新编人教版高中生物必修一学案511 酶的作用和本质 Word版含答案.docx

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新编人教版高中生物必修一学案511酶的作用和本质Word版含答案

第1节　降低化学反应活化能的酶

第1课时　酶的作用和本质

学习目标

1．说出细胞代谢离不开酶的原因（重点）。

2.概述酶的作用和本质（重点）。

3.通过对有关酶实验的分析，学会控制实验的变量和设置对照实验（难点）。

|基础知识|

一、酶在细胞代谢中的作用

1．细胞代谢

（1）场所：

细胞中。

（2）实质：

各种化学反应的总称。

（3）意义：

细胞生命活动的基础。

2．比较过氧化氢在不同条件下的分解

实验原理2H2O2

2H2O＋O2。

二、酶的作用原理及本质

1．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所需要的能量。

（2）作用机制：

降低化学反应活化能。

（3）意义：

使细胞代谢能在温和条件下快速进行。

2．酶的本质

（1）产生场所：

活细胞。

（2）本质：

绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。

|自查自纠|

1．酶是具有催化作用的化合物。

（　　）

2．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。

（　　）

3．酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。

（　　）

4．酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。

（　　）

5．酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用既可发生在细胞内，也可以发生在细胞外。

（　　）

6．酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。

（　　）

答案　1.√　2.√　3.×　4.×　5.×　6.×

|图解图说|

★毕希纳将酵母细胞研磨后，过滤得不含酵母细胞的提取液；在这些提取液中加入葡萄糖，一段时间后，发现糖液发酵变成了酒。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

