第1节 第1课时　酶的作用和本质（教师用书）-【勤径学升】2024-2025学年高中生物必修1同步练测（人教版2019）

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 [学习目标] 1．通过比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，理解酶的作用。 2．通过阅读酶的本质的探究历程，加深对酶的本质的理解。 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）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 （1）实验原理 （2）实验过程和现象 试管编号 试剂 处理 现象 1 2 mL H2O2溶液 常温 几乎无气泡产生 2 2 mL H2O2溶液 90 ℃左右水浴加热 有较少气泡 3 2 mL H2O2溶液 质量分数为3．5%的FeCl3溶液2滴 有较多气泡 4 2 mL H2O2溶液 质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液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，酶的催化效率更高。 （4）实验中变量的控制 ①自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素。如本实验中温度和催化剂等。 ②因变量：因自变量改变而变化的变量。如本实验中H2O2分解速率。 ③无关变量：除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，如肝脏研磨液的新鲜程度，加入H2O2的量等。 （5）对照实验 除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致并将结果进行比较的实验。 对照实验一般要设置对照组和实验组，如本实验中，1号试管为对照组，2、3、4号试管为实验组。 3．酶的作用 （1）生理作用：催化作用。 （2）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。 （3）作用原理：酶能降低化学反应的活化能。 （4）意义：使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。 二、酶的本质 1．关于酶本质的探索（连线） 2．酶的本质 绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 1．酶都是活细胞产生的，具有催化和调节生命活动的作用。 （×） 2．酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。 （×） 3．加热能够促进H2O2分解，是因为加热使H2O2得到了能量。 （√） 4．酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。 （×） 5．酶的化学本质是蛋白质或RNA。 （√） 知识点一　酶在细胞代谢中的作用 1．生物兴趣小组依据教材内容做了“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，请回答以下问题： （1）实验中为什么必须采用新鲜肝脏研磨液作材料？ （2）通过与FeCl3溶液组实验结果比较，肝脏研磨液组有何特点？你有什么结论？ 提示：（1）①肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生菌的作用下分解，肝细胞内过氧化氢酶的活性会降低，影响实验效果。②剪碎并研磨可使肝细胞中过氧化氢酶充分释放，增大与H2O2的接触机会，从而加速H2O2分解。 （2）与FeCl3溶液组相比，含有过氧化氢酶（肝脏研磨液）的实验组反应更剧烈。说明与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 2．分析酶降低化学反应活化能的示意图，回答下列问题： （1）分析酶的作用机理 ①图中E1、E2、E3这三部分都是活化能，分别代表使用　　　　、不使用催化剂、使用酶作催化剂时的活化能。  ②由（E2－E3）＞（E2－E1）可以看出，催化剂的作用机理是降低反应的活化能，且酶促反应降低的活化能更多，催化效率更高。 ③意义：使细胞代谢能在温和的条件下快速有序地进行。 （2）加热和无机催化剂都可降低化学反应的活化能吗？ （3）加热处理促进反应进行的原理是什么？ 提示：（1）无机催化剂 （2）加热不可降低化学反应的活化能；无机催化剂可降低化学反应的活化能。 （3）加热提供了化学反应所需能量，提高反应速率。 1．比较过氧化氢在不同条件下的分解 （1）变量分析 （2）实验结论 ①加热、FeCl3、过氧化氢酶都能加快过氧化氢的分解速率。 ②与无机催化剂FeCl3相比，过氧化氢酶的催化效率更高。 ③过氧化氢酶在细胞外（体外）也能发挥作用。 2．酶与无机催化剂的共同点 （1）降低反应的活化能，使反应速率加快，但不改变生成物的量。 （2）只改变化学反应速率，不为化学反应提供物质和能量，本身不被消耗，反应前后性质不变。 （3）缩短达到平衡的时间，但是不改变化学反应的方向和平衡点。 1．如图所示为“比较过氧化氢在不同条件下的分解实验”。下列有关分析不合理的是（　　） A．本实验的因变量是不同的催化剂 B．H2O2溶液用量和浓度属于无关变量 C．①号与④号对照说明酶具有催化性 D．①号与②号对照说明加热能促进H2O2分解 解析　据图分析可知，本实验中，自变量是过氧化氢所处的条件，本实验的因变量是不同条件下，过氧化氢的分解速度，A符合题意；本实验中，自变量是过氧化氢所处的条件，H2O2溶液用量和浓度不属于自变量，但也会影响实验结果，故属于无关变量，B不符合题意；组别①（无酶）号与④号（有酶）对照，说明酶具有催化性，C不符合题意；与①号试管相比，②号试管进行了加热处理，根据实验现象可说明加热能促进H2O2分解，D不符合题意。 答案　A 2．如图表示过氧化氢分解前后的能量变化，其中曲线A、B分别表示没有酶催化和有酶催化时的反应过程。下列叙述错误的是 （　　） A．图中H表示没有酶催化时反应所需的活化能 B．图中h表示有酶催化时反应所需的活化能 C．若将过氧化氢酶换为Fe3＋，则H与h的差值减小 D．在加热时，H和h值都将减小 解析　分析题图：A曲线是无酶催化的曲线，B曲线是有酶催化的曲线，H表示没有酶催化时，过氧化氢分解的活化能，h表示有酶催化时，过氧化氢分解的活化能，A、B正确；过氧化氢酶比Fe3＋降低活化能的效果更显著，所以将过氧化氢酶换为Fe3＋，h上升，H与h的差值减小，C正确；加热不可以降低化学反应的活化能，D错误。 答案　D 知识点二　酶的本质 材料：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。 (1)请给酶下一个比较完整的定义。 (2)甲、乙两种酶的化学本质分别是什么？ (3)唾液中含有唾液淀粉酶，如何验证唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质？ 提示：(1)酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数为RNA。 (2)RNA、蛋白质。 (3)如下表： 组别 待测液 检验试剂 现象 实验组 唾液 双缩脲试剂 出现紫色 对照组 已知蛋白液 双缩脲试剂 出现紫色 1．酶的本质 概念 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 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 （续表） 合成场所 核糖体 细胞核（真核生物） 来源 一般来说，活细胞都能产生酶 生理功能 生物催化剂 作用原理 降低化学反应的活化能 2．酶本质是蛋白质的实验验证 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 通过对照，若实验组出现紫色反应，证明待测酶是蛋白质；否则，不是蛋白质。 1．20世纪80年代科学家发现了一种RNase P，它由20%的蛋白质和80%的RNA组成。如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2＋的浓度，他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明（　　） A．有的RNA具有生物催化作用 B．酶是由RNA和蛋白质组成的 C．RNA是由核糖核苷酸组成的 D．绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA 解析　根据题中信息“留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性”可推知，有的RNA具有生物催化功能。综上分析，A正确。 答案　A 2．奥司他韦是最著名的抗流感药物之一，其抗流感机理是抑制流感病毒表面的一种糖蛋白酶——神经氨酸酶的活性，从而阻止病毒颗粒从被感染的细胞中释放。下列关于此病毒及神经氨酸酶的相关叙述，正确的是 （　　） A．神经氨酸酶的单体是核糖核苷酸和氨基酸 B．病毒表面的神经氨酸酶是在宿主细胞内合成的 C．奥司他韦可直接杀死乙型流感病毒 D．神经氨酸酶中的氨基酸数量可用双缩脲试剂鉴定 解析　神经氨酸酶的本质是蛋白质，所以其单体是氨基酸，A错误；病毒没有独立生存的能力，所以其蛋白质都是在宿主细胞内合成的，B正确；奥司他韦能阻止病毒颗粒从被感染的细胞中释放，防止感染其他细胞，而不是直接杀死病毒，C错误；蛋白质可以用双缩脲试剂鉴定，但不能确定氨基酸的个数，D错误。 