高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3节 细胞呼吸的原理和应用教案设计

这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3节 细胞呼吸的原理和应用教案设计，共8页。教案主要包含了酶相关曲线的分析等内容，欢迎下载使用。
(1)实验组：底物＋生物催化剂(酶)→底物分解速率(或产物生成的速率)
(2)对照组：底物＋无机催化剂→底物分解速率(或产物生成的速率)
说明：实验组是接受实验变量处理的对象组，对照组也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组。实验组和对照组不是固定不变的，具体哪个作为实验组，哪个作为对照组，要根据实验目的进行分析判断。
2.酶专一性的实验分析
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(实验组：底物A＋相应酶液A\(――→,\s\up7(检测))底物被分解,对照组：另一底物B＋相同酶液A\(――→,\s\up7(检测))底物没被分解))
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(实验组：底物A＋相应酶液A\(――→,\s\up7(检测))底物被分解,对照组：相同底物A＋另一酶液B\(――→,\s\up7(检测))底物没被分解))
3.探究温度、pH对酶活性的影响
(1)探究温度对酶活性的影响
①实验原理：温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇碘液变蓝，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可以判断酶活性。
蓝色eq \(←―――,\s\up7(碘液))淀粉eq \(――→,\s\up7(淀粉酶))麦芽糖eq \(――→,\s\up7(碘液))无蓝色出现
②实验步骤、现象及结论
取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。
(2)探究pH对酶活性的影响
①实验原理：H2O2eq \(――――→,\s\up7(过氧化氢酶))H2O＋O2。
②实验步骤
③实验结论：酶的催化作用需要适宜的pH，pH偏低或偏高都会影响酶活性。
例1 (2019·孝感高一检测)为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计合理的是( )
A.实验①、实验② B.实验①、实验③
C.实验②、实验④ D.实验②、实验③
答案 D
解析 探究温度对酶活性的影响时不能用过氧化氢作为实验材料，因为高温会导致过氧化氢的分解，应选淀粉和淀粉酶作为实验材料，②正确；由于在酸性条件下淀粉易分解，故探究pH对酶活性影响时不能选淀粉和淀粉酶作为实验材料，可用蔗糖酶和蔗糖作为实验材料，③正确。
例2 取经过编号的5支试管分别加入2 mL物质的量浓度为0.5 ml/L的过氧化氢溶液，进行如下实验，根据实验内容，下列说法正确的是( )
A.说明酶具有高效性的是3号和4号试管
B.实验结果还可以用卫生香的复燃情况进行判断
C.各组实验不能体现酶活性与温度之间的关系
D.4号和5号试管对照可以说明酶的活性受pH影响
答案 B
解析 说明酶具有高效性的是2号和3号试管，酶与无机催化剂相比具有高效性，A错误；实验结果可以用卫生香的复燃情况进行判断，B正确；3号和4号试管对照可体现酶活性与温度之间的关系，C错误；5号试管加入的是生土豆块和稀盐酸，与3号试管对照，5号试管几乎无气泡产生，3号试管产生大量气泡，所以3号和5号试管对照可以说明酶的活性受pH的影响，D错误。
二、酶相关曲线的分析
1.酶高效性的曲线分析
(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不能改变化学反应的平衡点。
2.酶专一性的曲线分析
(1)加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度增大明显加快。
(2)加入酶B的反应速率与未加酶的空白对照条件下的反应速率相同。
3.底物浓度影响酶促反应速率曲线的分析
(1)底物浓度较低时，酶促反应速率与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而加快。
(2)当所有的酶都与底物结合后，再增加底物浓度，酶促反应速率不再加快。
4.酶浓度影响酶促反应速率曲线的分析
在有足够底物且不受其他因素影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
5.温度和pH共同作用对酶活性的影响
(1)反应溶液中pH的变化不影响酶作用的最适温度。
