速率,使化学反应更快地达到平衡点。酶在反应前后的数量和性质不变。(2)无机催化剂和酶都能提高反应速率,但是酶的催化效率更高;酶不能为化学反应提供所需要的能量,而是通过降低反应的活化能来加快反应速率。(3)酶只能催化原本能进行的反应,而不能催化原本不能进行的反应。2.实验组与对照组接受自变量处理的实验为实验组;未接受自变量处理的实验为对照组。
1.(合格考)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C.1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验D.分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能
解析: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,不是降低反应的活化能。
2.(合格考)下列各图中,①表示有酶催化的反应曲线,②表示没有酶催化的反应曲线,E表示酶降低的活化能。其中正确的图解是( )
解析:活化能是指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。酶可以降低活化能,使反应更容易进行。
3.(等级考)过氧化氢酶能分解过氧化氢,氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化氢酶,设计实验如下表。
下列相关叙述正确的是( )A.1号管为对照组,其余不都是实验组B.2号管为对照组,其余都为实验组C.若3号管显橙红色,无需对照证明白菜梗中存在过氧化氢酶D.若4号管不显橙红色,可证明白菜梗中无过氧化氢酶
解析:该实验的目的是探究白菜梗中是否存在过氧化氢酶,自变量是白菜梗的有无,则1号、2号和4号都是对照组,3号是实验组,A正确、B错误。实验设置需遵循对照原则,2号管与3号管显橙红色,1号管不变色则证明白菜梗中存在过氧化氢酶,C错误;若4号管不显橙红色,与3号对照,则说明高温使过氧化氢酶变性失活,D错误。
探究点二 酶的本质任务1 结合教材P79~80关于酶本质的探索完成下图的填空:
任务2 阅读下列材料,思考回答下列问题:生活中常遇到这样的现象:切开的苹果、久存的荔枝等表面会变色,此过程称为褐变。此现象是由植物细胞中的多酚氧化酶(PPO)造成的。多酚氧化酶(PPO)是存在于质体(植物细胞特有的结构,由膜包裹)中的含有Cu2+的蛋白质类酶,其可以催化液泡中的多酚类物质(无色)生成褐色物质,不仅会影响外观,还会导致营养损失。(1)自然状态下,果蔬没有发生褐变是因为细胞含有 系统,使多酚氧化酶不能与多酚类物质相遇而产生褐变反应。多酚氧化酶具有催化作用的机理是酶能够 。
(2)请依据题中信息,简述切开的苹果褐变的过程:
切开的苹果,生物膜系统被破坏,质体中的PPO与液泡中的多酚类物质相遇,催化其形成褐色物质
任务3 科学家从一种叫四膜虫的生物中获得某种酶的结晶,你能设计实验鉴定该酶是蛋白质还是RNA吗?请简要说明实验思路和结论。
将该酶分成两份,分别加入双缩脲试剂(甲)和吡罗红染液(乙),若加入双缩脲试剂后呈现紫色,则该酶是蛋白质;若加入吡罗红染液后呈红色,则该酶是RNA。
1.酶的本质及生理功能
注:酶只有催化作用,没有调节功能;酶可作为催化剂,也可作为反应底物。
2.酶化学本质的实验验证(1)证明某种酶是蛋白质实验组:待测酶液+双缩脲试剂→是否出现紫色反应。对照组:已知蛋白液+双缩脲试剂→出现紫色反应。(2)证明某种酶是RNA实验组:待测酶液+吡罗红染液→是否出现红色。对照组:已知RNA液+吡罗红染液→出现红色。
【重点笔记】1.有关酶的四个易错点(1)酶并不都是蛋白质,有的酶是RNA。(2)酶不仅在细胞内发挥作用,在细胞外和体外都可以发挥作用。(3)酶作用的实质是降低了化学反应的活化能,不是提供能量。(4)并不是具有分泌功能的细胞才能产生酶,活细胞一般都能产生酶。2.(1)一般实验中“验证××”“探究××”,其中“××”就是自变量。(2)自变量与因变量具有前因后果关系,实验的目的往往是探究或验证自变量对因变量的影响。(3)无关变量的判断技巧:一是外界环境,如温度、pH等;二是材料本身,例如“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中的过氧化氢浓度等。
1.(合格考)下列关于酶的叙述,正确的是( )A.酶只有在生物体内才能起催化作用B.酶都有消化作用C.调节新陈代谢的物质不是酶D.所有酶与双缩脲试剂作用均可发生紫色反应
解析:酶虽然是由活细胞产生的,但它的催化作用不一定非在生物体内,只要条件适宜,体内体外都可起催化作用;酶的催化作用表现在多方面,有的酶促进物质合成,有的酶促进物质分解,只有消化酶才能促进消化;调节新陈代谢的物质有激素、维生素、无机盐等,酶是对代谢过程的化学反应起催化作用;少数酶是RNA,不能与双缩脲试剂发生紫色反应。
2.(合格考)如图为酶催化反应的过程示意图,以数字编号的图形分别表示反应物、酶、生成物等反应要素,其中表示酶的图形编号是( )A.① B.② C.③ D.④
解析:从图中可以看出图形①参与催化反应,并在反应前后能保持结构和性质不变,故图形①应为酶。
3.(等级考)当某种RNA存在时,生物体内的某种化学反应能正常进行;当这种RNA被有关的酶水解后,此种化学反应立即减慢。由此可以说明( )A. RNA是核酸的一种B.RNA有时也可称为遗传物质C.RNA主要存在于细胞质中D.RNA也可作为生物催化剂
