2019-2020年高一生物 4.1《ATP和酶》學(xué)案 蘇教版必修1.doc

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2019-2020年高一生物 4.1《ATP和酶》學(xué)案 蘇教版必修1 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.解釋ATP是細(xì)胞內(nèi)的能量“貨幣”。 2.舉例說明酶的特性和酶促反應(yīng)的過程。 3.解釋影響酶活性的因素。 【重難點提示】 重點：ATP的生理功能，酶的概念及催化特點 難點：ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)化 【學(xué)習(xí)展示】 生物體內(nèi)時時刻刻都進(jìn)行著 。新陳代謝一旦停止，生命也就結(jié)束了。 是生物最基本的特征，是生物與非生物 的區(qū)別。 一、新陳代謝與ATP： [知識梳理] 閱讀教材，完成并記住如下內(nèi)容. 新陳代謝不僅需要酶，而且需要______。______是細(xì)胞的主要能源物質(zhì)，_____是生物體內(nèi)儲存能量的物質(zhì)。但是，這些有機物中的能量都不能直接被生物體利用，只有在細(xì)胞中隨著這些有機物逐步氧化分解而釋放出來，并且儲存在______中才能被生物利用。_______是新陳代謝所需能量的___________。 1、ATP的結(jié)構(gòu)簡式 ATP是_______ __的英文縮寫符號，高能磷酸化合物是指水解時釋放的能量在 以上的磷酸化合物，ATP水解時釋放的能量高達(dá) 。 ATP的結(jié)構(gòu)式可以簡寫成_______ ________。簡式中的____代表腺苷，腺苷由 和 組成，如果腺苷上加上一個磷酸基就是 核苷酸。 2、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化 ATP分子中______A的那個高能磷酸鍵，在一定的條件下很容易水解，也很容易重新形成。 在ATP與ADP的轉(zhuǎn)化中，ATP的第____個高能磷酸鍵位于末端，能很快地水解斷裂，釋放能量，同樣，在提供能量的條件下，也容易加上第_____個磷酸使ADP又轉(zhuǎn)化為ATP，轉(zhuǎn)化式可表示為 ，其中ATP的水解酶與合成酶 同一種酶。ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量是_____的。ATP在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)化是十分迅速的。細(xì)胞內(nèi)ATP的含量總是處在___________之中，對于構(gòu)成生物內(nèi)部穩(wěn)定的供能環(huán)境，具有重要意義。 3、ATP的形成途徑 對于動物和人來說，ADP轉(zhuǎn)化成ATP時所需要的能量，來自_________________，對于綠色植物來說，ADP轉(zhuǎn)化成ATP時所需要的能量，來自__________和__________。構(gòu)成生物體的活細(xì)胞，內(nèi)部時刻進(jìn)行著ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，同時也就伴隨有能量的 _和 。故把ATP比喻成細(xì)胞內(nèi)流通著的“ ”。 [思考討論] 1、ATP中有哪些磷酸鍵？ATP在細(xì)胞中很少，如何實現(xiàn)源源不斷供應(yīng)能量的？ 2、ATP 徹底水解后可以得到哪些成分？ 3、推測能產(chǎn)生ATP的場所有哪些？ 二、新陳代謝與酶: [知識梳理] 閱讀教材，完成并記住如下內(nèi)容. 新陳代謝是生物體內(nèi)全部 的化學(xué)變化的總稱，其中的每一個化學(xué)變化都是在 作用下進(jìn)行的。 1、酶的發(fā)現(xiàn)： 美國科學(xué)家薩姆納通過實驗證實酶是一類具有_ ，科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù) 也具有生物催化作用。