最新人教版必修一高中生物提升习题511酶的作用和本质及答案.docx
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最新人教版必修一高中生物提升习题511酶的作用和本质及答案
第16课时 酶的作用和本质
[目标导读] 1.通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，归纳酶的作用，并在此基础上学会控制自变量、观察和检测因变量，并掌握设置对照实验的基本方法。
2.阅读教材P81～82图文，了解酶的发现历程，归纳酶的本质。
[重难点击] 1.酶降低化学反应活化能的原理。
2.控制变量的方法。
一 酶在细胞代谢中的作用
细胞代谢离不开酶，请结合教材实验探讨酶在代谢中的作用。
1.细胞代谢是细胞生命活动的基础。
细胞的主动运输需要能量，细胞内有机物的合成需要能量，外界能量输入细胞并被细胞所利用，都要经过复杂的化学反应。
（1）细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
（2）生物体内的化学反应需要酶的参与。
2.结合教材，通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验来认识酶在细胞代谢中的作用。
（1）实验原理：
2H2O2―→2H2O＋O2
过氧化氢在自然条件下分解缓慢，让过氧化氢在加热、加入Fe3＋或者加入新鲜的肝脏研磨液（含过氧化氢酶）的不同条件下分解，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作用。
（2）实验步骤
试管编号
新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液
实验处理
1
2mL
不做其他处理
2
2mL
90℃水浴加热
3
2mL
滴加2滴质量分数为
3.5%的FeCl3溶液
4
2mL
滴加2滴新鲜的质量分
数为20%的肝脏研磨液
小贴士 实验中应注意的问题
1实验时要选用新鲜的肝脏。
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，造成肝脏中酶的数量减少，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。
3滴入肝脏研磨液和FeCl3溶液时，不能共用一个滴管，否则滴入的FeCl3溶液中会含少量肝脏研磨液而影响实验结果的准确性。
4检测试管内产生的气体。
将点燃的卫生香无火焰插入试管时，不要碰触到气泡或插入液面以下，以免卫生香因潮湿而熄灭。
5H2O2有腐蚀性，使用时要小心，不要触及皮肤。
（3）实验现象与结果分析
试管编号
气泡的多少
点燃的卫生香检测
结果分析
1
无明显的气泡
无火焰
H2O2自然分解缓慢
2
很少
不亮
加热能促进H2O2分解
3
较多
发亮
Fe3＋能催化H2O2分解
4
很多
复燃
过氧化氢酶有催化H2O2分解的作用，且效率更高
（4）实验中变量的控制
除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。
在对照实验中，除了要观察的变量（自变量）外，其他变量（无关变量）都应当始终保持相同。
结合上述概念，试着分析上述实验中的自变量、因变量、无关变量、对照组、实验组，将序号填入下表。
自变量
因变量
无关变量
对照组
实验组
③
⑤
①②④
⑥
⑦
①加入H2O2的量 ②FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度 ③温度和催化剂 ④实验室的温度 ⑤H2O2分解速率 ⑥1号试管 ⑦2、3、4号试管
3.实验的讨论与思考
（1）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称为活化能。
2号试管与1号试管相比，加热为过氧化氢分子提供了活化能，从而使过氧化氢的分解加快。
（2）过氧化氢酶和Fe3＋能加快过氧化氢的分解，是为其提供了活化能吗？
答案 不是。
（3）结合下图归纳酶催化作用的实质
从上图可以看出酶的催化作用的实质是降低化学反应的活化能。
（4）4号试管和3号试管相比，说明酶和无机催化剂一样，都能降低化学反应的活化能，使原本高温、高压下才能发生的反应在常温、常压下就能发生。
同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
归纳提炼
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。
活学活用
1.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，对实验结果分析正确的是（ ）
A.在过氧化氢酶的作用下，过氧化氢的分解最快，是因为20%的肝脏研磨液的浓度高于3.5%的FeCl3溶液
B.3.5%的FeCl3溶液对过氧化氢分解速率慢，是因为其分子摩尔浓度过高，影响了活性的正常发挥
C.肝脏研磨液中过氧化氢分解速率快，是因为酶的催化效率比一般无机催化剂催化效率高
D.如果将四支试管都放在90℃水浴中，第4支试管（加肝脏研磨液的试管）反应速率仍最快
问题导析
（1）每滴20%的肝脏研磨液，其中含酶的分子数是每滴3.5%的FeCl3溶液中溶质分子数的25万分之一。
（2）酶的催化效率比一般无机催化剂的催化效率高。
（3）过氧化氢酶的化学本质是蛋白质，在90℃水浴中，将会变性失去催化能力，Fe3＋却仍可以起催化作用。
答案 C
解析 结合实验的原理和过程分析，还要注意酶在高温时会失去活性。
20%的肝脏研磨液，其中含酶的数量并不大，含酶的分子数是3.5%的FeCl3溶液中溶质分子数的二十五万分之一，A项错误；催化剂浓度大不会影响活性的正常发挥，B项错误；酶降低化学反应所需活化能的作用要比无机催化剂效果更显著，催化效率更高，C项正确；过氧化氢酶的化学本质是蛋白质，在90℃水浴中，将会变性失去催化能力，Fe3＋却仍可以起催化作用，D项错误。
2.如图所示，在适宜的温度、pH条件下，实线表示没有酶时的反应进程。