解析:RNA被有关的酶水解后,化学反应立即减慢,说明该酶能催化此反应的进行,即RNA也具有催化作用,D正确。A、B、C三项从内容上讲均是正确的说法,但无法从题干信息中得出这些结论,三项均错误。
4.(等级考)德国化学家毕希纳将酵母细胞放在石英砂中用力研磨、加水搅拌,再进行加压过滤,得到不含酵母细胞的提取液。在这些汁液中加入葡萄糖,一段时间后冒出气泡,糖液居然变成了酒。根据以上实验,分析得出的结论错误的是( )A.葡萄糖变成酒的过程中发生了化学变化B.将糖变成酒的物质是汁液中的酿酶C.研磨有利于酵母细胞内酿酶的释放D.该实验证明酿酶的化学本质是蛋白质
解析:葡萄糖变成酒的过程中有气泡生成,发生了化学变化,A正确;催化该化学变化进行的是酵母细胞内产生的酿酶,B正确;研磨有利于酿酶的释放,C正确;毕希纳所做的实验,不能证明酶的化学本质是蛋白质,D错误。
主干落实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,少部分是RNA。
1.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中,把新鲜肝脏制成研磨液的目的是( )A.保护过氧化氢酶B.有利于过氧化氢酶与反应物的接触C.提高过氧化氢酶的活性D.有利于对实验结果的观察
解析:研磨可破坏肝细胞,使细胞内的过氧化氢酶充分释放出来,以增大与反应物的接触面积。
2.酶作为一种生物催化剂,具有下列哪种能量效应( )A.降低化学反应活化能B.增加化学反应活化能C.增加产物的能量水平 D.降低反应物的能量水平
解析:酶具有催化作用,作用原理是降低化学反应的活化能,提高活化分子的数量,加快反应速率,缩短达到平衡的时间,但不改变化学反应的平衡点,本身不被消耗,反应前后质和量不变,既不能提高也不能降低反应物及生成物的能量。
3.用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质,处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是( )A.蛋白质 B.脂肪酶C.RNA D.淀粉酶
解析:核糖体的成分是蛋白质和RNA,蛋白酶将核糖体中的蛋白质水解后只剩下RNA,所以发挥催化作用的是RNA。
4.如图曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质M在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列叙述正确的是( )A.ad段表示无催化剂时,反应所需要的活化能B.ac段表示有酶催化时,酶降低的活化能C.若换用无机催化剂,b点将向上移动D.加热加压不能使物质M更容易从常态转变为活跃状态
5.锁钥学说认为:代谢反应中,酶和底物结合时,底物的结构和酶的活动中心的结构十分吻合。如图表示一种酶与其对应底物,下列叙述错误的是( )A.高温导致了酶的活性中心的空间结构发生改变B.高温下该酶失活是因其活性位点与底物不吻合C.温度降低后此酶的活性中心的位点结构能恢复D.经过高温处理的酶不能使化学反应活化能降低
解析:高温导致了酶的活性中心的空间结构发生改变,A正确;据图分析,高温下酶活性位点与底物不吻合,失去活性,B正确;高温条件下酶失去活性,降低至最适温度时酶活性不能恢复,C错误;经过高温处理的酶失去活性,不能使化学反应活化能降低,D正确。
6.下表是有关过氧化氢的系列实验,回答有关问题。(1)序号3的实验现象是____________。(2)序号3的土豆浸出液中含有的对此实验起作用的物质是__________,土豆浸出液能否重复使用?________(选填“能”或“不能”)。
解析:(1)序号3中加入土豆浸出液,含有过氧化氢酶,产生大量气泡。(2)酶可以重复使用。
问题探讨1.提示:排除胃的物理性消化。2.提示:是胃内的化学物质将肉块分解了。3.提示:收集胃内的化学物质,看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
练习与应用一、概念检测1.D 2.D二、拓展应用1.提示:加入2滴煮沸过的肝脏研磨液的5号试管,可以与加入新鲜的肝脏研磨液的4号试管做对照;加入2滴蒸馏水的6号试管可以作为3号试管和4号试管的对照组。2.提示:巴斯德:发酵与活细胞有关,发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。李比希:引起发酵的是细胞中的某些物质,但是这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用。毕希纳:酵母菌细胞中的某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起催化作用,就像在活酵母菌细胞中一样。萨姆纳:酶是蛋白质。
3.提示:可将该酶结晶制备成酶溶液,在试管中注入2 mL酶溶液,然后向2支试管中各加入1 mL双缩脲试剂A液,振荡,再向试管中加入4滴双缩脲试剂B液,振荡。如果试管出现紫色则说明酶是蛋白质,如果试管中不出现紫色说明酶不是蛋白质;在萨姆纳之前,之所以很难鉴定酶的本质,主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。
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