实验中为什么要选用新鲜的肝脏进行充分的研磨？

提示：

新鲜的猪肝中含有较多的过氧化氢酶。

如果猪肝不新鲜，在微生物的作用下，过氧化氢酶被分解。

探究点一　比较过氧化氢在不同条件下的分解

1．实验材料的选择及处理

（1）实验中使用的肝脏强调必须是“新鲜”的，原因是__________________________

________________________________________________________________________

（2）新鲜的肝脏需“制成研磨液”后再加入4号试管的原因是____________________

提示　

（1）肝组织细胞中的过氧化氢酶活性较高

（2）可破坏细胞结构，使细胞内的酶释放出来，同时增大过氧化氢酶与H2O2的接触面积

2．实验过程及结果的分析

（1）实验中能否用滴加过肝脏研磨液的滴管来滴加FeCl3溶液？

为什么？

________________________________________________________________________

（2）该实验中可以利用哪些方法检测H2O2分解速率的大小？

________________________________________________________________________

（3）对照分析实验中的4支试管，总结实验结论。

①1号与2号、3号、4号对照，结论：

______________________________________

②3号与4号对照，结论：

________________________________________________

提示　

（1）不能，因为滴管中含有过氧化氢酶

（2）观察气泡产生速率、带火星的卫生香的复燃程度

（3）①加热、FeCl3及过氧化氢酶都可以促进H2O2的分解

②过氧化氢酶催化H2O2分解的效率高于FeCl3

3．根据教材分析实验中的变量

2号试管

3号试管

4号试管

自变量

90℃水浴加热

________

________

________

________

因变量

____________________________________________________

无关变量

_____________________________________________________

提示　滴加3.5%的FeCl3溶液　　滴加20%的肝脏研磨液　　气泡产生速度或卫生香的复燃程度反应时间、pH、H2O2的量、FeCl3溶液和肝脏研磨液的量等

自变量、因变量和无关变量的区分

（1）自变量：

实验过程中人为改变的变量，如上述实验中的FeCl3溶液和肝脏研磨液。

（2）因变量：

实验过程中随着自变量的变化而变化的变量，如上述实验中过氧化氢的分解速率。

（3）无关变量：

除自变量外，实验过程中可能还会存在的一些对实验结果造成影响的可变因素，这些变量称为无关变量，如上述实验中H2O2溶液的体积，在对照实验中无关变量应保持一致。

【典例1】在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，对实验的处理如表所示。

下列有关分析不正确的是（　　）

试管组别

实验处理

加入体积分数为3%的

过氧化氢溶液（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

A．上表实验处理研究了温度和催化剂种类两个自变量

B．试管2中没有加入任何试剂，应为空白对照组

C．试管4和试管1形成对照，可说明酶具有催化作用

D．若要研究酶的高效性，可选用实验组合试管3和试管4

解析　分析表格数据可知，试管1和试管2的变量为温度。

试管3和试管4的变量为催化剂种类，即温度和催化剂种类均是自变量；试管2虽没有添加任何试剂，但是温度与试管1不同，因此试管2也是实验组：

试管1和试管4的不同点为是否添加了酶，二者对照可以证明酶具有催化作用；试管3和试管4的不同点是催化剂的种类（酶或无机催化剂），因此可以证明酶的高效性。

答案　B

对照组和实验组的辨别

（1）对照组：

未经过处理的一组（自然状态下或者已知实验结果的一组），如上述实验中的1号试管。

（2）实验组：

经过处理的一组（未知实验结果的一组），如上述实验中的2、3、4号试管。

【跟踪训练】

1．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

解析　研磨肝脏可破坏细胞结构，使细胞内的酶释放出来，增加酶与底物的接触面积。

答案　A

探究点二　酶的作用机理及化学本质

1．酶的作用机理

（1）图中E1、E2、E3这三部分都是活化能，其代表使用无机催化剂的是E1、不使用催化剂的是E2、使用酶作催化剂的是E3。

（2）由E2>E1>E3可以看出，催化剂的作用本质是降低反应的活化能，且酶促反应降低的更多，效率更高。

2.酶的作用模式图

（1）酶作为催化剂在反应前后数量和性质不变，故图中甲表示酶、乙表示反应物、丙和丁表示生成物。

（2）酶通过特定空间结构与反应物识别并结合，进而催化反应的进行。

3．酶的化学本质

酶的基本单位有哪些？

提示　大部分酶的基本单位是氨基酸，少数是核糖核苷酸。

酶的本质及作用特点

（1）酶的本质

化学本质

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

主要在细胞核

来源

一般活细胞均能产生

生理功能

具有生物催化功能

（2）酶的作用特点

酶作为生物催化剂，具有与无机催化剂相同的特点，如：

①催化剂本身的质量、组成和化学性质在化学反应前后保持不变。

②催化实质都是降低化学反应的活化能。

【典例2】酶是由活细胞产生的。

下列关于酶的叙述中，正确的一组是（　　）

①酶是一类具有生物催化作用的蛋白质　②酶在代谢中只能起催化作用　③酶在化学反应前后种类和数量都不会发生改变　④酶之所以能够改变化学反应速率，是因为提供了化学反应所需的活化能　⑤只要条件适宜，酶在生物体外也能催化相应的化学反应

A．②③⑤　　B．①②④

C．①③⑤　　D．②③④

解析　大部分酶是蛋白质，但少数酶是RNA，①错误，酶的作用是催化，作用机理是降低了化学反应的活化能，但自身在反应前后的性质和数量不发生改变，②、③正确，④错误，酶在生物体内外都可以发挥作用，⑤正确。

答案　A

酶的本质及其作用的三个易错点

（1）酶并不都是蛋白质，有的酶是RNA。

（2）酶不仅在细胞内发挥作用，在细胞外和体外都可以发挥作用。

（3）酶作用的实质是降低了化学反应的活化能，不是提供能量。

【跟踪训练】

2．（2016·黄冈高一检测）酶具有极强的催化功能，最根本的原因是（　　）

①增加了与反应物之间的接触　②降低了化学反应的活化能　③提高了化学反应的活化能　④降低了化学反应的自由能　⑤本身的数量和性质不变化，可反复利用

A．①④　　B．②③

C．④⑤　　D．②⑤

解析　酶的作用机理是降低了化学反应的活化能，且在反应前后自身的数量和性质不改变，即可以重复使用。

答案　D

知识脉络

要点晨背

1.加热、使用FeCl3或过氧化氢酶都可以促进H2O2的水解，但加热是提供活化能，而后两者是降低化学反应的活化能。

2.实验过程中可以变化的因素称为变量。

其中可以人为改变的变量是自变量。

除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，这些变量是无关变量。

3.酶的作用机理是降低化学反应的活化能。

4.大部分酶是蛋白质，少数酶是RNA。

1．同一个体内的各类活细胞所含酶的（　　）

A．种类有差异，数量相同

B．种类有差异，数量不同

C．种类无差异，数量相同

D．种类无差异，数量不同

解析　不同的细胞功能会有所不同，所以酶的种类有差异，同时数量也会有差异，B正确。

答案　B

2．（2016·芜湖高一检测）常温常压下，要使过氧化氢溶液迅速放出大量的氧气，最好向溶液中加入（　　）

A．煮熟肝脏研磨液　　B．新鲜肝脏研磨液

C．二氧化锰　　D．三氯化铁溶液

解析　在加热、使用三氯化铁溶液和使用过氧化氢酶三种方法中，过氧化氢酶的催化作用最强，所以释放的氧气最多。

答案　B

3．用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。

由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是（　　）

A．蛋白质　　B．脂肪酶

C．RNA　　D．淀粉酶

解析　核糖体的主要成分是蛋白质和RNA，蛋白酶将核糖体中的蛋白质水解后只剩下RNA，所以发挥催化作用的是RNA。

答案　C

4．酶是生物体内很多生化反应的必要条件，下列关于酶的叙述中，正确的是（　　）

A．酶的基本单位是氨基酸

B．酶的作用能够使更多的反应物转化为产物

C．酶都是在核糖体上合成的

D．食物中的蛋白质只有在蛋白酶和肽酶的催化下才能消化成氨基酸

解析　蛋白质在蛋白酶的作用下水解成多肽，然后在肽酶的作用下水解成氨基酸。

答案　D