第5章　细胞的能量供应和利用　能力拓展.docx

第5章细胞的能量供应和利用能力拓展第5章细胞的能量供应和利用 第5章细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶一、教学目标1.说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。2.通过阅读分析“关于酶本质的探究”的资料，认同科学是在不断的探究和争辩中前进的。3.进行有关的试验和探究，学会限制自变量，视察和检测因变量的改变，以及设置比照组和重复试验。二、教学重点和难点1.教学重点酶的作用、本质和特性。2.教学难点（1）酶降低化学反应活化能的原理。（2）限制变量的科学方法。三、教学方法试验演示法、探究法、讲授法四、课时支配2五、教学过程复习及板书1.消化：在消化道内将食物分解成可以汲取的成分的过程，叫做。2.物理消化：通过牙齿的咀嚼、舌的搅拌和胃的蠕动，将食物磨碎、搅拌并与消化液混合，这叫。3.化学消化：通过各种消化液、消化酶的作用，使食物中各种成分分解为可汲取的养分物质，这叫。引入以“问题探讨”引入，学生思索探讨回答，老师提示。提示1.这个试验要解决的问题是：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化？2.是胃内的化学物质将肉块分解了。3.收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。问题以“本节聚焦”再次引起学生的思索，留意。板书一、酶的作用和本质细胞代谢：细胞每时每刻都进行着很多化学反应。酶在细胞代谢中的作用演示试验比较过氧化氢在不同条件下的分解。老师边做边让学生完成“探讨”。提示1.2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。2.不能。3.说明FeCl3中的Fe3+和簇新肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。质量分数为20%的簇新肝脏研磨液1滴质量分数为3.5%的氯化铁溶液1滴生物催化剂：过氧化氢酶所含酶的相对数量：1无机催化剂：Fe3+Fe3+的相对数量：25万4.4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应须要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满意这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺当进行至关重要。 板书活化能：分子从常态转变为简单发生化学反应的活跃状态所须要的能量。讲解并描述在20测得的过氧化氢分解的活化能条件活化能没有催化剂催化用胶态铂催化用过氧化氢酶催化755429催化效率：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，效率更高。板书酶的本质资料分析学生阅读分析探讨回答，老师提示。提示1.巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的。2.提示：巴斯德是微生物学家，特殊强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争辩促使后人把对酶的探讨的目标集中在他们争辩的焦点上，使科学探讨更加有的放矢。3.毕希纳的试验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破裂后接着起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。4.萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。胜利属于不畏艰苦的人。5.酶是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等。小结略。作业练习一二。提示基础题1.巴斯德：发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。李比希：引起发酵的是细胞中的某些物质，但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。毕希纳：酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破裂后接着起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。萨姆纳：酶是蛋白质。2.（1）细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应须要高效率地进行，酶的催化效率比无机催化剂高得多。（2）细胞内的化学反应须要在常温、常压、酸碱度适中等温柔条件下进行，无机催化剂经常须要协助以高温、高压、强酸、强碱等猛烈条件才能有较高的催化效率。3.D。拓展题1.可用第2章中学过的鉴定蛋白质的方法。在萨姆纳之前，之所以很难鉴定酶的本质，主要是因为细胞中酶的提取和纯化特别困难。2.（1）如四膜虫的rRNA前体具有催化活性。（2）目前已有发觉具催化活性的DNA的报道。 二、酶的特性酶是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等。问题以“本节聚焦”发问，引起学生的思索和留意。讲解并描述酶催化作用的特点生物体内的各种化学反应，几乎都是由酶催化的。酶所催化的反应叫酶促反应。酶促反应中被酶作用的物质叫做底物。经反应生成的物质叫做产物。酶作为生物催化剂，与一般催化剂有相同之处，也有其自身的特点。相同点：（1）变更化学反应速率，本身不被消耗；（2）只能催化热力学允许进行的反应；（3）加快化学反应速率，缩短达到平衡时间，但不变更平衡点；（4）降低活化能，使速率加快。