第16課時酶的作用和本質(zhì)[目標(biāo)導(dǎo)讀]1.通過“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗，歸納酶的作用，并在此基礎(chǔ)上學(xué)會控制自變量、觀察和檢測因變量，并掌握設(shè)置對照實驗的基本方法。2.閱讀教材P81～82圖文，了解酶的發(fā)現(xiàn)歷程，歸納酶的本質(zhì)。[重難點擊]1.酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理。2.控制變量的方法。一酶在細(xì)胞代謝中的作用細(xì)胞代謝離不開酶，請結(jié)合教材實驗探討酶在代謝中的作用。1.細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動的基礎(chǔ)。細(xì)胞的主動運輸需要能量，細(xì)胞內(nèi)有機物的合成需要能量，外界能量輸入細(xì)胞并被細(xì)胞所利用，都要經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。(1)細(xì)胞中每時每刻都進行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。(2)生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)需要酶的參與。2.結(jié)合教材，通過“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗來認(rèn)識酶在細(xì)胞代謝中的作用。(1)實驗原理：2H2O2→2H2O＋O2過氧化氫在自然條件下分解緩慢，讓過氧化氫在加熱、加入Fe3＋或者加入新鮮的肝臟研磨液(含過氧化氫酶)的不同條件下分解，通過觀察氣泡數(shù)目和比較對衛(wèi)生香的助燃程度可以了解過氧化氫酶的作用。(2)實驗步驟試管編號新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液實驗處理12mL不做其他處理22mL90℃水浴加熱32mL滴加2滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液42mL滴加2滴新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液小貼士實驗中應(yīng)注意的問題1實驗時要選用新鮮的肝臟。肝臟如果不新鮮，肝細(xì)胞內(nèi)的過氧化氫酶等有機物就會在腐生菌的作用下分解，造成肝臟中酶的數(shù)量減少，且活性降低。2肝臟要制成研磨液。因為研磨液能加大肝細(xì)胞內(nèi)過氧化氫酶與試管中過氧化氫的接觸面積，從而加速過氧化氫的分解。3滴入肝臟研磨液和FeCl3溶液時，不能共用一個滴管，否則滴入的FeCl3溶液中會含少量肝臟研磨液而影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。4檢測試管內(nèi)產(chǎn)生的氣體。將點燃的衛(wèi)生香無火焰插入試管時，不要碰觸到氣泡或插入液面以下，以免衛(wèi)生香因潮濕而熄滅。5H2O2有腐蝕性，使用時要小心，不要觸及皮膚。(3)實驗現(xiàn)象與結(jié)果分析試管編號氣泡的多少點燃的衛(wèi)生香檢測結(jié)果分析1無明顯的氣泡無火焰H2O2自然分解緩慢2很少不亮加熱能促進H2O2分解3較多發(fā)亮Fe3＋能催化H2O2分解4很多復(fù)燃過氧化氫酶有催化H2O2分解的作用，且效率更高(4)實驗中變量的控制eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自變量：實驗過程中可以人為改變的變量。,因變量：隨著自變量的變化而變化的變量稱做因變量。,無關(guān)變量：除自變量外，實驗過程中可能還會存在一些,可變因素，對實驗結(jié)果造成影響，這些變量稱為無關(guān),變量。))除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實驗叫做對照實驗。在對照實驗中，除了要觀察的變量(自變量)外，其他變量(無關(guān)變量)都應(yīng)當(dāng)始終保持相同。結(jié)合上述概念，試著分析上述實驗中的自變量、因變量、無關(guān)變量、對照組、實驗組，將序號填入下表。自變量因變量無關(guān)變量對照組實驗組③⑤①②④⑥⑦①加入H2O2的量②FeCl3溶液和肝臟研磨液的新鮮程度③溫度和催化劑④實驗室的溫度⑤H2O2分解速率⑥1號試管⑦2、3、4號試管3.實驗的討論與思考(1)分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能。2號試管與1號試管相比，加熱為過氧化氫分子提供了活化能，從而使過氧化氫的分解加快。(2)過氧化氫酶和Fe3＋能加快過氧化氫的分解，是為其提供了活化能嗎？