（全國通用版）2018-2019版高中生物 第五章 細胞的能量供應和利用 第1節(jié) 第1課時 酶的作用和本質學案 新人教版必修1

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1、 第1課時　酶的作用和本質 [學習目標]　1.說出細胞代謝離不開酶的原因。2.概述酶的作用和本質。3.通過對有關酶實驗的分析，學會控制實驗的變量和設置對照實驗。 一、酶在細胞代謝中的作用 1．細胞代謝 (1)場所：細胞中。 (2)實質：各種化學反應的總稱。 (3)意義：細胞生命活動的基礎。 2．酶在代謝中的作用 (1)實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解 ①實驗原理：H2O2在水浴加熱、FeCl3溶液中的Fe3＋和肝臟研磨液中的過氧化氫酶的作用下加速分解。 ②實驗過程和現(xiàn)象 試管 編號 新配制的體積分數(shù)為3%的過氧化氫溶液 實驗處理 H2O2分解速率 (氣

2、泡多少) 點燃的衛(wèi)生香檢測 1 2 mL 不處理 基本無氣泡產生 — 2 2 mL 90 ℃水浴加熱 很少 — 3 2 mL 滴加質量分數(shù)為3.5%的FeCl3溶液2滴 較多 發(fā)亮 4 2 mL 滴加質量分數(shù)為20%的肝臟研磨液2滴 很多 復燃 實驗結論：酶具有催化作用，同無機催化劑相比，其催化效率更高。 特別提醒　實驗中應注意的問題 ①肝臟必須是新鮮的，過氧化氫酶是一種蛋白質，不新鮮的肝臟，酶的活性較低。 ②肝臟要磨碎，充分研磨有助于過氧化氫酶從細胞中釋放出來并與過氧化氫充分接觸。 ③滴加肝臟研磨液和FeCl3溶液時不能共用一個滴管。原因是

3、少量酶混入FeCl3溶液中也會影響實驗結果的準確性，導致得出錯誤的結論。 (2)實驗中變量的控制 變量：在實驗過程中可以變化的因素。 自變量：實驗過程中可以人為改變的變量，如上述實驗中FeCl3溶液、肝臟研磨液。 因變量：隨著自變量的變化而變化的變量。如上述實驗中H2O2分解速率。 無關變量：除自變量外，實驗過程中可能還會存在一些可變因素，對實驗結果造成影響，這些變量稱為無關變量。如試劑的用量、實驗室溫度等。 3．酶的作用機理 (1)活化能：分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。 (2)作用機理：酶能降低化學反應的活化能。同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更

4、顯著，因而催化效率更高。 (3)作用機理圖解 解讀：圖中曲線1是指在無催化劑的條件下反應所需要的活化能，圖中曲線2是有催化劑的條件下反應所需要的活化能，圖中C的含義是酶降低的活化能。 例1　關于下圖所示實驗的敘述中，錯誤的是(　　) A．甲裝置是實驗組，乙裝置是對照組 B．H2O2溶液的濃度屬于無關變量 C．乙試管產生氣泡的速率比甲試管快 D．兩支試管中H2O2溶液的體積應相同 答案　A 解析　本題考查的是探究過氧化氫酶生理作用的相關實驗。用新鮮肝臟研磨液處理的為實驗組，加清水的為對照組，其他的變量，如H2O2溶液的濃度等引起反應速率改變的變量稱為無關變量，應遵守等量

5、原則。 思維啟迪　控制變量的兩種思維方法 例2　下列各圖中，①表示有酶催化的反應曲線，②表示沒有酶催化的反應曲線，E表示酶降低的活化能。其中正確的圖解是(　　) 答案　C 解析　活化能是指分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。酶可以降低活化能，使反應更容易進行。 二、酶的本質 1．酶的探索歷程 (1)1857年，法國微生物學家巴斯德認為：沒有酵母活細胞的參與，糖類是不可能變成酒精的。 (2)德國化學家李比希認為：引起發(fā)酵的是酵母細胞死亡并裂解后釋放出來的物質。 (3)畢希納把從酵母細胞中提取出的引起發(fā)酵的物質稱為釀酶。 (4)1926年，美