在T1时，将催化此反应的酶加入反应物中，则图中表示此反应进程的是（ ）
A.曲线aB.曲线b
C.曲线cD.曲线d
答案 C
解析 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。
从图中可以看出，曲线a、b、d均改变了此反应的平衡点，都是错误的。
曲线c表示反应酶使反应达到平衡点的时间缩短（即反应速度提高），而不改变反应的平衡点。
二 酶的本质
酶是一种生物催化剂，其化学本质是什么呢？
对此科学家们进行了不懈的研究。
1.阅读教材P81“资料分析”后，把科学家和他们的发现连起来。
2.酶的概念：
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
3.唾液中含有唾液淀粉酶，要验证唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，请根据下列给出的实验材料完成实验的设计：
刚取的唾液，已知蛋白液，双缩脲试剂及试管等用具。
组别
待测液
检验试剂
预期现象
结论
实验组
唾液
双缩脲试剂
出现紫色
唾液淀粉酶是蛋白质
对照组
已知蛋白液
双缩脲试剂
出现紫色
归纳提炼
酶概念的深化
（1）产生酶的细胞：
所有的活细胞（哺乳动物成熟的红细胞除外）。
（2）酶在细胞内的合成场所：
不都在核糖体，RNA的合成主要在细胞核。
（3）酶的基本组成单位：
氨基酸或核糖核苷酸。
（4）酶发挥作用的场所：
无论在细胞内、细胞外、甚至体外，只要条件允许，酶都可以发挥作用。
（5）酶只能催化已存在的化学反应。
活学活用
3.判断下列说法的正误。
（1）酶在生物体内有催化和调节作用（ ）
（2）酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质（ ）
（3）有些酶中含有核糖（ ）
（4）酶催化作用的实质——提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行（ ）
（5）酶只有在活细胞内才能发挥作用（ ）
（6）酶可以从食物中直接获取（ ）
答案
（1）×
（2）× （3）√ （4）× （5）× （6）×
当堂检测
1.20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶，是由20%的蛋白质和80%的RNA组成的，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催化活性，这一结果表明（ ）
A.RNA具有生物催化作用
B.酶是由RNA和蛋白质组成的
C.酶的化学本质是蛋白质
D.绝大多数的酶是蛋白质，少数是RNA
答案 A
2.对盛有过氧化氢的试管水浴加热和加入催化剂，都能够促进其分解，下列相关叙述正确的是（ ）
A.加热和加入催化剂的基本原理是不同的
B.加热和加入催化剂都可以使过氧化氢分子的能量提高
C.加热和加入催化剂都可以降低过氧化氢分子的活化能
D.酶和Fe3＋的作用原理是不同的
答案 A
解析 加热可以使过氧化氢分子的能量提高，加入催化剂可以降低过氧化氢分解反应的活化能。
3.选用新鲜的肝脏来比较过氧化氢在不同的条件下分解的实验，是因为新鲜的肝脏中（ ）
A.含Fe3＋多
B.含酶的种类多
C.温度高
D.过氧化氢酶多且活性高
答案 D
解析 不新鲜的肝脏，过氧化氢酶的数量和活性都会有所下降。
4.关于生物学实验中的变量，下列说法不正确的是（ ）
A.任何生物学实验中都需要设置变量
B.对照实验中应遵循单一变量原则
C.对照实验中一定存在自变量
D.无关变量并不是与实验结果没有关系
答案 A
解析 只有对照实验中才需设置变量，纯粹的观察实验（如用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体）则无需设置变量。
5.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：
（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
40分钟课时作业
基础过关
知识点一 酶在代谢中的作用
1.下列叙述与如图实验不相符的是（ ）
A.该实验的自变量是催化剂的种类
B.该实验的因变量是催化剂的催化效率
C.该实验能证明酶降低活化能的作用更显著
D.加入肝脏研磨液和Fe3＋，前者的反应速率总是较快
答案 D
解析 在适宜的条件下，酶和无机催化剂相比，降低活化能的效果更好，不同条件下，二者无法比较。
2.在实验中需要控制各种变量，其中人为改变的变量是（ ）
A.因变量B.自变量
C.无关变量D.控制变量
答案 B
解析 在实验中，需要控制相应的一些变量，以免影响实验结果。
其中，因变量是指随着自变量的变化而变化的变量；除自变量外，对实验结果造成影响的一些可变因素称为无关变量；而人为改变的变量称为自变量。
3.下列试管中各注入10mL2%的过氧化氢溶液，实验中产生气泡最多的是（ ）
答案 A
解析 A中含有丰富的过氧化氢酶，催化效率高；C中加热后酶失去了活性。
4.生物体内酶的作用是（ ）
A.能使不能发生的化学反应发生
B.能降低化学反应的活化能
C.为生物体内的化学反应提供能量
D.催化效率与无机催化剂相同
答案 B
解析 酶作为生物催化剂，只能改变化学反应的速率而不能使本来不能发生的化学反应发生。
5.下列各图中，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（ ）
答案 C
解析 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。
酶可以降低化学反应的活化能，使反应更容易进行。
知识点二 酶的本质
6.当某种RNA存在时，生物体内的某种化学反应能正常进行，当这种RNA被有关的酶水解后，此种化学反应的速率便慢了下来。
由此可以说明（ ）
A.RNA是核酸的一种
B.RNA也可起生物催化剂的作用
C.RNA主要存在于细胞质中
D.RNA是该种生物的遗传物质
答案 B
解析 根据题意分析可知，RNA能催化化学反应的进行，是一种生物催化剂。