(2)反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。
例3 (2018·山西长治一中高一上期末)如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应时，反应物的量和反应时间的关系。下列关于此图的分析，正确的是( )
A.若a、b、c表示温度，则一定是a＞b＞c
B.若a、b、c表示pH，则c＞b＞a
C.若a、b、c表示酶的浓度，则a＞b＞c
D.若a、b、c表示温度，则不可能是c＞b＞a
答案 C
解析 温度升高，酶促反应速率不一定加快，在低于酶的最适温度范围内，随温度升高，酶活性升高，在高于最适温度范围内，随温度升高，酶活性下降(pH同理)。底物充足的前提下，酶的浓度越高，酶促反应速率越快，C正确。
例4 用某种酶进行有关实验的结果如下图所示，下列有关说法错误的是( )
A.该酶的最适催化温度不确定
B.图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶
C.由图4实验结果可知酶具有高效性
D.由图3实验结果可知Cl－是该酶的激活剂
答案 C
解析 图1显示温度对酶活性的影响，图中结果只能显示30 ℃比较适宜，但温度梯度太大，不能确定最适催化温度，A项正确；图2显示该酶的最适pH为7，而胃蛋白酶的最适pH为1.5，由图4可知该酶为麦芽糖酶，B项正确；图4可说明酶具有专一性，C项错误；图3能说明Cl－是该酶的激活剂，Cu2＋是该酶的抑制剂，D项正确。
1.下面为某同学进行的有关酶的实验，基本过程如表所示。据此分析，下列叙述错误的是( )
A.4支试管都需要在37 ℃恒温水浴中保温
B.1号试管与2号试管对照时自变量是底物种类，与3号试管对照时自变量是酶的种类
C.出现砖红色沉淀的试管是1号和3号
D.若要缩短实验时间，可将唾液或蔗糖酶的量增加到2 mL
答案 C
解析 该实验中温度属于无关变量，因此温度要保持相同且适宜，即均需要在37 ℃恒温水浴中保温，A正确；分析表格可知，1号试管与2号试管对照时自变量是底物种类，与3号试管对照时自变量是酶的种类，B正确；根据酶的专一性可知，淀粉酶只能水解淀粉，蔗糖酶只能水解蔗糖，即出现砖红色沉淀的试管是1号和4号，C错误；增加酶的用量，可加快酶促反应速率，D正确。
2.图甲、乙分别表示在不同条件下酶催化反应的变化，下列有关叙述错误的是( )
A.图甲中实线、虚线可依次表示酶量增加前后，生成物量与反应时间的关系
B.图甲中实线、虚线可依次表示H2O2在Fe3＋、过氧化氢酶作用下的O2生成量与反应时间的关系
C.图乙能用来表示酶活性与温度的关系
D.图乙能用来表示反应物浓度与反应时间的关系
答案 C
解析 如果图甲表示生成物量和反应时间的关系，则虚线表明反应较早结束，反应速率较快，A、B项正确；温度对酶活性的影响呈现正态分布曲线，与图乙不符，C项错误；反应物浓度越大，反应速率越快，所消耗的反应时间越短，D正确。
3.现有三支试管甲、乙、丙，先向各试管内加入2 mL可溶性淀粉溶液，再按图中所示步骤操作，然后分别用斐林试剂检验。下列说法中不正确的是( )
A.甲和乙试管对照，说明酶具有专一性
B.甲和丙试管对照，说明酶活性受温度的影响
C.实验结果是乙、丙试管内出现砖红色沉淀
D.甲和乙试管作为对照实验，酶的种类为自变量
答案 C
解析 甲试管和乙试管对照，自变量是酶的种类，说明酶具有专一性，A、D正确；甲试管和丙试管对照，自变量是温度，说明酶活性受温度的影响，B正确；实验结果是甲试管出现砖红色沉淀，C错误。
4.(2018·河南洛阳期末)如图曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。下列据图分析正确的是( )
A.增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变
B.酶量增加后，反应速率可用曲线a表示
C.反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素
D.B点条件下升高温度，酶活性增加，将呈现曲线c所示变化
答案 C
解析 由题干“曲线b表示在最适温度、最适pH条件下”可知，如果增大pH，酶的活性会下降，A、B点位置都会下移，A错误；增加酶量后，酶促反应速率会加快，且达到最大反应速率时反应物浓度也会增大，因此反应速率不可用曲线a表示，B错误；从题图中可以看出，在曲线AB段反应速率与反应物浓度成正相关，因此反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素，C正确；由题意知，曲线b是在最适温度条件下进行的，如果升高温度，酶活性将会下降，不会呈现曲线c所示变化，D错误。
5.(2018·山东潍坊二中高一上月考)如图所示，图甲表示某酶促反应过程，图乙表示图甲的反应过程中有关物质浓度随时间变化的曲线。下列叙述不正确的是( )
