酶与ATP专题教案.doc

酶与ATP专题教案
芙蓉中学粟元英
一．考纲点击　1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。3.实验：探究影响酶活性的因素。 Ⅱ的含义是理解所列知识和相关知识之间的联系和区别，并能在较复
杂情景中综合运用其进行分析，判断，推理和评价。有关酶的考试题型有一般难度的选择题和非选择题，也有围绕实验的分析题，实验设计题，难度较大。由于酶和ATP与代谢广泛联系，所以命题常与有关章节联系）
二．教学过程：
（—）学生自主复习
1. 学生根据教师发的将议案提前进行知识回归，建立知识网络（强调建立网络的方法）
2. 学生进行章节内重难点归纳，不同章节的联系，课前思考以下几个问题
⑴1.除酶具有专一性外，生物体内还有哪些物质或结构具有专一性？
(2.)高中阶段涉及的酶有哪些？(3.)酶与ATP在细胞代谢中有怎样的联系？
(4)．ATP与RNA的相同和不同之处？(5).酶，ATP,维生素的区别和联系？
(6.)理解影响酶因素的曲线图（参照创新设计）（构建影响酶因素的曲线模型）
(二)教师老师课堂互动
1.教师进行考纲说明 2.检测学生构建知识网络情况 3.落实课前提出的几个问题
（三）高频考点突破
解读曲线模型
1．酶的功能与特性(模型1)

(1)该模型表示酶具有催化作用和高效性。
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，而不改变化学反应的平衡点。
2．影响酶促反应速率的因素
(1)温度和pH(模型2)

①温度或pH是通过影响酶的活性来影响酶促反应速率的。
②温度和pH对酶的影响机理完全一样吗？
低温时，酶分子活性受到抑制，但并未失活，若恢复最适温度，酶的活性也升至最高；高温、过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏而使酶永久失活。
(2)多种因素对酶促反应的影响(模型3)

①分析丙图可知：反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。
②分析丁图可知：反应溶液中酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。
(3)底物浓度和酶浓度

①图甲中OP段的限制因素是底物浓度，而P点之后的主要限制因素是酶浓度。
②图乙对反应底物的要求是底物足量。
③底物浓度、酶浓度与温度、pH对酶促反应速率的影响一样吗？
不一样，底物浓度和酶浓度不改变酶分子的活性，温度、pH通过影响酶分子的活性来影响酶促反应速率。
】 方法规律总结：1.首先要弄清楚横坐标和纵坐标的含义，相同曲线在不同坐标系中所表示的含义不同。2.早分析影响酶促反应的因素时，生成物的量为达到饱和时，一般影响因素时横坐标表示的因子，在达到饱和后，影响因子是除横坐标以外的其他因子。
学生思考：酶促反应速率等同于酶活性吗？
[酶促反应速率不同于酶活性：①温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率。凡是影响酶活性的因素都间接的影响了酶促反应
②底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活。
典型例题：甲图表示的是pH对植物和人的淀粉酶活性的影响；乙图表示的是3种脱氢酶(a、b、c)的活性受温度影响的情况。下列叙述正确的是 (　　)。

A．从甲图可以知道pH＝6时植物淀粉酶的活性最高
B．从乙图无法知道酶c的最适温度
C．从甲图可以知道若pH由酸性变成碱性时淀粉酶的活性 逐渐升高
D．从乙图可以知道活性温度的范围最广的酶是b
(2013·试题调研)如图表示淀粉酶在不同实验条件下催化淀粉水解反应时，淀粉的剩余量和反应时间的关系。关于此图的解读，正确的是(　　)。

A．若a、b、c表示温度，则b曲线对应的温度为最适温度
B．若a、b、c表示pH，则c曲线对应的pH条件下，酶已失活
C．若a、b、c表示酶的浓度，则a曲线对应的酶浓度最大
D．若K＋、Mg2＋对淀粉酶的活性分别有促进、抑制作用，则c曲线对应的是加K＋的实验
解析　A选项中，a曲线剩余量减少最快，反应速率应最快，A错误；B选项中，a、b、c对应的pH条件下，酶均具有活性，B错误；C选项中，酶浓度越大，反应速率越快，正确；D选项中，a曲线对应的应该是加K＋的，c曲线对应的应该是加Mg2＋的。
答案　C
考点二　与酶相关的实验探究设计和评价
考纲解读：1.能完成探究酶的专一性，高效性，需要适宜的PH和温度等，包括实验的目的，原理，方法是操作，推理，做出合理判断 获得出正确的答案
3. 具备简单的验证生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释，分析和处理
典型例题：.下列有关酶特性的实验设计中,最科学、严谨的一项是(　　)
选项
实验目的
主要实验步骤
A
 酶催化具有高效性