6、國科學家薩姆納第一個提取出脲酶，并證明了脲酶是蛋白質，其作用是分解尿素。 (5)20世紀80年代，美國科學家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化功能。 2．酶的本質 絕大多數(shù)酶的化學本質是蛋白質，少數(shù)的酶是RNA。 歸納總結　酶的概念及對概念的理解 化學本質 絕大多數(shù)是蛋白質 少數(shù)是RNA 基本單位 氨基酸 核糖核苷酸 來源 一般來說，活細胞中均能產生 合成場所 核糖體 細胞核(真核生物) 生理功能 催化作用(改變生化反應速率) 作用機理 降低化學反應的活化能 作用場所 細胞內、外或生物體外均可 例3　20世紀80年代科學家發(fā)現(xiàn)了一種RNas

7、eP酶，該酶是由20%的蛋白質和80%的RNA組成。如果將這種酶中的蛋白質除去，并提高Mg2＋的濃度，他們發(fā)現(xiàn)留下來的RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性，這一結果表明(　　) A．RNA具有生物催化作用 B．酶是由RNA和蛋白質組成的 C．酶的化學本質是蛋白質 D．絕大多數(shù)的酶是蛋白質，少數(shù)是RNA 答案　A 解析　由題意可知，除去RNaseP酶中的蛋白質，在提高Mg2＋的濃度的前提下，RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性，說明該酶中的RNA具有催化作用。 例4　下列有關酶的敘述正確的是(　　) ①酶是具有分泌功能的細胞產生的?、谟械膹氖澄镏蝎@得，有的是體內轉化而來?、勖甘怯?/p>

8、活細胞產生的?、芙^大多數(shù)酶的化學本質是蛋白質?、萦械拿甘堑鞍踪|，有的是固醇?、廾冈诖x中有多種功能?、呙冈谛玛惔x和生殖發(fā)育中起調控作用?、嗝钢皇瞧鸫呋饔? ⑨酶只在細胞內發(fā)揮作用 A．①②⑤ B．③⑦⑨ C．③④⑧ D．④⑤⑥ 答案　C 解析　酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，絕大多數(shù)酶是蛋白質類物質，少數(shù)酶為RNA；酶只有催化作用，在個體發(fā)育中起調控作用的是激素。 1．下列敘述，正確的打“√”，錯誤的打“×”。 (1)酶是具有催化作用的化合物(　　) (2)酶既可以作為催化劑，也可以作為另一個反應的底物(　　) (3)酶分子在催化反應完成后立即被降解成

9、氨基酸(　　) (4)酶通過為反應物供能和降低活化能來提高化學反應速率(　　) (5)酶是活細胞產生的具有催化作用的蛋白質，酶的催化作用既可發(fā)生在細胞內，也可以發(fā)生在細胞外(　　) (6)酶的基本組成單位是氨基酸和脫氧核糖核苷酸(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 2．下列關于活化能的敘述，不正確的是(　　) A．分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量 B．無機催化劑、水浴加熱都可以降低化學反應的活化能 C．酶可以降低化學反應的活化能 D．同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用效果更顯著 答案　B 解析　酶和無機催化劑均

10、能降低化學反應的活化能，同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用效果更顯著；水浴加熱可以給化學反應提供能量，但不能降低化學反應的活化能。 3．下列有關酶的敘述，不正確的是(　　) A．酶的基本組成單位是氨基酸或核糖核苷酸 B．酶是生物催化劑 C．酶能降低化學反應的活化能 D．產生酶的細胞均有分泌功能 答案　D 解析　產生酶的細胞不一定具有分泌功能。 4．德國化學家畢希納將酵母細胞放在石英砂中用力研磨、加水攪拌，再進行加壓過濾，得到不含酵母細胞的提取液。在這些汁液中加入葡萄糖，一段時間后冒出氣泡，糖液居然變成了酒。根據(jù)以上實驗，分析得出的結論錯誤的是(　　) A．葡萄糖變成酒的過程

