第五章第1节一酶的作用和本质.docx
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第五章第1节一酶的作用和本质
第1节 降低化学反应活化能的酶
一 酶的作用和本质
1.通过对照实验，掌握酶催化代谢反应的实质及特征。
（重、难点）
2．通过实验探究，学会控制实验变量及设计对照实验。
（重、难点）
一、酶在细胞代谢中的作用（阅读教材P78～P79）
1．作用场所及实质
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解
（1）实验原理
（2）实验过程和现象
试管编号
加入物质
处理
现象
1
2mL
H2O2
溶液
不处理
基本无气泡产生
2
90℃水浴加热
有少量气泡产生
3
加2滴FeCl3溶液
有较多气泡产生，并使卫生香燃烧
4
加2滴肝脏研磨液
有更多气泡产生，并使卫生香猛烈燃烧
点拨
（1）H2O2在室温条件下，不需要酶也能分解。
（2）肝脏研磨液要研磨充分。
二、酶的作用原理和本质（阅读教材P80～P82）
1．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）作用机制：
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
↓
结果：
正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行
2．酶的本质
1．连线
主题一 酶在细胞代谢中的作用
结合下面实验探究以下问题：
（1）实验的变量与对照
自变量
因变量
无关变量
对照组
实验组
2号：
90℃水浴加热
用单位时间产生气泡的数目多少表示H2O2分解速率
加入H2O2的量；实验室温度；FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度
1号试管
2、3、4号试管
3号：
加入3.5%FeCl3溶液2滴
4号：
加入20%
肝脏研磨液2滴
（2）实验结论
①1、4号试管对照⇒酶具有催化作用。
②1、3、4（或3、4）号试管对照⇒与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
过氧化氢酶存在于细胞内，要通过研磨让酶分子释放出来，在研磨过程中通常要加适量的蒸馏水，加适量蒸馏水的目的是什么？
提示：
动物细胞在蒸馏水中会吸水涨破，便于过氧化氢酶的释放。
1．控制变量的科学方法
变量
单一变量原则
对照实验
对照原则
2．过氧化氢在不同条件下的分解结果
酶和无机催化剂一样，并不改变化学反应平衡点的位置，只是改变化学反应的速度，使化学反应更快地达到平衡点。
而自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化。
1．下列关于酶的实验不正确的是（ ）
A．上述反应中的自变量是催化剂的种类
B．该实验能证明酶催化效率高
C．该实验如果将肝脏进行研磨，效果会更好
D．该实验的因变量是肝脏质量的变化
解析：
选D。
本实验中用的是过氧化氢酶和氯化铁溶液两种不同的催化剂，所以催化剂的种类是本实验的自变量，而加入肝脏（含过氧化氢酶）的试管反应更快，说明了酶催化效率高；因变量是产生氧气的快慢。
2．（2016·淮安高一检测）下图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是（ ）
A．若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶
B．若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速率加快
C．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
D．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
解析：
选C。
土豆片中含有过氧化氢酶能够催化过氧化氢的分解，增加土豆片，加快反应速率使氧气释放速率加快；由于瓶子中的反应物（H2O2）是有限的，所以一段时间后气体的量不再增加；为保证实验的严谨性，要保证单一变量，控制好无关变量，因为高温情况下过氧化氢会自动分解。
（1）实验时要选用新鲜的肝脏或土豆片。
肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生菌的作用下分解，造成细胞中酶的数量减少，且活性降低。
（2）肝脏要制成研磨液。
因为研磨液能加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。
主题二 酶的作用机理及本质
酶的催化机理
结合下图探究下面问题：
该模式图说明酶的作用机理为酶能降低化学反应的活化能。
酶的本质
材料1：
20世纪80年代科学家发现了一种RnaseP酶，由20%蛋白质和80%RNA组成，如果将这种酶中的蛋白质除去，他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的活性。
这一结果表明RNA具有催化作用。
材料2：
唾液中含有唾液淀粉酶，要验证唾液淀粉酶的化学本质，设计并完成了下表所示的实验：
组别
待测液
检验试剂
现象
实验组
唾液
双缩脲试剂
出现紫色
对照组
已知蛋白液
双缩脲试剂
出现紫色
实验结论：
唾液淀粉酶是蛋白质。
1．巧记酶的“二、一、一、一”
2．酶的本质和生理功能
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
细胞核（主要）
来源
一般活细胞中均能产生
生理功能
具有生物催化功能
作用场所
细胞内或细胞外
