2021高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利用 第1讲 酶和ATP教学案 新人教版必修1

-1-第1讲酶和ATP1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)3.实验：探究影响酶活性的因素1.ATP是生命活动的直接能源物质(生命观念)2.根据实验总结酶的化学本质与特性(科学思维)3.探究温度、pH对酶促反应的影响(科学探究)4.酶在生产和生活中的应用(社会责任)酶的本质、作用和特性1．酶的本质和作用(1)酶本质的探索历程(连线)科学家主要观点或成就①巴斯德a．引起发酵的是酵母细胞中的某些物质，细胞死亡并裂解后才能起作用②李比希b．少数RNA也具有生物催化功能③毕希纳c．把从酵母细胞中提取出的能引起发酵的物质叫酿酶④萨姆纳d．从刀豆种子中提取出脲酶(第一个)⑤切赫和奥特曼e．证明脲酶的化学本质(蛋白质)和作用(分解尿素)-2-f．糖类变成酒精必须有酵母活细胞的参与提示：①—f②—a③—c④—d、e⑤—b(2)酶的本质和作用化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸_核糖核苷酸合成场所核糖体主要是细胞核(真核细胞)来源一般来说，活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶作用场所细胞内、外或生物体外均可生理功能催化作用(3)作用机理①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。②作用机理：降低化学反应的活化能。③如图曲线表示在无酶催化和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。Ⅰ.无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是②①。Ⅱ.ca段与ba段的含义分别是无催化剂的条件下反应所需要的活化能、酶降低的活化能。Ⅲ.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将向上移动。2．比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验过程(2)变量分析-3-3．酶的特性(1)高效性：催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定。1．酶提供了反应过程所必需的活化能。(×)提示：酶的作用是降低活化能。2．酶活性的发挥离不开其特定的结构。(√)3．高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。(×)提示：低温不破坏酶的结构。4．酶活性最高时的温度适合酶的保存。(×)提示：酶适合保存在低温条件下。5．酶在催化反应完成后立即被分解。(×)提示：酶是催化剂，其在催化反应完成后不会被分解。6．酶只能在细胞内发挥作用。(×)提示：酶在细胞内和细胞外都能发挥作用。1．结合图示理解酶的特性(1)高效性①曲线分析：酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C。②结论：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而酶的催化效率更高。(2)专一性-4-①图形分析：Ⅰ.图中所示的化学反应：B――→AE＋F。Ⅱ.图中C、D表示不能被该酶催化的物质。②结论：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(3)作用条件较温和①酶活性：酶对化学反应的催化效率称为酶活性。②曲线分析：如图为温度、pH对酶活性的影响。Ⅰ.甲、乙两图横坐标分别表示温度、pH，b点表示最适温度，e点表示最适pH。Ⅱ.甲图中，温度由a变为b时，酶活性升高；由c变为b时，酶活性不变，原因是高温时酶的空间结构被破坏且不可恢复。Ⅲ.乙图中，pH由d变为e或由f变为e时，酶活性均不变，原因是过酸、过碱都会导致酶的空间结构破坏且不可恢复。③结论：在适宜的温度、pH条件下，酶的活性最高。2．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响甲乙(1)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，但当底物达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶促反应速率不再增加。(2)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成正比。1．甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图所示，请思考：-5-(1)甲、乙两种酶的化学本质是否相同？(2)乙酶活性改变的机制是什么？提示：(1)观察题曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶的化学本质为蛋白质。(2)乙酶被降解的过程中其分子空间结构会发生改变，从而使其活性丧失。2．温度和pH对酶促反应速率的影响与底物浓度和酶浓度对酶促反应速率影响的本质有什么不同？提示：温度和pH影响酶促反应速率的原因是影响了酶的活性；底物浓度和酶浓度影响酶促反应速率的原因是影响了酶分子和底物分子的结合，酶的活性并没有改变。3．酶活性受多种因素的影响，如图表示抑制酶活性的两个模型，模型A中的抑制剂与底物竞争酶的活性位点，从而降低酶对底物的催化效应；模型B中的抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合，能改变酶的构型，使酶不能与底物结合，从而使酶失活。研究发现某氨基酸能降低酶G的活性。请设计实验探究某氨基酸降低酶G活性的作用方式属于模型A还是模型B，简要写出(1)实验思路；(2)预期实验结果及结论。提示：(1)在酶G量一定且底物浓度合适并使酶活性充分发挥的反应体系中加入某氨基酸，同时不断提高底物浓度，观察酶促反应速率变化。(2)若酶促反应速率能恢复，则说明某氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型A；若酶促反应速率不能恢复，则说明某氨基酸降低酶活性的作用方式属于模型B。-6-考查酶本质、作用和特性1．(2019·日照期中)下列有关酶的叙述，正确的是()A．酶的数量因参与化学反应而减少B．细胞中所有酶的合成都受基因控制C．同一生物体内的各种酶的催化反应条件都相同D．活细胞都能产生酶，酶在细胞内才起催化作用B[酶是生物催化剂，酶促反应前后酶的数量不变，A项错误；细胞中的酶是蛋白质或RNA，它们的合成都受基因控制，B项正确；同一生物体内的各种酶的催化反应条件可能不同，C项错误；活细胞都能产生酶，酶在细胞内和细胞外都能起催化作用，D项错误。]