答案不是。(3)結(jié)合下圖歸納酶催化作用的實質(zhì)從上圖可以看出酶的催化作用的實質(zhì)是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。(4)4號試管和3號試管相比，說明酶和無機催化劑一樣，都能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，使原本高溫、高壓下才能發(fā)生的反應(yīng)在常溫、常壓下就能發(fā)生。同無機催化劑相比，酶的催化效率更高。歸納提煉過氧化氫在不同條件下的分解結(jié)果酶和無機催化劑一樣，并不改變化學(xué)反應(yīng)平衡點的位置，只是改變化學(xué)反應(yīng)的速度，使化學(xué)反應(yīng)更快地達到平衡點。而自身的組成、化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后不發(fā)生變化?；顚W(xué)活用1.在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗中，對實驗結(jié)果分析正確的是()A.在過氧化氫酶的作用下，過氧化氫的分解最快，是因為20%的肝臟研磨液的濃度高于3.5%的FeCl3溶液B.3.5%的FeCl3溶液對過氧化氫分解速率慢，是因為其分子摩爾濃度過高，影響了活性的正常發(fā)揮C.肝臟研磨液中過氧化氫分解速率快，是因為酶的催化效率比一般無機催化劑催化效率高D.如果將四支試管都放在90℃水浴中，第4支試管(加肝臟研磨液的試管)反應(yīng)速率仍最快問題導(dǎo)析(1)每滴20%的肝臟研磨液，其中含酶的分子數(shù)是每滴3.5%的FeCl3溶液中溶質(zhì)分子數(shù)的25萬分之一。(2)酶的催化效率比一般無機催化劑的催化效率高。(3)過氧化氫酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，在90℃水浴中，將會變性失去催化能力，F(xiàn)e3＋卻仍可以起催化作用。答案C解析結(jié)合實驗的原理和過程分析，還要注意酶在高溫時會失去活性。20%的肝臟研磨液，其中含酶的數(shù)量并不大，含酶的分子數(shù)是3.5%的FeCl3溶液中溶質(zhì)分子數(shù)的二十五萬分之一，A項錯誤；催化劑濃度大不會影響活性的正常發(fā)揮，B項錯誤；酶降低化學(xué)反應(yīng)所需活化能的作用要比無機催化劑效果更顯著，催化效率更高，C項正確；過氧化氫酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，在90℃水浴中，將會變性失去催化能力，F(xiàn)e3＋卻仍可以起催化作用，D項錯誤。2.如圖所示，在適宜的溫度、pH條件下，實線表示沒有酶時的反應(yīng)進程。在T1時，將催化此反應(yīng)的酶加入反應(yīng)物中，則圖中表示此反應(yīng)進程的是()A.曲線a B.曲線bC.曲線c D.曲線d答案C解析酶和無機催化劑一樣，并不改變化學(xué)反應(yīng)平衡點的位置，只是改變化學(xué)反應(yīng)的速度，使化學(xué)反應(yīng)更快地達到平衡點。從圖中可以看出，曲線a、b、d均改變了此反應(yīng)的平衡點，都是錯誤的。曲線c表示反應(yīng)酶使反應(yīng)達到平衡點的時間縮短(即反應(yīng)速度提高)，而不改變反應(yīng)的平衡點。二酶的本質(zhì)酶是一種生物催化劑，其化學(xué)本質(zhì)是什么呢？對此科學(xué)家們進行了不懈的研究。1.閱讀教材P81“資料分析”后，把科學(xué)家和他們的發(fā)現(xiàn)連起來。2.酶的概念：酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。3.唾液中含有唾液淀粉酶，要驗證唾液淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，請根據(jù)下列給出的實驗材料完成實驗的設(shè)計：剛?cè)〉耐僖?，已知蛋白液，雙縮脲試劑及試管等用具。組別待測液檢驗試劑預(yù)期現(xiàn)象結(jié)論實驗組唾液雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色唾液淀粉酶是蛋白質(zhì)對照組已知蛋白液雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色歸納提煉酶概念的深化(1)產(chǎn)生酶的細(xì)胞：所有的活細(xì)胞(哺乳動物成熟的紅細(xì)胞除外)。(2)酶在細(xì)胞內(nèi)的合成場所：不都在核糖體，RNA的合成主要在細(xì)胞核。(3)酶的基本組成單位：氨基酸或核糖核苷酸。(4)酶發(fā)揮作用的場所：無論在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、甚至體外，只要條件允許，酶都可以發(fā)揮作用。