版高中生物第三章细胞的代谢第三节第1课时酶的发现酶是生物催化剂及酶的催化效率教案浙科版.docx
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版高中生物第三章细胞的代谢第三节第1课时酶的发现酶是生物催化剂及酶的催化效率教案浙科版
第1课时 酶的发现、酶是生物催化剂及酶的催化效率
知识内容
学考要求
选考要求
酶的发现过程
a
a
酶的本质、特性及其在细胞代谢中的作用
b
b
学习导航
（1）描述酶的发现过程并说明酶的本质。
（2）阐述酶在代谢中的作用。
方式一 2011年3月23日，在上海举行的中国国际食品添加剂和配料展上，帝斯曼展出了一系列酶制剂产品，以帮助食品生产厂商节能减排。
该公司推出的PanamoreSpring产品与其他乳化剂相比，能降低生产过程中近80%的碳排放量；微生物磷脂酶CakeZyme产品能使食品厂商在生产蛋糕等食品中节省20%的鸡蛋用量，延长保质期；高性能酶制剂RapidaseFPSuper能有效避免新鲜水果在经过机械或热处理加工后产生的不良副作用，改善口感。
酶在人们的生活中越来越重要，那么酶具有什么作用？
酶的化学本质又是什么呢？
方式二 我们知道，很多化学反应在有催化剂存在的时候会改变反应的速率，这在工业生产中已得到广泛的应用。
生物体内也时刻发生着生化反应，这些反应也需要催化剂，生物体内的催化剂是酶。
一、酶的发现、酶是生物催化剂
1．酶的发现
（1）18世纪末：
斯帕兰扎尼证明鹰胃液中有一种能消化肉的物质。
（2）19世纪
（3）1897年：
毕希纳发现促使酒精发酵的是酶。
（4）1926年：
萨母纳尔分离得到脲酶结晶，才弄明白酶的本质是蛋白质。
2．酶的本质
（1）合成场所：
活细胞内。
（2）化学本质：
具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。
3．酶是生物催化剂
（1）特点：
促使反应物发生化学变化，本身却不发生化学变化。
（2）底物：
受酶催化而发生化学反应的分子叫底物。
（3）酶催化底物反应的机理
①“钥匙与锁”的原理
②酶促反应过程
底物＋酶→酶－底物复合物→复合物形状发生一定变化→酶＋产物。
4．酶的活性：
酶作用的强弱可用酶活性表示。
归纳总结
1．酶的本质及生理功能
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（真核生物）
来源
一般来说，活细胞都能产生酶
作用场所
细胞内、外或生物体外均可
生理功能
具有生物催化作用
作用原理
降低化学反应的活化能
2.酶的本质的实验验证
组别
证明酶是蛋白质
证明酶是RNA
实验设计
结果
实验设计
结果
实验组
待测酶液＋双缩脲试剂
是否出现紫色
待测酶液＋派洛宁试剂
是否出现红色
对照组
已知蛋白质＋双缩脲试剂
出现紫色
已知RNA液＋派洛宁试剂
出现红色
3.酶与无机催化剂的比较
（1）共同点：
可以促使反应物发生化学变化，加快反应速率，但酶本身并不发生化学变化。
（2）不同点：
无机催化剂一般需要在高温、高压的条件下才起催化作用，而酶在生物体内发生催化作用，是在温和的条件下进行的。
例1
（2017·嘉兴3月模拟）下图是某种酶催化底物发生反应的过程示意图，下列叙述错误的是（ ）
A．图示反应过程还有水的产生
B．该图能体现酶催化作用的专一性
C．底物与酶能否结合与酶的结构有关
D．酶在催化过程中的形状改变是不可逆的
答案 D
解析 图示为酶催化的氨基酸的脱水缩合过程，产物是二肽和水，A正确；酶的催化作用具有专一性；B正确；底物与酶能否结合与酶的结构有关，C正确；酶在催化过程中的形状改变是可逆的，D错误。
例2
下列有关酶的叙述正确的是（ ）
①酶是具有分泌功能的细胞产生的 ②有的从食物中获得，有的是体内转化而来 ③酶是活细胞产生的 ④绝大多数酶的化学本质是蛋白质 ⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇 ⑥酶在代谢中有多种功能 ⑦酶在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 ⑧酶只是起催化作用 ⑨酶只在细胞内发挥作用
A．①②⑤B．③⑦⑨
C．③④⑧D．④⑤⑥
答案 C
解析 酶是由活细胞产生的具有催化功能的有机物，绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶为RNA。
酶只起催化功能，在个体发育中起调控作用的是激素。
归纳提升
酶的产生部位、本质、功能和特性
项目
错误说法
解释
产生场所
具有分泌功能的细胞
活细胞（哺乳动物成熟红细胞等极少数特殊细胞除外）
化学本质
蛋白质
