高考生物一轮复习《第1节 降低化学反应活化能的酶》教案（两套）

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。水平二知识点1：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(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12mLH2O2溶液加2滴蒸馏水基本无气泡产生22mLH2O2溶液加2滴FeCl3溶液有较多气泡产生32mLH2O2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。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①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。②实验中为什么把肝脏制备成肝脏“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。③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①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。②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和过氧化氢酶都具有催化作用。③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.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：不变知识点2：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。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()①酶是活细胞产生的②酶都有消化功能③酶的本质是蛋白质，蛋白质都是酶④酶能够降低化学反应的活化能⑤淀粉酶能促进淀粉水解⑥酶只有在生物体内才起催化作用A.①②③B.①②④C.①②④⑤D.①④⑤解析②有些酶可以促进物质的合成，不具有消化功能，②错误；③酶是蛋白质或RNA，蛋白质不一定是酶，③错误；⑥只要条件适宜，酶在生物体外也可催化相应的化学反应，⑥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】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.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.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，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()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()①增加了反应物之间的接触②降低了反应物分子的活化能③提高了反应物分子的活化能④本身的数量和性质不变化，可反复利用A.①② B.②③C.③④ D.②④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(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“能”或“不能”)重复使用。(3)若表中X的内容是收集100mL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X1≈X4>X2>X3。答案(1)产生大量气泡(2)过氧化氢酶能(3)X1≈X4>X2>X313.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。(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：①取三支试管，分别编上1、2、3号，贴上标签；②__________________________________________________________；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。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：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实验结论：唾液淀粉酶是蛋白质第2课时酶的特性和影响酶活性的条件内容标准要求核心素养对接学业质量水平1.分析酶的高效性和专一性。2.探究影响酶活性的条件。3.分析影响酶促反应的条件。1.生命观念——建立模型：通过建立温度、pH对酶活性的影响等数学模型，理解影响的规律和实质。水平二2.科学探究——实验思路及设计：合理设计探究温度、pH对酶活性影响的实验步骤，规范实施实验，探究影响的规律。水平三知识点1：酶的特性知识梳理酶的特性(连线)答案①—b②—c③—a科学探究1——酶的高效性和专一性有比较才有鉴别，所谓“高效”必须与无机催化剂相比。1.下图分别表示酶高效性和专一性的曲线，请分析(1)根据图1，酶和无机催化剂相比，有什么共同点和不同点？提示酶和无机催化剂都只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(2)根据图2分析：在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，而加入酶B，反应速率和未加酶时相同，这说明什么？提示酶A能催化反应物A反应，酶B不能催化反应物A反应，酶的作用具有专一性。2.酶的专一性特点模式图(1)蔗糖酶只能水解蔗糖的原因是什么？提示原因是蔗糖酶的活性部位只能与蔗糖分子的空间结构相匹配。(2)酶能否增加产物的产生量？提示不能，酶只能加快反应速率，不能改变化学反应平衡点。3.