高中生物必修1：5.1.1 酶的作用和本质学案

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
目标引导核心素养对接
关键术语
1.概述酶的作用和本质。

2.通过对有关酶实验的分析，学会控制变量和设置对照实验。

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。

酶
催化作用|预知概念|
一、酶在细胞代谢中的作用
1.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。

(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
1 2 mL H2O2溶液加2滴蒸馏水基本无气泡产生
2 2 mL H2O2溶液加2滴FeCl3溶液有较多气泡产生
3 2 mL H2O2溶液加2滴肝脏研磨液有大量气泡产生
二、酶的作用原理和本质
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。

|过程评价|
1.酶是具有催化作用的有机物( √ )
2.酶在生物体内有催化和调节作用( × )
3.酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质( × )
4.有些酶中含有核糖( √ )
5.酶催化作用的实质——提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行( × )
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( × )
|联想·质疑|
★科学解释：酶能降低化学反应的活化能，使反应更快。

实验中为什么要选用新鲜的肝脏进行充分的研磨？
提示：新鲜的肝脏中含有较多的过氧化氢酶。

如果肝脏不新鲜，在微生物的作用下，过氧化氢酶被分解。

★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。

科学探究1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
【探究应用】
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%
的过氧化氢溶解/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
【一题多变】
(1)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，最终产生的气体会怎样？________(填增多、不变、减少)
提示不变
1.实验要点
(1)点燃卫生香的时间一般为实验(加入试剂)后的2～3分钟，这一时间要因温度和试剂的新鲜程度而定。

(2)本实验成功的关键是实验用的肝脏要新鲜。

(3)应保持滴管洁净。

因为酶具有高效性，少量的酶带入FeCl3溶液中就会干扰实验结果的准确性，增大实验误差。

(4)在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。

2.实验中变量的控制
(1)自变量：在实验过程中人为改变的变量。

在本实验中为Fe3＋和过氧化氢酶。

(2)因变量：随自变量变化而变化的变量。

在本实验中为单位时间内O2的释放量。

(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无关变量，如肝脏的新鲜程度等。

(4)对照原则：在对照实验中，除了自变量外，其他变量都应当保持一致。

科学探究2酶的作用原理和本质
1.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：
(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)
提示分别是CA、CB。

(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？
提示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。

2.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。

你能用简单的实验帮助萨姆纳验证脲酶是蛋白质吗？(写出实验思路即可)
提示用双缩脲试剂鉴定，用已知的蛋白质样液作对照。

【探究应用】
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酶促反应与外界条件无关⑥淀粉酶能促进淀粉水解⑦酶只有在生物体内才起催化作用。

A.①②③
B.①②④⑤
C.①②④⑥
D.①④⑥
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；⑤酶的作用条件温和，其活性受外界环境因素的影响，⑤错误；⑦只要条件适宜，酶在生物体外也可催化相应的化学反应，⑦错误。

答案 D
【一题多变】
(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。

1.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
2.有关酶的5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。

(5)酶不能从食物中获得，只能在生物体内合成。

1.下列关于酶的本质及作用的叙述正确的是()
A.具有催化作用的物质一定是酶
B.酶的化学本质一定是蛋白质
C.酶是活细胞中合成的一类特殊有机物
D.RNA虽具有催化功能但不是酶
解析具有催化作用的物质不一定是酶，如某些无机催化剂，A错误；酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中大多数是蛋白质，少数是RNA，B错误，C正确；酶是蛋白质或RNA，可见有些RNA也是酶，D错误。

答案 C
2.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
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.如图为某化学反应在有酶催化和无酶催化条件下的能量变化过程，假设酶的环
境条件适宜，对于图中曲线分析错误的是()
A.曲线①表示无酶条件下的能量变化
B.若使用无机催化剂，则图中B点在纵轴上向上移
C.该图体现出酶能提供活化能
D.曲线中纵坐标所示的AB段为酶所降低的活化能
解析由反应进行所需的活化能多少可知①曲线为无酶催化条件，②为有酶催化条件，A正确；酶降低活化能的能力比无机催化剂强，若使用无机催化剂，则图中B点在纵轴上向上移，B正确；酶不能提供活化能，但是酶可以降低活化能，C错误；根据试题分析，CA段表示在无催化剂的条件下化学反应需要的活化能，CB段表示在有酶催化的条件下化学反应需要的活化能，AB段为有酶催化时降低的活化能，D正确。

答案 C
5.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。