有机物（大多数为蛋白质，少数为RNA）
作用场所
只在细胞内起催化作用
可在细胞内、细胞外、体外发挥作用
温度影响
低温和高温均使酶变性失活
低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活
作用
酶具有催化、调节等多种功能
酶只有催化功能
来源
有的可来自食物等
酶只能在细胞内合成
二、酶的催化活性极高
1．酶的催化效率实验
（1）实验原理
过氧化氢在自然条件下分解缓慢，用新鲜的肝脏研磨液和二氧化锰的方法使过氧化氢分解，通过观察气泡数目和比较对卫生香的助燃程度可以了解过氧化氢酶的催化效率。
（2）实验流程及结论
试管编号
1
2
H2O2溶液
3mL
3mL
MnO2
少许
－
鸡肝匀浆
－
少许
气泡释放量
较多
多
卫生香燃烧
较强
剧烈
结论
酶具有高效性
2.酶具有高效性
酶的催化效率远高于无机催化剂，酶具有高效性。
归纳总结
观察下列酶的实验，总结相关问题：
（1）上述反应中的自变量是催化剂的种类。
（2）上述实验证明了酶具有高效性。
（3）从蛋白质的结构和特点方面分析，在过酸、过碱或温度过高的条件下，使蛋白质变性失活，故应在低温和适宜pH下保存酶。
（4）低温→适宜温度，酶活性恢复；过高温度→适宜温度，酶活性不会恢复。
例3
如图所示分别向4支各盛有5mL过氧化氢溶液的试管内加入肝或砂子。
在这个实验中，试管A放氧相对缓慢，试管C和D不放氧。
请回答下列问题：
（1）肝脏中有什么物质能引起过氧化氢释放氧气？
________________。
理由是____________
________________________________________。
（2）为什么用煮沸冷却的肝作对照要比用砂子作对照更好一些？
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）为什么试管B放氧速度比试管A快？
________________________________________________________________________。
答案
（1）过氧化氢酶 过氧化氢酶能催化过氧化氢分解成H2O和O2
（2）煮沸冷却的肝中同样含有过氧化氢酶，但已失去活性，这样遵循了单一变量原则
（3）将肝碾碎，过氧化氢酶容易释放出来，以增大与反应物的接触面积
例4
（2017·浙江北仑中学高一模拟）下图表示过氧化氢被分解的曲线，说明酶具有（ ）
①酶需要与底物结合才能起催化作用 ②高效性 ③催化特性 ④酶本身不发生化学变化
A．①②B．②C．②③D．①②④
答案 C
解析 从上图可知，加入过氧化氢酶和MnO2都会加快反应速度，表明酶具有催化特性。
加入过氧化氢酶比加入MnO2反应速度更快，表明酶具有高效性。
思维启迪
（1）催化剂可加快化学反应的速率。
与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
（2）酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，但不会改变化学反应的平衡点。
1．下列有关酶的发现过程叙述，错误的是（ ）
A．斯帕兰扎尼做了一个巧妙的实验，发现了化学消化
B．巴斯德和李比希的观点既有积极意义，又有其局限性
C．毕希纳认为酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用
D．萨母纳尔认为酶多数是蛋白质，少数是RNA
答案 D
解析 萨母纳尔认为酶的化学本质是蛋白质，并且证明了脲酶是能够分解尿素的蛋白质。
2．（2017·浙江新高考联盟二模）下列有关酶的叙述，正确的是（ ）
A．酶只能在细胞内起催化作用
B．高温和低温都使酶失去活性
C．酶在催化过程中会发生形状改变
D．催化ATP合成与水解的酶相同
答案 C
解析 有的酶可在细胞外起作用，如唾液淀粉酶可将淀粉在细胞外催化水解，A错误；高温会改变酶的空间结构从而使酶失活，而酶在低温下其活性受到抑制，其空间结构没有发生改变，B错误；酶在催化化学反应前后，其性质和数量没有改变，但酶在催化过程中会发生结构的改变（与底物结合形成酶—底物复合物），反应完成后再恢复，C正确；酶具有专一性，催化ATP合成的酶为ATP合成酶，催化ATP水解的酶为ATP水解酶，二者不相同，D错误。
3．下图表示人体内某个化学反应，下列关于酶的叙述正确的是（ ）
A．图中a表示酶，a一定是RNA
B．图中b表示酶，b一定是蛋白质
C．图中a表示酶，a一定是有机物
D．图中a表示酶，a只能在人体内起作用
答案 C
解析 酶是生物催化剂，它具有一般催化剂的特性，反应前后本身不发生变化，从图中可判断出这一特点。
