新教材高中生物必修一第5章 第1节 第1课时 酶的作用和本质.docx

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新教材高中生物必修一第5章第1节第1课时酶的作用和本质

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

一、酶在细胞代谢中的作用

1．细胞代谢

（1）概念：

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）条件：

需酶的催化。

（3）意义：

细胞代谢是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

（1）实验原理

2H2O2

2H2O＋O2

（2）实验过程和现象

试管编号

试剂

处理

现象

1

2mLH2O2溶液

常温

几乎无气泡产生

2

2mLH2O2溶液

90℃左右的水浴加热

有较少气泡

3

2mLH2O2溶液

FeCl3溶液2滴

有较多气泡

4

2mLH2O2溶液

新鲜肝脏研磨液2滴

有大量气泡

（3）实验结论：

酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。

（4）实验中变量的控制

①自变量：

人为控制的对实验对象进行处理的因素。

如本实验中加FeCl3溶液和加肝脏研磨液。

②因变量：

因自变量改变而变化的变量。

如本实验中H2O2分解速率。

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可变因素，如肝脏的新鲜程度等。

（5）对照实验

①除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验。

②对照实验一般要设置对照组和实验组。

3．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）原理：

酶降低活化能的作用更显著。

（3）意义：

使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。

（1）酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行（　　）

（2）酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量（　　）

（3）无关变量是与实验结果无关的变量（　　）

（4）在一个实验中，因变量的检测指标往往不是唯一的（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√

下图所示为酶催化反应的机理与过程，图中E1、E2、E3都是活化能，请据图回答：

（1）请将这三种活化能分别与不使用催化剂、使用无机催化剂、使用酶作催化剂三种条件进行对应。

提示　E1——使用无机催化剂，E2——不使用催化剂，E3——使用酶作催化剂。

（2）使用酶作催化剂时，酶所降低的化学反应的活化能应该怎么表示？

提示　E2－E3。

二、酶的本质

1．关于酶本质的探索

2．酶的本质

（1）产生场所：

活细胞。

（2）生理作用：

催化作用。

（3）化学本质：

蛋白质或RNA。

（1）酶的基本组成单位是氨基酸（　　）

（2）具有分泌功能的细胞才能产生酶（　　）

（3）酶是活细胞产生的，只能在细胞内起催化作用（　　）

（4）酶在反应完成后立即被降解成氨基酸（　　）

（5）酶具有催化、调节等多种功能（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×

易错提醒　有关酶的4个易错点

（1）不要认为酶都是蛋白质，因为有少部分酶是RNA。

（2）不要认为只有分泌功能的细胞才产生酶。

一般来说，活细胞都能产生酶。

（3）不要认为酶只在细胞内起作用，只要条件适宜，酶在细胞内、细胞外和体外都能发挥作用。

（4）酶只有催化作用，没有调节功能。

要验证唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，现有的实验材料有：

刚取的唾液，已知蛋白液，双缩脲试剂及试管等，请完善实验方案：

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

唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质

对照组

已知蛋白液

双缩脲试剂

出现紫色

1．细胞代谢是细胞中各种化学反应的总称。

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，其中绝大多数是蛋白质，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。

1．在如图所示的实验中，属于无关变量的是（　　）

A．催化剂的种类

B．过氧化氢分解的速率

C．试管中的过氧化氢溶液的量

D．产生气泡量

答案　C

解析　分析实验装置可知，催化剂的种类属于实验的自变量，A错误；过氧化氢分解的速率属于实验的因变量，B错误；试管中的过氧化氢溶液的量属于实验的无关变量，C正确；产生气泡量属于实验的因变量，D错误。

2．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，酶降低活化能的作用效果更显著

答案　B

3．下列有关酶的叙述正确的是（　　）

A．酶的化学本质都是蛋白质

B．对同一个细胞来说，酶的种类和数量不会发生变化

C．同一个体不同种类的细胞中，酶的种类可能不相同

D．酶通过为反应物供能和降低反应活化能来提高化学反应速率

答案　C

解析　酶的化学本质是蛋白质或RNA，A错误；细胞分化后，其形态、结构和功能都发生了稳定性差异，因此对于一个细胞来说，酶的种类和数量会随着细胞的分化而发生变化，B错误；同一个体不同种类的细胞中，酶的种类可能不相同，C正确；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，但是不能为反应物供能，D错误。

