2019秋人教版高中生物必修一教师用书

新课导入

导入1:我们学习了物质跨膜运输方式,其中主动运输需要能量。此外,细胞中的其他生命活动也离不开能量,而能量的输入和利用都必须经过复杂的化学反应。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢。细胞代谢离不开酶,酶在细胞代谢中究竟起什么作用?本节课先来学习酶的相关知识。

导入2:我们每天都要吃进好多的食物,不知同学们发现了没有,吃进去的比排出来的要多得多,这是为什么?这是因为食物经过了消化过程,其中化学性消化过程是复杂的化学反应的过程,而细胞中的化学反应还要比化学性消化过程复杂得多,这些复杂的化学反应却能高效有序地进行,因其有一种特殊的催化剂进行催化,这种催化剂就是酶,今天我们先来学习酶的作用和本质。

课时1 酶的作用和本质

[学习目标] 1.说明酶在代谢中的作用和本质;2.学会控制变量,观察和检测因变量的变化,设置对照组和重复实验。

知识点一酶在细胞代谢中的作用

(对应学生用书第42～43页)

阅读教材第78～80页,完成下列填空:

1.细胞代谢

(1)场所:细胞中。

(2)实质:各种化学反应的总称。

(3)意义:细胞生命活动的基础。

2.比较过氧化氢在不同条件下的分解

(1)实验原理

水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3+以及肝脏研磨液中的过氧化氢酶均可影响H2O2分解为H2O和O2的速率。

(2)实验过程和现象记录

编

号

步骤

1 2 3 4

相同处理向4支试管中分别加入2 mLH2O2溶液,并放在试管架上

不同处理不

处

理

放入

90 ℃

左右的水

浴中加热

滴入2滴

FeCl3溶

液

滴入2滴肝脏研

磨液

观察

试管内产生的气泡数量

试管内卫生香燃烧程度

(3)实验结论:酶具有催化作用;同无机催化剂相比,酶的催化效率更高。

(4)对照实验

①含义:除了一个因素以外,其余因素都保持不变的实验。

②原则:除了要观察的变量外,其他变量都应当始终保持相同且适宜。[思考与讨论] 实验中为什么要选用新鲜的肝脏并进行充分的研磨? 提示:新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶,如果肝脏不新鲜,在微生物的作用下,过氧化氢酶可能被分解。另外,肝脏一定要充分研磨,以保证肝细胞破裂,否则,过氧化氢酶不会从细胞中释放出来,会影响实验效果。

3.酶的作用原理

(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)原理:同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。

(3)意义:使细胞代谢能在温和条件下快速进行。

要点1 对照实验中的变量及其控制

下表是验证酶的催化特性的几组对比实验,其中,1～4号试管控制的温度、投入物品及产生的现象如表所示,请回答:

(1)1号、2号试管相比,2号试管是实验组,从实验结果分析,可以说明酶具有催化作用。

(2)2号、3号试管相比,自变量是催化剂种类,从实验结果分析,可以说明酶具有高效性。

(3)如果要证明温度对酶活性的影响,应选用2号试管和4号试管进行比较。

(4)实验过程中,4支试管为什么必须装有等量的H2O2液?保持无关变量一致。

[归纳总结] 实验中的变量及原则

(1)自变量:在实验过程中人为改变的变量。在本实验中为Fe3+和过氧化氢酶。

(2)因变量:随自变量变化而变化的变量。在本实验中为单位时间内O2的释放量。

(3)无关变量:除自变量外,实验过程中还存在的一些对实验结果造成影响的变量,如肝脏的新鲜程度、H2O2的量及浓度等。

(4)对照原则:在实验中,除了自变量外,其他变量都应当保持一致且适宜。

要点2 酶的作用机理

如图曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需的能量变化过程。下列相关叙述不正确的是( B )

A.bc段可表示在有酶条件下反应发生需要的活化能

B.若将酶改为无机催化剂,则b将向下移动

C.ac段可表示在无催化剂条件下,反应需要的活化能

D.若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线,改变酶促条件后,则b将向上移动

提示:由题意可知,曲线Ⅰ、Ⅱ分别为无催化条件和有酶条件下的能量变化。由于酶比无机催化剂降低反应所需活化能更明显。因此若将酶催化改为无机催化剂催化该反应,则b在纵轴上将向上移动。

[归纳总结] (1)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(活化态)所需要的能量。如图中ac和bc段分别表示无催化剂催化和有酶催化时反应进行所需要的活化能。

(2)酶降低的活化能=无酶催化时反应进行所需的能量-有酶催化时反应进行所需的能量。如图中ab段表示酶降低的活化能。

(3)酶和无机催化剂的作用机理都是降低化学反应进行所需的活化能,但同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。若将酶变为无机催化剂,则b在纵轴上需向上移动。

(4)用加热的方法不能降低活化能,但会提供反应所需的能量,因而能加快反应速率。

知识点二酶的本质

(对应学生用书第43页)

阅读教材第80～82页,完成下列填空:

酶本质的探索历程

蛋白质 RNA

要点酶的本质

下列关于酶的叙述中正确的是( B )

A.酶是由具分泌功能的细胞产生的并且能调节生物体的生命活动的有机物

B.活细胞都可产生酶,酶可在细胞外起作用

C.酶都是在核糖体上合成的

D.所有的酶与双缩脲试剂发生作用都可产生紫色反应

提示:酶是起催化作用而不是调节作用;绝大多数酶是蛋白质,在核糖体上合成,能与双缩脲试剂发生作用可产生紫色反应。

[归纳总结] 酶的概念相关归纳

化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA

实验验证

与双缩脲试剂发

生紫色反应与吡罗红反应出现红色

合成原料氨基酸核糖核苷酸