 实验组：2 mL 3%H2O2＋1 mL过氧化氢酶
保温5 min
对照组：2 mL 3% H2O2＋1 mL蒸馏水
保温5 min

B
 酶催化具有专一性

 实验组：2 mL 3%可溶性淀粉＋1 mL新鲜唾液
保温5 min，斐林试剂检验
对照组：2 mL 3%蔗糖溶液＋1 mL新鲜唾液37
保温5 min，斐林试剂水浴检

C
 探究酶作用的适宜温度

 5 mL 3%可溶性淀粉＋2 mL新鲜唾液＋碘液→每隔5分钟将溶液温度升高10 ℃，观察溶液蓝色变化

D
 pH影响酶的催化活性

 向三支试管中依次各加入2 mL 3%可溶化淀粉、1 mL不同pH缓冲溶液和1 mL新鲜唾液，在适宜温度下保温5 min，斐林试剂水浴检验

因果法”分析实验变量
(1)自变量与因变量
自变量是实验中由实验者控制的因素或条件。因变量是实验中随实验变量变化而变化的量。通常，自变量是原因因变量是结果，二者具有因果关系。
(2)无关变量与因变量
无关变量是实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。无关变量所引起的变化和结果会对因变量有干扰作用，但不呈因果关系，因此必须控制无关变量以减少实验误差。
规律方法　酶相关的实验设计与探究的万能解题模板
酶相关的实验题在高考中出现的频率较高，题型多种多样，但无论题型如何变化，一般可采用“一个步骤，两个方法”进行解答。
所谓“一个步骤”，指的是解答的“通用”步骤：先取材准备，再分组编号，再施加实验条件（注意控制单一自变量和无关变量相同且适宜）然后保温一段时间，最后观察记录实验现象，并分析得出结论。
所谓“两个方法”，其一指的是“对比法”。酶的某种特性的验证或探究，必须通过对比得出结论。如验证酶具催化效应，常与不加酶 看反应速率比较，如高效性，需通过酶与无机催化剂催化效率的对比得出；专一性，需通过比较同种酶不同底物或不同酶同种底物的反应是否能够进行得出。
温和性，需通过比较温和条件和极端条件(高温、强酸、强碱)下反应是否能够进行得出。因此，对比法是解答酶实验试题的必备策略。
方法之二是“梯度法”，它是探究、确定酶促反应最适温度、最适pH的最佳方法。一般设置一系列具有一定温度(pH)梯度的装置，比较得出酶促反应最快的一组，其对应的温度(pH)为最适。
总之，掌握了上述“一个步骤，两个方法”，就等于抓住了解答与酶相关实验题的关键，可使解题思路清晰顺畅，轻取高分。

实验目的
实验组
对照组
实验组衡量标准
自变量
因变量
无关
变量
验证某种酶是蛋白质
待测酶液＋双缩脲试剂
已知蛋白液＋双缩脲试剂
是否出现紫色
待测酶液和已知蛋白液
是否出现紫色

验证酶具有催化作用
底物＋相应酶液
底物＋等量蒸馏水
底物是否被分解
相应酶液的有无
底物是否被分解
底物量、温度等

验证酶的专一性
底物＋相应酶液
另一底物＋相同酶液或同一底物＋另一酶液
底物是否被分解
不同底物或不同酶液
底物是否被分解
酶的数量、温度等

探究酶的适宜温度
温度梯度下的同一温度处理后的底物和酶混合
底物的分解速率或底物的剩余量
温度
酶的活性
底物和酶的量、溶液温度、反应时间等
探究酶的最适pH
pH梯度下的同一pH处理后的底物和酶混合
pH
1．在设计酶的相关实验时要注意实验试剂的选择
如探究温度对酶活性的影响时，不能选择过氧化氢作实验底物，因为过氧化氢在加热的条件下分解会加快。鉴定淀粉是否分解用碘液，不应选用斐林试剂，因为斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。研究酶的适宜pH实验时，由于酸对淀粉有分解作用，并且碘—碘化钾可与碱反应，所以一般不选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，常选用H2O2和过氧化氢酶。
2．做评价类实验题时，一定要谨记实验设计原则，按实
验设计原则对实验过程进行诊断。单一自变量原则 等量原则 科学性原则 平行重复性原则 随机性原则 取材试剂，控制条件的可行性和科学性，步骤的合理性，组织答案简洁，准确。
【典例2】 (2011·江苏高考)为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响，研究者设计并进行了相关实验，实验步骤及结果如下：
①鲈鱼的驯养：将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14 d，用普通饲料投喂，备用。
②饲料的配制：在每千克普通饲料中添加200 mg植酸酶，配制成加酶饲料；并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒，烘干后储存。
③鲈鱼的饲养：挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组，放养于规格相同的浮式海水网箱中，放养密度为60尾/箱。给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料，给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料。
④称重并记录：投喂8周后，从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重。结果显示，对照组、实验组鱼体平均增重率分别为859.3%、947.2%。
⑤制备鲈鱼肠道中消化酶样品，并分别测定消化酶的活性，结果如下表。

