高中生物第5章细胞的能量供应和利用第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案1

第1课时酶的作用和本质课标要求核心素养
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。

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.
知识
导图
新知预习·双基夯实
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）细胞代谢的条件：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：
H2O2错误!H2O＋O2
（2）实验过程和现象：
（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__。

二、酶的作用原理和本质及意义
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)作用机理: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。

2．酶的本质错误!
3．意义:使细胞代谢能在__温和__条件下快速进行。

┃┃活学巧练__■
（1)酶的作用是为化学反应提供能量.(×)
(2）酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。

（×）
(3）酶在生物体内有催化和调节作用。

（×）
(4）酶是具有催化作用的有机物。

（√)
(5）有些酶中含有核糖。

(√）
（6）酶只有在活细胞内才能发挥作用.(×）
（7）酶可以从食物中直接获取。

（×)
（8）与无机催化剂相比，酶催化效率更高的原因是酶降低活化能的作用更显著。

（√)
思考:
1．我们吃芹菜时,无论咀嚼多长时间，都感觉不到甜，而吃
馒头时，咀嚼时间长了就会有甜味，你知道是什么原因吗？
提示：芹菜中含大量纤维素，馒头中主要成分为淀粉，人的唾液中含淀粉酶而不含纤维素酶，而酶具有专一性，淀粉酶可将淀粉分解为具有甜味的麦芽糖，却不能将纤维素分解。

2．酶是否只能在活细胞内起作用？举例说明。

提示：不是，酶既可以在细胞内起作用，也可以在细胞外起作用，如消化酶等。

学霸记忆·素养积累
重点呈现
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，绝大多数是蛋白质,少数是RNA。

课内探究·名师点睛
知识点
酶在细胞代谢中的作用
控制变量
(1)实验中的变量
知识贴士
(1）一般实验中“验证××”“探究××”，其中“××”就是自变量.
（2)自变量与因变量具有前因后果关系，实验的目的往往是探究或验证自变量对因变量的影响。

(3）无关变量的判断技巧：一是外界环境，如温度、pH等；二是材料本身，比如本实验的肝脏研磨液的新鲜程度等。

（2)对照实验
①含义:除作为自变量的因素外,其余因素都保持一致，并将
结果进行比较的实验叫作对照实验.
②分为：对照组和实验组。

③1号试管在实验中的作用：对照实验。

说明在正常条件下3％的H2O2不易分解，是比较稳定的,从而说明正是由于加热或催化剂的作用使它快速分解。

┃┃典例剖析__■
典例1 下列是对“比较过氧化氢在不同条件下的分解"实验的结果分析,其中正确的是(C）
A．在过氧化氢酶的作用下，过氧化氢分解最快，是因为20％的肝脏研磨液的浓度高于FeCl3溶液
B．3。

5％的FeCl3溶液对过氧化氢分解速率慢，是因为其浓度过高，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的催化效率高
D．如果将4支试管都放在90 ℃水浴中，第4支试管（加肝脏研磨液的试管)的反应速率仍为最快
解析：20％肝脏研磨液中的含酶分子数比3。

5％FeCl3溶液中Fe3＋数少得多;催化剂浓度大不会影响催化效率；若将4支试管均放入90 ℃水浴中，第4支试管中的酶将会变性，失去催化能
力,因为其化学本质为蛋白质。

┃┃变式训练__■
1．关于生物学实验中的变量，下列说法不正确的是(A) 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：“单一变量原则"和“对照原则”是生物实验两个最基本的原则。

在对照实验中一定存在单一变量(自变量)，同时对实验结果会产生影响的无关变量要严格控制。

并不是任何生物学实验都要设置变量，如鉴定类实验一般不需设置变量。

知识点
酶的本质及作用机理
1．关于酶本质的探索过程
2．酶的本质和作用
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)
实验验证实验
组
待测酶液＋双缩
脲试剂→是否出现
紫色反应
待测酶液＋吡罗红
染液→是否出现红
色
对照
组1
蛋白质样液＋双
缩脲试剂→出现紫
色反应
RNA样液＋吡罗红
染液→出现红色
对照组2待测酶液错误!不再
具有催化能力
待测酶液错误!不再
具有催化能力
来源一般活细胞中均能产生
生理功
能
具有生物催化功能
作用机
理
降低化学反应的活化能
3。

酶的作用机理
分析可知：
①E1这一部分的能量是指酶所降低的能量；
②E2这一部分的能量是指酶促反应过程中所需能量;
③E1＋E2＝E这一部分的能量是反应所需总能量，是指无酶催化的时候，分子从常态转变成活跃状态所需的能量，即反应活化能。

┃┃典例剖析__■
典例2 （2020·山东省潍坊市期中）细胞代谢离不开
酶。

下列叙述正确的是（A）
A．酶既可以作为催化剂，又可以作为反应底物
B．活细胞产生的酶在生物体外没有活性
C．酶通过为化学反应提供能量发挥催化作用
D．不同的活细胞中含有的酶完全不同
解析：酶既可以作为催化剂，又可以作为反应底物，例如,唾液淀粉酶作为催化剂，能够催化淀粉水解成还原糖，唾液淀粉酶也可以作为反应底物，被蛋白酶催化水解，A正确;若条件适宜，活细胞产生的酶在生物体外也有活性，B错误；酶通过降低化学反应的活化能而发挥催化作用，C错误；不同的活细胞中含有的酶不完全相同，D错误。

规律总结：有关酶的四个易错点
(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.
（4)酶并不是具有分泌功能的细胞才能产生,活细胞一般都能产生酶。