为了验证酶的专一性，某同学设计了下表，请补充完整步骤1淀粉＋淀粉酶蔗糖＋淀粉酶2加入等量斐林试剂，并水浴加热相同时间现象出现砖红色沉淀没有出现砖红色沉淀结论酶具有专一性[典例1]为了证明酶的作用具有专一性，某同学设计了如下5组实验，分别选择一定的试剂进行检测，合理的实验方案是()组别①②③④⑤酶蛋白酶蛋白酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶反应物蛋白质淀粉蛋白质淀粉麦芽糖A.①和③对比，用双缩脲试剂检测B.②和④对比，用碘液检测C.④和⑤对比，用斐林试剂检测双缩脲试剂检验蛋白质或多肽，碘液检测淀粉，斐林试剂检测还原性糖。D.③和④对比，用斐林试剂检测解析蛋白酶和淀粉酶的化学本质是蛋白质，①和③对比，加入双缩脲试剂都会变紫色，A错误；②和④对比，自变量是酶的种类，可用碘液检测，B正确；麦芽糖和其水解产物葡萄糖都属于还原性糖，故不能用斐林试剂检测麦芽糖是否发生了水解反应，C错误；斐林试剂不能检测蛋白质是否水解，D错误。答案B[典例2]我国科学家研制出了能成功检测SARS病毒的酶联免疫试剂，专用于“非典”的快速诊断。此试剂具有准确、灵敏、快速、方便和经济等优点，一个测试板可同时检测96个样品，1小时左右获得检测结果。它应用的是()“准确、灵敏、快速”是该题的“题眼”A.酶的高效性和专一性原理B.酶的专一性原理C.酶的识别原理D.酶的高效性解析该测试板专门用于“非典”的快速诊断，说明酶具有专一性；一个测试板可同时检测96个样品，1小时左右获得检测结果，说明酶具有高效性。答案A科学探究2——温度对酶活性的影响探究温度对酶活性的影响：某同学设计了探究温度对酶活性的影响实验，有0℃、60℃、100℃三组，下图只显示了部分装置，请回答问题：(1)该实验的自变量是什么？实验需要不需要保持酶的最适pH条件？pH在该实验中属于什么变量？当研究温度对酶活性的影响时，温度是自变量，pH等能够影响酶活性的其他因素属于无关变量，在实验时一定要遵循无关变量保持相同且适宜。提示该实验的自变量是温度。该实验需要在酶的最适pH条件下进行，pH在该实验中属于无关变量。(2)该实验为什么要将底物和酶溶液的温度控制到预设的温度后再混合？在探究温度和pH对酶活性的影响实验时，不能先将酶和反应物混合后再分别放置在不同条件下处理，原因是酶具有高效性，把酶和反应物混合后就会立即发生催化反应。提示使每一组实验严格在预设的温度下进行，如果先将底物和酶混合后再控制温度，每一组实验的温度是变化的，降低了实验的说服力。(3)预期结果和结论：①结果预测：0℃：________，60℃：________，100℃：________②实验结论：____________________________________________。提示①变蓝无明显变化变蓝②酶的催化需要适宜的温度，高于或低于最适温度酶的活性都会降低，甚至失活[变式训练]下表为某探究实验的步骤，请分析并回答下列问题：序号加入试剂或处理方法试管ABCabc1可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL///新鲜唾液淀粉酶溶液///1mL1mL1mL2保温5min37℃80℃0℃37℃80℃0℃3将a液加入到A试管中，b液加入到B试管中，c液加入到C试管中，摇匀4保温5min37℃80℃0℃5滴入碘液，摇匀2滴2滴2滴6观察现象并记录(1)此探究实验的课题名称是________。(2)在此实验中，因变量是用________检测的。A、B、C三支试管中，________试管中酶的活性最高。(3)实验结束后，将B试管所处温度降到唾液淀粉酶的适宜温度，现象是______________________________________________________________。(4)有人建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，而不能将实验所用酶互换，试说明提出此建议的理由：_________________________________________________________________。解析(1)从表中信息可知，温度是自变量，所以本实验探究的是温度对酶活性的影响。(2)可溶性淀粉在唾液淀粉酶的作用下可被分解为还原糖。淀粉遇碘变蓝，还原糖遇碘颜色不发生变化，所以可用碘液来检测因变量。唾液淀粉酶的最适温度是37℃，所以A试管中酶的活性最高。(3)实验时，B试管所处的温度为80℃，此时酶已失活，实验结束后，将B试管所处温度降到唾液淀粉酶的适宜温度，酶的活性不会恢复，故B试管中的现象是没有发生变化。答案(1)探究温度对酶活性的影响(2)碘液A(3)没有变化(4)酸能催化淀粉水解，过氧化氢随温度升高分解加快，这些因素都会对实验结果造成干扰联想质疑酶的活性部位必须与底物分子的空间结构相匹配，才能催化该反应——此即酶的专一性，这犹如一把钥匙开一把锁探究酶的高效性的实验设计思路实验组：底物＋生物催化剂(酶)→底物分解速率(或产物形成的速率)对照组：底物＋无机催化剂→底物分解速率(或产物形成的速率)★唾液淀粉酶具有高效性探究酶专一性的实验设计思路(1)eq\a\vs4\al(变量分析)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(自变量\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①不同底物,②不同酶)),因变量：底物是否被,分解))(2)eq\a\vs4\al(设计思路)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(①不,同的,底物)→\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(底物＋同一,种酶,另一底物＋,同一种酶)),\a\vs4\al(②不,同的,酶)→\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(同一种底物＋,一种酶,同一种底物＋,另一种酶))))在探究影响酶活性的条件时，酶活性大小通常以单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。知识点2：酶活性及其影响条件知识梳理1.酶活性在酶促反应中，酶的催化效率。2.影响酶活性的条件影响酶活性的条件：温度和pH。(1)温度影响酶促反应速率的条件：温度、pH、底物浓度和酶浓度酶促反应速率最高时的温度称为酶促反应的最适温度，低于或高于这一温度都会使反应速率降低。(2)pH酶表现出最高反应速率时的pH称为酶的最适pH。