蛋白酶活性(U/mg)
脂肪酶活性(U/mg)
淀粉酶活性(U/mg)
对照组
1.09
0.08
0.12
实验组
1.71
0.10
0.13
根据上述实验，回答下列问题。
(1)步骤①中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是_____
________________________________________________；实验前的驯养是为了______________________________。
(2)步骤②中将配制好的饲料进行烘干要特别注意____________________，其原因是_________________________。
(3)步骤③中还应控制好的无关变量主要有_____________________________________________________________。
(4)本实验得出的初步结论是_________________________________________________________________________
_______________________________________________。
(5)推测鲈鱼的食性并说明理由：_________________________________________。

参考答案：成体生长缓慢，实验效果不明显 让鲈鱼适应实验养殖环境温度不能过高
高温会使植酸酶变性而失去活性 水温、盐度和溶解氧等 添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长；植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性，而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较
肉食性，其肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶
变式训练：某同学将马铃薯磨碎、过滤得到提取液进行以下实验。
Ⅰ.在30 ℃的条件下，取等量提取液分别加到四支盛有等量过氧化氢溶液，pH分别为3、5、7、9的试管中，结果发现每支试管都产生气体。请回答下列问题。
(1)该实验的课题是_________________________。
(2)该实验中的自变量是____________。
(3)各实验组均在30 ℃下进行的原因是
①________________________________________；
②________________________________________

Ⅱ.将加入四支试管中的马铃薯提取液的量减半，重复实验Ⅰ。分别测定实验Ⅰ、Ⅱ中过氧化氢在相同时间内的含量变化，绘制成如图所示曲线，请回答下列问题。
4)曲线a是实验________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的结果。
(5)曲线a和b中，过氧化氢含量的最低点位于横坐标同一位置的原因是________________。
常考点三： ATP的合成利用与能量代谢
考纲解读，常常与代谢一起考，如出现在光和作用和呼吸作用中
1． 不同结构中“A”的含义归纳

①中的A为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)；②中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸；
③中的A为腺嘌呤核糖核苷酸；④中的A为腺嘌呤。、
2.ATP的形成及与光合作用、细胞呼吸的关系
1，ATＰ形成