A.图甲中的物质b能降低该化学反应的活化能
B.若曲线①②③表示不同pH下的酶促反应速率，则曲线①所处的pH可能高于曲线②和③
C.若曲线①②③表示不同温度下的酶促反应速率，则曲线①所处的温度一定低于曲线②和③
D.若曲线①②③表示不同酶浓度下的酶促反应速率，则曲线①所处的酶浓度一定高于曲线②和③
答案 C
解析 分析图甲可知，a是底物、b是酶、c是产物，酶的作用是降低化学反应的活化能，A正确；造成曲线①②③差别的因素有很多，若曲线①②③表示不同pH下的酶促反应速率，则曲线①所处的pH可能高于曲线②和③，B正确；若曲线①②③表示不同温度下的酶促反应速率，据图可知，曲线①②③中的酶促反应速率依次下降，由于温度对酶促反应速率的影响曲线是钟形曲线，故无法判断这3条曲线所处温度的高低，C错误；在一定条件下，酶促反应速率与酶浓度成正相关，若曲线①②③表示不同酶浓度下的酶促反应速率，则曲线①所处的酶浓度一定高于曲线②和③，D正确。
6.(2019·甘肃兰州一中高二期末)如图是探究pH影响过氧化氢酶活性的实验装置图，请回答下列问题：
(1)本实验中属于无关变量的是____________________________________(答出两点即可)。
(2)若要验证酶的高效性，在此实验装置的基础上，应如何改进(请写出具体的措施)：________________________________________________________________________。
(3)能否用本实验装置来验证温度影响酶的活性？_______________________________。
(4)酶的化学本质是_________________________________________________________。
答案 (1)H2O2溶液的量、滤纸片的大小和数量、反应时间等(答出任意两点即可) (2)增加对照组，将肝脏研磨液换成等量FeCl3溶液 (3)不能 (4)蛋白质或RNA
解析 (1)本实验中的自变量是pH，因变量是过氧化氢酶的活性，无关变量有H2O2溶液的量、滤纸片的大小和数量、反应时间等。(2)酶的高效性是指酶的催化效率比无机催化剂的催化效率更高，因此应该设置一组用无机催化剂催化的对照组，即将肝脏研磨液换成等量FeCl3溶液。(3)由于H2O2在加热条件下分解较快，故不能用本实验装置来验证温度对酶活性的影响。(4)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，少数是RNA。试管编号
1
1′
2
2′
3
3′
实
验
步
骤
一
2 mL淀粉酶溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
2 mL淀粉酶溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
2 mL淀粉酶溶液
2 mL可溶性淀粉溶液
二
在冰水中水浴5 min
在60 ℃温水中水浴
5 min
在沸水中水浴5 min
三
1与1′试管内液体混合，摇匀
2与2′试管内液体混合，摇匀
3与3′试管内液体混合，摇匀
四
在冰水中水浴数分钟
在60 ℃温水中水浴数分钟
在沸水中水浴数分钟
五
取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象
实验现象
呈蓝色
无蓝色出现
呈蓝色
结论
酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都会影响酶活性
实验步骤
实验操作内容
试管1
试管2
试管3
一
注入等量过氧化氢酶溶液
2滴
2滴
2滴
二
注入不同pH的溶液
1 mL蒸馏水
1 mL盐酸
1 mL NaOH溶液
三
注入等量的过氧化氢溶液
2 mL
2 mL
2 mL
四
观察现象
有大量气泡产生
无气泡产生
无气泡产生
实验编号
探究课题
选用材料与试剂
①
温度对酶活性的影响
过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液
②
温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
③
pH对酶活性的影响
新制的蔗糖酶溶液、可溶性蔗糖溶液、斐林试剂
④
pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂
试管编号
1
2
3
4
5
加入物质
适量唾液
锈铁钉
生土豆块
熟土豆块
生土豆块＋稀盐酸
实验结果
几乎无气泡
少量气泡
大量气泡
几乎无气泡
几乎无气泡
试管
1
2
3
4
3%淀粉溶液
3 mL
—
3 mL
—
3%蔗糖溶液
—
3 mL
—
3 mL
新鲜唾液
1 mL
1 mL
—
—
蔗糖酶溶液
—
—
1 mL
1 mL
斐林试剂
2 mL
2 mL
2 mL
2 mL
实验结果