11、中發(fā)生了化學變化 B．將糖變成酒的物質是汁液中的釀酶 C．研磨有利于酵母細胞內釀酶的釋放 D．該實驗證明釀酶的化學本質是蛋白質 答案　D 解析　葡萄糖變成酒的過程中有氣泡生成，發(fā)生了化學變化；催化該化學變化進行的是酵母細胞內產生的釀酶；研磨有利于釀酶的釋放；畢希納所做的實驗，不能證明酶的化學本質是蛋白質。 5．在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗中，對實驗的處理如下表所示。請回答下列問題： 試管組別 實驗處理 加入體積分數(shù)為3%的H2O2(mL) 溫度 加入試劑 試管1 2 常溫 / 試管2 2 90 ℃ / 試管3 2 常溫 2滴質量分數(shù)為

12、3.5%的FeCl3溶液 試管4 2 常溫 2滴質量分數(shù)為20%的肝臟研磨液 (1)在上表的實驗處理中，研究了哪些自變量？_______________________________________。 (2)若要研究生物催化劑與無機催化劑的差別，可選用的試管組合是_____________________。 (3)若試管1和試管2組成對照實驗，能說明的問題是 _______________________________________________________________________________ ___________________________

13、____________________________________________________。 (4)除了上述的對照實驗，請再找出一組對照實驗，并指出該組對照實驗說明的問題。 _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ __________________________________________

14、_____________________________________ _______________________________________________________________________________。 答案　(1)溫度、催化劑　(2)試管3和試管4　(3)加熱能使H2O2分子得到能量，促進H2O2分解 (4)①試管1和試管3，說明FeCl3能催化H2O2的分解；②試管1和試管4，說明肝臟研磨液中的過氧化氫酶能催化H2O2的分解；③試管1、試管3和試管4，說明FeCl3和肝臟研磨液中的過氧化氫酶都能催化H2O2的分解，且過氧化氫酶的催化效率高于FeCl3

15、(答出任意一條即可) 解析　(1)從表格信息可以看出，本實驗研究了溫度和催化劑對H2O2分解速率的影響。(2)依據(jù)單一變量原則，試管3和試管4實驗處理的溫度條件相同，僅是催化劑種類不同。(3)試管1和試管2研究的是不同溫度條件下H2O2的分解速率，說明加熱使過氧化氫分子得到能量，促使過氧化氫分解。(4)只要符合單一變量原則即可，故可以選用試管1和試管3、試管1和試管4以及試管1、試管3和試管4等進行分析。 [對點訓練] 題組一　酶在代謝中的作用 1．酶的作用原理是(　　) A．降低化學反應的活化能 B．增加反應物之間的接觸面積 C．降低反應物之間的接觸面積 D．提供使反應開

16、始所必需的活化能 答案　A 解析　酶能降低化學反應的活化能，從而加快化學反應的速率。 2．下列實驗所采取的措施，不涉及“降低化學反應活化能”原理的是(　　) A．利用果膠酶提高水果的出汁率 B．滴加肝臟研磨液促使過氧化氫的分解 C．滴加FeCl3溶液提高過氧化氫的分解速率 D．利用水浴加熱提高過氧化氫的分解速率 答案　D 解析　利用果膠酶提高水果出汁率的機理是果膠酶可催化植物細胞壁中的果膠水解，從而使果汁更易榨出；肝臟研磨液中含過氧化氫酶，可催化過氧化氫水解；FeCl3可作為無機催化劑降低化學反應的活化能，從而提高過氧化氫的分解速率，故A、B、C項錯誤，利用水浴加熱提高過氧化

17、氫的分解速率是利用溫度升高，以提供能量達到活化態(tài)的原理來加快過氧化氫的分解，D項正確。 3．下圖表示某物質在酶、無機催化劑、無催化劑時由常態(tài)轉變?yōu)榛钴S狀態(tài)時所需的活化能(分別為a、b、c)，此圖不能得到的結論是(　　) A．無機催化劑能降低化學反應的活化能 B．酶能降低化學反應的活化能 C．無機催化劑降低的活化能為b－a D．酶降低活化能的效果比無機催化劑更顯著 答案　C 解析　據(jù)圖可看出，酶和無機催化劑均能降低化學反應的活化能，酶降低的活化能為c－a，無機催化劑降低的活化能為c－b，酶降低活化能的效果比無機催化劑更顯著。 4．如圖，在適宜溫度、pH條件下，實線表示沒有酶時

