1、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导航1.通过有关实验，分析出酶的作用，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。2.通过阅读教材，了解酶的发现历程，加深对酶本质的理解。一、酶在细胞代谢中的作用(阅读P7880)1.细胞代谢(1)场所：细胞中。(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.实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验原理：H2O2在水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3和肝脏研磨液中的过氧化氢酶的作用下加速分解。(2)实验过程和现象试管编号试剂处理现象12mLH2O2溶液常温几乎无气泡产生22mLH2O2
2、溶液90水浴加热有较少气泡32mLH2O2溶液3.5%FeCl3溶液2滴有较多气泡42mLH2O2溶液新鲜肝脏研磨液2滴有大量气泡(3)实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，催化效率更高。3.实验中变量的控制(1)变量：实验过程中可以变化的因素。4.酶的作用机理(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：酶能降低反应的活化能，同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。二、酶的本质(阅读P8082)1.酶的探索历程(1)1857年，法国微生物学家巴斯德认为：没有酵母活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。(2)德国化学家李比希认为：引
3、起发酵的物质是酵母细胞死亡并裂解后释放出来的。(3)毕希纳把从酵母细胞中提取出的引起发酵的物质叫酿酶。(4)1926年，美国的萨姆纳第一个提取出脲酶，并证明了脲酶是蛋白质，其作用是分解尿素。(5)20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化功能。2.酶的本质：大多数酶的化学本质是蛋白质，也有少数是RNA。判断正误：(1)分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为活化能。()(2)酶具催化作用，其作用机理是降低了化学反应的活化能。()(3)酶能够降低化学反应的活化能，而无机催化剂则不能降低化学反应的活化能，故酶的催化效率比无机催化剂高。()(4)酶只能在活细
4、胞中产生。()(5)酶都是蛋白质，不能在生物体外起催化作用。()答案(1)(2)(3)(4)(5)一、酶在代谢中的作用1.实验的变量与对照自变量因变量无关变量对照组实验组2号：90水浴加热用单位时间产生气泡的数目多少表示H2O2分解速率加入H2O2的量；实验室温度；FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度1号试管2、3、4号试管3号：加入3.5%FeCl32滴4号：加入20%肝脏研磨液2滴特别提醒对照实验中的自变量应具有单一性，即遵循单一变量原则，只有这样才能保证实验结果的正确性，增强实验结论的说服力。2.酶的作用机理酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能(1)图中AC段和BC段分别表示无催化剂和
5、酶催化时反应进行所需要的活化能。(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，但会提供活化能。1.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验分析：(1)上述实验分成了1、2、3、4号四支试管，哪些是四支试管共同的条件？两两比较不同的条件有几个？(2)1号试管没有加任何试剂，它起的作用是什么？(3)2号试管放出气泡，说明了什么？(4)3号和4号试管未经加热，也有较多气泡，说明了什么？(5)4号比3号放出的气泡更多，说明了什么？答案(1)所加反应物一样；不同的条件是：实验处理的方法。(2)起对照作用。(3)加热促进过氧化氢的分解，提高反应速率。(4)无机催化剂和酶促进过氧化
6、氢的分解，提高反应速率。(5)酶的催化效率比无机催化剂高。2.观察下列表格数据：在20测得的H2O2分解的活化能条件活化能/kJmol没有催化剂催化75用胶态钯催化54用过氧化氢酶催化29数据说明，酶和无机催化剂相比有什么不同？答案酶和无机催化剂相比，降低活化能的作用更显著，即催化效率更高。1.对盛有过氧化氢的试管加热和加入催化剂，都能够促进其分解，下列相关的叙述正确的是()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问题导析(1)加热主要是使过氧化氢分子的能量提高，使反应进行
7、。(2)催化剂则是降低过氧化氢分子的活化能，从而能够发生反应。(3)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。答案B一题多变如图，在适宜温度、pH条件下，实线表示没有酶时反应的进程。在T1时，将催化此反应的酶加入反应物中，则图中表示此反应进程的是()A.曲线aB.曲线bC.曲线cD.曲线d答案C解析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。从图中可以看出，曲线a、b、d均改变了此反应的平衡点，都是错误的。曲线c表示酶使反应达到平衡点的时间缩短(即反应速率提高)，而不改变反应的平衡点。二、酶的概念理解项目内容解读化学本质绝大多