(5)酶只能催化已存在的化學(xué)反應(yīng)?；顚W(xué)活用3.判斷下列說法的正誤。(1)酶在生物體內(nèi)有催化和調(diào)節(jié)作用()(2)酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的蛋白質(zhì)()(3)有些酶中含有核糖()(4)酶催化作用的實質(zhì)——提高化學(xué)反應(yīng)的活化能，使化學(xué)反應(yīng)順利進行()(5)酶只有在活細(xì)胞內(nèi)才能發(fā)揮作用()(6)酶可以從食物中直接獲取()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×當(dāng)堂檢測1.20世紀(jì)80年代科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種RNaseP酶，是由20%的蛋白質(zhì)和80%的RNA組成的，如果將這種酶中的蛋白質(zhì)除去，他們發(fā)現(xiàn)留下來的RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性，這一結(jié)果表明()A.RNA具有生物催化作用B.酶是由RNA和蛋白質(zhì)組成的C.酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)D.絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA答案A2.對盛有過氧化氫的試管水浴加熱和加入催化劑，都能夠促進其分解，下列相關(guān)敘述正確的是()A.加熱和加入催化劑的基本原理是不同的B.加熱和加入催化劑都可以使過氧化氫分子的能量提高C.加熱和加入催化劑都可以降低過氧化氫分子的活化能D.酶和Fe3＋的作用原理是不同的答案A解析加熱可以使過氧化氫分子的能量提高，加入催化劑可以降低過氧化氫分解反應(yīng)的活化能。3.選用新鮮的肝臟來比較過氧化氫在不同的條件下分解的實驗，是因為新鮮的肝臟中()A.含F(xiàn)e3＋多B.含酶的種類多C.溫度高D.過氧化氫酶多且活性高答案D解析不新鮮的肝臟，過氧化氫酶的數(shù)量和活性都會有所下降。4.關(guān)于生物學(xué)實驗中的變量，下列說法不正確的是()A.任何生物學(xué)實驗中都需要設(shè)置變量B.對照實驗中應(yīng)遵循單一變量原則C.對照實驗中一定存在自變量D.無關(guān)變量并不是與實驗結(jié)果沒有關(guān)系答案A解析只有對照實驗中才需設(shè)置變量，純粹的觀察實驗(如用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體)則無需設(shè)置變量。5.如圖所示分別向4支各盛有5mL過氧化氫溶液的試管內(nèi)加入肝或砂子。在這個實驗中，試管A放氧相對緩慢，試管C和D不放氧。請回答：(1)肝臟中有什么物質(zhì)能引起過氧化氫釋放氧氣？______________。理由是__________________________________________________。(2)為什么用煮沸冷卻的肝作對照要比用砂子作對照更好一些？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)為什么試管B放氧速度比試管A快？________________________________________________________________________。答案(1)過氧化氫酶過氧化氫酶能催化過氧化氫分解成H2O和O2(2)煮沸冷卻的肝中同樣含有過氧化氫酶，但已失去活性，這樣遵循了單一變量原則(3)將肝碾碎，過氧化氫酶容易釋放出來40分鐘課時作業(yè)基礎(chǔ)過關(guān)知識點一酶在代謝中的作用1.下列敘述與如圖實驗不相符的是()A.該實驗的自變量是催化劑的種類B.該實驗的因變量是催化劑的催化效率C.該實驗?zāi)茏C明酶降低活化能的作用更顯著D.加入肝臟研磨液和Fe3＋，前者的反應(yīng)速率總是較快答案D解析在適宜的條件下，酶和無機催化劑相比，降低活化能的效果更好，不同條件下，二者無法比較。2.在實驗中需要控制各種變量，其中人為改變的變量是()A.因變量 B.自變量C.無關(guān)變量 D.控制變量答案B解析在實驗中，需要控制相應(yīng)的一些變量，以免影響實驗結(jié)果。其中，因變量是指隨著自變量的變化而變化的變量；除自變量外，對實驗結(jié)果造成影響的一些可變因素稱為無關(guān)變量；而人為改變的變量稱為自變量。3.下列試管中各注入10mL2%的過氧化氫溶液，實驗中產(chǎn)生氣泡最多的是()答案A解析A中含有豐富的過氧化氫酶，催化效率高；C中加熱后酶失去了活性。4.生物體內(nèi)酶的作用是()A.