学年高中生物北师大版必修一教学案第4章 第1节 生物催化剂酶 Word版含答案.docx
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学年高中生物北师大版必修一教学案第4章第1节生物催化剂酶Word版含答案
第1节
生物催化剂——酶
1.酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物；其化
学本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA或DNA。
2．酶能稳定地与底物结合形成中间产物，从而降低反应所需
的活化能。
3．酶的催化作用具有高效性、专一性的特点，并且容易受到
外界环境的影响。
4．对于化学本质是蛋白质的酶，过高的温度、过高或过低的pH，都会破坏其分子结构，使其失去催化作用。
低温能降低酶的催化效率，但酶的分子结构不被破坏。
酶的化学本质及特点
[自读教材·夯基础]
1．酶的化学本质
（1）酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。
（2）绝大多数酶的化学本质是蛋白质，此外还有少量酶是RNA或DNA。
2．酶的特点
（1）高效性：
①含义：
酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
②意义：
使细胞代谢快速进行。
（2）专一性：
①含义：
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
②意义：
使细胞代谢有条不紊地进行。
（3）作用条件的温和性：
酶需要适宜的温度和pH等。
[跟随名师·解疑难]
比较过氧化氢在不同条件下的分解（如下图所示）
（1）实验设计及现象分析：
试
管
3%的过氧化氢溶液
自变量
因变量
点燃的卫生香检测
结果分析
不同的实验处理方法
H2O2分解速率（气泡多少）
1
2mL
无复燃性
H2O2自然分解缓慢
2
2mL
90℃水浴加热
很少
有复燃性
加热能促进H2O2分解
3
2mL
滴加3.5%的FeCl3溶液2滴
较多
复燃性较强
Fe3＋能催化H2O2分解
4
2mL
滴加20%的肝脏研磨液2滴
很多
复燃性更强
过氧化氢酶有催化H2O2分解的作用，且效率高
（2）实验要点：
①点燃卫生香的时间一般为实验（加入试剂）后的2～3分钟，这一时间要因温度和试剂的新鲜程度而定。
②本实验成功的关键是实验用的肝脏要新鲜。
肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶就会在腐生细菌的作用下分解而失去催化作用，过氧化氢就不会被分解。
肝脏必须进行研磨，以便使过氧化氢酶释放出来，并增大过氧化氢酶与试管中过氧化氢分子的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。
③H2O2有腐蚀性，不要使其接触皮肤。
如沾染上，应及时用清水冲洗。
④实验过程中要及时观察。
过氧化氢经过氧化氢酶或Fe3＋催化后分解成水和氧气，氧气的多少可通过两个途径观察：
一是观察产生的气泡的数量的多少；二是用无火焰带火星的卫生香燃烧的猛烈程度来鉴定，氧气多会使无火焰带火星的卫生香复燃猛烈。
卫生香应放在试管内液面的上方，不要插入溶液中，以免卫生香因潮湿而熄灭。
⑤应保持滴管洁净。
因为酶具有高效性，少量的酶带入FeCl3溶液中就会干扰实验结果的准确性，增大实验误差。
⑥在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。
（3）实验中变量的控制：
①自变量：
在实验过程中人为改变的变量。
在本实验中为Fe3＋和过氧化氢酶。
②因变量：
随自变量变化而变化的变量。
在本实验中为O2的释放量。
③无关变量：
除自变量外，实验过程中还存在的一些对实验结果造成影响的无关变量，如肝脏的新鲜程度等。
④对照原则：
在对照实验中，除了自变量外，其他变量都应当保持一致。
1．在比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率实验中，滴入肝脏研磨液的试管内，气泡产生的情况和卫生香燃烧的情况分别是（ ）
A．产生的气泡多、燃烧得不猛烈
B．产生的气泡多、燃烧得猛烈
C．产生的气泡少、燃烧得不猛烈
D．产生的气泡少、燃烧得猛烈
答案：
B
2．用纯唾液和用稀释10倍的唾液做唾液淀粉酶催化淀粉分解的实验，其效果完全相同，说明酶具有（ ）
A．催化性 B．专一性
C．高效性D．稳定性
解析：
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，催化性是酶的功能特征。
在实验中“用纯唾液和用稀释10倍的唾液做实验，其效果完全相同”，说明唾液淀粉酶的催化效率非常高，少量的酶即能达到催化的高效果。
答案：
C