8、数酶是蛋白质，少数酶是RNA合成原料为氨基酸或核糖核苷酸产生部位活细胞(1)由活细胞产生(哺乳动物成熟的红细胞除外)(2)合成场所：核糖体或细胞核(3)作用场所：细胞内、细胞外或体外生理功能催化作用反应前后其本身的量和化学性质不变作用机理降低化学反应的活化能使反应在温和条件下快速进行1.绝大多数酶是蛋白质，这类酶水解后的最终产物是氨基酸；高温、强酸、强碱等都可能使这类酶变性失活；这类酶与双缩脲试剂反应呈紫色。2.唾液中含有唾液淀粉酶，要验证唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，请根据下列给出的实验材料完成实验的设计：刚取的唾液，已知蛋白液，双缩脲试剂及试管等用具。组别待测液检验试剂预期现象结论实验组唾
9、液双缩脲试剂出现紫色唾液淀粉酶是蛋白质对照组已知蛋白液双缩脲试剂出现紫色2.下列有关酶的正确叙述是()酶是具有分泌功能的细胞产生的有的从食物中获得，有的是体内转化而来酶是活细胞产生的绝大多数酶的化学本质是蛋白质有的酶是蛋白质，有的是固醇酶在代谢中有多种功能酶在新陈代谢和生殖发育中起调控作用酶只是起催化作用酶只在细胞内发挥作用A.B.C.D.问题导析(1)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类物质，少数酶为RNA。(2)酶只有催化作用，在个体发育中起调控作用的是激素。答案C一题多变判断正误：(1)酶在生物体内有催化和调节作用()(2)酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质()(
10、3)有些酶中含有核糖()(4)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()(5)酶只有在活细胞内才能发挥作用()(6)酶可以从食物中直接获取()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)1.下列关于酶的实验不正确的是()A.上述反应中的自变量是催化剂的种类B.该实验能证明酶具有高效性C.该实验如果将肝脏进行研磨，效果会更好D.该实验的因变量是肝脏质量的变化答案D2.下列有关酶的叙述不正确的是()A.酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸B.酶是生物催化剂C.酶能降低化学反应的活化能D.产生酶的细胞均有分泌功能答案D解析产生酶的细胞不一定具有分泌功能。3.下列各图中，表示有酶催化的反
11、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()答案C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。4.据图给定的条件，回答下列问题：(1)产生气泡多的试管是_。原因是_。(2)使用的肝脏要尽量剪碎制成研磨液，原因是_。(3)向两试管内滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个吸管？为什么？_。(4)除观察卫生香燃烧是否猛烈外，请再给出一种简单的定性描述酶有较强活性的方法。_。答案(1)甲过氧化氢酶比Fe3的催化效率高(2)剪碎研磨能使过氧化氢酶与H2O2的接触面积大大增加，进而加快反应速度(3)不能；因为用吸
12、过肝脏研磨液的吸管再去吸FeCl3溶液，吸管内残留的过氧化氢酶混入到滴加FeCl3的试管内，因酶具有高效性，使两试管产生的气泡一样多，从而影响实验结果的准确性(4)可用肉眼观察两支试管内放出气泡的多少基础巩固1.下列关于酶的叙述，正确的是()A.酶提供了反应过程所必需的活化能B.酶是活细胞产生的且仅在细胞内发挥作用C.酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失D.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸答案C解析结构决定功能，酶结构改变就会导致酶功能改变；适宜条件下，酶在细胞内、细胞外、体外均可发挥作用；酶的作用机理是降低化学反应的活化能；酶是一种催化剂，反应前后不改变。2.下列叙述与右图实验不相
13、符的是()A.该实验的自变量是催化剂的种类B.该实验的因变量是催化剂的催化效率C.该实验能证明酶降低活化能的作用更显著D.加入肝脏研磨液和Fe3，前者的反应速率总是较快答案D解析在适宜的条件下，酶和无机催化剂相比，降低活化能的效果更好，不同条件下，二者无法比较。3.在实验中需要控制各种变量，其中人为改变的变量是()A.因变量B.自变量C.无关变量D.控制变量答案B解析在实验中，需要控制相应的一些变量，以免影响实验结果。其中，因变量是指随着自变量的变化而变化的变量；除自变量外，对实验结果造成影响的一些可变因素称为无关变量；而人为改变的变量称为自变量。4.当某种RNA存在时，生物体内的某种化学反应
14、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答案B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。5.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答案B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。6.生物体内酶的作用及特点是()A.能使不能发生的化学反应发生
15、B.能降低化学反应的活化能C.为生物体内的化学反应提供能量D.催化效率与无机催化剂相同答案B解析酶作为生物催化剂，只能改变化学反应的速度，而不能使本来不能发生的化学反应顺利进行。巩固提升7.为了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示。在37水浴中保温一段时间后，1、2中加入适量双缩脲试剂，3、4中不加任何试剂，下列实验能达到目的的是()A.实验B.实验C.实验、实验都能D.实验、实验都不能答案A解析双缩脲试剂检测的是蛋白质，蛋白酶也是蛋白质，故本题无法从化学特性上达到目的，只有考虑物理特性，如蛋白块的变小或消失。8.图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误