總之，酶是_______產(chǎn)生的一類_______________ ___的_________，胃蛋白酶、唾液淀粉酶等絕大多數(shù)的酶是______，少數(shù)的酶是RNA。 2、酶的特性 科學(xué)研究表明，所有的酶在一定的條件下，都能使生物體內(nèi)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)迅速地進(jìn)行，而酶本身______ 。實驗說明，過氧化氫酶和Fe3+的催化效率不同，一般地說酶的催化效率是無機催化劑的 倍，說明酶的催化作用具有 性的特點。 實驗說明，淀粉酶只能催化________，對蔗糖則不起作用，確切地說每一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)。酶的催化作用具有________的特點。 實驗說明，________、________以及________和________，都影響淀粉酶的活性，_______、_______和_______都能使酶分子結(jié)構(gòu)遭到破壞而_______。除上述原因外，影響酶促反應(yīng)的因素還有 、__ __等。 [思考討論] 1、為什么酶具有高效性？ 2、用圖像模型說明酶具有專一性？ 3、為什么酶的活性容易受環(huán)境的溫度、PH的影響？ [交流思路] [例1] 下列關(guān)于酶的敘述，不正確的是 A．酶的催化效率很高 B．酶大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少量是RNA C．酶只有在細(xì)胞內(nèi)才具有催化功能 D．淀粉酶不能催化麥芽糖分解成葡萄糖 [例2] 下列關(guān)于“ATP ADP+Pi +能量”反應(yīng)式的敘述．正確的是 A．反應(yīng)式物質(zhì)可逆，能量不可逆 B．反應(yīng)式能量可逆，物質(zhì)不可逆 C．兩者均可逆 D．生物體內(nèi)，ADP轉(zhuǎn)變成ATP所需能量都來自呼吸作用 【知識歸納】 第1節(jié) ATP和酶 A、 基礎(chǔ)訓(xùn)練 一、ATP： 1、高等植物體內(nèi)產(chǎn)生ATP的生理過程有 A.呼吸作用、滲透作用 B.呼吸作用、蒸騰作用 C.光合作用、主動運輸 D.光合作用、呼吸作用 2、生物體內(nèi)既能貯存能量,又能為生命活動直接提供能量的物質(zhì)是 A.葡萄糖 B.糖原 C.三磷酸腺苷 D.脂肪 3、下列生命現(xiàn)象中不伴有ATP消耗的是 A．神經(jīng)沖動的傳導(dǎo) B．植物細(xì)胞吸收水分 C．葡萄糖在小腸中被吸收 D．根尖生長點細(xì)胞有絲分裂 4、ATP是生物體內(nèi)的高能化合物。人和動物的生命活動所需要的ATP主要通過________________作用釋放的能量來合成。植物體內(nèi)ADP轉(zhuǎn)化成ATP所需要的能量主要來自________________作用和________________作用。ATP中________________水解，釋放能量用于生命活動。 二、酶： 1.血液凝固是一系列酶促反應(yīng)過程,采集到的血液在體外下列哪一種溫度條件下凝固最快 A.0℃ B.15℃ C.35℃ D.25℃ 2．酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的。下列關(guān)于酶的論述錯誤的是 A．有些酶是核酸 B．酶的數(shù)量因參與化學(xué)反應(yīng)而減少 C．酶的活性與pH有關(guān) D．酶的催化效率很高 3．催化脂肪酸水解的酶是 A 肽酶 B 蛋白酶 C 脂肪酸 D 淀粉酶 4、在適宜的條件下，用含有過氧化氫酶的鮮豬肝研磨液催化過氧化氫分解，比用FeCl3溶液催化過氧化氫分解的速度快得多，這說明與無機催化劑相比，酶具有的特性是 A．專一性 B．多樣性 C．高效性 D．適應(yīng)性 B、提升探究 1、下圖縱軸為酶反應(yīng)速度，橫軸為底物濃度，其中正確表示酶量增加1倍時，底物濃度和反應(yīng)速度關(guān)系的是 （ ） 2．右圖表示某種動物消化酶的催化反應(yīng)速度與溫度之間關(guān)系的曲線是 A.① B.② C.③ D.④ 實驗題訓(xùn)練 1、下列A、B、C三圖依次表示酶濃度一定時，反應(yīng)速度和反應(yīng)物濃度、溫度、pH值的關(guān)系。