第5章 第1节 第1课时 酶的作用和本质（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一生物必修1 分子与细胞学习笔记（人教版 鲁湘辽黑吉专版）

本高中生物学讲义聚焦酶的作用和本质核心知识点，从细胞代谢的基础切入，通过比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，引导学生理解酶降低活化能的作用机理，进而梳理酶本质的探索历程，明确其化学本质为蛋白质或RNA。 该资料以实验探究为核心，通过控制变量和对照实验设计培养科学思维，任务驱动式分析（如活化能模型解读）提升探究实践能力。课中助力教师引导学生掌握实验方法，课后通过判断正误和课时对点练帮助学生巩固知识，查漏补缺。

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.通过材料分析认识酶的本质，并通过模型与建模的方法，说明酶的作用机理。2.通过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，并学会控制实验变量和对照实验的设计。3.设计实验证明酶的作用并探究酶的化学本质。 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．酶的作用与活化能 (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活化能从而加快化学反应的进行。 (3)与无机催化剂相比，酶催化效率更高的原因：酶降低活化能的作用更显著。 判断正误 (1)酶能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行(　　) (2)酶能催化H2O2分解，是因为酶使H2O2得到了能量(　　) (3)无关变量是与实验结果无关的变量(　　) (4)在一个实验中，因变量的检测指标往往不是唯一的(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√ 提示　(1)(2)酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。(3)无关变量会对实验结果造成影响，因此，对无关变量的处理要求是相同且适宜。 任务一：比较过氧化氢在不同条件下的分解 1．实验原理 2．实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。 3．实验过程和现象 试管编号 1 2 3 4 第一步 H2O2浓度 3% 3% 3% 3% 剂量 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 第二步 反应条件 常温 90 ℃ FeCl3溶液(常温) 肝脏研磨液(常温) 剂量 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 结果 气泡产生 不明显 少量 较多 大量 卫生香复燃情况 不复燃 不复燃 复燃 迅速复燃 4.讨论 (1)实验结果分析 ①与1号试管相比，2号试管产生的气泡多，这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。 ②1、4号试管对照说明酶具有催化作用。 ③1、3、4(或3、4)号试管对照说明与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 (2)控制变量和设计对照实验 ①本实验的自变量有温度、催化剂的种类。 ②本实验的因变量是什么？如何表示？ 提示　本实验的因变量是过氧化氢的分解速率；用一定时间内产生气泡的数目表示。 ③本实验的无关变量有哪些？如何控制无关变量？ 提示　本实验的无关变量有过氧化氢的浓度、反应时间等。无关变量的处理原则是相同且适宜。 ④本实验的对照组是1号试管，实验组是2、3、4号试管。 核心归纳　实验注意的问题 (1)一定要选用新鲜肝脏，原因是新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶，如果肝脏不新鲜，过氧化氢酶活性降低。 (2)肝脏一定要充分研磨，以保证肝细胞破裂，使肝细胞内的过氧化氢酶充分释放出来，增加酶与底物的接触面积，否则可能影响实验效果。 (3)滴入FeCl3溶液和肝脏研磨液时，不能共用一个滴管，原因是若滴入的FeCl3溶液中混有少量的过氧化氢酶，会影响实验结果准确性。 任务二：酶的作用原理 如图所示为酶催化反应的机理与过程，图中E1、E2、E3都是活化能，请据图回答下列问题： (1)请将这三种活化能分别与不使用催化剂、使用无机催化剂、使用酶作催化剂三种条件进行对应。 提示　E1——使用无机催化剂，E2——不使用催化剂，E3——使用酶作催化剂。 (2)使用酶作催化剂时，酶所降低的化学反应的活化能用E2－E3表示。 核心归纳　加热与加催化剂的作用机理比较 (1)加热可以为化学分子提供能量；酶、Fe3＋等催化剂则是降低化学反应所需的活化能。 (2)酶与无机催化剂的共性 ①降低化学反应的活化能，使反应速率加快，缩短达到平衡点的时间。 ②反应前后性质、数量不变。 ③只改变反应速率，不改变反应平衡点。 1．如图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，下列有关分析正确的是(　　) A．