1、第第 1 节节降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶第第 1 课时课时酶的作用和本质酶的作用和本质内容标准要求核心素养对接学业质量水平1.概述酶的作用和本质。2.通过对有关酶实验的分析， 学会控制变量和设计对照实验。1.生命观念结构与功能观： 酶的功能是由其独特的空间结构决定的。水平一2.科学探究实验思路及设计： 能够根据实验目的，设计比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，分析结果得出结论。水平二研读教材梳理探究酶在代谢中的作用知识梳理一、酶在细胞代谢中的作用1.剖析细胞代谢的概念(1)场所：活细胞内。(2)实质：各种化学反应的总称。细胞中的能量释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实现(
2、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(1)实验原理：(2)实验过程和现象：试管编号加入物质处理现象12 mL H2O2溶液加 2 滴蒸馏水基本无气泡产生22 mL H2O2溶液加 2 滴 FeCl3溶液有较多气泡产生32 mL H2O2溶液加 2 滴肝脏研磨液有大量气泡产生每滴溶液中 Fe3数大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的 25 万倍。素养提升科学探究比较过氧化氢在不同条件下的分解下图为比较过氧化氢在不同条件下的分解的实验，探讨下列问题：(1)实验材料的选择和处理实验中使用的肝脏为什么必须是新鲜的？提示新鲜肝脏细胞中过氧化氢酶活性较高。实验中为什么把肝脏制
3、备成肝脏“研磨液”？提示制成肝脏研磨液会增大酶与过氧化氢的接触面积，加快分解速率。实验中滴加 FeCl3溶液和肝脏研磨液的滴管能否混用？为什么？提示不能。因为酶具有高效性，少量的酶带入 FeCl3溶液会干扰实验结果。(2)实验过程和结果分析实验中可用哪些方法检测过氧化氢分解的速率大小？提示a.气泡目测法：可以通过反应时单位时间内产生气泡的多少来判定 H2O2分解速率的大小。b.卫生香复燃法： 可以通过带火星的卫生香复燃剧烈程度来判定 H2O2分解速率的大小。第一组和第二组对照、第一组和第三组对照，可得出什么结论？提示FeCl3及过氧化氢酶都可以促进 H2O2的分解，说明 FeCl3和过氧化氢酶
4、都具有催化作用。第二组和第三组对照，可得出什么结论。提示过氧化氢酶催化 H2O2分解的效率高于 FeCl3，说明酶具有高效性。(3)实验变量控制典例 1 在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，对实验的处理如下表所示。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 12常温试管 2290_试管 32常温2 滴质量分数为 3.5%的 FeCl3溶液试管 42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比四支试管处理方式，分析其“不同之处”则为该实验的“自变量”，而实验结果的不同是由该变量引起的B.
5、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.若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别， 可选用实验组合试管 3 和试管 4 对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)。答案B变式训练 1 在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验
6、中，把新鲜肝脏制成研磨液的目的是()A.保护过氧化氢酶B.有利于过氧化氢酶与反应物的接触C.提高过氧化氢酶的活性D.有利于对实验结果的观察解析研磨可破坏肝细胞， 使细胞内的 H2O2酶充分释放出来， 以增大与反应物的接触面积。答案B联想质疑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。实验证明酶的高效性。界定对照组与实验组对照组：未施加实验变量的组(如本题第一组)；实验组：施加了变量处理的组(如本题第二、第三组)；进行对照实验时必须保持实验组与对照组间单一变量(欲探究的变量)，其他因素均适宜且相同。90 高温可为 H2O2分子辅
7、助提供能量，“如同汽车加了油门”。1.训练 1 中，过氧化氢酶在反应前后有变化吗？提示：酶在化学反应前后的数量和性质均不改变。2.如果增加过氧化氢酶的数量，最终产生的气体总量会怎样？提示：不变酶的作用原理和本质知识梳理1.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：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。(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)合成场所：活细胞中。(2)化学本质：绝大多数是蛋白质，极少数是 RNA。素养提升科学探究酶的作用原理和本质下图两条曲线分别代表某化学反应在有酶催化和无催化剂的
8、反应曲线，结合曲线探究以下问题：对酶在细胞代谢中作用的理解(1)酶只能催化热力学上允许进行的反应。(2)酶通过降低活化能加快化学反应速率。(3)酶只提高化学反应速率，缩短反应时间，不会改变化学平衡位置。(4)在反应前后，酶的化学性质和数量将保持不变。(1)描述下列线段代表的含义：AC：无催化剂时化学反应需要的活化能。BC：有酶催化时化学反应需要的活化能。AB：酶催化所降低的活化能。(2)若将酶变为无机催化剂，则 B 在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供反应所需的能量。典例 2 下列关于酶的叙述中正确的一项是()酶是活细胞产生的酶都有消化功能酶的本质是蛋白质，蛋白质都是酶酶能够