18、反應的進程。在T1時，將催化此反應的酶加入反應物中，則圖中表示此反應進程的是(　　) A．曲線a B．曲線b C．曲線c D．曲線d 答案　C 解析　從圖中可以看出，曲線a、b、d均改變了此反應的平衡點；曲線c表示酶使反應達到平衡點的時間縮短(即反應速率提高)，但不改變反應的平衡點。 題組二　H2O2在不同條件下的分解實驗 5．在實驗中需要控制各種變量，其中人為改變的變量是(　　) A．因變量 B．自變量 C．無關變量 D．控制變量 答案　B 解析　在實驗中，需要控制相應的一些變量，以免影響實驗結果。其中，人為改變的變量稱為自變量；隨著自變量的變化而變化

19、的變量稱為因變量；除自變量外，對實驗結果造成影響的一些可變因素稱為無關變量。 6．在過氧化氫酶和Fe3＋的催化效率比較實驗中，把肝臟制成研磨液的目的是(　　) A．有利于過氧化氫酶的釋放 B．保護過氧化氫酶 C．提高過氧化氫酶的活性 D．以上說法都不對 答案　A 解析　研磨可破壞肝細胞，使細胞內的過氧化氫酶充分釋放出來，以增大與反應物的接觸面積。 7．在“比較過氧化氫酶和Fe3＋的催化效率”實驗中，滴入過氧化氫酶的試管內，氣泡產生的情況和衛(wèi)生香燃燒的情況分別是(　　) A．產生氣泡的速率快、燃燒不猛烈 B．產生氣泡的速率快、燃燒猛烈 C．產生氣泡的速率慢、燃燒不猛烈 D

20、．產生氣泡的速率慢、燃燒猛烈 答案　B 解析　過氧化氫酶比Fe3＋的催化效率高，滴入過氧化氫酶的試管內，產生氣泡的速率快，衛(wèi)生香燃燒猛烈。 8．下圖表示“比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗”，相關分析合理的是(　　) A．本實驗的因變量是不同的催化劑 B．本實驗的無關變量有溫度和酶的用量等 C．1號與3號、1號與4號可分別構成對照實驗 D．分析1號、2號試管的實驗結果可知加熱能降低反應的活化能 答案　C 解析　本實驗的因變量是氣泡的產生速率，即過氧化氫的分解速率；對于1號和2號對照實驗，溫度是自變量，酶的用量是無關變量；1號與3號、1號與4號中只有一個實驗變量不同，可分別

21、構成對照實驗；2號在高溫下出現(xiàn)氣泡的原因是加熱使過氧化氫分子得到能量，從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)。 題組三　酶的本質 9．下列有關酶的敘述，不正確的是(　　) A．所有酶都含有C、H、O、N四種元素，是由單體組成的生物大分子 B．有些酶和相應的化學試劑作用呈現(xiàn)紫色反應 C．活細胞產生酶的場所都是細胞質中的核糖體 D．催化反應前后酶的性質和數(shù)量不變 答案　C 解析　絕大多數(shù)酶的化學本質是蛋白質，少數(shù)是RNA。蛋白質和RNA都含有C、H、O、N四種元素，分別是由氨基酸、核苷酸組成的生物大分子；蛋白質類的酶和雙縮脲試劑作用呈現(xiàn)紫色反應；活細胞產生蛋白質類酶的場所都是核

22、糖體，但是RNA類酶是在細胞核中產生的；酶是生物催化劑，催化反應前后酶的性質和數(shù)量不變。 10.甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理，酶活性與處理時間的關系如圖所示。下列分析錯誤的是(　　) A．甲酶能夠抗該種蛋白酶降解 B．甲酶不可能是具有催化功能的RNA C．乙酶的化學本質為蛋白質 D．乙酶活性的改變是因為其分子結構的改變 答案　B 解析　分析題干及圖可知，甲酶的化學本質不是蛋白質，有可能是具有催化作用的RNA，乙酶的化學本質為蛋白質。 11．酶的發(fā)現(xiàn)經過了許多科學家的研究，以下科學家及其成果不對應的是(　　) A．斯帕蘭札尼發(fā)現(xiàn)胃存在化學性消化 B．畢希納發(fā)現(xiàn)促使酒精發(fā)

