新教材备战高考生物一轮复习全考点精讲课堂 第04讲 细胞的能量供应和利用——酶（课件）

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ATP的主要来源——细胞呼吸
直接能源物质：细胞的能量“通货”——ATP
ATP 与ADP的相互转化
能量之源——光与光合作用
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
高效性专一性作用条件温和
第1课时 降低化学反应活化能的酶
第五单元 细胞的能量供应和利用
通过比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，理解酶的作用及其作用机理，同时学会控制自变量、观察和检测因变量，以及设置对照组和重复实验。
了解酶本质的探索历程，理解酶的化学本质并认同“科学是在不断地探索和争论中前进的”这一科学精神。
通过与无机催化剂相比，理解酶的特性。能结合图文转换，分析影响酶活性的曲线、图表等
通过探究影响酶活性的条件，能够掌握酶活性的表示方法，能在实验中运用控制变量、对照实验和重复实验。
一、酶的本质、作用及特性
1、酶的概念 酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。
☛ 酶为什么具有催化作用？ ☛酶是怎么发挥作用的？ ☛在细胞内，酶是怎么合成的？
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称为活化能。
如图曲线表示在不同条件下某化学反应的能量变化过程。
1、E1、E2、E3分别代表什么？
进行相应化学反应所需的活化能
3、从图中能得出哪些结论？
(1)酶能降低反应的活化能，因而具有催化作用。
(2)与无机催化剂相比，酶降低活化能更显著，因而催化效率更高。
1、图中A表示 ，B表示 ，C和D表示 。
下图为酶发挥作用的示意图。
酶的结构并不是始终不变的，酶在催化过程中会发生可逆性的结构变化。
2、酶在催化过程中，结构会发生变化吗？
酶是化合物，亦可以作为底物被其他酶催化分解。
3、酶能被其他酶分解吗？
“诱导契合”学说：当酶与底物靠近时会发生有利于与底物结合的改变，底物诱导酶空间结构发生变形，以适合底物的形状。
1、绝大多数酶是蛋白质，如唾液淀粉酶、胰蛋白酶、RNA聚合酶等。请简述唾液淀粉酶的合成过程？
2、少数酶是RNA(核酶)，请简述其合成过程？
【酶与无机催化剂比较】
酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍
无机催化剂催化的化学反应范围比较广。而一种酶只能催化一种或一类的化学反应
许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。而酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的
保证了细胞中的代谢反应能在常温、常压下，快速、有序地进行
酶的三大特性有关的曲线
（1）图1中A、B、C分别代表什么情况下的反应情况？体现了酶的什么特性？
（2）图2曲线体现了酶的什么特性？
A 酶B 无机催化剂C 未加催化剂
（3）图3中a、b、c、d、e、f六点的活性分别是怎样的？如何描述曲线？ 体现了酶的什么特性？
温度较低，酶活性较低，但酶的空间结构稳定
3、影响酶促反应速率的因素
（1）酶活性的表示方法
酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率的表示，即单位时间内反应物(底物)或生成物(产物)浓度的变化量。
B点增加酶量曲线如何变化？
A点升高温度曲线如何变化？
Cl-和Cu2+对酶活性的影响分别是什么？
竞争性抑制剂：与底物竞争酶的活性位点
非竞争性抑制剂：和酶的活性位点以外的位点结合，改变酶的构型，使酶不能与底物结合
竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物浓度来抵消其抑制作用
1、下图曲线b表示在最适温度和最适pH条件下，反应物浓度等与酶促反应速率的关系。据图分析不正确的是( ) A．曲线a可表示酶量减少后的底物浓度和反应速率关系 B．限制曲线b的AB段反应速率的主要因素为反应物浓度 C．形成曲线c的原因可能是乙点时酶量增加或适当升温 D．若在适当升高温度条件下重复该实验，图中A点位置将下移
2、如图表示将A、B两种物质混合，T1时加入酶C，在最适温度下这两种物质浓度的变化。
(1)适当降低反应温度，分析T2值如何变化？(2)分析T2后B增加缓慢的原因。(3)T1时加入酶C后，酶促反应速率变化有什么规律？提示：(1)该图为最适温度下的物质变化，适当降低反应温度，达到反应平衡的时间会延长，T2值会增大。(2)T2后B增加缓慢的原因是A浓度降低导致反应速率下降。(3)T1时加入酶C后，酶促反应速率先快后慢。
二、实验探究中的控制变量
1、变量的类型：自变量、因变量和无关变量。
通常，自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。
无关变量对因变量有干扰作用，设置对照是消除无关变量的有效方法。实验中无关变量的控制要适宜且相同。
对照实验一般要设置对照组和实验组，自然常态不做处理的一组叫______组，被处理的叫_______组。对照类型：主要有空白对照、标准对照、自身对照、条件对照等。
对比实验：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫做对比实验。
施加、去除或改变 (加法原理和减法原理)
（2）获取因变量：观察现象、测量数据等
（3）控制无关变量：随机分组、设置对照、条件适宜且相同、重复实验等
实验变量控制的三个原则
