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

PAGE1-第1課時酶的作用和本質學習目標核心素養(yǎng)1.明確自變量、因變量、無關變量的含義，能區(qū)分試驗組、比照組。2．歸納酶催化作用的實質。3．歸納出酶的本質。1.科學思維：歸納與概括酶的作用機理及特性。2．科學探究：能夠依據試驗，設計比較過氧化氫在不同條件下的分解試驗，分析結果得出結論。學問點一酶在細胞代謝中的作用1．細胞代謝(1)場所：eq\o(□,\s\up4(1))細胞內。(2)實質：eq\o(□,\s\up4(2))各種化學反應的總稱。(3)意義：eq\o(□,\s\up4(3))細胞生命活動的基礎。2．試驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解(1)試驗目的①比較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)試驗原理：簇新的肝臟中含有eq\o(□,\s\up4(4))過氧化氫酶，它和無機催化劑Fe3＋都能催化過氧化氫分解為eq\o(□,\s\up4(5))水和氧氣。(3)試驗材料：質量分數為20%的eq\o(□,\s\up4(6))簇新肝臟研磨液，新配制的體積分數為3%的eq\o(□,\s\up4(7))過氧化氫溶液，質量分數為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，溫度計。(4)試驗過程及結果(5)試驗結論：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))與無機催化劑Fe3＋相比，過氧化氫酶的催化效率更高。3．科學方法——限制變量和設計比照試驗(1)試驗中的變量(2)比照試驗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。②分組：eq\o(□,\s\up4(21))比照組和eq\o(□,\s\up4(22))試驗組。③1號試管在試驗中的作用：eq\o(□,\s\up4(23))比照。試驗組與比照組對比，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)轉變?yōu)楹唵伟l(fā)生化學反應的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))降低化學反應的活化能。同無機催化劑相比，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：使細胞代謝能在eq\o(□,\s\up4(29))溫柔條件下快速有序地進行。eq\a\vs4\al(問題思索)試驗時為什么要選用簇新的肝臟？提示：肝臟假如不簇新，肝細胞內的過氧化氫酶等有機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胞中過氧化氫酶充分釋放，從而增大與H2O2的接觸機會以加速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)一般試驗中“驗證××”“探究××”，其中“××”就是自變量。(2)自變量與因變量具有前因后果關系，試驗的目的往往是探究或驗證自變量對因變量的影響。(3)無關變量的推斷技巧：一是外界環(huán)境，如溫度、pH等；二是材料本身，比如本試驗的過氧化氫濃度等。eq\a\vs4\al(問題思索)加熱處理促進反應進行的原理是什么？提示：加熱使過氧化氫分子得到了能量，相當于供應了活化能。題型一過氧化氫酶催化過氧化氫分解的相關試驗考查[例1]關于下圖所示試驗的敘述中，錯誤的是()A．甲裝置是試驗組，乙裝置是比照組B．H2O2溶液的濃度屬于無關變量C．乙試管產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速率變更的變量稱為無關變量，應遵守等量原則。答案A題型二酶作用原理的考查[例2]下圖表示某物質在酶、無機催化劑、無催化劑時由常態(tài)轉化為活躍狀態(tài)時所需的活化能(分別為a、b、c)，此圖不能得到的結論是()A．無機催化劑能降低化學反應的活化能B．酶能降低化學反應的活化能C．無機催化劑降低的活化能為b－aD．酶降低活化能的效果比無機催化劑更顯著解題分析由圖可知，酶和無機催化劑均能降低化學反應的活化能，無機催化劑降低的化學反應活化能為c－b，圖中酶催化時所需的活化能比無機催化劑所需的活化能低，說明酶降低活化能的效果比無機催化劑更顯著。答案C學問點二酶的本質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)酵是純化學反應，與生命活動無關。(4)畢希納(德國)：獲得不含酵母細胞的提取液，他將酵母細胞中引起發(fā)酵的物質稱為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，并證明白其化學本質是eq\o(□,\s\up4(5))蛋白質。(6)切赫和奧特曼(美國)：20世紀80年頭，發(fā)覺少數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))活細胞內。(2)化學本質：具有eq\o(□,\s\up4(8))催化作用的eq\o(□,\s\up4(9))有機物，絕大多數是eq\o(□,\s\up4(10))蛋白質，少數是eq\o(□,\s\up4(11))RNA。eq\a\vs4\al(延長拓展)酶與無機催化劑的共同點(1)只改變更學反應速率，不改變更學反應的方向。(2)不為化學反應供應物質和能量，本身不被消耗。(3)降低化學反應的活化能，使反應速率加快，縮短達到平衡點的時間。題型三酶的作用及本質的分析[例3]20世紀80年頭科學家發(fā)覺了一種RNaseP酶，該酶是由20%的蛋白質和80%的RNA組成。假如將這種酶中的蛋白質除去，并提高Mg2＋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，這一結果表明()A．RNA具有生物催化作用B．酶是由RNA和蛋白質組成的C．酶的化學本質是蛋白質D．絕大多數的酶是蛋白質，少數是RNA答案A[例4]德國化學家畢希納將酵母細胞放在石英砂中用力研磨、加水攪拌，再進行加壓過濾，得到不含酵母細胞的提取液。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。依據以上試驗，分析得出的結論錯誤的是()A．葡萄糖變成酒的過程中發(fā)生了化學變更B．將糖變成酒的物質是汁液中的釀酶C．研磨有利于酵母細胞內釀酶的釋放D．該試驗證明釀酶的化學本質是蛋白質解題分析葡萄糖變成酒的過程中有氣泡生成，發(fā)生了化學變更，A正確；催化該化學變更進行的是酵母細胞內產生的釀酶，B正確；研磨有利于釀酶的釋放，C正確；畢希納所做的試驗，不能證明酶的化學本質是蛋白質，D錯誤。答案D學問拓展酶1．在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”試驗中，把簇新肝臟制成研磨液的目的是()A．愛護過氧化氫酶B．有利于過氧化氫酶與反應物的接觸C．提高過氧化氫酶的活性D．有利于對試驗結果的視察答案B解析研磨可破壞肝細胞，使細胞內的過氧化氫酶充分釋放出來，以增大與反應物的接觸面積。2．酶作為一種生物催化劑，具有下列哪種能量效應()A．降低化學反應活化能B．增加化學反應活化能C．增加產物的能量水平D．降低反應物的能量水平答案A解析酶具有催化作用，作用原理是降低化學反應的活化能，提高活化分子的數量，加快反應速率，縮短達到平衡的時間，但不改變更學反應的平衡點，本身不被消耗，反應前后量不變，既不能提高也不能降低反應物及生成物的能量。3．用蛋白酶去除大腸桿菌核糖體的蛋白質，處理后的核糖體仍可催化氨基酸的脫水縮合反應。由此可推想核糖體中能催化該反應的物質是()A．蛋白質 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和RNA，蛋白酶將核糖體中的蛋白質水解后只剩下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”的試驗中，對試驗的處理如下表所示。請回答下列問題：(1)在上表的試驗處理中，探討了哪些自變量？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若要探討生物催化劑與無機催化劑的差別，可選用的試管組合是____________________。(3)若試管1和試管2組成比照試驗，能說明的問題是__________________________________________________________________________________________。(4)除了上述的比照試驗，請再找出一組比照試驗，并指出該組比照試驗說明的問題。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。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