23、酵的是酵母菌中的某種物質，而不是細胞本身 C．李比希認為酒精發(fā)酵是酵母菌代謝活動的結果 D．薩姆納提取脲酶結晶 答案　C 解析　認為酒精發(fā)酵是酵母菌代謝活動的結果的是巴斯德，李比希認為引起發(fā)酵的是酵母細胞中的某些物質，但這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。 12．下列有關酶的敘述，正確的是(　　) A．酶是具有催化作用的蛋白質，都在核糖體上合成 B．只有具有分泌功能的活細胞才能產生酶 C．酶只能在細胞內發(fā)揮其催化作用 D．酶可被水解為氨基酸或核糖核苷酸 答案　D 解析　酶是由活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)是蛋白質，少數(shù)是RNA，所以其水解產物是

24、氨基酸或核糖核苷酸，A項錯誤，D項正確；除哺乳動物成熟的紅細胞外，所有的活細胞都能產生酶，B項錯誤；酶可以在細胞內或細胞外發(fā)揮作用，C項錯誤。 [綜合強化] 13．活化能是指分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。如圖為酶的作用模型，請據(jù)圖回答下列問題： (1)從圖中可以看出，沒有酶催化時，發(fā)生化學反應需要的活化能________；有酶催化時，發(fā)生化學反應需要的活化能________；a指________________。因此，酶催化作用的本質是______________________________________________________________

25、__________。 (2)酶的化學本質是______________，酶起作用的部位是______________。 答案　(1)高　低　酶所降低的活化能　降低化學反應的活化能　(2)蛋白質或RNA　細胞內或細胞外 解析　酶能降低化學反應的活化能，從而提高反應速率。絕大多數(shù)酶是蛋白質，少數(shù)酶是RNA。 14．下表是有關H2O2的系列實驗，請回答有關問題： 序號 反應物 加入物質 條件 現(xiàn)象 X 1 H2O2 無 室溫 幾乎無氣泡 X1 2 H2O2 氯化鐵溶液 室溫 X2 3 H2O2 土豆浸出液 室溫 X3 (1)序號3的

26、實驗現(xiàn)象是___________________________________________________________。 (2)序號3的土豆浸出液中含有的對此實驗起作用的物質是__________，土豆浸出液能否重復使用？________(填“能”或“不能”)。 (3)若表中的X代表的是收集100 mL氣體所需的時間，你預測X1、X2、X3的大小關系是________________。 答案　(1)產生大量氣泡　(2)過氧化氫酶　能 (3)X1>X2>X3 解析　(1)序號3中加入的土豆浸出液中含有過氧化氫酶，會產生大量氣泡。(2)土豆浸出液中起作用的物質為過氧化氫酶，由于

27、酶在反應前后“質”和“量”都不發(fā)生改變，所以可以重復利用。 15．現(xiàn)提供雙縮脲試劑A液、B液、蛋清液(含蛋白質)、唾液淀粉酶溶液、蒸餾水、試管和必需的實驗用品，請設計一個實驗以證明“唾液淀粉酶是蛋白質”。 實驗原理：_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ___________________________________

28、____________________________________________。 實驗步驟：①取三支試管，分別編上1、2、3號，貼上標簽； ②_____________________________________________________________________________； ③____________________________________________________________________________。 預期結果：盛有蛋清液和唾液淀粉酶溶液的兩支試管中液體均出現(xiàn)紫色，盛有蒸餾水的試管中不出現(xiàn)紫色。 實驗結論：________

29、______________________________________________________________。 答案　實驗原理：蛋白質與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應。若實驗中唾液淀粉酶溶液能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應，即可證明唾液淀粉酶是蛋白質 實驗步驟：②向三支試管中分別加入2 mL蛋清液、唾液淀粉酶溶液、蒸餾水 ③分別向三支試管中加入1 mL雙縮脲試劑A液，振蕩，再分別滴加4滴雙縮脲試劑B液，振蕩，觀察并記錄顏色變化 實驗結論：唾液淀粉酶是蛋白質 解析　證明某種酶是蛋白質的實驗設計：實驗組是待測酶液＋雙縮脲試劑→觀察是否出現(xiàn)紫色反應；對照組是已知蛋清液＋雙縮脲試劑→出現(xiàn)紫色反應，蒸餾水＋雙縮脲試劑→不出現(xiàn)紫色反應。 12