1、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 一 酶的作用和本质 一、酶在代谢中的作用 1.细胞代谢:(1)场所:_中。(2)实质:许多_的总称。细胞 化学反应【激疑】动物消化道内营养物质的消化属于细胞代谢吗?提示:消化道与外界环境直接相通,其中营养物质的消化不是发生在细胞内的化学反应,故不属于细胞代谢。2.对照实验的设计:(1)变量:实验过程中的变化因素。自变量:_的对实验对象进行处理的因素。因变量:因_改变而变化的变量。无关变量:除自变量外,实验过程中对实验结果_ _的可变因素。人为控制 自变量 造成 影响(2)对照实验:除作为自变量的因素外,其余因素都_ _,并将结果进行
2、比较的实验。一般要设置对照 组和实验组。对照组:一般不进行人为处理,处于_下。实验组:需要对实验对象进行人为处理,控制_ 不同。保 持一致 自然状态 自变量 空白对照:未作任何处理的对照组,设置意义是_ _。排除 偶然因素对实验结果的影响 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)酶的作用机理:通过降低化学反应所需要的_ 而加快反应速率。活化能 表示无酶催化条件下反应的活化能的曲线是_段。表示有酶催化条件下反应的活化能的曲线是_段。表示有酶催化条件下降低反应活化能的曲线是_段。ad cd ac 二、酶的化学本质 1.酶本质的探索历程(连线)
3、:2.酶的概念理解:(1)来源:_产生的。(2)作用:具有_作用。(3)化学本质:有机物,绝大部分是_,少部分是 _。活细胞 催化 蛋白质 RNA 知识点一 比较过氧化氢在不同条件下的分解 1.实验原理:水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3+和肝脏研磨液中过氧化氢酶都可影响H2O2分解为H2O和O2的速率。2.实验设计:编号 步骤 1 2 3 4 相同处理(无关变量)向4支试管中分别加入2 mL过氧化氢溶液并放在试管架上 不同处理(自变量)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 观察指标(因变量)无气 泡 气泡很少 气泡较多 气泡很多 3.实验结果分
4、析:(1)1号、2号试管相比,说明加热可以加快H2O2的分解。(2)1号、3号试管相比,说明 FeCl3可以催化H2O2的分解。(3)1号、4号试管相比,说明过氧化氢酶具有催化作用,可以催化H2O2的分解。(4)3号、4号试管相比,说明过氧化氢酶的催化效率更高。4.实验结论:加热、FeCl3、过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解;过氧化氢酶的催化效率明显高于无机催化剂Fe3+。【思考讨论】制备肝脏研磨液时,应用新鲜的刚从活体动物内取出的肝脏,并研磨充分。(科学探究)(1)用新鲜的刚从活体动物内取出的肝脏,原因是什么?提示:新鲜肝脏中的酶能保持其原有的活性。(2)研磨充分有什么意义?提示:加大肝细胞内
5、过氧化氢酶与试管中H2O2的接触面积,从而加速H2O2的分解。【素养案例】(2016江苏高考)过氧化物酶能分解H2O2,氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶,设计实验如下表。下列相关叙述正确的是()管 号 1%焦性 没食子 酸(mL)2%H2O2(mL)缓冲液(mL)过氧化物酶溶 液(mL)白菜梗提取液(mL)煮沸冷却后的白菜梗提取液(mL)1 2 2 2-2 2 2-2-3 2 2-2-4 2 2-2 A.1号管为对照组,其余不都是实验组 B.2号管为对照组,其余都为实验组 C.若3号管显橙红色,无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶 D.若4号管不显橙红色,可证明白菜
6、梗中无过氧化物酶 【解题导引】解题思维流程如下:【解析】选A。本题主要考查酶的实验设计与分析。该实验的目的是探究白菜梗中是否存在过氧化物酶,自变量是白菜梗的有无,则1号、2号和4号都是对照组,3号是实验组,A项正确、B项错误。若3号与1、2、4号对照,3号管显橙红色,则证明白菜梗中存在过氧化物酶,C项错误;若4号管不显橙红色,与3号对照,则说明高温使过氧化物酶变性失活,D项错误。【素养探究】母题追问(1)科学探究设置对照 上题中设置1号管的目的是什么?提示:作为对照,排除H2O2自然分解对实验结果的影响。(2)科学探究设计实验 上题中白菜梗提取液可能含有某种氧化性物质,会使焦性没食子酸变为橙红