3．β半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖，但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖。
这表明，β 半乳糖苷酶的催化作用具有（ ）
A．高效性B．专一性
C．稳定性D．多样性
解析：
一种酶只能催化一种或一类化学反应，具有专一性。
答案：
B
酶的催化作用容易受到外界因素的影响
[自读教材·夯基础]
1．酶活性
（1）概念：
酶对化学反应的催化效率。
（2）影响因素：
温度、pH、有机溶剂、重金属离子、酶的浓度、酶的激活剂和抑制剂等。
2．温度和pH对酶活性的影响
（1）最适温度和pH：
①酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
②在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。
温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
（2）空间结构与活性：
①过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
②0℃低温使酶活性明显降低，但酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。
3．酶的应用
（1）用酶医治一些恶疾顽症，用酶催化生产药物。
（2）诊断疾病。
[跟随名师·解疑难]
1．探究影响酶活性的条件
（1）实验课题及变量分析：
课题名称
用淀粉酶探究温度对酶活性的影响
用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响
实验材料
淀粉液、唾液淀粉酶
肝脏研磨液、过氧化氢溶液
自变量
温度的不同
pH的不同
自变量的设置方法
分别用37℃水、沸水、冰块处理
分别用蒸馏水、盐酸溶液、NaOH溶液处理
因变量
酶活性
酶活性
因变量的观察指标
加碘液后溶液颜色变化的速度
氧气产生的速度（或带火星的木条复燃的猛烈程度）
无关变量
pH相同且适宜等
温度相同且适宜等
（2）实验及分析：
实验一：
用淀粉酶探究温度对酶活性的影响。
实验原理：
唾液淀粉酶的最适温度为37℃，淀粉在淀粉酶的催化作用下分解为麦芽糖，淀粉遇碘液变蓝色。
实验设计：
方法步骤
分组
1
2
3
淀粉溶液
2mL
2mL
2mL
淀粉酶
1mL
1mL
1mL
将上述两种物质分别放入两支试管中，再分别用以下温度处理
温度处理
37℃
沸水
冰块
混合
将同一温度下的两物质混合
滴加碘液
1～2滴
1～2滴
1～2滴
结果
现象
不变蓝
变蓝
变蓝
结论
37℃为该酶的适宜温度，在此温度下酶活性较高；温度过高或过低都会使酶的活性下降
实验二：
用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响。
实验原理：
过氧化氢分解产生氧气和水。
过氧化氢酶可加快过氧化氢的分解，在短时间内产生大量氧气。
实验设计：
取3支洁净试管编号1～3，按下面步骤操作：
项目
试管1
试管2
试管3
1
注入过氧化氢酶溶液
1mL
1mL
1mL
2
注入蒸馏水
1mL
－
－
3
注入氢氧化钠溶液
－
1mL
－
4
注入盐酸
－
－
1mL
5
注入过氧化氢溶液
2mL
2mL
2mL
6
振荡3支试管
√
√
√
7
实验结果
有大量气泡产生
无气泡产生
无气泡产生
8
实验结论
过氧化氢酶在强酸或强碱环境中不起作用，在中性环境中能催化过氧化氢快速分解
2．酶的作用受外界条件的影响
（1）酶在常温、常压、生理pH等温和条件下，具有很高的催化效率。
酶对化学反应的催化效率也称为酶的活性。
（2）在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。
（3）温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。
[关键一点]
（1）0℃左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但能使酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复。
（2）过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
3．影响酶作用的主要因素
（1）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，酶促反应的速率与酶浓度呈正相关（如图甲）。
（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的增加而加快；当底物浓度很大且达到一定限度时，再增加底物浓度，反应速率也几乎不再改变（如图乙）。