請據(jù)圖回答下列問題： （1）圖A中，反應(yīng)物達(dá)到某一濃度時，反應(yīng)速度不再上升，其原因是 。 （2）圖B中，a點所對應(yīng)的溫度稱 。 （3）圖B中，a點到b點曲線急劇下降，其原因是 。 （4）將裝有酶與反應(yīng)物的甲、乙現(xiàn)兩試管分別放入12℃和75℃水浴鍋中，20分鐘后取出轉(zhuǎn)入37℃的水浴鍋中保溫，兩試管內(nèi)反應(yīng)分別應(yīng)為甲 ，乙 。 （5）圖C表示了 催化反應(yīng)的速率變化曲線。 A、唾液淀粉酶 B、胃蛋白酶 C、胰蛋白酶 D、植物淀粉酶 2、用蛋清制備一定量的混濁液，然后用其進(jìn)行下列實驗。實驗處理和結(jié)果如下表所示。根據(jù)實驗結(jié)果回答： 實驗一 單位：mL 處理 試管號 1 2 3 4 水 2 0 0 0 蛋清混濁液 0 2 2 2 A酶溶液 1 1 1 0 煮沸后冷卻的A酶溶液 0 0 0 1 稀鹽酸溶液 0.5 0.5 0 0.5 碳酸鈉溶液 0 0 0.5 0 37℃水浴30min 結(jié)果 無變化 液體變清 無變化 無變化 實驗二 單位：mL 處理 試管號 5 6 7 8 水 2 0 0 0 蛋清混濁液 0 2 2 2 B酶溶液 1 1 1 0 煮沸后冷卻的B酶溶液 0 0 0 1 碳酸鈉溶液 0.5 0.5 0 0.5 稀鹽酸溶液 0 0 0．5 0 37℃水浴30min 結(jié)果 無變化 液體變清 無變化 無變化 （1）A酶發(fā)揮作用所需要的pH環(huán)境為____________；B酶發(fā)揮作用的pH環(huán)境為____________。 （2）第4管和第8管液體不發(fā)生變化的原因是________________________。 （3）如果第2管反映的是胃內(nèi)的消化過程，那么A酶是____________，蛋清的分解產(chǎn)物主要是____________。 （4）如果第6管代表小腸內(nèi)消化過程，且B酶由多種消化酶組成，其消化產(chǎn)物能否被吸收?為什么?________________________。 3、胰蛋白酶作用于一定量的某種物質(zhì)（底物），溫度保持，pH保持在最適值，生成物量與反應(yīng)時間關(guān)系如下圖，請回答下列問題： （1）該酶作用的底物是______________。 （2）在140分鐘后，曲線變成水平，這是因為______________________________________。 （3）若增加胰蛋白酶濃度，其他條件不變，請在原圖上畫出生成物量變化的示意曲線。 （4）若胰蛋白酶濃度和其他條件不變，反應(yīng)液pH值由2逐漸升高到10，則酶催化反應(yīng)的速度將_____________，原因是_____________________________________________。 （5）下圖中能正確表示胰蛋白酶對底物的分解速度和溫度關(guān)系的是 4、為了研究酶的有關(guān)特性，取兩支潔凈的試管并編號為A、B，各注入2mL體積分?jǐn)?shù)3％的H2O2溶液；再向A管滴人2滴3.5％FeCI3溶掖，向B管滿人2滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)20％的肝臟研磨液；堵住管口，輕輕振藹；用點燃但無火焰的衛(wèi)生香檢驗；觀察并記錄結(jié)果。 (1)本實驗的主要目的是探索 (2)如果兩支試管的現(xiàn)象均不明顯，從實驗材料分析，原因可能是 。 (3)過氧化物酶也能催化H2O2的分解，產(chǎn)生的[O]能使溶于水的無色焦性沒食子酸氧化生成橙紅色沉淀。為了鑒定馬鈴薯塊莖是否含有過氧化物酶，設(shè)計了如下實驗。 參照上圖所給信息，回答下列問題。 ①3號試管內(nèi)加入的物質(zhì)是 。 ②設(shè)計2號試管作為對照的具體目的是 。 ③如果2號試管未產(chǎn)生顏色反應(yīng)，則出現(xiàn)橙紅色沉淀的是第 號試管。 5、荔枝是著名的嶺南佳果．其果皮中存在多酚氧比酶，多酚氧比酶能夠氧化果皮中的一些無色物質(zhì)，形成褐色物質(zhì)。這是引起采后荔枝果皮褐變的原因之一．褐變的發(fā)生嚴(yán)重影響了荔枝的深鮮效果：果皮褐變面積百分率．