7、色,如何排除这一可能?提示:可另设一支试管,试管中不加入H2O2溶液,而是加入2 mL蒸馏水,其他设计同3号试管。【素养迁移】在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中加入肝脏研磨液与加入氯化铁的试管反应程度类似,都不剧烈,可能的原因是()过氧化氢溶液配制时间过长 肝脏不新鲜 试管不干净 A.B.C.D.【解析】选C。由于实验中加入肝脏研磨液和加入氯化铁的试管反应都不剧烈,其原因有两个方面:一是使用的过氧化氢溶液配制时间过长,自身已发生分解;二是使用的肝脏不新鲜,其中的过氧化氢酶已被微生物破坏。【补偿训练】在如图所示的实验中,属于自变量的是()A.催化剂 B.过氧化氢分解的速率 C.产生气泡量
8、 D.试管中的过氧化氢溶液的量 【解析】选A。由图示可知,图中的实验处理是分别向过氧化氢溶液中加入氯化铁和过氧化氢酶溶液,Fe3+和过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解,因此该实验的自变量是催化剂不同。知识点二 酶的化学本质 1.酶的作用场所:酶是活细胞产生的,但不一定在活细胞内发挥作用,可以在细胞外发挥作用,如消化酶,也可以在体外发挥作用。2.酶的合成原料:氨基酸或核糖核苷酸。3.酶的合成场所:不一定在核糖体上,只有化学本质是蛋白质的酶才在核糖体上合成。【思考讨论】哺乳动物成熟的红细胞和其他体细胞在结构和功能上有明显不同。(生命观念)(1)该细胞不能产生酶,原因是什么?提示:该细胞没有细胞核和核糖
9、体等细胞器。(2)该细胞是否含有酶?说出你的判断依据。提示:含有。哺乳动物成熟红细胞可以进行细胞代谢,细胞中的生化反应需要酶的催化。【素养案例】生物体内许多化学反应需要酶的催化,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【解题导引】抓住三个关键点:(1)酶的化学本质是蛋白质或RNA。(2)酶的催化机理。(3)酶作为活性分子,在细胞内也存在酶的代谢过程。【解析】选B。酶是由活细胞产生的,在细胞内和细胞外都可
10、发挥催化作用,酶的作用机理是降低化学反应的活化能,A项错误;酶的本质是蛋白质或RNA,故都含有4种元素:C、H、O、N,B项正确;化学反应前后,酶本身不变,但在人体内的酶仍会不断更新,C项错误;只有化学本质是蛋白质的酶才在核糖体上合成,D项错误。【素养探究】情境迁移“塑料垃圾污染”是令世界各国头疼的问题,这是因为塑料制品的主要原料“PET塑料”,需要数百年时间才能自然降解。最近,美国和英国的科学家在一次实验中意外生成了一种酶,可以有效将“PET塑料”降解,有望成为未来治理白色污染的“利器”。思考问题:(1)PET塑料在自然界中需要数百年时间才能降解,从酶的角度分析,可能的原因是什么?(科学思维
11、)提示:自然界中的微生物中缺少分解该塑料的酶。(2)这种分解塑料的酶的作用机理是什么?(生命观念)提示:降低化学反应的活化能。【补偿训练】1.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】选D。RNA被有关酶水解后,化学反应立即减慢,说明该RNA催化此反应的进行,即RNA也具有催化作用,故D项符合题意。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,故三项均不符合题意。2.下列关于酶的叙述正确的是()A.酶是由腺细胞合成的具有催化作用的有机物 B.所有酶用双缩脲试剂进行检测都可以呈现紫色反应 C.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸 D.消化酶在消化腺细胞内合成并分泌到细胞外的过程中共穿过0层磷脂双分子层 【解析】选D。酶是由活细胞合成的具有催化作用的有机物,A项错误;酶的化学本质大多数是蛋白质,少数是具有催化活性的RNA,蛋白质用双缩脲试剂进行检测可以呈现紫色反应,RNA不能用双缩脲试剂检测,B项错误;酶分子在催化反应完成后可以被再次利用,C项错误;消化酶经合成并分泌到细胞外的过程是胞吐作用,共穿过0层磷脂双分子层,D项正确。【课堂回眸】