不同点：（1）高效性，指催化效率很高，使得反应速率很快；（2）专一性，任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物，这就是酶对底物的专一性；（3）多样性，指生物体内具有种类繁多的酶；（4）易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏；（5）反应条件的温柔性，酶促反应在常温、常压、生理pH条件下进行；（6）酶的催化活性受到调整、限制；（7）有些酶的催化活性与辅因子有关。板书酶具有高效性酶具有专一性酶的作用条件较温柔（探究影响酶活性的条件，老师做试验，学生边视察便得出酶的作用条件。）酶的催化活性的强弱以单位时间（每分）内底物削减量或产物生成量来表示。讲解并描述影响酶作用的因素酶的催化活性的强弱以单位时间（每分）内底物削减量或产物生成量来表示。探讨某一因素对酶促反应速率的影响时，应在保持其他因素不变的状况下，单独变更探讨的因素。影响酶促反应的因素常有：酶的浓度、底物浓度、pH值、温度、抑制剂、激活剂等。其改变规律有以下特点。（1）酶浓度对酶促反应的影响在底物足够，其他条件固定的条件下，反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速率与酶浓度成正比。（2）底物浓度对酶促反应的影响在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比；在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速率也随之加快，但不显著；当底物浓度很大，且达到肯定限度时，反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率几乎不再变更。（3）pH对酶促反应的影响每一种酶只能在肯定限度的pH范围内才表现活性，超过这个范围酶就会失去活性。在肯定条件下，每一种酶在某一个pH时活力最大，这个pH称为这种酶的最适pH。（4）温度对酶促反应的影响酶促反应在肯定温度范围内反应速率随温度的上升而加快；但当温度上升到肯定限度时，酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的上升而下降。在肯定条件下，每一种酶在某一温度时活力最大，这个温度称为这种酶的最适温度。（5）激活剂对酶促反应的影响激活剂可以提高酶活性，但不是酶活性所必需的。激活剂大致分两类：无机离子和小分子化合物。（6）抑制剂对酶促反应的影响抑制剂使酶活性下降，但不使酶变性。抑制剂作用机制分两种：可逆的抑制作用和不行逆的抑制作用。小结酶具有高效性酶具有专一性酶的作用条件较温柔作业练习一二。提示基础题1.B。2.B。3.这个模型中A代表某类酶，B代表反应底物，C和D代表反应产物。这个模型的含义是：酶A与底物B专一性结合，催化反应的发生，产生了产物C和D。这个模型揭示了酶的专一性。拓展题1.（1）A点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。B点：反应速率在此时达到最高。C点：反应速率不再随反应底物浓度的增加而上升，维持在相对稳定的水平。（2）假如A点时温度上升10，曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的改变。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。（3）该曲线表明，B点的反应底物的浓度足够大，是酶的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快（图略）。 第5章细胞的能量供应和利用阅读·创新 光合作用与粮食产量的关系 影响光合作用的因素与生产实践有着极大关系，对此我们要赐予足够重视。影响植物光合作用的因素很图552多，主要的有光照强度和光照时间、环境中二氧化碳的浓度、温度以及土壤中的水肥条件等。这些因素中，任何一种因素的变更都将影响光合作用的进行。例如，当光照强度提高时，光合速率也随之增加；当光照强度减弱时，光合速率也随之下降。两者的关系如右图所示。 在A点时，植物进行光合作用所汲取的二氧化碳与它呼吸时所释放的二氧化碳相等，此时植物的光合速率=呼吸速率，二者处于动态平衡；假如光照强度低于A时，光合速率呼吸速率，植物不仅不能积累有机物，相反还要消耗体内原有的有机物；只有当光照强度高于A点时，植物的光合速率随光照强度的增加而提高。但当光照强度到达肯定程度时，光合速率的提高幅度减缓，最终达到肯定限度（B时），就不再提高。（虚线表示真正光合速率；实线表示表观光合速率，它是真正光合速率与呼吸速率之差。） 耐阴植物的最大光照强度为500010000lx；阳生植物中的C3植物须要的最大光照强度大约是3000050000lx；而C4植物甚至达到100000lx时，光照强度还未达到最高。 温度和光合作用的关系也特别亲密，不过温度对光反应影响小，而暗反应明显地受温度的影响和制约，这主要是因为暗反应是一系列的酶促反应。 温度和光合作用强度的关系如图553所示：A点为植物进行光合作用的最低温度，不同植物的最低温度不同，如热带植物大约为57，高粱和玉米大约为510，而地衣为-20。在最低温度时，植物的光合作用几乎不能进行。从AB，随温度的上升，植物的光合作用不断增加，但当温度上升到肯定程度时（如B），植物的光合作用强度不再提高，则此时的B点温度为植物进行光合作用的最适温度。不同植物的最适温度不一样，通常C4植物比C3植物有较高的最适温度范围，如C4植物中的高粱最适温度为4045，而C3植物水稻的最相宜的温度为1832。当温度从BC时，光合作用快速下降，C点为植物光合作用的最高温度。C3植物光合作用的最高温度范围比C3植物要高，如C4植物一般在5060，而C3植物一般在40以下。(A表示最低温度，B表示最适温度，C表示最高温度。） 1.探究影响酶催化效率的因素 设计试验，探究（酶浓度、温度、pH或底物）对酶催化效率的影响。