4．下列有关酶本质的探索过程的叙述，错误的是（　　）

A．巴斯德和李比希的观点既有积极意义，又有其局限性

B．毕希纳发现某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起作用

C．萨姆纳从刀豆种子中提纯出的结晶可以催化尿素分解

D．切赫和奥特曼证明酶的化学本质只是RNA而非蛋白质

答案　D

解析　切赫和奥特曼发现少数RNA具有生物催化功能，D错误。

5．（2020·辽宁高一期末）下列关于酶的叙述，正确的是（　　）

A．组成酶的单体是氨基酸或核糖核苷酸

B．酶都是在核糖体上合成的

C．酶只有在细胞中才能发挥作用

D．酶的作用原理与无机催化剂的不同

答案　A

解析　绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，故组成酶的单体是氨基酸或核糖核苷酸，A正确；酶大部分是在核糖体上合成的，少数在细胞核中合成，B错误；酶在细胞外也能发挥作用，C错误；酶的作用原理与无机催化剂相同，都是降低反应所需活化能，D错误。

A组　基础对点练

题组一　酶在细胞代谢中的作用

1．下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。

下列有关分析合理的是（　　）

A．本实验的自变量只是催化剂的不同

B．本实验的无关变量有温度和酶的用量等

C．1号与2号、1号与4号可分别构成对照实验

D．分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能

答案　C

解析　1号试管是对照组，2号、3号和4号试管分别进行的操作是加热、加无机催化剂、加酶，这些处理就是自变量，因此该实验的自变量是温度和催化剂的种类，A项错误；除自变量外，实验过程中存在的会影响实验现象或结果的因素或条件称为无关变量，过氧化氢的浓度、溶液体积、反应时间，酶的用量等是无关变量，而温度是自变量之一，B项错误；1号与2号对照可说明加热能促进过氧化氢分解，1号与4号对照，可得出过氧化氢酶能催化过氧化氢分解，C项正确；加热能加快过氧化氢分解速率，而不是降低反应的活化能，D项错误。

2．下列关于生物学实验的有关说法，不正确的一项是（　　）

A．任何生物学实验中都需要设置对照组

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　不是任何生物学实验中都需要设置对照组，比如：

观察类实验，A错误。

3．（2020·天津高一期末）酶具有极强的催化功能，其原因是（　　）

A．降低了化学反应的活化能

B．增加了反应物之间的接触面积

C．提高了反应物分子的活化能

D．酶提供了反应开始所必需的活化能

答案　A

4．在下图所示的酶促反应图式中，属于酶的是（　　）

A．①B．②C．③D．④

答案　A

解析　酶在生化反应中起催化作用，在反应前后质和量均不变，①反应前后没发生变化，所以①是酶，②是反应物，③④为生成物。

故选A。

5．（2019·北京一零一中学双榆树校区高一月考）如图所示，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　由于酶的作用是降低化学反应的活化能，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，故①比②曲线的峰值要低，且①②曲线峰值的差值表示降低的活化能E，C正确。

题组二　酶的本质

6．下列对酶的叙述，不正确的是（　　）

A．大多数酶是蛋白质

B．酶在催化生化反应前后本身的性质不会发生改变

C．大多数酶的空间结构相同

D．酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能

答案　C

解析　不同的酶空间结构不同，C错误。

7．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

答案　D

解析　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，D错误。

8．下列有关酶的叙述，错误的是（　　）

A．新陈代谢离不开酶

B．不是所有的酶都是蛋白质

C．活细胞都能产生酶

D．酶能显著降低化学反应的活化能

答案　C

解析　酶是由活细胞的产生的，但是哺乳动物成熟的红细胞由于没有了细胞核以及各种细胞器，因此不能产生酶，C错误。

9．下图中白色圈表示蛋白质，灰色圈表示酶，能正确表示蛋白质和酶二者关系的是（　　）

答案　A

解析　并不是所有的酶都是蛋白质，酶大多数为蛋白质，少数为RNA。

10．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。

请根据图回答问题：

（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，酶催化作用的本质是__________________________。

（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　

（1）从图中可看出，没有酶催化，发生化学反应需要的活化能较高，有酶催化时，发生化学反应需要的活化能较低，因此，酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能。