9、降低化学反应的活化能淀粉酶能促进淀粉水解酶只有在生物体内才起催化作用A.B.C.D.解析有些酶可以促进物质的合成，不具有消化功能，错误；酶是蛋白质或 RNA，蛋白质不一定是酶，错误；只要条件适宜，酶在生物体外也可催化相应的化学反应，错误。答案D变式训练 2 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解析根据题意分析可知，RNA 能催化化学反应，是一种生物催化剂。答案B【归纳概括】
10、酶的本质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(主要)来源一般活细胞中均能产生生理功能具有生物催化功能联想质疑大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA。酶的作用机理：犹如汽车走隧道其耗能减少。巧记酶概念的“二、一、一、一”1.活细胞是否都产生酶？提示：不是，比如哺乳动物成熟的红细胞。2.酶能否在细胞外起作用？提示：能，如消化酶。课堂小结随堂检测1.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
11、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D2.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.RNAD.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C3.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
12、显著解析酶和无机催化剂均能降低化学反应的活化能，同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用效果更显著；水浴加热可以给化学反应提供能量，但不能降低化学反应的活化能。答案B4.在如图所示的实验中，属于自变量的是()A.试管中的过氧化氢溶液的量B.过氧化氢分解的速率C.产生气泡速率D.催化剂的种类解析试管中的过氧化氢溶液的量为无关变量，A 错误；过氧化氢分解的速率是因变量，B 错误；气泡产生的速率，也是因变量，C 错误；在题图所示的实验中属于自变量的是无机催化剂“氯化铁”与有机催化剂“过氧化氢酶”，即催化剂种类，D 正确。答案D5.下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解实验”。 相关分析合理的是()A.
13、本实验的因变量是不同的催化剂B.本实验的无关变量有温度和酶的用量等C.1 号与 3 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课时作业(时间：30 分钟)知识点 1比较过氧化氢在不同条件下的分解1.关于生物学实验中的变量，下列说法错误的是()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。答案A2.在小型圆底烧瓶内盛等量的 H2O2溶液， 迅速加入等
14、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()解析H2O2被 Fe3或肝脏研磨液中的过氧化氢酶催化分解产生 H2O 和 O2。新鲜的肝脏研磨液在 37 条件下催化效率最高，产生气体最快，故最先浮起来。答案C3.如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.为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量C.一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限D.若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速率加快解析若有气体大量产生，说明化学反应速率快，由此可
15、推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶，A 正确；为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量，B 正确；一段时间后气体量不再增加是因为过氧化氢已经消耗完，C 错误；新鲜土豆片中含过氧化氢酶，增加新鲜土豆片的数量即增加酶的数目，这样会加快化学反应速率，使量筒中产生的气体速率加快，D 正确。答案C知识点 2酶的作用原理和本质4.下列关于酶的叙述，正确的是()A.酶只有在生物体内才能起催化作用，起催化作用的本质是提高反应的活化能B.所有酶都含有 C、H、O、N 四种化学元素C.人体内的酶进行催化过程中，酶本身不变，所以酶不会发生自我更新D.酶都在核糖体上合成解析酶是由活细胞产生的，在细胞内和细胞外都可发挥催
16、化作用，酶的作用机理是降低化学反应的活化能。酶的本质是蛋白质或 RNA，故都含有 C、H、O、N四种元素，在核糖体或细胞核中合成。反应前后，酶本身不变，但人体内的酶在不断更新。答案B5.下列图中，表示有酶催化的反应曲线，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()解析酶可以有效降低化学反应所需的活化能，以保证细胞内的反应在常温、常压下高效地进行，酶降低的活化能没有酶催化时化学反应所需的能量有酶催化时化学反应所需的能量。答案C6.酶具有极强的催化功能，最根本的原因是()增加了反应物之间的接触降低了反应物分子的活化能提高了反应物分子的活化能本身的数量和性质不变化，可反复利用A
17、.B.C.D.解析酶之所以具有极强的催化功能，关键是它能降低化学反应的活化能，并且它与无机催化剂一样，化学反应前后本身数量和性质不改变，可反复利用。答案D7.下列实验所采取的措施，不涉及“降低化学反应活化能”原理的是()A.利用果胶酶提高水果的出汁率B.滴加肝脏研磨液促使过氧化氢的分解C.滴加 FeCl3溶液提高过氧化氢的分解速率D.利用水浴加热提高过氧化氢的分解速率解析利用果胶酶提高水果出汁率的机理是果胶酶可催化植物细胞壁中的果胶水解，从而使果汁更易榨出；肝脏研磨液中含过氧化氢酶，可催化过氧化氢水解；FeCl3可作为无机催化剂降低化学反应的活化能，从而提高过氧化氢的分解速率，故 A、B、C