本实验的自变量只是催化剂的不同 B．本实验的无关变量有温度和酶的用量等 C．1号与2号试管、1号与4号试管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 解析　1号试管是对照组，2号、3号和4号试管分别进行的操作是加热、加无机催化剂、加酶，这些处理就是自变量，因此该实验的自变量是温度和催化剂的种类，A错误；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，叫作无关变量，过氧化氢的浓度、溶液体积、反应时间、酶的用量等是无关变量，而温度是自变量之一，B错误；1号与2号试管对照，可说明加热能促进过氧化氢分解，1号与4号试管对照，可说明过氧化氢酶能催化过氧化氢分解，C正确；加热能使过氧化氢分子从常态转变成容易反应的活跃状态，不是降低反应的活化能，D错误。 2．如图所示，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(　　) 答案　C 解析　由于酶的作用机理是降低化学反应所需要的活化能，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，故①比②曲线的峰值要低，且①②曲线峰值的差值表示降低的活化能E，C符合题意。 二、酶的本质 1．关于酶本质的探索 2．酶的本质 (1)产生场所：活细胞。 (2)生理作用：催化作用。 (3)化学本质：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。 判断正误 (1)酶的基本组成单位是氨基酸(　　) (2)具有分泌功能的细胞才能产生酶(　　) (3)酶是活细胞产生的，只能在细胞内起催化作用(　　) (4)酶在反应完成后立即被降解成氨基酸(　　) (5)酶具有催化、调节等多种功能(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× 提示　(1)酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。(2)并不是具有分泌功能的细胞才能产生酶，活细胞都能产生酶。(3)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。(4)酶在化学反应前后性质不变，不会在完成催化后被降解。(5)酶具有的功能是催化。 3．(不定项)(2024·泰安高一月考)下列有关酶本质的探索过程的叙述，正确的是(　　) A．巴斯德和李比希的观点既有积极意义，又有其局限性 B．毕希纳发现某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起作用 C．萨姆纳从刀豆种子中提纯出的结晶可以催化尿素分解 D．切赫和奥尔特曼证明酶的化学本质是RNA而非蛋白质 答案　ABC 解析　切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能，D错误。 4．下列有关生物体内酶的叙述，正确的是(　　) A．酶在完成催化作用后立即失活 B．酶只能在活细胞内才能发挥作用 C．大多数酶是在核糖体上合成的 D．酶为反应过程供能从而降低反应活化能 答案　C 解析　酶在完成催化作用后不会立即失活，酶可以多次重复利用，A错误；只要条件适宜，酶在生物体内、外都能发挥作用，B错误；绝大多数酶是蛋白质，是在核糖体上合成的，C正确；酶的作用机理是降低化学反应所需的活化能，酶不能为反应过程供能，D错误。 课时对点练 [分值：100分] 第1～10题，每题6分；第11～12题，每题7分，共74分。 题组一　酶在细胞代谢中的作用 1．在如图所示的实验中，属于无关变量的是(　　) A．催化剂的种类 B．过氧化氢分解的速率 C．试管中的过氧化氢溶液的量 D．产生气泡量 答案　C 解析　分析实验装置可知，催化剂的种类属于该实验的自变量；过氧化氢分解的速率属于该实验的因变量；试管中的过氧化氢溶液的量属于该实验的无关变量；产生气泡量属于该实验的因变量。 题点　酶的探究实验中控制变量和设计对照 2.下列关于酶的活性及其影响因素的叙述，正确的是(　　) A.“探究温度对胃蛋白酶活性的影响”实验中，各实验组的pH可设置为7 B.“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”实验，分别加入不同pH的缓冲液后再加入底物 C.低温主要通过改变酶的肽键和空间结构，从而影响酶的活性 D.酶的基本组成单位是氨基酸 答案　B 解析　胃蛋白酶的最适pH是1.5，pH为7时，胃蛋白酶变性失活，故“探究温度对胃蛋白酶活性的影响”实验中，各实验组的pH可设置为1.5，A错误；低温可以抑制酶的活性，但不会破坏酶的空间结构，也不会改变酶的肽键，C错误；绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA，故酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，D错误。 题点　关于酶的实验设计 3．下列关于活化能的叙述，不正确的是(　　) A．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 B．无机催化剂、水浴加热都可以降低化学反应的活化能 C．酶可以降低化学反应的活化能 D．