pH对酶活性的影响是通过改变酶的活性中心等发挥作用的(3)酶失活的原因①外因：高温、过酸、过碱；②内因：空间结构被破坏。科学思维——分析影响酶促反应速率的因素1.温度和pH对酶活性的影响甲、乙两图分别是温度和pH对酶活性影响的数学模型，分析比较甲、乙两图。(1)分析两曲线的起点。甲图起点酶活性不为0的原因是_____________________________________________________________________________________；乙图起点酶活性为0的原因是__________________________________________________________________________________________。(2)分析甲图曲线不同区段随温度的变化酶活性是如何变化的。A～B段：_____________；B～C段：_____________。(3)乙图曲线中，若酶起始条件的pH为1.5，则将pH调至其最适pH下，该酶活性如何变化？________________________________________。提示(1)低温仅仅降低酶的活性但不会使酶失活pH过低(或强酸)会使酶失活(2)逐渐提高逐渐降低(3)不发生改变，因为在pH为1.5时酶已经失活。2.底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响(1)甲图中在其他条件适宜、酶浓度一定的情况下，酶促反应速率随底物浓度的改变怎样变化？(2)分析甲图曲线不同区段限制酶促反应速率的因素。A～B段限制因素：________；B点以后稳定阶段限制因素：________。(3)乙图中在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率随酶浓度如何变化？提示(1)一定范围内，随着底物浓度的增大酶促反应速率逐渐加快，当达到一定底物浓度时，反应速率不再增加。(2)底物浓度酶浓度(酶数量)(3)反应速率随酶浓度的增加而增加。【知识归纳】酶活性实验探究中的“三宜”“四不宜”(1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液。(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂。(3)在探究酶的适宜温度的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料。(4)在探究pH对酶活性影响时，宜保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让酶与反应物接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。[典例3]为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20℃)、B组(40℃)和C组(60℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10℃，那么A组酶催化反应的速度会________。(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量________，原因是____________________。(4)生物体内酶的化学本质是________，其特性有_____________________________________________________________(答出两点即可)。答案(1)B(2)加快(3)不变60℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加(4)蛋白质或RNA高效性、专一性[典例4]如图曲线b表示在最适温度和pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是()此处“最适”二字为解答该题的题眼A.增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变B.B点后，升高温度，酶活性增加，曲线将呈现c所示变化C.酶量增加后，图示反应速率可用曲线a表示D.反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素解析题干中提出“曲线b表示在最适温度和pH条件下”，因此如果增大pH，酶的活性会下降，A、B点位置都会下移，A错误；曲线b是在最适温度条件下测得的，如果升高温度，酶活性将会下降，反应速率应在B点后下降，B错误；曲线b在B点时受酶的数量的限制，如果在B点增加酶量，图示反应速率可用曲线c表示，C错误。答案D【技法点拨】酶曲线的分析方法(1)明确横、纵坐标表示的变量。横、纵坐标不同，曲线表示的意义不同；(2)理解曲线所表示的意义。横坐标是自变量，纵坐标是因变量，曲线表示因变量随自变量的变化而变化；(3)图中出现多个自变量时，要分析图中某一自变量对因变量的影响，应首先确定其他自变量为一定值。联想质疑★科学解释：高温会破坏酶的空间结构，使酶永久丧失催化功能。★酶要在低温下保存，温度过高会使酶变性失活。★唾液淀粉酶在酸性(pH为2左右)环境中变性失活。★在底物足够时，酶促反应速率与酶浓度成正比★高温与低温对酶活性的影响：高温使酶变性失活；低温只抑制酶的活性，并未破坏酶分子结构。★受酶数量或活性的限制，反应速率不再增加。课堂小结随堂检测1.β－半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖，但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖。这表明，β－半乳糖苷酶的催化作用具有()A.高效性 B.专一性C.稳定性 D.多样性解析一种酶只能催化一种或一类化学反应，具有专一性。答案B2.如图表示的是某种酶作用模型。下列有关叙述中，错误的是()A.该模型可以解释酶的专一性B.a表示酶，该模型可解释酶的多样性C.a催化d分解为e、fD.该模型显示，酶在反应前后性质不变解析分析题图可知.a只能催化d分解，不能催化b、c分解，解释了酶作用的专一性，A正确；该图中只有一种酶a，不能解释酶的多样性，B错误；分析题图可知，酶a催化d分解为e、f，C正确；分析题图可知，a在反应前后性质不变，D正确。答案B3.