能使不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生B.能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能C.為生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)提供能量D.催化效率與無機催化劑相同答案B解析酶作為生物催化劑，只能改變化學(xué)反應(yīng)的速率而不能使本來不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。5.下列各圖中，①表示有酶催化的反應(yīng)曲線，②表示沒有酶催化的反應(yīng)曲線，E表示酶降低的活化能。正確的圖解是()答案C解析活化能是指分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。酶可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)更容易進行。知識點二酶的本質(zhì)6.當(dāng)某種RNA存在時，生物體內(nèi)的某種化學(xué)反應(yīng)能正常進行，當(dāng)這種RNA被有關(guān)的酶水解后，此種化學(xué)反應(yīng)的速率便慢了下來。由此可以說明()A.RNA是核酸的一種B.RNA也可起生物催化劑的作用C.RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中D.RNA是該種生物的遺傳物質(zhì)答案B解析根據(jù)題意分析可知，RNA能催化化學(xué)反應(yīng)的進行，是一種生物催化劑。7.下列關(guān)于酶的敘述中，正確的是()A.酶的基本組成單位是氨基酸或核糖核苷酸B.酶的形成都要經(jīng)過核糖體的合成、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工等幾個階段C.酶通過為反應(yīng)物供能和降低活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率D.酶只能由內(nèi)分泌細(xì)胞合成答案A解析酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA?；瘜W(xué)本質(zhì)是RNA的酶的形成不需要經(jīng)過核糖體的合成、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工；酶是通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率的；能進行正常代謝的細(xì)胞都能合成酶。8.酶在水解過程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，這說明()A.酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的B.酶是生物催化劑C.絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)D.酶的基本組成單位是多肽答案C解析氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位，酶水解后最終得到氨基酸，可見絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。能力提升9.某一不可逆化學(xué)反應(yīng)(S→P＋W)在無酶和有酶催化時均可以進行。當(dāng)該反應(yīng)在無酶條件下進行到時間t時，向反應(yīng)液中加入催化該反應(yīng)的酶。圖中能正確表示加酶后反應(yīng)物濃度隨反應(yīng)時間變化趨勢的曲線是()A.甲B.乙C.丙D.丁答案D解析加入酶后，加快反應(yīng)速度，所以反應(yīng)物濃度下降速度增大，由于該反應(yīng)是不可逆反應(yīng)，所以最后反應(yīng)物都將消耗完。10.多酶片中含有的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶具有輔助消化的作用。下列關(guān)于酶的敘述，正確的是()A.多酶片中的酶都是蛋白質(zhì)B.一個酶分子只起一次作用C.酶提供反應(yīng)開始時所必需的活化能D.食物消化過程需要酶的作用，而細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)不需要酶的作用答案A解析多酶片中的酶都是蛋白質(zhì)；酶可以重復(fù)利用；酶不能提供能量；細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)需要酶的作用。11.下列關(guān)于活化能的敘述，不正確的是()A.