同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用效果更显著 答案　B 解析　水浴加热可以为化学反应提供能量，但不可以降低化学反应的活化能，B错误。 题点　酶的作用机理 4．(2025·株洲高一阶段检测)如图表示酶促反应和非酶促反应能量曲线，下列叙述错误的是(　　) A．曲线a代表非酶促反应 B．BD段可表示酶降低的活化能 C．AC段表示没有酶催化下化学反应所需的活化能 D．无机催化剂条件下的能量曲线应补充在曲线a、b之间 答案　B 解析　曲线a代表非酶促反应，曲线b代表酶促反应，结合图示可知，AB段可表示酶降低的活化能，A正确，B错误。 题点　酶的作用机理 5．酶在生物体的代谢中发挥着重要的作用，下列叙述正确的是(　　) A．酶的元素组成都是C、H、O、N、S B．酶能为化学反应提供能量，从而加快反应速率 C．细胞内的酶也可以在细胞外发挥作用 D．酶与底物结合发挥作用后会失活 答案　C 解析　酶大部分是蛋白质，元素组成主要是C、H、O、N，少部分是RNA，元素组成为C、H、O、N、P，A错误；酶可以降低化学反应的活化能，从而加快反应速率，B错误；酶是由活细胞产生的，在适宜条件下，酶可以在细胞内、细胞外、体外发挥催化作用，C正确；酶与底物结合并发挥作用后仍具有活性，可被重复利用，D错误。 题点　酶的作用机理 题组二　酶的本质 6．下列有关酶的说法正确的是(　　) A．酶的合成场所都是核糖体 B．酶作用的原理是降低化学反应的活化能 C．酶只能在体内起作用 D．酶与双缩脲试剂反应都能产生紫色 答案　B 解析　酶的化学本质是蛋白质或RNA，若为蛋白质则合成场所是核糖体，若为RNA，合成场所是细胞核，A错误；酶可以在细胞内起作用，也可以在细胞外、体外起作用，C错误；若酶是蛋白质，则能与双缩脲试剂反应产生紫色，若酶是RNA，则不能与双缩脲试剂反应产生紫色，D错误。 题点　酶的本质 7．脲酶是一种催化尿素分解成氨和二氧化碳的酶，具有高度专一性。最早从刀豆中提取并被证明是蛋白质。下列有关脲酶的叙述，正确的是(　　) A．脲酶的作用原理与无机催化剂的不同 B．能催化脲酶水解的酶是蛋白酶 C．在细胞内合成，在细胞外无法发挥作用 D．食用刀豆后，刀豆中的脲酶能催化人体中的尿素水解 答案　B 解析　脲酶的作用原理与无机催化剂相同，都是降低化学反应所需的活化能，A错误；酶是由活细胞产生的，可以在细胞内，也可以在细胞外发挥作用，C错误；刀豆中的脲酶属于蛋白质，食用刀豆后，相应的蛋白质会被水解，不能催化人体中的尿素水解，D错误。 题点　酶的本质 8．20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶，该酶由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．RNA具有生物催化作用 B．酶是由RNA和蛋白质组成的 C．酶的化学本质是蛋白质 D．绝大多数的酶是蛋白质，少数是RNA 答案　A 解析　除去RNaseP酶中的蛋白质，在提高Mg2＋浓度的前提下，RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，说明该酶中的RNA具有催化作用，A符合题意。 题点　酶的本质 9．(2025·牡丹江高一月考)如图甲、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。下列分析正确的是(　　) A．两种酶均被该种蛋白酶降解 B．乙酶遇双缩脲试剂显紫色 C．两种酶作用的原理都是降低活化能 D．甲酶含有一个氨基和一个羧基 答案　C 解析　分析曲线图可以看出，乙酶用蛋白酶处理后，活性不变，所以该酶没有被蛋白酶降解，A错误；酶的催化具有专一性，乙酶不能被蛋白酶降解，所以乙酶的化学本质可能不是蛋白质，不能与双缩脲试剂反应呈现紫色，B错误；甲酶用蛋白酶处理后酶活性降低，说明甲酶的化学本质是蛋白质，蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的，若该蛋白质中含有的是环状肽，则可能不含氨基和羧基；若该蛋白质中存在链状肽，则至少含有一个氨基和一个羧基，D错误。 题点　酶的本质 10．(不定项)图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测错误的是(　　) 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．若增加新鲜土豆片数量，量筒中产生气体的速度加快 C．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量 D．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限 答案　D 解析　一段时间后气体量不再增加是因为底物已经消耗完，D错误。 题点　酶的探究实验中控制变量和设计对照 11．(不定项)化学降解木质素需要高热量，酶提供了一个比化学降解更环保的过程。自然界中，真菌和细菌能够用它们分泌的木质素降解酶(一种蛋白质)分解木质素。下列有关叙述错误的是(　　) A．与化学降解木质素相比，酶降解耗能少 B．木质素降解酶的合成均需要核糖体、内质网和高尔基体的参与 C．木质素降解酶的合成过程以氨基酸为原料，同时有水的生成 D．