如图是在不同条件下，化学反应的速率曲线，其中1、2、3代表的反应条件是()A.无机催化剂酶未加催化剂B.酶无机催化剂未加催化剂C.未加催化剂酶无机催化剂D.酶未加催化剂无机催化剂解析酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能，从而使反应速率加快，更快达到平衡点，其中酶的催化效果更显著，故B项正确。答案B4.现有3支试管甲、乙、丙，先向各试管内加入2mL可溶性淀粉溶液，再按图中所示步骤操作，然后分别用斐林试剂检验。下列说法中不正确的是()A.实验结果是乙、丙试管内出现砖红色沉淀B.甲和丙试管对照，说明酶的活性受温度的影响C.实验结果是甲试管内出现砖红色沉淀D.甲和乙试管对照，说明酶具有专一性解析实验结果是甲试管内出现了砖红色沉淀，乙、丙试管内不出现砖红色沉淀，A错误，C正确；甲和丙试管对照，自变量是温度，故说明酶的活性受温度的影响，B正确；甲和乙试管对照，乙试管中的胃蛋白酶不能水解淀粉，故说明酶具有专一性，D正确。答案A5.下面图甲表示温度对淀粉酶活性的影响，图乙是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，麦芽糖积累量随温度变化的情况。下列叙述错误的是()A.图甲中T0表示淀粉酶催化反应的最适温度B.图甲中Ta和Tb对酶活性的影响有区别C.图乙中温度超过Tb时，酶的活性达到最大D.图乙中A点可能对应图甲中的温度为T0解析在图甲中T0时酶的活性最高，应是最适温度；图甲中Ta是因为温度低抑制了酶的活性，但空间结构没有改变，而Tb处是温度过高，导致酶因为空间结构的改变而丧失了活性；乙图中T0到Tb的麦芽糖积累量没有发生变化，说明温度高使酶已经失活，酶的活性为0；图乙中A点时麦芽糖积累速率最快，说明A点对应的温度应是最适温度，即图甲中的T0。答案C课时作业(时间：30分钟)知识点1酶的特性——专一性和高效性1.催化脂肪酶水解的酶是()A.肽酶 B.蛋白酶C.脂肪酸 D.淀粉酶解析脂肪酶的本质是蛋白质，肽酶催化肽链的水解，不催化蛋白质水解，A错误；蛋白酶催化蛋白质水解，B正确；脂肪酸不是酶，C错误；淀粉酶催化淀粉水解，不催化蛋白质水解，D错误。答案B2.如图为蔗糖酶作用机理示意图，下列说法正确的是()A.该示意图说明酶具有高效性B.图示过程能够保证酶保持较高的催化活性C.一分子蔗糖可以水解为2分子葡萄糖D.蔗糖酶不能催化麦芽糖水解是因为它们不能结合形成酶—底物复合物解析酶的高效性是与无机催化剂作对照，该图只是显示了酶的专一性，不能显示酶的高效性，A错误；该图是酶和底物结合的过程，该过程不能保证酶保持较高的催化活性，酶的活性受温度、酸碱度的影响，B错误；分析题图可知，蔗糖的两个组成单位不同，因此一分子蔗糖不能水解成2个相同的单位，C错误；由题图可知，蔗糖酶的结构不能与麦芽糖结合形成酶—底物复合物，因此蔗糖酶不能催化麦芽糖水解，D正确。答案D3.下列关于酶特性实验设计的叙述中，正确的是()A.验证酶的专一性时，自变量只能是酶的种类B.验证酶的高效性时，自变量是酶的浓度C.探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度D.探究酶催化作用的最适pH时，应设置过酸、过碱、中性三组解析验证酶的专一性时，自变量可以是反应物的种类或酶的种类。验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类。探究酶催化作用的最适pH时，应设置酸性→中性→碱性多组不同pH的实验组，使实验尽可能精确。答案C4.如图为酶作用的模式图。据图所示，下列叙述错误的是()A.该模型中b为催化该反应的酶B.该模型能体现酶活性易受温度的影响C.该模型中c为该反应的底物D.该模型能体现酶具有专一性解析该酶作用的模式图中未涉及温度，所以该模型不能体现酶活性易受温度的影响。答案B知识点2探究温度、pH对酶活性的影响5.下图中，能正确反映唾液淀粉酶的催化活性与温度关系的是()解析唾液淀粉酶的催化活性在最适温度前随着温度的上升而升高，而超过最适温度后随温度上升而下降直至失活，D正确。答案D6.下图是温度对a、b、c三种酶活性影响的曲线图。下列叙述正确的是()A.c酶的最适温度为37℃左右B.b酶的最适温度高于a酶的最适温度C.该图反映了实验的两个自变量，一个因变量D.该实验过程不需要考虑pH解析据图无法判断c酶的最适温度；由图可知，b酶的最适温度低于a酶的最适温度；该实验有两个自变量(温度和酶的种类)，一个因变量(酶的活性)；pH会影响酶的活性，为无关变量，应保持不变且适宜。答案C7.下列有关淀粉和淀粉酶的实验，叙述不合理的是()A.淀粉酶是否起催化作用，可用碘液检验，也可以用斐林试剂检验B.淀粉和淀粉酶能用来探究温度、酸碱度对酶活性的影响C.若利用淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响，不能用斐林试剂检验D.若利用淀粉、蔗糖和淀粉酶证明酶的专一性，不能用碘液检验解析淀粉酶是否起催化作用，可通过检测底物淀粉是否被水解或检测是否有产物还原糖生成，用碘液检测淀粉，用斐林试剂检测还原糖，A正确；淀粉在酸性环境中易水解，不能用淀粉和淀粉酶来探究酸碱度对酶活性的影响，B错误；斐林试剂检测还原糖需要水浴加热，而探究温度对酶活性的影响又需要严格控制温度，C正确；蔗糖及其水解产物均不能与碘液发生显色反应，利用淀粉、蔗糖和淀粉酶证明酶的专一性实验不能用碘液来检测，D正确。答案B8.如下图所示，甲、乙、丙三图表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。下列相关分析错误的是()A.图甲中，因反应液中酶的数量有限，当反应物达到一定浓度时，反应速率不再上升B.图乙中，a点对应的温度称为最适温度C.图乙中，温度超过a点后反应速率急剧下降，其原因是高温条件下酶变性失活D.图丙中，pH从6上升到10的过程中，酶活性先增强，后降低解析图甲中，因反应液中酶的数量有限，当反应物达到一定浓度时，反应速率不再上升，A正确；图乙中，最高点a点对应的温度称为最适温度，B正确；图乙中，温度超过a点后，由于高温条件下酶变性失活，反应速率急剧下降，C正确；图丙中，pH＝6时酶变性失活不可恢复，故pH从6上升到10的过程中，酶活性不变，D错误。答案D知识点3影响酶促反应的因素9.如图为pH对作用于同一底物的两种水解酶活性的影响，相关叙述正确的是()A.在任何温度条件下，pH＝5时，酶1的活性高于酶2B.