酶的化学本质是有机物，大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
酶的催化作用需要适宜的条件，条件具备时在人体外也可以发挥催化作用。
4．（2017·宁波十校9月联考）下列关于生物体内酶的叙述，正确的是（ ）
A．低温能破坏酶的分子结构从而抑制酶的活性
B．酶的合成不一定在核糖体上进行
C．同一个体各种体细胞中酶的种类相同、数量不同，代谢不同
D．对于一个细胞来说，酶的种类和数量不会发生变化
答案 B
解析 低温能抑制酶的活性，但不会破坏酶的空间结构，A错误；酶的化学本质是蛋白质或RNA，其中只有蛋白质类的酶是在核糖体上以氨基酸为原料合成的，RNA的合成场所在细胞核，B正确；同一个体的各种体细胞中酶的种类不同、数量不同，代谢不同，C错误；对于一个细胞来说，酶的种类和数量会发生变化，如细胞分化后，细胞中酶的种类和数量会发生改变，D错误。
5．图甲表示酶催化反应过程的示意图，图乙表示在最适温度下该酶促反应生成氨基酸的量与时间的关系曲线。
下列叙述错误的是（ ）
A．图甲中b表示二肽
B．图甲中a与b结合后，a的形状会发生变化
C．适当降低温度，图乙中得M值不变
D．图乙中c～d段形成的主要原因是酶的数量有限
答案 D
解析 图甲中分解得到的产物是2分子氨基酸，因此b表示二肽，A正确；图甲中a酶与b底物结合后，a酶的形状会发生变化，B正确；适当降低温度，影响的是酶的催化效率，但不改变反应的平衡点，图乙中的M值不变，C正确；图乙中c～d段形成的主要原因是底物数量有限，D错误。
[基础达标]
1．下列关于酶本质的研究，按研究时间的先后顺序，排列正确的是（ ）
①证明了脲酶是一种蛋白质
②酒精发酵需要活细胞的参与
③发现少数RNA也具有生物催化功能
④人们认识到酿酒就是让糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳
⑤用不含酵母菌的酵母提取液进行发酵获得成功，证明生物体内的催化反应也可在体外进行
A．④②⑤①③B．③④⑤②①
C．①⑤④②③D．③④①②⑤
答案 A
解析 关于酶的探索过程首先是对酿酒中的化学反应开始研究的，依次经过巴斯德和李比希、毕希纳、萨母纳尔等科学家的研究，最终认识到生物体内的化学反应由酶起催化作用，且酶是蛋白质；后来切赫和奥特曼发现少数RNA也具有催化作用。
2．如图是验证“酶的催化效率”活动的示意图。
甲、乙两试管中发生的现象可证明酶具有（ ）
A．高效性B．专一性
C．多样性D．易变性
答案 A
解析 用含有过氧化氢酶的鲜肝匀浆与二氧化锰对比催化过氧化氢的分解速率，可以证明酶的高效性。
3．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
答案 C
解析 氨基酸是组成蛋白质的基本单位，在水解大多数酶的过程中，通常得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明胰蛋白酶的化学本质是蛋白质。
4．（2017·诸暨牌头中学期末）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．二氧化锰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
答案 D
解析 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，所以都可以加速过氧化氢的分解反应，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。
5．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．产生红黄色沉淀
答案 C
解析 过氧化氢酶的本质为蛋白质，能与双缩脲试剂发生紫色反应。
6．人的血液中碳酸酐酶的一个分子每分钟可催化分解1900万个碳酸分子，这说明酶具有的特性是（ ）
A．多样性
B．专一性
C．催化活性受温度、酸碱度的影响
D．高效性
答案 D
[能力提升]
7．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
答案 B
解析 由题干及图分析推知，甲酶成分不是蛋白质，有可能是具有催化作用的RNA，乙酶成分为蛋白质。
8．当细胞内某种RNA存在时，体内的生化反应能正常进行，当这种RNA被有关的水解酶水解后，该化学反应停止。
由此说明（ ）
A．RNA是核酸的一种
B．RNA有时也可以控制生物性状遗传
C．RNA主要存在于细胞质中
D．RNA也可以起生物催化作用
答案 D
解析 比较使用RNA前后体内生化反应的变化可知，该反应能否进行与RNA有关，说明RNA起催化作用，D项正确。