（3）pH对酶促反应的影响：
在一定条件下，某一种酶在某一pH时的活性最大，这个pH称为这种酶的最适pH。
在最适pH两侧的曲线基本是对称的，pH过高或过低会使酶丧失催化能力（如图丙）。
（4）温度对酶促反应的影响：
酶促反应在一定温度范围内其反应速率随温度的升高而加快；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的升高而下降（如图丁），甚至使酶失活。
4．将萝卜磨碎制得提取液，取少量分别加入到盛有pH为3～9的等量过氧化氢（H2O2）溶液的几个试管中，保持30℃的温度，结果每个试管都产生气体。
重复上述实验，只是提取液的添加量减半，两次实验过氧化氢含量的变化曲线如下图所示，请问：
（1）萝卜提取液中含有的物质是：
________________________________________________________________________。
（2）为什么曲线A和B中，过氧化氢的含量最低点位于同一直线上？
________________________________________________________________________。
________________________________________________________________________。
（3）曲线A是第 次实验。
理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）如果把提取液进行加热处理，处理后进行第三次实验，结果是 ，这说明
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
萝卜提取液中含有过氧化氢酶，能够将过氧化氢分解。
酶的量和分解速率有关，酶的量越多，分解速率越快。
答案：
（1）过氧化氢酶
（2）pH为7时，过氧化氢酶的催化活性最大，H2O2分解最快
（3）二 过氧化氢酶数量减少一半，相同时间内H2O2被分解的数量也相应减少
（4）不能反应 酶是蛋白质，加热会使其丧失活性
酶的作用特点
[例1] 下图中的曲线是用过氧化氢作实验材料，根据有关实验结果绘制的。
其中能说明酶具有高效性的是（ ）
[解析] 酶的高效性是相对于无机催化剂来讲的，所以必须是酶与无机催化剂催化同一种物质的化学反应作对照，并且催化剂只能改变化学反应速率不能改变反应的平衡点。
[答案] A
酶的本质
[例2] 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] 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，可能是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。
[答案] B
1．绝大多数酶在水解过程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明（ ）
A．酶是由活细胞产生的
B．酶是生物催化剂
C．绝大多数酶的化学本质是蛋白质
D．酶的基本组成单位是多肽
解析：
绝大多数酶是蛋白质，而蛋白质水解后最终可得到氨基酸，图解如下：
答案：
C
探究影响酶活性的条件
[例3] 右图为某酶在不同温度下反应曲线和时间的关系，从图中不能获得的信息是（ ）
A．酶促反应有最适温度范围
B．酶因热而失活
C．酶促反应生成物的量与时间的关系
D．酶促反应速率和酶量的关系
[解析] 酶的催化作用受温度、pH等因素影响。
由图中曲线可看出温度在20℃～40℃范围内时，生成物的量与时间呈正相关。
温度达到50℃时，在一定时间内，生成物的量随时间增加，超过一定时间后不再增加，说明酶促反应不再进行，酶失去活性；温度在60℃、70℃时，酶更易失去活性，由此可看出该酶的最适宜温度范围应在40℃～50℃之间。
由此图曲线不能得到酶促反应速率与酶量的关系。
[答案] D
2．下列是有关某种淀粉酶的实验，处理方式及结果如下表及图所示。
根据结果判断，下列叙述正确的是（ ）
试管编号
试管Ⅰ
试管Ⅱ
试管Ⅲ
pH
8
8
7
温度
60℃
40℃
40℃
淀粉酶
1mL
1mL
1mL
淀粉
1mL
1mL
1mL
A．甲物质是淀粉酶抑制剂
B．此种淀粉酶较适合在40℃的环境下起作用
C．此种淀粉酶在中性环境中的作用速率比碱性中的快
D．此种淀粉酶在作用35分钟后便会失去活性
解析：
由题图可知，同时加入物质甲，试管Ⅱ、试管Ⅲ仍有反应，故不能确定物质甲为淀粉酶抑制剂；在40℃时，反应较60℃时的好，因此此种淀粉酶较适合在40℃的环境下起作用；此种淀粉酶在中性环境中的作用活性比偏碱性环境中的小；作用35分钟后试管Ⅲ仍有反应，说明酶没有失去活性，只是活性下降。
答案：
B
酶特性的实验分析
[例4] 下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用的实验设计及结果。