将酶2由pH＝9转移到pH＝4的环境中，活性上升C.酶1和酶2能够水解同一种底物是酶专一性的体现D.在两种不同的pH条件下，酶1活性可能相同解析在高温时，酶会变性失活，在任何温度条件下，pH＝5时，酶1的活性不一定高于酶2，A错误；酶2在pH＝9时会变性失活，将酶2由pH＝9转移到pH＝4的环境中，活性不会改变，B错误；酶专一性是指一种酶只能催化一种或一类反应，酶1和酶2能够水解同一种底物不能体现酶的专一性，C错误；根据pH对酶活性的影响曲线，在两种不同的pH条件下，酶1活性可能相同，D正确。答案D10.如图中□表示在一定量淀粉溶液、一定量唾液、37℃、pH＝7时的唾液淀粉酶的作用下分解产生还原糖的结果；表示改变某一因素后的实验结果。请根据此分析，改变的因素应该是()A.唾液量 B.淀粉溶液量C.pH D.温度解析由题图可知，改变某一条件后与改变某一条件之前相比，达到平衡时生成物的量下降，但不改变化学反应达到平衡时的时间，该变化应该是由于反应物浓度的变化引起。答案B11.如图所示曲线反映的是某种酶的催化反应速率与反应物浓度的关系，在最适温度和最适pH条件下，A点以前和A点以后反应速率的限制因素分别是()A.反应物浓度、pH B.反应物浓度、酶浓度C.温度、反应物浓度 D.酶浓度、温度解析题图所示曲线反映的是某种酶在最适温度和最适pH条件下，催化反应速率与反应物浓度变化的曲线，A点之前，随着反应物浓度的增加，酶促反应速率逐渐加快，说明A点以前影响酶促反应速率的因素是反应物浓度；A点之后，随着反应物浓度的增加，酶促反应速率不再加快，说明A点以后影响酶促反应速率的因素是酶的数量(或酶浓度)。答案B12.某研究小组为探究影响过氧化氢分解的因素，做了三个实验。相应的实验结果如下图所示，请分析回答下列问题。(1)实验1、2、3中的自变量分别为___________________________。(2)实验1的目的是探究_____________________________________。(3)实验2探究了过氧化氢溶液的浓度对酶促反应速率的影响，该实验的结果显示______________________________________________________________________________________________________________________。BC段O2产生速率不再增大的原因最可能是________________________。(4)实验3的结果显示，过氧化氢酶的最适pH为________。实验还证实，当pH小于d或大于f时，过氧化氢酶的活性将永久丧失，其原因是__________________________________________________________________。答案(1)催化剂种类，过氧化氢溶液的浓度，pH(2)酶的高效性(3)在过氧化氢酶量一定时，在一定浓度范围内，过氧化氢溶液的浓度越高，O2产生速率越快，而当过氧化氢溶液的浓度达到一定值后，O2产生速率不再随过氧化氢浓度的增大而增大过氧化氢酶的量有限(4)e过酸、过碱会导致酶的空间结构被破坏13.为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响，实验如下：(1)操作步骤：①在1～5号试管中分别加入0.5%的淀粉溶液2mL。②加完淀粉溶液后，向各试管中加入相应的缓冲液3mL，使各试管中反应液的pH依次稳定在5.00、6.20、6.80、7.40、8.00。③分别向1～5号试管中加入0.5%的唾液溶液1mL，然后进行37℃恒温水浴。④反应过程中，每隔1分钟从第3号试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加一滴碘液显色，待呈橙黄色时，立即取出5支试管，加碘液显色并比色，记录结果。(2)结果见下表：(“＋”表示蓝色程度)试管编号处理12345pH5.006.206.807.408.00结果(颜色)＋＋＋橙黄色＋＋＋请回答：①实验过程为什么要选择都在37℃恒温，原因是________________________________________________________________________。②3号试管加碘液后出现橙黄色，说明_________________________________________________________________________________。③如果反应速度过快，应当对唾液做怎样的调整？_________________________________________________________。④该实验得出的结论是_______________________；该酶的最适pH约是________________。解析(2)①验证的是pH对淀粉酶活性的影响，因此其他都最好是适宜条件，而37℃是酶的最适催化温度，效果会更明显。②碘液遇到淀粉可以呈现蓝色，而出现橙黄色是碘液本身的颜色，说明淀粉被分解了。③如果反应速度过快，说明酶较多，唾液中含唾液淀粉酶，此时可以对唾液进行加水稀释。④由表格中的颜色现象可以得出唾液淀粉酶的活性受pH的影响并且在pH为6.8时活性最强，因为此时淀粉被完全分解。答案(2)①在实验中，只有在恒温条件下，才能排除温度因素对实验结果的干扰；37℃是该酶的最适温度②淀粉已完全被分解③加水稀释④唾液淀粉酶的活性受pH的影响，pH＝6.8时，酶的催化活性最强6.814.下表是某小组探究“过氧化氢酶的活性是否受pH影响”的实验，请依据设计的实验操作步骤，回答下列问题：操作步骤操作方法试管甲试管乙1加体积分数为3%的H2O2溶液2mL2mL2加质量分数为5%的盐酸1mL/3加质量分数为5%的氢氧化钠/1mL4加质量分数为20%的猪肝研磨液2滴2滴5观察____________(1)本实验的因变量是__________，可观测的指标是__________。(2)上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案：______________________________________________________。在完成改进方案后，预期的实验结果及结论是：①__________________②_______________________________________________________。