16、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.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答案C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)。增加土豆片的数量即增加酶的数量，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掉，产生氧气(气体)的量不再增加。9.下列有关酶的说法，不正确的是()A.不是所有的酶都在核糖体上合成B.酶在化学反应前后自身的化学性质不发生改变C.酶都是由活细胞产生的D.细胞环境是酶正常发挥催化作用的必需条件答案D解析核糖
17、体是蛋白质的合成场所，酶的本质并非都是蛋白质，故不是所有的酶都在核糖体上合成；酶是生物催化剂，和无机催化剂一样，在反应前后自身的化学性质不发生改变；酶都是由活细胞产生的具有催化作用的一类有机物；酶既可在细胞内发挥作用，也可在细胞外发挥作用。故选D。10.某一不可逆化学反应(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。下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.丁答案D解析加入酶后，加快反应速率，所以反应物浓度下降速率增大，由于该反应是不可逆反应，所以最后反应物都消耗完。11.下面的三个图是某研
18、究小组围绕探究H2O2分解条件而获得的实验结果。试回答下列问题：(1)图一、二、三所代表的实验中，实验自变量依次为_、_、_。(2)根据图一可以得出的实验结论是_。(3)图二曲线BC段产生的最可能原因是_。(4)根据你的理解，图三曲线纵坐标最可能代表_。答案(1)催化剂的种类H2O2浓度温度(2)酶的催化效率比Fe3高(3)反应受过氧化氢酶数量(浓度)的限制(4)溶液中H2O2的剩余量12.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，对实验的处理如下表所示。请回答下列问题。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
19、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？_。(2)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_。(3)若试管1和试管2组成对照实验，能说明的问题是_。(4)除了上述的对照实验，请再找出一组对照实验，并指出该组对照实验说明的问题。_。答案(1)温度、催化剂(2)试管3和试管4(3)加热使过氧化氢分子得到能量，促进过氧化氢分解(4)试管1和试管3，说明FeCl3能催化过氧化氢的分解。试管1和试管4，说明肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解。试管1、试管3和试管4，说明FeCl3和肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解，且过氧化氢酶的催化
20、效率高于FeCl3解析(1)从表格信息可以看出，本实验研究了温度和催化剂对H2O2分解速率的影响。(2)依据单一变量原则，试管3和试管4实验处理的温度条件相同，仅是催化剂为自变量。(3)试管1和试管2研究的是不同温度条件下H2O2的分解速率，说明加热能加速化学反应的进行。(4)只要符合单一变量原则即可，故可以选用试管1和试管3；试管1和试管4；试管1、试管3和试管4等进行分析。走进高考13.判断正误：(1)(2013新课标卷，6A改编)同一种酶可存在于不同的活细胞中()(2)(2013新课标卷，6C)酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度()(3)(2013新课标卷，6D)酶既可以作为催
21、化剂，也可以作为另一个反应的底物()(4)(2012海南卷，2B)酶在催化反应前后，其分子结构不变()答案(1)(2)(3)(4)14.(2011新课标卷，2)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右图所示。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答案B解析由题干及图分析推知，甲酶成分不是蛋白质，有可能是具有催化作用的RNA，乙酶成分为蛋白质。备选题1.一透析袋(其膜为半透膜)中装有物质M和分解它的酶，此袋放在盛有蒸馏水的容器中，第二天检查时，在蒸馏水中发现有物质X，
22、根据这一观察，下列哪项是正确的()酶分解了物质XM被分解X是物质M的组成成分X能透过透析袋A.B.C.D.答案B解析在蒸馏水中没有物质M，有三种可能，一是M不能透过透析袋进入蒸馏水中；二是物质M被酶催化反应，且产物不能进入蒸馏水中；三是物质M被酶催化反应，且产物进入蒸馏水中。既然蒸馏水中发现有物质X，则第三种推测正确。2.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。如图为酶的作用模型。请据图回答下列问题：(1)从图中可以看出，没有酶催化时，发生化学反应需要的活化能_，有酶催化时，发生化学反应需要的活化能_，a指_。因此，酶催化作用的实质是_。(2)酶的化学本质是_，酶起作用的部位是_。答案(1)高低酶所降低的活化能降低反应的活化能(2)蛋白质或RNA细胞内或细胞外解析酶能降低反应的活化能，从而提高反应速率。绝大多数酶是蛋白质，少数酶属于RNA。