尝试绘出以上各种不同因素影响酶催化效率的坐标曲线图。 2探究影响光合作用的因素 设计试验，探究（光、二氧化碳浓度或温度等）影响光合作用的因素。依据探究试验的有关要求，写出试验设计方案及相应的结果预料。 第5章细胞的能量供应和利用变式训练 1.在正常条件下进行光合作用的某植物，当试验变更某条件后，即可发觉其叶肉细胞内五碳化合物含量实然上升，则变更的条件是（）。 A.停止光照B停止光照并降低二氧化碳浓度C上升二氧化碳浓度D降低二氧化碳浓度 2.右图是验证水生绿色植物光合作用的试验装置图，锥形瓶内装自然水和簇新水草，瓶口用带有导管的橡皮塞塞紧，烧杯内为30左右的水，在光照足够的状况下，最初一段时间内，U形管内左侧液面的高度改变和锥形瓶中液体的pH改变分别是（）。 A上升、上升B.上升、降低C降低、上升D降低、降低 3.右图是在不同温度条件下测定某种植物光合作用与细胞呼吸强度绘制成的曲线，试问在光照强度不变时，对植物生长最有利的温度是（）。 A.t0t1B.t1t2C.t2t3D.t3t4 4.下列关于酶的叙述中，不正确的是（）。 A.酶是具有催化实力的蛋白质或RNA B.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 C.食物的消化过程须要酶催化，而细胞内的其他化学反应不须要酶催化 D.绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA 5.哪种生物的细胞能进行下列两个化学反应？（） C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量 A.硝化细菌B.乳酸菌C.酵母菌D.绿藻 6?依据下图回答下面的问题： (1)写出图中的生理过程名称。 ，； （2）写出AD的能量来源。 A，B， C，D； （3）能量C的去路是； （4）编号和、和是否可以表示同一种生物？举例说明。 7.右图表示一个探讨光合作用的试验。试验前溶液中加入H、ATP、磷酸盐、叶绿体等。试验时按图示限制的条件进行，并不断测定有机物的合成速率，用此数据绘成曲线，请你用已学过的学问说明曲线形成的缘由。 (1)AB段。 （2）BC段。 （3）CD段。 细胞的能量供应和利用 第5章细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶一、教学目标1.说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。2.通过阅读分析“关于酶本质的探究”的资料，认同科学是在不断的探究和争辩中前进的。3.进行有关的试验和探究，学会限制自变量，视察和检测因变量的改变，以及设置比照组和重复试验。二、教学重点和难点1.教学重点酶的作用、本质和特性。2.教学难点（1）酶降低化学反应活化能的原理。（2）限制变量的科学方法。三、教学方法试验演示法、探究法、讲授法四、课时支配2五、教学过程复习及板书1.消化：在消化道内将食物分解成可以汲取的成分的过程，叫做。2.物理消化：通过牙齿的咀嚼、舌的搅拌和胃的蠕动，将食物磨碎、搅拌并与消化液混合，这叫。3.化学消化：通过各种消化液、消化酶的作用，使食物中各种成分分解为可汲取的养分物质，这叫。引入以“问题探讨”引入，学生思索探讨回答，老师提示。提示1.这个试验要解决的问题是：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化？2.是胃内的化学物质将肉块分解了。3.收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。问题以“本节聚焦”再次引起学生的思索，留意。板书一、酶的作用和本质细胞代谢：细胞每时每刻都进行着很多化学反应。酶在细胞代谢中的作用演示试验比较过氧化氢在不同条件下的分解。老师边做边让学生完成“探讨”。提示1.2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。2.不能。3.说明FeCl3中的Fe3+和簇新肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。质量分数为20%的簇新肝脏研磨液1滴质量分数为3.5%的氯化铁溶液1滴生物催化剂：过氧化氢酶所含酶的相对数量：1无机催化剂：Fe3+Fe3+的相对数量：25万4.4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应须要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满意这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺当进行至关重要。 板书活化能：分子从常态转变为简单发生化学反应的活跃状态所须要的能量。讲解并描述在20测得的过氧化氢分解的活化能条件活化能/kJmol-1没有催化剂催化用胶态铂催化用过氧化氢酶催化755429催化效率：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，效率更高。板书酶的本质资料分析学生阅读分析探讨回答，老师提示。提示1.巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的。2.提示：巴斯德是微生物学家，特殊强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争辩促使后人把对酶的探讨的目标集中在他们争辩的焦点上，使科学探讨更加有的放矢。3.毕希纳的试验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破裂后接着起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。4.萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。