2)植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，而动物产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。
(3)光合作用的光反应产生的ATP用于暗反应中C3的还原，而细胞呼吸产生的ATP用于除C3还原之外的各项生命活动。
(4)光能是生物体进行各项生命活动的根本能量来源，而ATP是生命活动的直接能量来源。
(5)光能进入生物群落后，以化学能的形式储存于有机物中，以有机物为载体通过食物链而流动。
(6)能量在生物群落中具有单向流动、不可重复利用以及逐级递减的特点。
典型例题：ATP是细胞的能量“通货”，下列说法正确的是(　　)
A．ATP脱去2个磷酸基团后是DNA的基本组成单位之一
B．ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
C．ATP的合成总是伴随有机物的氧化分解
D．黑暗条件下，植物细胞中只有线粒体可以产生ATP
【解析】 ATP脱去2个磷酸基团后形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是RNA的基本组成单位之一，A项错误。生物界都是通过ATP与ADP的相互转化为生命活动提供能量,B项正确。光合作用的光反应可将光能转化为ATP中活跃的化学能，该过程没有有机物的氧化分解，C项错误。黑暗条件下,植物细胞的细胞质基质中也可以产生ATP，D项错误。
4．(2013·高考新课标全国Ⅱ卷)已知大麦在萌芽过程中可以产生α-淀粉酶，用GA(赤霉素)溶液处理大麦可使其不用发芽就产生α-淀粉酶。为验证这一结论，某同学做了如下实验：
试管号
GA溶液
缓冲液
水
半粒种子10个
实验步骤
实验结果
步骤1
步骤2
1
0
1
1
带胚
25 ℃保温24 h后去除种子，在各试管中分别加入1 mL淀粉液
25 ℃保温
10 min后各试管中分别加入1 mL碘液，混匀后观察溶液颜色深浅
＋＋
2
0
1
1
去胚
＋＋＋＋
3
0.2
1
0.8
去胚
＋＋
4
0.4
1
0.6
去胚
＋
5
0.4
1
0.6
不加种子
＋＋＋＋
回答下列问题：
(1)α-淀粉酶催化____________水解可生成二糖，该二糖是________________。
(2)综合分析试管1和2的实验结果，可以判断反应后试管1溶液中的淀粉量比试管2中的_____，这两支试管中淀粉量不同的原因是__________________________________________
(3)综合分析试管2、3和5的实验结果，说明在该实验中GA的作用是______________________________________________。
(4)综合分析试管2、3和4的实验结果，说明_________________________________________________。
解析】该实验的目的是验证GA可诱导种子发生α-淀粉酶。通过对表格中的实验分组和操作加以对比、分析得知，实验的变量是GA的浓度变化、是否加种子、种子是否带胚，试管中添加水量不同的目的是保证试管中液体总体积不变。实验过程中,一定要遵循单一变量原则,选好对照组和实验组，如1和2、2和3、3和4、4和5等。在无关变量保持一致的条件下，根据因变量，即淀粉加碘液变蓝后颜色的深浅，确定淀粉剩余量的多少，从而推出含有α-淀粉酶量的多少，进而推出种子产生α-淀粉酶的场所和GA浓度对α-淀粉酶产生量的影响。
1)酶具有专一性，α-淀粉酶催化淀粉水解生成的二糖是麦芽糖。(2)试管1和试管2的实验中，单一变量为种子是否有胚，根据实验结果，试管1颜色比试管2浅，则试管1含有的淀粉少于试管2含有的淀粉，从而说明试管1产生了α-淀粉酶，可得出结论：有胚的种子能产生α-淀粉酶，并使淀粉水解。(3)没有GA溶液且种子去胚的试管2，其实验结果和不含种子的试管5相同，说明没有α-淀粉酶的产生。含GA溶液且种子去胚的试管3的实验结果比试管2颜色浅，说明有α-淀粉酶产生，进而推出GA能诱导种子产生α-淀粉酶。(4)试管2、3、4里的种子都是去胚的，单一变量是GA的浓度，根据实验结果，发现随GA浓度升高，试管中含有的淀粉逐渐减少，说明试管中产生的α-淀粉酶逐渐增多。
4．(2013·高考新课标全国Ⅱ卷)已知大麦在萌芽过程中可以产生α-淀粉酶，用GA(赤霉素)溶液处理大麦可使其不用发芽就产生α-淀粉酶。为验证这一结论，某同学做了如下实验：
试管号
GA溶液
缓冲液
水
半粒种子10个
实验步骤
实验结果
步骤1
步骤2
1
0
1
1
带胚
25 ℃保温24 h后去除种子，在各试管中分别加入1 mL淀粉液
25 ℃保温
10 min后各试管中分别加入1 mL碘液，混匀后观察溶液颜色深浅
＋＋
2
0
1
1
去胚
＋＋＋＋
3
0.2
1
0.8
去胚
＋＋
4
0.4
1
0.6
去胚
＋
5
0.4
1
0.6
不加种子
＋＋＋＋
注：实验结果中“＋”越多表示颜色越深。表中液体量的单位均为mL。
回答下列问题：
(1)α-淀粉酶催化____________水解可生成二糖，该二糖是________________。
(2)综合分析试管1和2的实验结果，可以判断反应后试管1溶液中的淀粉量比试管2中的_____，这两支试管中淀粉量不同的原因是________________________________________________。
(3)综合分析试管2、3和5的实验结果，说明在该实验中GA的作用是______________________________________________。
(4)综合分析试管2、3和4的实验结果，说明_________________________________________________。
5.(2012·高考大纲全国卷)某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：
①在A、B、C、D、E 5支试管中分别加入pH 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5 mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1 mL。
②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1 mL，摇匀。
③将5支试管放入70 ℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。
④取出各试管，分别加入斐林试剂2 mL，摇匀。
⑤观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。
上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由(不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数)，以便实验能得到正确的预期结果。
(1)________________________________________________________________________。
(2)____________________________________________________________________________
四：学生自主训练创新设计