试管编号
①
②
③
④
⑤
⑥
2mL3%淀粉溶液
＋
＋
＋
－
－
－
2mL3%蔗糖溶液
－
－
－
＋
＋
＋
1mL2%的新鲜淀粉酶溶液
＋
＋
＋
＋
＋
＋
反应温度（℃）
40
60
80
40
60
80
反应程度*
＋
＋＋＋
＋＋
－
－
－
注：
“＋”表示有；“－”表示无。
*：
此行“＋”的多少代表反应的程度。
根据实验结果，以下结论正确的是（多选）（ ）
A．蔗糖被水解
B．淀粉在淀粉酶的作用下被水解
C．淀粉酶活性在60℃下比在40℃下高
D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
[解析] 本题考查图表分析的能力。
酶作为生物催化剂具有高效性、专一性的特点。
由表中可知，淀粉在淀粉酶作用下被分解。
而且在60℃下比40℃下反应程度高，说明淀粉酶活性在60℃下比在40℃下高。
[答案] BC
3．能说明酶不同于一般催化剂的催化特征之一是（ ）
A．酶是活细胞产生的，必须在活细胞中起作用
B．酶有专一性，每一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应
C．酶具有高效性，所以酶的数量与反应速率没有关系
D．酶的催化作用容易受到外界因素的影响
解析：
酶一般是在活细胞中产生的，但只要条件适宜，在细胞内外都能起作用，如淀粉酶在消化道中、试管中都能催化淀粉水解。
在一定范围内酶浓度越高，反应速率越快。
酶的催化作用易受外界环境条件的影响。
答案：
B
1．探究酶的化学本质。
2．验证酶具有催化作用。
3．探究酶的最适温度和最适pH值。
典例剖析
下表是某小组探究“过氧化氢酶的活性是否受pH影响”的实验，请依据设计的实验操作步骤，回答下列问题：
操作步骤
操作方法
试管甲
试管乙
1
加体积分数为3%的H2O2溶液
2mL
2mL
2
加质量分数为5%的盐酸
1mL
/
3
加质量分数为5%的氢氧化钠
/
1mL
4
加质量分数为20%的猪肝研磨液
2滴
2滴
5
观察
____
____
（1）本实验的因变量是________________，可观测的指标是________________。
（2）上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案：
①____________________，②____________________。
在完成改进方案后，预期的实验结果及结论是：
①____________________，②____________________。
（3）为了将此次多余的猪肝研磨液保留到下次使用，应对它进行________（高温/冷藏）处理，原因是________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）如果用出现同一结果所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越________。
[解析] 由实验目的可知，本实验的自变量为不同的pH，因变量是过氧化氢的分解速率，其可观测的指标为相同时间内试管中产生的气泡数量。
本实验应该有蒸馏水对照、过酸、过碱等三组实验，并且应该是自变量处理在前进行。
由于本实验是探究性实验，因此结果要分有、无影响这两种情况进行讨论。
过氧化氢酶的本质是蛋白质，容易受到高温的影响，改变结构和功能。
用出现同一结果所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越低。
[答案]
（1）过氧化氢分解速率 试管中产生的气泡数量
（2）改进方案：
①实验步骤1、4互换 ②再增加丙试管，在加入盐酸或氢氧化钠的步骤中换为加入1mL蒸馏水，其他步骤与修正后的步骤相同 实验结果及结论：
①甲、乙两支试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生大量的气泡，则过氧化氢酶的活性受pH影响 ②甲、乙、丙三支试管中产生的气泡的情况基本一样，则过氧化氢酶的活性不受pH影响
（3）冷藏 过氧化氢酶是蛋白质，高温处理会使蛋白质变性失活，而低温冷藏蛋白质不会使其失活
（4）低（或弱）
归纳拓展
实验评价类题目的解题技巧
实验评价题应从“五看”逐项分析：
一看对照
二看材料
三看条件
四看步骤
五看验证
（满分50分 时间20分钟）
一、选择题（每小题3分，共24分）
1．酶是活细胞产生的，下列关于酶的论述错误的是（ ）
A．有些酶是核酸
B．酶的数量因参与化学反应而减少
C．酶的活性与pH有关
D．酶的催化效率很高
解析：
酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，绝大多数的酶是蛋白质，少数酶是RNA或DNA。
酶既具有无机催化剂的特点，又具有本身的特性：