9．（2018·温州质检）在小型圆底烧瓶内盛等量的H2O2，并向瓶中迅速加入等量的下列图示中的物质，烧瓶口紧包着一个小气球，使烧瓶沉于烧杯底部的同一位置。
下列装置中，沉入底部的烧瓶最先浮起的是（ ）
答案 C
解析 在图中所示的4个烧瓶中只有C项中H2O2分解速率最快，产生O2最多，小气球最先浮起。
因为新鲜肝脏中有过氧化氢酶，其催化效率比Fe3＋高，且在37℃时活性达到最高；而久置肝脏研磨液中过氧化氢酶被微生物分解，其活性大大降低。
10．下列有关酶的叙述中，错误的是（ ）
A．所有的酶都含有C、H、O、N四种元素
B．酶不一定只在细胞内起催化作用
C．酶并非只在体内合成，也可从食物中获得
D．人体内的酶也在不断地更新
答案 C
解析 绝大多数的酶的化学本质是蛋白质（元素组成均有C、H、O、N），少数的酶是RNA（元素组成为C、H、O、N、P）；酶是活细胞产生的，在细胞内外都可发挥作用；酶是生物活性物质，其本质是蛋白质或RNA，食物中的酶会被消化分解，故不可从食物中获得。
11．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
答案 D
解析 酶能降低化学反应的活化能，因而能增大反应速率，使反应物浓度快速下降。
12．下图是人体内某化学反应的图解，其中英文字母代表物质，数字表示反应前、中、后过程，请据图回答下列问题：
（1）图中代表酶的是________，做出判断的依据是________________________。
（2）如果d代表麦芽糖，则e和f分别是________和________，a是________。
（3）如果d代表二肽，那么e和f分别是________和________。
答案
（1）a 反应前后a物质本身没有发生变化
（2）葡萄糖 葡萄糖 麦芽糖酶
（3）氨基酸 氨基酸
解析 从图中可以看出a物质在反应前后没有发生变化，应该是酶。
本题同时涉及食物消化问题：
1分子麦芽糖可以在酶催化下分解成2分子葡萄糖；二肽在相关酶的催化下分解为2分子氨基酸。
13．在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，对实验的处理如下表所示。
请回答下列问题：
试管
组别
实验处理
加入体积分数为3%的H2O2（mL）
温度
加入试剂
试管1
2
常温
/
试管2
2
90℃
/
试管3
2
常温
2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液
试管4
2
常温
2滴质量分数为20%的肝脏研磨液
（1）在上表的实验处理中，研究了哪些自变量？
________________。
（2）若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别，可选用的实验组合是__________________。
（3）若试管1和试管2组成对照实验，能说明的问题是_________________________________
________________________________________________________________________。
（4）除了上述的对照实验，请再找出一组对照实验，并指出该组对照实验说明的问题。
________________________________________________________________________。
答案
（1）温度、催化剂
（2）试管3和试管4 （3）加热能使过氧化氢分子得到能量，促进过氧化氢分解 （4）①试管1和试管3，说明FeCl3能催化过氧化氢的分解；②试管1和试管4，说明肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解；③试管1、试管3和试管4，说明FeCl3和肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能催化过氧化氢的分解，且过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3
解析
（1）从表格信息可以看出，本实验研究了温度和催化剂对H2O2分解速率的影响。
（2）依据单一变量原则，试管3和试管4实验处理的温度条件相同，仅是催化剂种类不同。
（3）试管1和试管2研究的是不同温度条件下H2O2的分解速率，说明加热能加速化学反应的进行。
（4）只要符合单一变量原则即可，故可以选用试管1和试管3、试管1和试管4以及试管1、试管3和试管4等进行分析。
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