（2）酶的化学本质是蛋白质或RNA，酶在细胞内外都能起作用。

B组　综合强化练

1．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，如蛋白块变小或消失。

2．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．若增加新鲜土豆片数量，量筒中产生气体的速度加快

C．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量

D．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限

答案　D

解析　一段时间后气体量不再增加是因为底物已经消耗完。

3．甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性（酶催化特定化学反应的能力）与处理时间的关系如图所示。

下列分析错误的是（　　）

A．乙酶的化学本质为蛋白质

B．甲酶能够不被该种蛋白酶降解

C．乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变

D．甲酶不可能是具有催化功能的RNA

答案　D

解析　绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。

用蛋白酶处理后，甲酶活性不变，则说明甲酶可能是RNA，D错误。

4．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　丁曲线在加入酶后其反应物的浓度下降速率明显加快，直至反应物浓度为0，D正确。

5．（2019·辽宁高一期中）20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶，该酶由20%的蛋白质和80%的RNA组成。

如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2＋的浓度，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

解析　除去RNaseP酶中的蛋白质，在提高Mg2＋浓度的前提下，RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，说明该酶中的RNA具有催化作用，A符合题意。

6．（2019·山东师范大学附中高一月考）下列关于酶的说法，有几项是正确的（　　）

①是有分泌功能的细胞产生的　②有的从食物中获得，有的在体内转化而来　③凡是活细胞，一般都能产生酶　④酶都是蛋白质　⑤有的酶不是蛋白质　⑥酶在代谢中有多种功能　⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用　⑧酶只是起催化作用

A．2项B．3项C．4项D．5项

答案　B

解析　酶是活细胞产生的，①②错误，③正确；绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，④错误，⑤正确；酶在代谢中只是起催化作用，⑥⑦错误，⑧正确。

7．下列是关于酶促反应的实验探究：

（1）实验步骤：

①取3支试管并分别标为A、B、C，各加入等量的一定浓度的过氧化氢溶液，放入38℃恒温水浴锅中保温。

②向A中加入一定量的蒸馏水，B中加入等量的质量分数为3.5%的FeCl3溶液，C中加入等量的质量分数为20%新鲜肝脏研磨液（所加试剂均经过38℃恒温水浴保温）。

③观察各试管产生气泡的速率。

（2）请分析回答下列问题：

①该实验可以探索______________________________________________________。

②实验开始后，B、C组产生气泡的速率比A组快，但一段时间后都没有气泡产生，原因是________________________________________________________________________。

③若实验过程中，B、C组产生气泡的速率都非常快。

为使实验结果的差异更明显，重复实验时可采取的方法是_____________________________________________________。

答案　

（2）①酶具有催化作用和酶比无机催化剂催化效率高

②过氧化氢被分解完

③减少FeCl3溶液和肝脏研磨液的用量（或降低过氧化氢的浓度）

解析　

（2）①分析题意可知，A、C组对比，可以证明酶具有催化作用，B、C组对比，可以证明酶比无机催化剂催化效率高。

②实验开始后，B、C组产生气泡的速率比A组快，但一段时间后都没有气泡产生，原因是过氧化氢被分解完。

③若实验过程中，B、C组产生气泡的速率都非常快。

为使实验结果的差异更明显，重复实验时可采取的方法是减少FeCl3溶液和肝脏研磨液的用量（或降低过氧化氢浓度）。

8．现提供双缩脲试剂A液、B液、蛋清液（含蛋白质）、唾液淀粉酶溶液、蒸馏水、试管和必需的实验用品，请设计一个实验以证明“唾液淀粉酶是蛋白质”。

（1）实验原理：

___________________________________________________________。

（2）实验步骤：

①取三支试管，分别编号1、2、3，贴上标签；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________。

（3）预期结果：

盛有蛋清液和唾液淀粉酶溶液的两支试管中液体均出现紫色，盛有蒸馏水的试管中不出现紫色。

（4）实验结论：

___________________________________________________________。

答案　

（1）蛋白质能与双缩脲试剂发生紫色反应，若实验中唾液淀粉酶溶液能与双缩脲试剂发生紫色反应，即可证明唾液淀粉酶是蛋白质

（2）②向三支试管中分别加入2mL蛋清液、唾液淀粉酶溶液、蒸馏水　③分别向三支试管中加入1mL双缩脲试剂A液，振荡，再分别滴加4滴双缩脲试剂B液，振荡，观察并记录颜色变化

（4）唾液淀粉酶是蛋白质