高效性和专一性，并且需要适宜的条件（温度、pH等）。
答案：
B
2．关于酶的叙述，正确的是（ ）
A．酶只有在生物体内才能起催化作用
B．酶活性的变化与酶所处环境的改变无关
C．酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失
D．酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸
解析：
酶所处环境中温度和pH的改变会影响酶的活性；酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失；酶分子完成催化作用后其数量和结构均不发生改变。
答案：
C
3．在煮过的和没煮过的土豆片上分别滴几滴过氧化氢。
土豆片X上出现泡沫，土豆片Y上没有泡沫，以下哪一项是正确的解释（ ）
A．土豆片X是煮过的，因为过氧化氢只影响碳水化合物分解成单糖
B．土豆片X是煮过的，因为在没煮过的土豆片中的酶对过氧化氢不起作用
C．土豆片X是没煮过的，因为细胞中含有酶，促使H2O2的分解，因酶会在高温中失效，煮过的土豆片没有泡沫
D．土豆片X是没煮过的，因为过氧化氢分解土豆片中的酶
解析：
酶发挥作用需要适宜的温度，加热后使酶蛋白变性而失去活力，本题中过氧化氢酶将H2O2分解而出现气泡。
答案：
C
4．某有机物加入消化酶后，置于0℃至80℃环境中，有机物的分解总量与温度的关系如右图。
根据该图判断，若把这些物质置于80℃至0℃的环境中处理，其有机物分解总量与温度的关系图应为下图中（ ）
解析：
温度影响酶的活性，进而影响分解有机物的总量。
高温下，消化酶（蛋白质）变性失活，不能分解有机物；且这种变性具不可恢复性，故这些物质置于80℃至0℃的环境中，其分解有机物总量不会改变。
答案：
B
5．下列符合图示含义的是（ ）
A．随pH从5升高到7，酶的活性逐渐降低
B．随pH从5升高到7，酶的最适温度不变
C．温度从0～A变化过程中，酶的活性逐渐降低
D．该酶的最适pH为7
解析：
从图示可看出酶的活性在pH为6时比pH为5及pH为7时都高，但三种pH下最适温度均为A点对应的温度。
答案：
B
6．将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一个容器内，调整pH至2.0，保存于37℃的水浴锅内，过一段时间后，容器内剩余的物质是（ ）
A．淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
B．唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
C．麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
D．唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
解析：
乳清蛋白、胃蛋白酶和唾液淀粉酶的化学本质都是蛋白质，在pH为2.0的环境中，只有胃蛋白酶的活性最强，而唾液淀粉酶则失去作用，由于其是蛋白质，可以被胃蛋白酶水解为多肽，故溶液中不可能有唾液淀粉酶的存在。
答案：
A
7．某一不可逆化学反应（S→P＋W）在无酶和有酶催化时均可以进行。
当该反应在无酶条件下进行到时间t时，向反应液中加入催化该反应的酶。
下图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是（ ）
A．甲 B．乙
C．丙D．丁
解析：
酶可提高化学反应速率，即在相等的时间内可消耗更多的反应物。
答案：
D
8．验证酶的高效性实验成功的关键是（ ）
A．试管是否干净
B．肝脏是否新鲜
C．卫生香（或火柴梗）是否点燃
D．是否有对比实验
解析：
因为只有新鲜肝脏中含较多的过氧化氢酶，才能使实验现象明显。
答案：
B
二、非选择题（共26分）
9．（16分）下图表示温度、pH与酶活性的相关性，请分析并回答：
（1）曲线A表示 。
若改变实验条件，由40℃→0℃，则曲线发生b→a的逆转；那么由80℃→0℃的改变，结果将是
________________________________________________________________________，
理由是________________________________________________________________。
（2）曲线B、C表示________________________________________________________。
（3）为提高温室栽培作物的产量，夜间应 ，理由是
____________________________________________________________________
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