木质素降解酶只能催化化学反应，不能作为化学反应的反应物 答案　BD 解析　由题干信息可知，自然界中的细菌也能合成木质素降解酶，但细菌细胞内无内质网和高尔基体，故木质素降解酶的合成不一定需要内质网和高尔基体参与，B错误；木质素降解酶能作为催化剂催化化学反应，也能作为底物被蛋白酶分解，D错误。 题点　酶的本质 12．(不定项)(2024·株洲高一期末)当受到镉胁迫时，添加适宜浓度的水杨酸可激活苦草体内的抗氧化酶系统，降低丙二醛和H2O2含量，有效缓解镉对苦草的氧化胁迫，从而降低其危害。下列相关推测成立的是(　　) A．镉可能是通过诱导细胞产生过量丙二醛和H2O2而对苦草产生氧化胁迫的 B．抗氧化酶系统为丙二醛和H2O2从常态成为活跃状态提供能量 C．苦草体内的抗氧化酶系统中可能包含H2O2酶，该酶可催化H2O2分解 D．水杨酸可能通过增强抗氧化酶的活性来提高苦草的抗氧化胁迫能力 答案　ACD 解析　当受到镉胁迫时，添加适宜浓度的水杨酸可降低丙二醛和H2O2含量，有效缓解镉对苦草的氧化胁迫，故镉可能是通过诱导细胞产生过量丙二醛和H2O2而对苦草产生氧化胁迫的，A符合题意；结合题干信息“添加适宜浓度的水杨酸可激活苦草体内的抗氧化酶系统，降低丙二醛和H2O2含量”，可推测苦草体内的抗氧化酶系统中可能包含H2O2酶，C符合题意。 题点　酶的作用机理 13．(10分)(2025·哈尔滨高一阶段检测)如图是探究过氧化氢酶量对酶促反应速率影响的实验装置图。请回答下列问题： (1)酶的作用机理是____________________________________________________。 (2)本实验中对自变量的控制可通过__________________来实现。因变量的观测指标可以用________________表示。 (3)在过氧化氢溶液相同浓度相同体积的不同实验组中，加入相同大小不同数目的浸过肝脏研磨液的滤纸片，则几个实验组最终生成的气体量是否相同________________，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)降低反应所需的活化能　(2)圆形滤纸片的数量　单位时间内收集的氧气量(气体量) (3)相同　过氧化氢量相同，分解产生的氧气量相等 解析　(2)该实验是探究过氧化氢酶量对酶促反应速率的影响，自变量为过氧化氢酶的量，因此可以通过改变浸过肝脏研磨液的圆形滤纸片的大小和数目来实现对自变量的控制。因变量是过氧化氢被分解的速率，可用单位时间内收集的氧气量(气体量)来表示。(3)由于酶只改变化学反应的速率不影响反应平衡，并且各组底物(H2O2)量相等，因此几个实验组最终生成的气体量相等。 题点　酶的探究实验中控制变量和设计对照 14．(16分)小麦的穗发芽影响其产量和品质。某地引种的红粒小麦的穗发芽明显低于当地白粒小麦。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，进行了如下实验：取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨制成提取液(去淀粉)，并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如表： 步骤 红粒管 白粒管 对照管 ① 加样 0.5 mL提取液 0.5 mL提取液 C ② 加缓冲液/mL 1 1 1 ③ 加淀粉溶液/mL 1 1 1 ④ 37 ℃保温适当时间，终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色 显色结果 ＋＋＋ ＋ ＋＋＋＋＋ 注：“＋”数目越多表示蓝色越深。 (1)步骤①中加入的C是__________，步骤②中加缓冲液的目的是控制____________变量pH。显色结果表明：淀粉酶活性较低的品种是__________。据此推测：淀粉酶活性越低，穗发芽率越______。若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应________。 (2)小麦淀粉酶包括α-淀粉酶和β-淀粉酶，为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用，设计了如图实验方案。 X处理的作用是____________。若Ⅰ中两管显色结果无明显差异，且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色显著____________(填“深于”或“浅于”)白粒管，则表明α-淀粉酶活性不同是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。 (3)生物体内各项生理活动的进行都需要酶的催化，组成酶的单体是____________________。 答案　(1)0.5 mL蒸馏水　无关　红粒小麦　低　缩短　(2)使β-淀粉酶失活　深于　(3)氨基酸或核糖核苷酸 解析　(2)探究α-淀粉酶和β-淀粉酶的活性在穗发芽率差异中的作用，应进行α-淀粉酶和β-淀粉酶的对照实验，X处理应是使β-淀粉酶失活。Ⅰ中α-淀粉酶失活，若两管显色结果无明显差异，说明β-淀粉酶活性与两种小麦穗发芽率差异无关，Ⅱ中β-淀粉酶失活，若Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色深于白粒管，则说明α-淀粉酶活性不同是引起两种小麦穗发芽率差异的主要原因。 题点　有关酶的综合分析 学科网（北京）股份有限公司 $