常作為荔枝保鮮效果的指標(biāo)，在不考慮其它因素影響褐變的前提下，利用上述現(xiàn)象．以荔枝果皮褐變面積百分率為多酚氧化酶活性的指標(biāo)，某同學(xué)設(shè)計了一個實驗，旨在探究溫度對荔枝果皮內(nèi)多酚氧化酶活性的影響。 (1)請補充下列實驗設(shè)計中空缺的內(nèi)容： ①設(shè)計溫度梯度：5℃、lO℃、15℃、20℃、25℃、30℃ ②確定測量指標(biāo)：荔枝果皮褐變面積百分率； ③選擇同一品種、 和成熟度一致且無機械損傷的新鮮荔枝果實，將其分成 組，每組數(shù)量 ，裝入保鮮袋并作好標(biāo)簽后．分別放入相應(yīng)溫度的恒溫箱中； ④經(jīng)過5天后，取出荔枝果實．測定并記錄褐變面積． （2）請據(jù)右圖分析實驗結(jié)果：_________ (3)請結(jié)合上述實驗結(jié)果，指出對荔枝具有較好保鮮效果所需的溫度范圍。 (4)削皮后的蘋果和馬鈴薯容易發(fā)生褐變，請據(jù)此分析要選擇無機械損傷的荔枝果實為實驗材料的原因_________ (5)在完全無氧條件下，多酚氧化酶將無法催化上述的褐變反應(yīng)過程。如果在此條件下．荔枝果皮不會發(fā)生褐變，可否在此條件下貯藏荔枝?為什么?______________________ (6)除上述溫度、氧和機械損傷以外．還有哪些因素影響果蔬保鮮效果，請?zhí)岢鰞煞N相應(yīng)的保鮮措施。 答案 1-9 D/C/B/BD/A/B/D/D/B 10答案: 呼吸 光合 呼吸 高能磷酸鍵 1-10 C/B/B/A/C/C/D/A/B/9．（8分） （1）在該實驗中，只有在恒溫的條件下，才能排除溫度因素對結(jié)果的干擾（1 分），37℃是唾液淀粉酶起作用的適宜溫度（2分）。 （2）淀粉已完全分解（1分）。（3）提高唾液的稀釋倍數(shù)（1分）。（4）唾液淀粉酶的最適pH值6.8（2分），高于或低于此pH時，酶活性逐漸降低（1分）。 10、（1）受反應(yīng)液中的酶濃度的限制（寫酶不足也給分） （2）酶反應(yīng)的最適溫度（3）溫度升高使酶活性下降 （4）速度加快 無催化反應(yīng)（5）C 11答案：（9分）（1）酸性堿性（2）高溫煮沸使A酶及B酶均失去活性（或答酶失去活性）（3）胃蛋白酶多肽（4）能吸收蛋清已被分解成氨基酸 12答案：（8分）（1）見右圖 （2）實驗結(jié)果預(yù)測及分析：一段時間后， ①袋內(nèi)外液體均不變藍(lán)，表明淀粉和碘均不能通過； ②袋內(nèi)外液體均變藍(lán)，表明淀粉和碘均能通過； ③袋內(nèi)液體變藍(lán)，袋外液體不變藍(lán)，表明碘能通過，淀粉不能通過； ④袋外液體變藍(lán)，袋內(nèi)液體不變藍(lán)，表明碘不能通過，淀粉能通過。 （注：結(jié)果預(yù)測應(yīng)與實驗設(shè)計一致） 13答案:（7分）（1）蛋白質(zhì) （2）底物量一定，底物已被消耗盡 （3）見右圖 （4）不變 在pH2時酶已經(jīng)失活 14、(10分) (1)酶的高效性（過氧化氫酶和Fe”催化效率的高低） (2)H2O，溶液放置時間過長而分解 (3)2m1焦性沒食子酸溶液，2淌H2O2溶液，2mL馬鈴薯塊莖提取液 ②排除馬鈴薯塊莖提取液中的其他物質(zhì)對實驗結(jié)果的影響 ③3 15、（11分） （1）大小，6，相等； （2）分析：在5～30℃范圍內(nèi)，荔枝果皮褐變面積百分率隨溫度升高而增加，表明果皮內(nèi)多酚氧化酶活性隨溫度的升高而增強。 （3）0～15℃。 （4）機械損傷的荔枝易發(fā)生褐變，從而影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。 （5）不可以。因為在完全無氧條件下，果實的有氧呼吸停止，但無氧呼吸明顯加強，造成酒精的大量積累，從而對細(xì)胞造成毒害，引起果實腐爛。 （6）①控制水分如采用薄膜包裝或表面噴涂果蠟等； ②防止微生物感染如采后對果蔬進(jìn)行殺菌處理。 B．提升探究 閱讀下列材料，回答問題 在對癌癥的研究過程中，許許多多的科學(xué)家們付出了大量的努力。勞斯在研究一種雞的肉瘤（一種癌）時，做了下面的實驗：他把雞的肉瘤組織取出來磨成液體，用一種特別的“篩子”過濾，這種裝置連最小的細(xì)胞也通不過。然后把過濾液注射到健康的雞體內(nèi)，結(jié)果健康的雞很快長出了肉瘤。 （1）根據(jù)以上內(nèi)容，推測勞斯當(dāng)時提出的觀點是 。 （2）這個觀點為以后 致癌因子的提出提供了證據(jù)。 （3）請你設(shè)計一個實驗，來研究某種具體的物理或化學(xué)因子是否有可能致癌。（寫出主要實驗思路） 【學(xué)科資料精編】 新奇的生物催化劑 1982年美國生物化學(xué)家西卡在《細(xì)胞》雜志上發(fā)表一篇論文，他宣布自己已發(fā)現(xiàn)生物催化劑的新成員。這個消息像長了翅膀一樣傳遍了世界，被稱為一項激動人心的發(fā)現(xiàn)。 什么是生物催化劑？ 任何生物的生存，每時每刻都要進(jìn)行一系列的化學(xué)變化，這些化學(xué)變化的總稱叫做新陳代謝。雖然，生物體內(nèi)的化學(xué)變化既多又復(fù)雜，但是它們只在常溫常壓下完成，例如有一種叫做根瘤菌的微生物，它在常溫、常壓下能把空氣中的氮氣固定下來，使之成為植物需要的含氮化合物，而人們要做到這一點，則需要幾百大氣壓和幾百度的高溫。 那么生物體為什么有這些本領(lǐng)呢？ 原來，生物體內(nèi)廣泛存在一種特殊催化劑——酶，它能有效地降低參加化學(xué)反應(yīng)的各分子的活化能，使生物能夠快速高效地完成各種復(fù)雜反應(yīng)，例如植物的光合作用，牛吃草變成牛奶，牛奶變酸，淀粉發(fā)酵，食物消化……無一不是在酶參加下發(fā)生和完成的，因此長期以來科學(xué)家把酶稱為生物催化劑，它算得上一個老牌生物催化劑了。 酶是蛋白質(zhì)，廣泛存在于生物體內(nèi)，至今人類已發(fā)現(xiàn)xx多種酶，其中被提純、結(jié)晶的有100種，作為商品生產(chǎn)的有120種，已在工業(yè)上應(yīng)用的有60多種。所以長期以來人們總以為生物催化劑只有酶這一“家”，別無分號。 西卡的新發(fā)現(xiàn) 1982年的春天，西卡在研究一種名叫嗜熱四膜蟲的單細(xì)胞微生物中，發(fā)現(xiàn)這種微生物的核糖體中的前面一段核糖核酸（西卡稱之為“前體核糖核酸”），能夠自我拼接，也可以環(huán)化斷鍵。開始西卡以為一定有酶在幫助核糖核酸反應(yīng)，但是他經(jīng)過多次分析，把一切現(xiàn)代化辦法都用上，還是沒有發(fā)現(xiàn)任何蛋白質(zhì)存在，這使西卡想到，難道生物體內(nèi)還存在一種非酶生物催化劑嗎？ 經(jīng)過一番細(xì)致研究后，他發(fā)現(xiàn)這種前體核糖核酸（簡稱pre-RNA）有如下催化特性：它催化效率很高，能有效地降低分子活化能，從而使共價鍵破裂和再生；它有很大選擇性，在核糖核酸130個部位中只使兩個特定部位斷鍵；它對溫度和溶液的酸堿度十分敏感，在高溫和強酸、強堿下往往會失去活性。西卡的這一系列發(fā)現(xiàn)，都說明前體核糖核酸是一種新的生物催化劑。 與酶的異同 酶和前體核糖核酸都是生物催化劑，所以在催化特點上有很多相似之處。主要相同的地方是都有嚴(yán)格的專一性，一般來說，它們只能促進(jìn)少數(shù)同類物甚至僅一種物質(zhì)、一個部位的化學(xué)變化，有時對被催化物質(zhì)的空間構(gòu)型也有選擇性。另外相同的是高效性，它們不僅催化效率都很高，而且都不需要高溫和高壓等條件。最后一點相似的地方，是兩者都是十分敏感的物質(zhì)，例如溫度和溶液酸堿度，對它們催化活性影響很大，一般超過一定溫度就失去活性，而且某些金屬的鹽和某些負(fù)離子往往會降低以致破壞它們的催化作用。 那么，酶和前體核糖核酸有沒有不同之處呢？ 有的，它們的組成不一樣，酶都是蛋白質(zhì)，而前體核糖核酸是核酸。在催化特性上也有不同的地方，酶在催化作用后本身組成不變，而且活性往往能夠恢復(fù)。而前體核糖核酸發(fā)揮催化作用后就會失去活力，而催化后本身組成往往也改變了，并且不能恢復(fù)。 前途無量 西卡發(fā)現(xiàn)新的生物催化劑的意義是很大的，這不僅打破了認(rèn)為生物催化劑只有酶一“家”的傳統(tǒng)觀念，尤為重要的是，西卡的發(fā)現(xiàn)給生命的起源和演變提供了一個新的線索。可以想象在地球原始海洋里，當(dāng)形成核酸后，它就可能催化自身變化，這對揭開生命的秘密，又得到一把“金鑰匙”。同時它也給人們一個啟示，核酸類催化劑，能否也像酶那樣有幾百甚至幾千種呢？