18、项错误，利用水浴加热提高过氧化氢的分解速率是利用升高温度来提供能量使反应物达到活化态的原理来加快过氧化氢的分解，D 项正确。答案D8.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 RNAC.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题干及图可知，甲酶的化学本质不是蛋白质，有可能是具有催化作用的 RNA，乙酶的化学本质为蛋白质。答案B9.下列场所一定不能合成酶的是()A.细胞核B.溶酶体C.叶绿体D.线粒体解析酶的化学本质是蛋白质或 RNA。细胞核内可以合成 RNA；叶绿
19、体和线粒体属于半自主性细胞器，含有核糖体，能合成蛋白质。答案B10.关于生物体产生的酶的叙述，错误的是()A.酶的化学本质是蛋白质或 RNAB.脲酶能够将尿素分解成氨和 CO2C.蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类D.纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁解析酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其化学本质是蛋白质或 RNA，A 正确；尿素在脲酶的催化作用下分解成氨和 CO2，B 正确；蛋白酶和淀粉酶都可以将生物大分子水解成小分子，属于水解酶类，C 正确；植物细胞壁的主要成分是纤维素，细菌细胞壁的成分是肽聚糖，纤维素酶能够降解植物细胞壁而不能降解细菌细胞壁，D 错误。答案D11.某一不可逆化学反应(
20、SPW)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.丁解析加入酶后，加快反应速率，所以反应物浓度下降速度增大，由于该反应是不可逆反应，所以最后反应物都消耗完。答案D12.下表是有关 H2O2的系列实验，回答有关问题。序号反应物加入物质条件现象X1H2O2无室温几乎无气泡X12H2O2氯化铁室温X23H2O2土豆浸出液室温X34H2O2新鲜唾液室温X4(1)序号 3 的实验现象是_。(2)序号 3 的土豆浸出液中含有的对此实验起作用的物质是_，土豆浸出液_(填
21、“能”或“不能”)重复使用。(3)若表中 X 的内容是收集 100 mL 气体所需的时间，你预测 X1、X2、X3、X4的大小关系是_。解析(1)序号 3 中加入的土豆浸出液中含有过氧化氢酶，会产生大量气泡。(2)酶可以重复使用。(3)序号 4 中的唾液中含有唾液淀粉酶，对 H2O2分解不起催化作用，故 X1X4X2X3。答案(1)产生大量气泡(2)过氧化氢酶能(3)X1X4X2X313.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，对实验的处理如表所示。试管组别实验处理加入3% H2O2/mL温度加入试剂试管 12常温/试管 2290/试管 32常温2 滴 3.5%FeCl3溶液试管 42常
22、温2 滴 20%肝脏研磨液(1)在上表的实验处理中，研究了哪些自变量？_，写出一种无关变量_。(2)该实验用的肝脏要求新鲜原因是_。(3) 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_。(4)若试管 1 和试管 2 组成对照实验，能说明的问题是_。(5)除了(4)小题的对照实验， 请再找出一组对照实验， _，该对照实验说明的问题是_。(6)上述实验中的_是实验组，_是对照组。解析(1)由表中的实验处理可知，实验的自变量是温度和催化剂种类，过氧化氢溶液、FeCl3溶液、肝脏研磨液的用量和溶液的 pH 等都属于无关变量。(2)肝脏放置时
23、间太久，会被微生物破坏，其中含有的过氧化氢酶被破坏，失去催化过氧化氢分解的能力。(3)若要研究生物催化剂和无机催化剂的差别，实验的自变量是催化剂种类，因此可选用表格中的试管 3 和试管 4。(4)试管 1 和试管 2 的实验处理不同的是温度，二者比较可以说明温度对过氧化氢分解具有促进作用，其作用原理是加热使过氧化氢分子得到能量，促使其分解。(5)分析表格中实验处理，除试管 1 与试管 2 对照外，还有试管 1 与试管 3 或试管 4，说明无机催化剂 Fe3或生物催化剂过氧化氢酶都具有催化过氧化氢分解的作用；试管 1 与试管 3、试管 4对照，则可说明过氧化氢酶催化过氧化氢分解的效率比 Fe3高
24、。(6)题述实验中的试管 2、3、4 是实验组，试管 1 是对照组。答案(1)温度、催化剂种类过氧化氢溶液的用量、FeCl3溶液的用量、肝脏研磨液的用量、溶液的 pH(写出一种即可)(2)肝脏放置时间长，过氧化氢酶会被破坏， 影响实验效果(3)试管3和试管4(4)加热促使过氧化氢分解(5)答案一：试管1和试管3FeCl3溶液能催化过氧化氢的分解答案二： 试管1和试管4肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解答案三：试管 1、试管 3 和试管 4FeCl3溶液中的 Fe3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溶液中的 Fe3(6)试管 2、试
25、管 3 和试管 4试管 114.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”。实验原理：_。实验步骤：取三支试管，分别编上 1、2、3 号，贴上标签；_；_。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。实验结论：_。解析证明某种酶是蛋白质的实验设计：实验组是待测酶液双缩脲试剂观察是否出现紫色反应；对照组是已知蛋清液双缩脲试剂出现紫色反应，蒸馏水双缩脲试剂不出现紫色反应。答案实验原理：蛋白质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实验步骤：向三支试管中分别加入 2 mL 蛋清液、唾液淀粉酶溶液、蒸馏水分别向三支试管中加入 1 mL 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实验结论：唾液淀粉酶是蛋白质