分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量B.無機催化劑、水浴加熱都可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能C.酶可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能D.同無機催化劑相比，酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的作用效果更顯著答案B解析酶和無機催化劑均能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。相比之下，酶降低活化能的作用效果更顯著。水浴加熱雖然能加快化學(xué)反應(yīng)速度，但并沒有降低反應(yīng)的活化能。12.一透析袋(其膜為半透膜)中裝有物質(zhì)M和分解它的酶，此袋放在盛有蒸餾水的容器中，第二天檢查時，在蒸餾水中發(fā)現(xiàn)有物質(zhì)X，根據(jù)這一觀察，下列哪項是正確的()①酶分解了物質(zhì)X②M被分解③X是物質(zhì)M的組成成分④X能透過透析袋A.①②③ B.②③④C.①③④ D.①②④答案B解析在蒸餾水中沒有物質(zhì)M，有三種可能，一是M不能透過透析袋進入蒸餾水中；二是物質(zhì)M被酶催化反應(yīng)，且產(chǎn)物不能進入蒸餾水中；三是物質(zhì)M被酶催化反應(yīng)，且產(chǎn)物進入蒸餾水中。既然蒸餾水中發(fā)現(xiàn)有物質(zhì)X，則第三種推測正確。13.為了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶，某學(xué)生設(shè)計了兩組實驗，如圖所示。在37℃水浴中保溫一段時間后，1、2中加入適量雙縮脲試劑，3、4中不加任何試劑，下列實驗?zāi)苓_到目的的是()A.實驗②B.實驗①C.實驗①、實驗②都能D.實驗①、實驗②都不能答案A解析雙縮脲試劑檢測的是蛋白質(zhì)，蛋白酶也是蛋白質(zhì)，故本題無法從化學(xué)特性上達到目的，只有考慮物理特性，如蛋白塊的變小或消失。14.活化能是指分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。如圖為酶的作用模型。請據(jù)圖回答下列問題：(1)從圖中可以看出，沒有酶催化時，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)需要的活化能________，有酶催化時，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)需要的活化能________，a指______________________。因此，酶催化作用的實質(zhì)是__________________________。(2)酶的化學(xué)本質(zhì)是____________________，酶起作用的部位是____________________。答案(1)高低酶所降低的活化能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能(2)蛋白質(zhì)或RNA細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外解析酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，從而提高反應(yīng)速率。絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。15.在編號為1～4號的4支試管內(nèi)各注入10mL3%的過氧化氫溶液，1號試管作為對照，2號試管內(nèi)迅速放入新鮮豬肝1～2小塊，3號試管內(nèi)放入一枚銹鐵釘，4號試管內(nèi)放入煮熟的豬肝1～2小塊，根據(jù)實驗現(xiàn)象回答下列問題：(1)立即出現(xiàn)大量氣泡的試管為__________號，這種氣體是________，產(chǎn)生大量氣泡的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)4號試管內(nèi)有什么變化？__________。理由是______________________________________________________________________________________________________。(3)2號和3號試管內(nèi)都能產(chǎn)生氣體，但產(chǎn)生氣體的速度和數(shù)量不同，原因是_______。答案(1)2氧氣新鮮豬肝內(nèi)的過氧化氫酶迅速催化過氧化氫分解，產(chǎn)生大量氧氣(2)無變化煮熟的豬肝細(xì)胞內(nèi)的過氧化氫酶被破壞，失去了活性(3)酶(或過氧化氫酶)的催化效率更高解析1號試管作為對照；在2號試管中，