答案　B 　　　　　　　　　　　　　素养发展　探究应用　　　　　　　　　　　　　  [情境] 酚氧化酶与茶 植物细胞受损后通常会释放出酚氧化酶，使无色的茶多酚氧化生成茶黄素、茶红素等，香气物质明显增加。 在茶叶组织中的酚氧化酶分为游离态和束缚态，前者主要存在于细胞液中，属于可溶态酚氧化酶，而后者则主要存在于叶绿体、线粒体等细胞器中，与这些细胞器的膜系统或其他特异部位结合呈不溶态。某位研究员研究了茶树新梢中酚氧化酶活性及茶多酚含量对红茶品质的影响，发现酚氧化酶活性强，茶多酚含量降低，对红茶品质有利，相反则利于绿茶的生产。 [探究] （1）植物细胞中的酚类物质与酚氧化酶在细胞质中是分隔开的，是因为细胞内具有　　　　系统。  （2）为了研究酚氧化酶的成分，把含有酚氧化酶的提取液作如表的处理： 步骤 试管 酚氧化酶提取液的处理 加入缓冲液 加入酚类底物 实验后的颜色 A 不做处理 2 mL 2 mL 褐色 B 加入蛋白酶、10分钟 2 mL 2 mL 无色 试管A、B对照，说明酚氧化酶的化学本质是　　　　。  （3）茶树叶细胞中存在众多种类的酚类物质与酚氧化酶。为什么红茶在加工过程中酚氧化酶活性强，茶多酚含量降低对红茶品质有利？ 解析　（1）细胞中具有生物膜系统，将细胞中的酚类物质与酚氧化酶在细胞质中分隔开。（2）B试管用蛋白酶处理，也不会变色，说明酚氧化酶被蛋白酶水解了，说明酚氧化酶的本质是蛋白质。（3）红茶发挥酚氧化酶的作用，使茶多酚大量减少，转化为茶黄素、茶红素等，香气物质明显增加。 答案　（1）生物膜 （2）蛋白质 （3）酚氧化酶活性强，茶多酚含量降低，产生的茶黄素、茶红素等更多，香气物质明显增加。 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）细胞代谢不需要酶的作用。 （×） （2）肝脏研磨液要研磨充分，以便H2O2酶充分释放。 （√） （3）对照实验中，除自变量外，其他无关变量都应保持相同且适宜。 （√） （4）酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。 （×） （5）酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。 （×） （6）酶本质的探索历程与科学技术的发展无关。 （×） 2．下列有关酶的发现过程和本质的叙述，错误的是 （　　） A．毕希纳证明了促使酵母菌发酵的是酵母菌中的某种物质，而非酵母菌本身 B．萨姆纳得到脲酶结晶后，才证明酶的本质是蛋白质 C．酶的本质都是蛋白质 D．酶是一种有机物 解析　毕希纳的实验证明了促使酒精发酵的是酵母菌提取物中的某种物质，而不是酵母菌细胞本身的作用，A正确；美国科学家萨姆纳提取出脲酶结晶，并证明其化学本质为蛋白质，B正确；大部分酶的化学本质是蛋白质，还有少部分酶是RNA，C错误；不论是蛋白质类的酶还是RNA类的酶，都是有机物，D正确。 答案　C 3．如图表示“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，A错误；温度是自变量，酶的用量是无关变量，B错误；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，C正确；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，D错误。 答案　C 4．下图中，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　酶的作用是降低化学反应的活化能，从而使化学反应能够快速地进行，但反应过程仍然需要能量。只是有酶时所需能量少，没有酶时所需能量多。故C正确。 答案　C 5．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 X 1 H2O2 无 室温 几乎无气泡 X1 2 H2O2 FeCl3溶液 室温 X2 3 H2O2 土豆浸出液 室温 X3 （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　　　　重复使用。  （3）若表中X的内容是收集100 mL气体所需的时间，请预测X1、X2、X3的大小关系是　 　　　。  解析　（1）序号3的土豆浸出液中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶的催化效率大于FeCl3溶液，所以该组能在短时间内产生大量的气泡。（2）土豆浸出液中含有过氧化氢酶，酶在反应前后性质和数量不改变，所以可以重复使用。（3）第1组几乎无气泡产生，所以需要的时间最长。使用土豆浸出液的一组中由于含有过氧化氢酶，所以收集到100 mL气体所用的时间最短。 答案　（1）产生大量气泡 （2）过氧化氢酶　能 （3）X1＞X2＞X3 学科网（北京）股份有限公司 $$