1．如图，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能，正确的图解是（ ）
解析：
选C。
酶的作用是降低化学反应的活化能，从而使化学反应能够高效快速进行，但反应过程仍然需要能量，只是有酶时所需能量少，没有酶时所需能量多。
2．为了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示。
在37℃水浴中保温一段时间后，1、2中加入适量双缩脲试剂，3、4中不加任何试剂，下列实验能达到目的的是（ ）
A．实验②
B．实验①
C．实验①、实验②都能
D．实验①、实验②都不能
解析：
选A。
双缩脲试剂检测的是蛋白质，蛋白酶也是蛋白质，故本题无法从化学特性上达到目的，只有考虑物理特性，如蛋白块的变小或消失。
核心知识小结
[要点回眸]
[答题必备]
1.细胞代谢是细胞中化学反应的总称。
2.酶是生物催化剂，其催化作用的原理是降低化学反应的活化能。
3.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
4.肝脏必须是新鲜的，否则其含有的过氧化氢酶就会失去催化作用。
5.肝脏需经过研磨，才能将其中的过氧化氢酶充分释放出来。
[随堂检测]
1．下列有关酶的叙述，不正确的是（ ）
A．所有酶都含有C、H、O、N四种元素，是由单体组成的生物大分子
B．有些酶和相应的化学试剂作用呈现紫色反应
C．活细胞产生酶的场所都是细胞质中的核糖体
D．催化反应前后酶的性质和数量不变
解析：
选C。
绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA，都是生物大分子。
蛋白质和RNA都含有C、H、O、N四种元素，分别是由氨基酸、核糖核苷酸组成的。
蛋白质类的酶和双缩脲试剂作用呈现紫色反应。
活细胞产生蛋白质类酶的场所都是核糖体，但是RNA类酶是在细胞核中产生的。
酶是生物催化剂，催化反应前后酶的性质和数量不变。
2．酶具有极强的催化功能，其原因是（ ）
A．增加了反应物之间的接触面积
B．降低了化学反应的活化能
C．提高了反应物分子的自由能
D．降低了反应物分子的自由能
答案：
B
3．在过氧化氢酶溶液中加入双缩脲试剂，其结果应该是（ ）
A．产生气泡 B．溶液呈蓝色
C．溶液呈紫色D．产生砖红色沉淀
解析：
选C。
过氧化氢酶的本质为蛋白质。
4．（2016·兰州高一检测）胰蛋白酶在水解过程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明（ ）
A．胰蛋白酶是由活细胞产生的
B．胰蛋白酶是生物催化剂
C．胰蛋白酶的化学本质是蛋白质
D．胰蛋白酶的基本组成单位是多肽
解析：
选C。
胰蛋白酶的本质是蛋白质。
5．下表是有关H2O2的系列实验，请回答有关问题：
序号
反应物
加入物质
条件
现象
X
1
H2O2
无
室温
几乎无气泡
X1
2
H2O2
氯化铁
室温
X2
3
H2O2
土豆浸出液
室温
X3
（1）序号3的实验现象是_____________________________________________________。
（2）序号3的土豆浸出液中含有的对此实验起作用的物质是________，土豆浸出液能否重复使用？
________________________________________________________________________
（填“能”或“不能”）。
（3）若表中的X的内容是收集100mL气体所需的时间，你预测X1、X2、X3的大小关系是________________________________________________________________________。
解析：
（1）序号3中加入的土豆浸出液中含有过氧化氢酶，会产生大量气泡。
（2）土豆浸出液中起作用的物质为过氧化氢酶，由于酶在反应前后“质”和“量”都不发生改变，所以可以重复利用。
答案：
（1）产生大量气泡
（2）过氧化氢酶 能
（3）X1>X2>X3
[课时作业]
1．某兴趣小组重现H2O2在不同条件下分解情况的实验，首先向a、b、c、d四支洁净的试管内分别加入等量等浓度H2O2，然后，a试管室温处理、b试管90℃水浴处理、c试管常温处理并滴加2滴新鲜肝脏研磨液、d试管常温处理并滴加2滴氯化铁溶液，最后统计四支试管内气泡产生的多少情况依次为极少、少量、大量、较多。
下列相关叙述错误的是（ ）
A．a试管与b试管H2O2的活化能相同，d试管与c试管的活化能相同
B．c、d试管分别与a试管比较，说明Fe3＋和过氧化氢酶均具有催化功能
C．综合分析a试管、c试管和d试管，说明与无机催化剂相比过氧化氢酶降低活化能的效果更显著
D．与a试管相比较，b试管的水浴加热为过氧化氢的分解提供了能量
解析：
选A。
加热能为过氧化氢的分解提供能量，但不会改变活化能的大小，而催化剂能降低活化能，其中酶降低活化能的效果更为显著。
2．在过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率比较实验中，把肝脏制成研磨液的目的是（ ）
A．有利于过氧化氢酶的释放
B．保护过氧化氢酶
C．提高过氧化氢酶的活性
D．以上说法都不对
答案：
A
3．下列关于活化能的叙述，不正确的是（ ）
A．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
B．无机催化剂、水浴加热都可以降低化学反应的活化能
C．酶可以降低化学反应的活化能
D．同无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用效果更显著
解析：
选B。
酶和无机催化剂均能降低化学反应的活化能。
相比之下，酶降低活化能的作用效果更显著。