(3)为了将此次多余的猪肝研磨液保留到下次使用，应对它进行________(填“高温”或“冷藏”)处理，原因是______________________________(4)如果用出现同一结果所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越________。解析由实验目的可知，本实验的自变量为不同的pH，因变量是过氧化氢的分解速率，其可观测的指标为相同时间内试管中产生的气泡数量。本实验应该有蒸馏水对照、过酸、过碱等三组实验，由于本实验是探究性实验，因此结果要分有、无影响这两种情况进行讨论。过氧化氢酶的本质是蛋白质，容易受到高温的影响，改变结构和功能。用出现同一结果所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越低。答案(1)过氧化氢分解速率相同时间内试管中产生的气泡数量(2)改进方案：再增加丙试管，在加入盐酸或氢氧化钠的步骤中换为加入1mL蒸馏水，其他步骤与修正后的步骤相同实验结果及结论：①甲、乙两支试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生大量的气泡，则过氧化氢酶的活性受pH影响②甲、乙、丙三支试管中产生的气泡的情况基本一样，则过氧化氢酶的活性不受pH影响(3)冷藏过氧化氢酶是蛋白质，高温处理会使蛋白质变性失活，而低温冷藏时，只是抑制蛋白质的活性，在适宜条件下，其活性能恢复(4)低(或弱)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》复习教案【知识梳理】一、教材P76问题探讨1773年，意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。讨论：1．为什么要将肉块放在金属笼内？答案：为了解决鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化这一问题。2.是什么物质使肉块消失了？答案：是胃内的化学物质将肉块分解了。3.怎样才能证明你的推测？答案：收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。二、酶在细胞代谢中的作用1．细胞代谢(1)概念：细胞中(场所)各种化学反应的总称(实质)。(2)意义：细胞生命活动的基础。细胞在代谢过程中会产生一些有害物质，如H2O2。幸好细胞中含有一种物质，能将H2O2及时分解，变成O2和H2O，这种物质就是H2O2酶。2．(实验)比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验原理：2H2O2eq\o(→,\s\up7(加热、Fe3＋、过氧化氢酶))2H2O＋O2↑H2O2在水浴加热、FeCl3溶液和肝脏研磨液中H2O2酶的作用下加速分解为H2O和O2。(2)实验过程和现象：[填表]试管步骤相同处理向4支试管中分别加入2mLH2O2溶液不同处理不处理放在90℃左右的水浴中加热滴入2滴FeCl3溶液滴入2滴肝脏研磨液现象气泡基本无少较多很多带火星卫生香无复燃有复燃复燃性较强复燃性很强(3)实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，催化的效率更高。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)作用机制：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)结果：由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。三、酶的本质1．关于酶本质的探索历程[思考·讨论P79]科学家主要成就及观点巴斯德之前发酵是纯化学过程，与生命活动无关巴斯德(法)只有酵母细胞参与才能进行发酵李比希(德)酵母细胞裂解释放出某种物质才会引起发酵毕希纳(德)获得不含酵母细胞的提取液，但未能分离鉴定出酶萨姆纳(美)用丙酮提取出了刀豆种子中的脲酶，并证明了脲酶是蛋白质切赫和奥特曼(美)发现少数RNA也具有生物催化功能2.酶的本质酶：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，少数是RNA。【即时检测】1.判断下列有关叙述的正误(1)酶的作用是为化学反应提供能量()(2)同无机催化剂相比，酶催化效率更高的原因是酶降低活化能的作用更显著()(3)酶是活细胞产生的，只能在细胞内起作用()(4)所有的酶都是在核糖体上合成的()(5)酶为化学反应提供了活化能()(6)酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质()(7)酶起催化作用后立即被降解()(8)无关变量是对实验没有影响的变量()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×(8)×2．阅读教材P79“思考·讨论”后，把科学家和他们的发现连起来。【课程标准】说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质【素养达成】1．通过有关实验，分析酶的作用，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。(科学探究)2．通过阅读教材，了解酶的发现历程，加深对酶本质的理解。(社会责任)3．分析相关实验，理解酶的高效性和专一性的含义。(科学探究)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？【互动探究】探究点一酶在细胞代谢中的作用【师问导学】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．观察下面两个反应，总结细胞代谢的概念。叶绿体：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(酶))(CH2O)＋O2核糖体：氨基酸eq\o(→,\s\up7(脱水缩合),\s\do5(酶))多肽(蛋白质)(1)对细胞来说，能量的获得和利用都必须通过化学反应，细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为________。(2)从反应式来看，生物体内的化学反应需要________的参与。答案：(1)细胞代谢(2)酶2．