┃┃变式训练__■
2．（2019·天津十二校联考)下列有关酶的叙述，正确的是（C）
①酶是具有分泌功能的细胞产生的②有的从食物中获得，有的是体内转化而来的③酶是活细胞产生的④绝大多数酶的化学本质是蛋白质⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇⑥酶在代谢中有多种功能⑦酶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⑨酶只在细胞内发挥作用A．①②⑤B．③⑦⑨
C．③④⑧ D．④⑤⑥
解析：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少数酶为RNA；酶只有催化功能，在个体发育中起调控作用的是激素。

指点迷津·拨云见日
对照实验的几种类型
通过设置对照实验，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。

对照实验的设置有以下几类：a．空白对照：对照组不施加任何处理因素。

b．条件对照:对照组不施加处理因素，但施加某种与处理因素有关的实验因素.
c．自身对照：对照组与实验组在同一受试对象上进行,如以病人用药前后的血压值做对比。

d．相互对照:几种处理（或水平)互为对照。

典例3 （不定项）（2020·莆田六中高一月考）如图所示的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测正确的是(ABD)
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．若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速率加快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．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
解析：新鲜土豆片中含有过氧化氢酶，能催化过氧化氢分解产生氧气(气泡）。

增加新鲜土豆片的数量即增加酶的浓度，可使反应速率加快。

一段时间后，因底物过氧化氢全部被消耗分解,产生的氧气(气体)量不再增加.为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量.
解疑答惑
问题探讨⇨P76
1．提示:可以避免胃对肉块的物理性消化。

2．提示：是胃内的化学物质将肉块分解了。

3．提示:收集胃内化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。

探究·实践⇨P77
1．提示：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。

2．提示：不能.
3．提示：说明FeCl3溶液中的Fe3＋和新鲜肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。

4．提示：4号试管的反应速率比3号试管快得多.说明过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高得多。

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、常压下高效地进行，只有酶能够满足这样的条件，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。

本实验的结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比,催化效
率更高
思考·讨论⇨P79
1．提示:巴斯德认为发酵与活细胞有关，这是合理的，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，这是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，这是合理的，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，这是不正确的.
2．提示：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．提示：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．提示:萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠，历经一次又一次的失败，终于将酶提纯出来。

成功属于不畏艰苦的人。

5．提示: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。

练习与应用⇨P80
一、概念检测
1．D酶既可以在生物体内起作用,也可以离开生物体发挥作用，如我们在实验室中可以用淀粉酶催化淀粉水解，A、B错误;绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶是RNA,C错误。

2．D酶和无机催化剂一样,都不能为反应物提供能量，A错误；酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能，B错误；酶和无机催化剂都能在温和的条件下催化化学反应的进行，C错误；与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的效果更显著，催化化学反应更高效，D正确.
二、拓展应用
1．探究酶的活性是否受温度的影响
2．提示：巴斯德：发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。

李比希:引起发酵的是酵母细胞中的某些物质,但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。

毕希纳：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.
萨姆纳:酶是蛋白质.
3．提示：可用双缩脲等试剂检测酶是否为蛋白质。

在萨姆纳
之前，之所以很难鉴定酶的本质，主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。

训练巩固·课堂达标
1．酶的发现经过了许多科学家的研究，以下科学家及其成果不对应的是(C)
A．斯帕兰札尼发现胃存在化学性消化
B．毕希纳发现促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质,而不是细胞本身
C．李比希认为酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果
D．萨姆纳提取脲酶结晶
解析：李比希认为引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质,但这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用,C项错误。

2．对盛有过氧化氢的试管加热或加入催化剂，都能够促进其分解,下列相关的叙述正确的是(B)
A．二者的基本原理是相同的
B．前者是使过氧化氢分子的能量提高，而后者不影响过氧化氢分子的能量
C．两者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
解析：加热主要是使过氧化氢分子的能量提高，达到活化能，使反应进行;催化剂是降低过氧化氢分子的活化能，使分子原来具有的能量达到活化能，从而能够发生反应，二者的基本原理是不同的;酶和Fe3＋都是催化剂,它们的作用原理是相同的,只是效率不同。

3．（2019·山东省菏泽市高一期末)酶作为生物催化剂，其作用的实质是（D)
A．降低化学反应的动能B．提高化学反应的速率
C．催化化学反应的进行D．降低化学反应的活化能
解析：酶的作用是催化作用,可以提高化学反应速率，缩短达到平衡的时间,酶起催化作用的实质是降低化学反应的活化能。

综上所述，A、B、C错误,D正确.故选D。

4．下表为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验设计的相关内容，请回答有关问题：
(1)该实验中，自变量是__温度、催化剂的种类__等反应条件，因变量是H2O2的分解速率。

对照组是__1__（填试管编号）,实验组是__2、3、4__（填试管编号）.
(2)比较1号和2号试管，你得出的结论是__加热能提高H2O2的分解速率__。

(3)比较3号和4号试管，你得出的结论是__过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高__。

(4）若某同学按照表中方法做了这个实验,结果试管3和试管
4的现象刚好相反，他实验失败的原因可能是__酶容易受外界因素的干扰，或肝脏研磨液不新鲜__.
解析:(1）实验需要遵循单一变量原则，实验中只有唯一的变量即自变量,对比1和2两组,自变量为温度,3和4组自变量为催化剂的种类；1组为空白对照组,其他为实验组。

（2）1和2组的自变量为温度，可知加热能提高H2O2的分解速率。

（3）3和4组的自变量为催化剂的种类，可知过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高。

(4）酶容易受外界因素的干扰，如温度、pH等，也可能是肝脏研磨液不新鲜。