2．(2019·潍坊期中)下列关于酶的叙述，正确的是()A．酶的基本组成单位都是氨基酸B．所有活细胞都含有与细胞呼吸有关的酶C．酶不参与构成细胞结构也不供能，但可调节细胞代谢D．酶能加快反应速度是因为它能显著提高化学反应的活化能B[酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，A项错误；活细胞都要进行细胞呼吸，因此所有活细胞都含有与细胞呼吸有关的酶，B项正确；酶不参与构成细胞结构也不供能，也不调节细胞代谢，只是起催化作用，C项错误；酶能加快反应速度是因为它能显著降低化学反应的活化能，D项错误。]与酶相关的常见误区明示项目正确说法错误说法化学本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA酶的本质是蛋白质产生部位一般来说，凡是活细胞都能产生酶(不考虑哺乳动物的成熟红细胞)具有分泌功能的细胞才能产生酶合成原料氨基酸或核糖核苷酸氨基酸合成场所核糖体或细胞核核糖体生理功能生物催化剂，只起催化作用酶具有调节、催化等多种功能来源在生物体内合成有的来源于食物作用场所既可在细胞内，也可在细胞外、体外发挥作用只在细胞内起催化作用温度影响低温影响酶的活性，不破坏酶的结构，但高温易使酶失活低温会引起酶变性失活-7-作用前后催化反应前后的数量和性质没有变化发生催化作用后被分解影响酶促反应的坐标曲线分析3．(2019·汕头模拟)甲、乙两图是温度、pH对酶活性影响的数学模型。下列有关说法错误的是()A．两图中B点代表的含义分别是酶的最适温度和最适pH下的反应速率B．两图中A点对应的值对酶活性的影响不相同C．两图中C点对应的温度或pH对酶活性的影响相同D．保存酶制品最好选择两图中B点对应的温度和pHD[甲、乙两图中，在B点对应的温度和pH下，酶促反应速率最大，酶的活性最高，分别表示酶的最适温度和最适pH，A正确。甲图中A点对应的温度较低，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定；乙图中A点对应的pH过低，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。因此，甲、乙两图中A点对应的值对酶活性的影响不相同，B正确。甲、乙两图中C点对应的温度或pH均过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，C正确。低温条件下，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。因此，保存酶制品最好在低温条件下保存，即甲图中的A点，D错误。故选D。]4．(2019·长郡中学测试)长郡中学高三生物兴趣小组为了研究pH对某种酶活性的影响，设置a、b、c三组实验，各组pH条件均不同，其他条件相同且适宜。测定各组在不同反应时间内的产物量，结果如图所示。下列相关分析不正确的是()A．a组的pH可能高于b组的pHB．a组pH条件下，该酶降低化学反应的活化能可能最多C．在c组pH条件下比较适宜保存酶D．实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减少实验误差C[酶的活性在最适pH条件下最高，pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低，在过酸-8-或过碱的条件下，酶会变性失活。据此依题意并分析图示可知：a组酶的活性高于b组酶的活性，因此a组的pH可能高于b组的pH，A正确；与b、c组相比，a组酶的活性最高，说明a组pH条件下，该酶降低化学反应的活化能可能最多，B正确；c组产物的最大生成量明显低于a、b组，说明在c组pH条件下，酶已经变性失活，不适宜保存酶，C错误；实验中的“其他条件”为无关变量，实验要求“其他条件相同且适宜”的目的是减少实验误差，D正确。]“四步法”分析酶促反应曲线(1)识标：“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。(2)析线：“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势，明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。(3)明点(特殊点)：“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。(4)判断：“先分后合巧辨析”。对多条酶促反应曲线图，根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义(有的曲线直接标出)，首先对每一条曲线单独分析，进行比较，判断曲线间有无联系或找出相互关系，然后综合分析。探究影响酶活性的因素(实验)1．实验原理(1)酶活性：酶对化学反应的催化效率。(2)淀粉水解①淀粉检测：加入碘液，溶液变蓝色。②淀粉酶可催化淀粉水解。(3)H2O2分解①H2O2可分解为H2O和O2。②H2O2可在H2O2酶的催化作用下快速分解。③常温下H2O2易分解，高温可以使H2O2分解加快。2．实验方案设计与预期结果比较项目探究温度对酶活性的影响探究pH对酶活性的影响实验材料淀粉溶液、淀粉酶溶液H2O2溶液、H2O2酶溶液变量控制无关变量反应物与酶的量、溶液pH等应适宜且相同反应物与酶的量、温度等应适宜且相同自变先将反应物溶液与酶溶液在各梯度温先将反应物溶液与酶溶液分别调至-9-量度下分别保温，然后混合各梯度pH，然后混合因变量检测滴加碘液，观察溶液颜色变化观察气泡产生的快慢预期结果酶活性较低时，溶液变为蓝色酶活性较低时，气泡产生较慢1．探究温度影响酶活性的实验不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热条件下分解会加快，从而影响实验结果。2．探究pH影响酶活性的实验不宜选择淀粉和淀粉酶作实验材料，因为强酸强碱能催化淀粉水解，从而影响实验结果。3．若选择淀粉和淀粉酶探究温度影响酶的活性，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。4．在探究温度影响酶活性的实验中应将淀粉溶液和淀粉酶溶液在设定的温度下先保温一段时间后再混合，而不能先混合再保温，因为酶具有高效性，酶和底物混合后，就发挥催化作用，这样反应不是在设定的温度下完成，自变量控制不严格。5．在探究pH对酶活性的影响时，需要保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。1．探究温度对酶活性影响最合理的实验步骤是()①取3支试管，编号，各注入2mL淀粉液；另取3支试管，编号，各自注入1mL新鲜的淀粉酶溶液②将淀粉酶溶液注入相同温度下