在无关变量保持适宜且相同的情况下，通过比较、分析实验组和对照组的实验结果(因变量)的差异，得出科学的结论
实验思路的主要内容是描述实验中变量的控制。书写的一般模式为： 分组→处理→检测
实验思路的解题思维过程可用下表总结
某研究性学习小组从一个农科所获得了一种复合肥料，他们想利用以下实验材料和器具设计实验探究不同浓度的复合肥料对水稻种子萌发和生长的影响，请参与他们的实验设计，写出实验思路。
种子大小、饱满程度；影响种子萌发的外界条件；同一粒种子实验的偶然性。
水稻种子萌发和生长(发芽率、幼苗株高)
不同浓度的复合肥料溶液
等量的不同浓度的复合肥料溶液处理 
给实验组和对照组以相同的适宜种子萌发的外界环境条件
统计发芽率，用测量幼苗株高并计算平均值
选取籽粒饱满、大小一致的水稻种子均分为 组，每组若干粒。 
1、甲、乙两位同学围绕酶的特性，设计了如下实验，请运用你所学的知识，指出这两位同学实验设计中存在的问题并提出修改方案。(1)甲同学探究酶的高效性：取一支试管，加入2mLH2O2，再加2滴新鲜土豆研磨液，观察到产生大量气泡，用带火星的卫生香检测，卫生香猛烈燃烧，说明酶的催化作用具有高效性。存在问题：____________________。修订方案：______________________________。
增加对照组，用FeCl3溶液做对照
(2)乙同学利用下列相应的材料和用具设计验证酶具有催化作用和专一性的实验。备选材料用具：蛋白质块，脂肪块，牛胰蛋白酶溶液，牛胰淀粉酶溶液，蒸馏水，双缩脲试剂，试管若干，恒温水浴锅，时钟等。实验步骤：①取两支洁净的相同试管，分别编号为甲、乙。②取5 mL牛胰蛋白酶溶液加到甲试管中，再取等量牛胰淀粉酶溶液加到乙试管中。③将两支试管置于恒温水浴锅中，保温(37 ℃)5分钟。④分别加入等体积等质量的蛋白质块，其他条件相同且适宜。⑤一段时间后，分别加入等量的双缩脲试剂进行检测，记录实验结果。
缺少对照组，增设一组加5 mL蒸馏水和等体积、等质量蛋白质块的试管
不能用双缩脲试剂检测，直接观测蛋白质块体积的大小
2、为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如表所示。
下列相关叙述正确的是 A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是酶的种类 B.方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测 C.方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测 D.方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多
3、过氧化物酶能分解H2O2，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物酶，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，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶 D．若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶
实验的自变量？控制方法？
实验的因变量？检测指标？
实验包含了哪些对照类型？
哪些操作体现无关变量的控制？
A．该实验为对照实验，最适温度组为对照组，其他组为实验组B．该实验所用底物(反应物)可以是蛋白质或淀粉等物质C．43 ℃时酶丙的活性低，原因是酶结构遭到了破坏而失活D．适当改变pH时，3条曲线的最低处所对应的温度不变
4、某同学探究了温度对甲、乙、丙三种蛋白酶活性的影响，下图是依据实验结果所得数据绘制的曲线图。下列相关叙述正确的是(　 )
思路：等梯度温度下将肉块和蛋白酶放到一起
思路：如何获得更加准确的最适温度？
如何找到酶的最适温度？
问题：此为 实验，能确定酶最适温度的 值； 最适温度一定在 之间。
问题：此为 实验，能确定酶最适温度是39℃吗？ 。
5、某研究小组从55～65℃的热泉中分离出一种细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。请回答下列问题：（1）测定脂肪酶活性时，应选择 作为该酶作用的底物，反应液中应加入 溶液以维持其酸碱度稳定。脂肪酶的活性可用 来表示。 （2）要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为 。（3）根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。
在一定温度范围（包括55～65℃）内设置温度梯度，分别测定酶活性。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值。
单位时间内，脂肪的分解量
6、香蕉果实中的淀粉酶可分为α-淀粉酶和β-淀粉酶两种，其中β-淀粉酶不耐热，在温度70℃以上易钝化，而α-淀粉酶耐热。测定不同成熟度的香蕉中两种淀粉酶的活性，对研究香蕉的保鲜具有重要意义。请完成以下的实验方案。实验目的：测定一定成熟度的香蕉果实中α-淀粉酶和β-淀粉酶的活性 实验原理：α-淀粉酶和β-淀粉酶都能将淀粉分解为麦芽糖，通过特定方法测定麦芽糖的含量。以5分钟内每克样品水解产生麦芽糖的毫克数表示酶活性的大小。 实验方法 (1)酶液的制备：称取香蕉果肉2克，加适量水置研钵中研磨成匀浆。将匀浆转入离心管中，搅拌均匀后离心，将上清液转入100mI容量瓶，用水定容至刻度，得粗酶液。 (2)首先将粗酶液分装到二支试管，甲试管酶液进行70℃土0.5℃恒温水浴中准确加热处理15分钟后，乙试管酶液置于40℃水浴中。 (3)取试管三个，编号，按下表加入各液：