水浴加热虽然能加快化学反应速度，但并没有降低反应的活化能。
4．如图中曲线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。
下列相关叙述正确的是（ ）
A．AD段表示在无催化剂条件下，物质A生成物质P需要的活化能
B．若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将向下移动
C．若仅增加反应物A的量，则图中曲线的原有形状均发生改变
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点在纵轴上将向上移动
解析：
选D。
分析题图，在无催化剂条件下，物质A生成物质P所需的活化能为AC，在有酶催化的条件下，生成物质P所需的活化能为BC。
若曲线Ⅱ为最适酶促反应条件下的曲线，改变酶促反应条件后，所需的活化能会变大，因此B点在纵轴上将向上移动。
5．（2016·山东牟平一中月考）下列关于过氧化氢酶的叙述，不正确的是（ ）
A．过氧化氢酶本质上是蛋白质
B．过氧化氢酶可以在条件适宜的情况下被蛋白酶水解
C．Fe3＋和过氧化氢酶都能加速过氧化氢的分解反应
D．过氧化氢酶可以使过氧化氢分解产生更多的气体
解析：
选D。
过氧化氢酶的化学本质是蛋白质，故A正确。
酶具有专一性，所以在适宜条件下过氧化氢酶可以被蛋白酶水解，故B正确。
无机催化剂和过氧化氢酶都可以催化过氧化氢的分解，所以都可以加速它们的分解反应，故C正确。
过氧化氢酶只是加快了过氧化氢分解的速率但不能增加产量，故D错误。
6．甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图所示。
下列分析错误的是（ ）
A．甲酶能够抗该种蛋白酶降解
B．甲酶不可能是具有催化功能的RNA
C．乙酶的化学本质为蛋白质
D．乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变
解析：
选B。
分析曲线可知：
甲酶在蛋白酶的作用下，酶活性不改变，说明甲酶能够抗该种蛋白酶降解，其化学本质不是蛋白质，应是RNA；乙酶在蛋白酶的作用下，酶活性降低，说明该种蛋白酶能改变其分子结构，所以乙酶的化学本质是蛋白质。
7．一透析袋（其膜为半透膜）中装有物质M和分解它的酶，此袋放在盛有蒸馏水的容器中，第二天检查时，在蒸馏水中发现有物质X，根据这一现象，下列选项正确的是（ ）
①酶分解了物质X ②M被分解 ③X是物质M的组成成分 ④X能透过透析袋
A．①②③ B．②③④
C．①③④D．①②④
解析：
选B。
在蒸馏水中没有物质M，有三种可能，一是M不能透过透析袋进入蒸馏水中；二是物质M被酶催化反应，且产物不能进入蒸馏水中；三是物质M被酶催化反应，且产物进入蒸馏水中。
既然蒸馏水中发现有物质X，则第三种推测正确。
8．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所需要的能量。
如图为酶的作用模型。
请据图回答下列问题：
（1）从图中可以看出，没有酶催化时，发生化学反应需要的活化能________，有酶催化时，发生化学反应需要的活化能________，a指____________________________________。
因此，酶催化作用的实质是______________________________________________。
（2）酶的化学本质是__________________________，酶起作用的部位是____________________________。
解析：
酶能降低化学反应的活化能，从而提高反应速率。
绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
答案：
（1）高 低 酶所降低的活化能 降低化学反应的活化能
（2）蛋白质或RNA 细胞内或细胞外
9．在编号为1～4号的4支试管内各注入10mL3%的过氧化氢溶液，1号试管作为对照，2号试管内迅速放入新鲜猪肝1～2小块，3号试管内放入一枚锈铁钉，4号试管内放入煮熟的猪肝1～2小块，根据实验现象回答下列问题：
（1）立即出现大量气泡的试管为________号，这种气体是________，产生大量气泡的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）4号试管内有什么变化？
________。
理由是________________________________
________________________________________________________________________。
（3）2号和3号试管内都能产生气体，但产生气体的速度和数量不同，原因是________________________________________________________________________。
解析：
1号试管作为对照；在2号试管中，猪肝中的过氧化氢酶能将过氧化氢分解成水和氧气；3号试管内放入锈铁钉是为了提供Fe3＋，Fe3＋作为催化剂将过氧化氢分解成水和氧气；4号试管内煮熟的猪肝中的过氧化氢酶受高温的影响，酶的结构被破坏从而失去活性，过氧化氢不能被分解，没有任何现象发生。
2号试管与3号试管相比，2号试管内的过氧化氢迅速分解产生大量的氧气，而3号试管内的Fe3＋是无机催化剂，虽然能分解过氧化氢，但反应速率很慢，所以2号和3号试管相比，说明酶的催化效率更高。
答案：
（1）2 氧气 新鲜猪肝内的过氧化氢酶迅速催化过氧化氢分解，产生大量氧气
（2）无变化 煮熟的猪肝细胞内的过氧化氢酶被破坏，失去了活性
（3）酶（或过氧化氢酶）的催化效率更高
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