胜利属于不畏艰苦的人。5.酶是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等。小结略。作业练习一二。提示基础题1.巴斯德：发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。李比希：引起发酵的是细胞中的某些物质，但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。毕希纳：酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破裂后接着起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。萨姆纳：酶是蛋白质。2.（1）细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应须要高效率地进行，酶的催化效率比无机催化剂高得多。（2）细胞内的化学反应须要在常温、常压、酸碱度适中等温柔条件下进行，无机催化剂经常须要协助以高温、高压、强酸、强碱等猛烈条件才能有较高的催化效率。3.D。拓展题1.可用第2章中学过的鉴定蛋白质的方法。在萨姆纳之前，之所以很难鉴定酶的本质，主要是因为细胞中酶的提取和纯化特别困难。2.（1）如四膜虫的rRNA前体具有催化活性。（2）目前已有发觉具催化活性的DNA的报道。 二、酶的特性酶是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等。问题以“本节聚焦”发问，引起学生的思索和留意。讲解并描述酶催化作用的特点生物体内的各种化学反应，几乎都是由酶催化的。酶所催化的反应叫酶促反应。酶促反应中被酶作用的物质叫做底物。经反应生成的物质叫做产物。酶作为生物催化剂，与一般催化剂有相同之处，也有其自身的特点。相同点：（1）变更化学反应速率，本身不被消耗；（2）只能催化热力学允许进行的反应；（3）加快化学反应速率，缩短达到平衡时间，但不变更平衡点；（4）降低活化能，使速率加快。不同点：（1）高效性，指催化效率很高，使得反应速率很快；（2）专一性，任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物，这就是酶对底物的专一性；（3）多样性，指生物体内具有种类繁多的酶；（4）易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏；（5）反应条件的温柔性，酶促反应在常温、常压、生理pH条件下进行；（6）酶的催化活性受到调整、限制；（7）有些酶的催化活性与辅因子有关。板书酶具有高效性酶具有专一性酶的作用条件较温柔（探究影响酶活性的条件，老师做试验，学生边视察便得出酶的作用条件。）酶的催化活性的强弱以单位时间（每分）内底物削减量或产物生成量来表示。讲解并描述影响酶作用的因素酶的催化活性的强弱以单位时间（每分）内底物削减量或产物生成量来表示。探讨某一因素对酶促反应速率的影响时，应在保持其他因素不变的状况下，单独变更探讨的因素。影响酶促反应的因素常有：酶的浓度、底物浓度、pH值、温度、抑制剂、激活剂等。其改变规律有以下特点。（1）酶浓度对酶促反应的影响在底物足够，其他条件固定的条件下，反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速率与酶浓度成正比。（2）底物浓度对酶促反应的影响在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比；在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速率也随之加快，但不显著；当底物浓度很大，且达到肯定限度时，反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率几乎不再变更。（3）pH对酶促反应的影响每一种酶只能在肯定限度的pH范围内才表现活性，超过这个范围酶就会失去活性。在肯定条件下，每一种酶在某一个pH时活力最大，这个pH称为这种酶的最适pH。（4）温度对酶促反应的影响酶促反应在肯定温度范围内反应速率随温度的上升而加快；但当温度上升到肯定限度时，酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的上升而下降。在肯定条件下，每一种酶在某一温度时活力最大，这个温度称为这种酶的最适温度。（5）激活剂对酶促反应的影响激活剂可以提高酶活性，但不是酶活性所必需的。激活剂大致分两类：无机离子和小分子化合物。（6）抑制剂对酶促反应的影响抑制剂使酶活性下降，但不使酶变性。抑制剂作用机制分两种：可逆的抑制作用和不行逆的抑制作用。小结酶具有高效性酶具有专一性酶的作用条件较温柔作业练习一二。提示基础题1.B。2.B。3.这个模型中A代表某类酶，B代表反应底物，C和D代表反应产物。这个模型的含义是：酶A与底物B专一性结合，催化反应的发生，产生了产物C和D。这个模型揭示了酶的专一性。拓展题1.（1）A点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。B点：反应速率在此时达到最高。C点：反应速率不再随反应底物浓度的增加而上升，维持在相对稳定的水平。（2）假如A点时温度上升10，曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的改变。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。（3）该曲线表明，B点的反应底物的浓度足够大，是酶的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快（图略）。 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