7.下列关于酶的叙述中，正确的是（ ）
A.酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸
B.酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段
C.酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率
D.酶只能由内分泌细胞合成
答案 A
解析 酶的化学本质是蛋白质或RNA。
化学本质是RNA的酶的形成不需要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工；酶是通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率的；能进行正常代谢的细胞都能合成酶。
8.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
答案 C
解析 氨基酸是蛋白质的基本组成单位，酶水解后最终得到氨基酸，可见绝大多数酶的化学本质是蛋白质。
能力提升
9.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。
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 加入酶后，加快反应速度，所以反应物浓度下降速度增大，由于该反应是不可逆反应，所以最后反应物都将消耗完。
10.多酶片中含有的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶具有辅助消化的作用。
下列关于酶的叙述，正确的是（ ）
A.多酶片中的酶都是蛋白质
B.一个酶分子只起一次作用
C.酶提供反应开始时所必需的活化能
D.食物消化过程需要酶的作用，而细胞内的化学反应不需要酶的作用
答案 A
解析 多酶片中的酶都是蛋白质；酶可以重复利用；酶不能提供能量；细胞内的化学反应需要酶的作用。
11.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
答案 B
解析 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。
12.一透析袋（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，根据这一观察，下列哪项是正确的（ ）
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.①②③B.②③④
C.①③④D.①②④
答案 B
解析 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。
13.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
答案 A
解析 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。
14.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____________________。
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
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。
15.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_______。
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
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形成水和氧气；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，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，但反应速度很慢，所以2号和3号试管相比，说明酶的催化效率更高。
个性拓展
16.为证明唾液中含有淀粉酶，某同学设计了如下实验方案：
实验原理：
唾液淀粉酶是蛋白质；蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。
材料用具：
（略）
实验步骤：
①收集唾液。
②取一支洁净的试管，向试管中注入2mL唾液。
③向试管中注入双缩脲试剂A液1mL，摇匀。
④向试管中注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀，观察实验现象。
实验现象：
试管中的液体颜色变成紫色。
实验结论：
唾液中含有淀粉酶。
（1）请你对该同学设计的实验方案进行评价（提示：
唾液淀粉酶能够将淀粉分解成还原糖，还原糖与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀）。
（2）请你设计一个证明唾液中含有淀粉酶的实验方案。
答案
（1）该同学设计的实验方案不合理，只能说明唾液中有蛋白质，不能说明唾液中有淀粉酶。
（2）实验方案：
①收集唾液。
②取两支洁净的试管，分别向两支试管中注入2mL淀粉溶液，并标号为A、B，向A试管中注入2mL唾液，向B试管中注入2mL蒸馏水，将两试管放入37℃的温水中。
③10min后，向两试管中注入1mL斐林试剂，然后将两试管放入盛有50～65℃温水的大烧杯中加热约2min，观察试管中液体的颜色变化。
实验现象：
A试管中出现砖红色的沉淀，B试管中不出现砖红色的沉淀。
实验结论：
唾液中含有淀粉酶。
解析 唾液中含有淀粉酶，淀粉酶能催化淀粉水解产生还原糖，还原糖在50～60℃水浴加热条件下与斐林试剂反应出现砖红色沉淀。
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