结合教材P77，通过比较过氧化氢在不同条件下的分解来认识酶在细胞代谢中的作用。下图是比较过氧化氢在不同条件下的分解实验过程，请据图分析：(1)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。分析上述实验中的自变量、因变量、无关变量、对照组、实验组分别是下列的哪些项？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分解的速率⑥1号试管⑦2、3、4号试管(2)2、3、4号三支试管都有气泡放出，但4号试管放出的气泡最多，说明了什么？(3)与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？(4)在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？(5)3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？(6)3号与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？(7)为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？(8)通过对这个实验结果的分析，你认为酶在细胞代谢中具有什么作用？答案：(1)自变量因变量无关变量对照组实验组③⑤①②④⑥⑦(2)加热、无机催化剂和酶都能促进过氧化氢的分解，提高反应速率，但是酶的催化效率更高。(3)2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(4)不能。(5)说明FeCl3中的Fe3＋和新鲜肝脏中的H2O2酶都能加快H2O2分解的速率。(6)4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明H2O2酶比Fe3＋的催化效率高得多。(7)细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。(8)酶在常温常压下，可以高效地完成对化学反应的催化，即酶具有催化化学反应的作用。3．下图是无催化剂和酶的作用机理示意图(1)没有催化剂时的活化能是多少？有酶催化时的活化能又是多少？(用图中字母表示)(2)酶能不能为化学反应提供所需要的能量？酶加快反应速率的机理是什么？(3)下表数据是在20℃测得的H2O2分解的活化能，数据说明，酶和无机催化剂相比有什么不同？条件活化能/kJ·mol－1没有催化剂催化75用胶态钯催化54用过氧化氢酶催化29答案：(1)分别是CA、CB。(2)酶不能为化学反应提供所需要的能量。酶是通过降低反应的活化能来加快反应速率的。(3)和无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，即催化效率更高。【智涂笔记】[易错警示]酶和无机催化剂一样，并不改变平衡点的位置，只是改变化学反应的速率，使化学反应更快地达到平衡点。无机催化剂和酶都能提高反应速率，但是酶的催化效率更高；酶不能为化学反应提供所需要的能量，而是通过降低反应的活化能来加快反应速率。【师说核心】1．“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验分析(1)实验原理①2H2O2eq\o(→,\s\up7(加热))2H2O＋O2。②2H2O2eq\o(→,\s\up7(过氧化氢酶))2H2O＋O2。③2H2O2eq\o(→,\s\up7(FeCl3))2H2O＋O2。过氧化氢在自然条件下分解缓慢，用新鲜的肝脏研磨液、Fe3＋以及加热的方法加速过氧化氢分解，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作用和意义。(2)实验中的相关变量实验过程中可以变化的因素称为变量。本实验相关变量分析如下表：自变量在实验中人为改变的变量2号试管90℃水浴3号试管FeCl3溶液4号试管肝脏研磨液因变量随自变量变化而变化的变量H2O2分解速率(指标：气泡产生数量及速率)无关变量除自变量外，实验中对实验结果造成影响的变量反应物的性质和浓度、肝脏的新鲜程度等(3)对照实验①含义：除了一个因素(自变量)以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。②原则：除了要观察的变量外，其他变量(无关变量)都应当始终保持相同。对照组1号试管只加入2mLH2O2溶液，以排除其他因素(如温度)的变化对实验结果产生的影响实验组2号、3号、4号试管在加入2mLH2O2溶液的基础上，分别放入90℃水浴中，加入2滴FeCl3溶液、2滴肝脏研磨液，与1号试管形成对照，以增强实验说服力(4)对于该实验来说，实验设计应遵循什么原则？实验设计原则：单一变量原则、对照性原则、等量适宜原则、可观测性原则等。只有对照实验中才需要设置变量，纯粹的观察实验(如高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动)则无需设置变量。(5)实验结论依据酶同无机催化剂一样具有加快化学反应速率的作用酶同无机催化剂相比，催化效率更高结论酶具有催化性酶具有高效性(6)实验成功的关键①肝脏必须是新鲜的，只有新鲜的肝脏细胞中才含有较多的H2O2酶。②肝脏必须进行研磨，研磨能使肝脏细胞破裂，将酶释放出来。③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，以免卫生香潮湿而熄灭。④H2O2有腐蚀性，使用时要小心，不要触及皮肤。(7)H2O2分解速率快慢的检测方法①气泡目测法：可以通过反应时产生气泡的数量和速率来判定H2O2分解速率的大小。②火星复燃法：可以通过带火星的火柴复燃剧烈程度来判定H2O2分解速率的大小。2．意义：由于酶的催化作用，使细胞代谢能在温和条件下快速进行。【检测反馈】1．(合格必考)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．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解析：本实验的因变量是气泡的产生速率，即过氧化氢的分解速率。温度是自变量，酶的用量是无关变量。1号与3号、1号与4号中只有一个实验变量不同，可分别构成对照实验。2号在高温下出现气泡的原因是加热使过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态。答案：C2．(合格必考)在“比较过氧化氢在不同条件下分解”的实验中，把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：将新鲜肝脏制成研磨液的目的是使肝脏中的过氧化氢酶与过氧化氢充分接触，提高反应速率。答案：B3．(合格必考)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。其中正确的图解是()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。酶可以降低活化能，使反应更容易进行。答案：C4．(等级选考)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，但在人体内的酶仍会不断更新。答案：B探究点二酶的本质【师问导学】结合教材P79～80关于酶本质的探索回答下列问题：1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？答案：巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的。2．科学发展过程中出现争论是正常的。试分析巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么，这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？答案：巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。3．从毕希纳的实验可以得出什么结论？答案：毕希纳的实验说明，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，就像在活酵母细胞中一样。4．萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他成功的主要因素是什么？答案：萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。5．科学家从一种叫四膜虫的生物中获得某种酶的结晶，你能设计实验鉴定该酶是蛋白质还是RNA吗？请简要说明实验思路和结论。答案：将该酶分成两份，分别加入双缩脲试剂(甲)和吡罗红染液(乙)，若加入双缩脲试剂后呈现紫色，则该酶是蛋白质；若加入吡罗红染液后呈红色，则该酶是RNA。【智涂笔记】验证性实验的设计思路验证性实验通常是指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。验证性实验是建立在已知结论基础上的，实验原理、实验结果是已知的，因此实验步骤的设计也应合乎实验结果产生的必然。实验设计思路及方法：(1)如果需要提取、配制、处理实验材料，则把提取、配制等操作作为第一步。(2)分组标号。研究对象、器皿等要分组标号，设立实验组和对照组；注意控制无关变量，在措辞中往往有“相同”“一致”等字眼。如果有测量应测量记录初始值。(3)实验处理。分别对实验组和对照组施加单一变量；实验处理要遵循“单一变量和对照原则”。(4)培养(或饲养)、观察、记录等。依然在措辞中体现对无关变量的控制，经常有“相同条件下”等字眼描述，观察记录实验现象或记录测定的实验数据。【师说核心】1．酶的本质及生理功能概念酶是活细胞产生的具催化作用的有机物来源一般来说，活细胞都能产生酶(哺乳动物成熟的红细胞不能产生酶，但含有酶)生理功能生物催化功能(反应前后酶的性质和数量不变)作用机理降低化学反应的活化能，加快反应速率酶催化作用实验验证实验组：底物＋相应酶→底物被分解对照组：底物＋等量清水→底物不被分解作用场所在细胞内(呼吸酶、光合酶等)、细胞外(消化酶等)、体外都能发挥催化作用化学本质绝大多数是蛋白质极少数是RNA合成原料氨基酸(约20种)核糖核苷酸(4种)合成场所核糖体细胞核(主要)、线粒体、叶绿体注：酶只有催化作用，没有调节功能；酶可作为催化剂，也可以作为反应底物。2．酶化学本质的实验验证(1)证明某种酶是蛋白质实验组：待测酶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应。对照组：已知蛋白液＋双缩脲试剂→出现紫色反应。(2)证明某种酶是RNA实验组：待测酶液＋吡罗红染液→是否出现红色。对照组：已知RNA液＋吡罗红染液→出现红色。【检测反馈】1．(合格必考)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B．酶都有消化作用C．调节新陈代谢的物质不是酶D．所有酶与双缩脲试剂作用均可发生紫色反应解析：酶虽然是由活细胞产生的，但它的催化作用不一定非在生物体内，只要条件适宜，体内体外都可起催化作用。酶的催化作用表现在多方面，有的酶促进物质合成，有的酶促进物质分解，只有消化酶才能促进消化。调节新陈代谢的物质有激素、维生素、无机盐等，酶是对代谢过程的化学反应起催化作用。少数酶是RNA，不能与双缩脲试剂发生紫色反应。答案：C2．(合格必考)活细胞内合成酶的原料是()A．脂肪酸B．核苷酸C．氨基酸D．氨基酸或核糖核苷酸解析：绝大多数的酶是蛋白质，其基本单位是氨基酸；少数的酶是RNA，其基本单位是核糖核苷酸。答案：D3．(合格必考)如图为酶催化反应的过程示意图，以数字编号的图形分别表示反应物、酶、生成物等反应要素，其中表示酶的图形编号是()A．①B．②C．③D．④解析：从图中可以看出图形①参与催化反应，并在反应前后能保持结构和性质不变，故图形①应为酶。答案：A4．(等级选考)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，此种化学反应立即减慢。由此可以说明()A．RNA是核酸的一种B．RNA有时也可称为遗传物质C．RNA主要存在于细胞质中D．RNA也可作为生物催化剂解析：RNA被有关的酶水解后，化学反应立即减慢，说明该酶催化此反应的进行，即RNA也具有催化作用，故D项正确。A、B、C三项从内容上讲均是正确的说法，但无法从题干信息中得出这些结论，故三项均错误。答案：D【网络建构】【主干落实】1．细胞代谢是细胞中化学反应的总称。2．酶是生物催化剂，其催化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，绝大