第1課時(shí)酶的作用和本質(zhì)課標(biāo)要求1．概述酶的作用和本質(zhì)。2．通過(guò)對(duì)有關(guān)酶試驗(yàn)的分析，學(xué)會(huì)限制變量和設(shè)計(jì)比照試驗(yàn)。核心素養(yǎng)1．生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀：酶的功能是由其獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)確定的。2．科學(xué)探究——試驗(yàn)思路及設(shè)計(jì)：能夠依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解試驗(yàn)，分析結(jié)果得出結(jié)論。學(xué)問(wèn)點(diǎn)一酶在細(xì)胞代謝中的作用必備學(xué)問(wèn)·夯實(shí)雙基1．酶的發(fā)覺歷程2．細(xì)胞代謝(1)概念：細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著很多_化學(xué)反應(yīng)__，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。(2)實(shí)例①兩分子單糖脫水縮合形成_二糖__，葡萄糖脫水縮合形成淀粉。②三分子脂肪酸與一分子甘油發(fā)生反應(yīng)形成_三酰甘油__。(3)意義：細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。3．酶在細(xì)胞代謝中的作用(1)試驗(yàn)——比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解①試驗(yàn)原理：簇新的肝臟中含有較多的_過(guò)氧化氫酶__，H2O2H2O＋O2。②試驗(yàn)過(guò)程和現(xiàn)象試管編號(hào)1234相同處理向4支試管中分別加入2mL3%的H2O2溶液不同處理不處理放在90℃左右的水浴中加熱滴入2滴FeCl3溶液，馬上將點(diǎn)燃的衛(wèi)生香放在試管內(nèi)液面的上方滴入_2滴__肝臟研磨液，馬上將點(diǎn)燃的衛(wèi)生香放在試管內(nèi)液面的上方現(xiàn)象氣泡基本無(wú)_少__較多_很多__點(diǎn)燃的衛(wèi)生香——_復(fù)燃但不明顯___復(fù)燃明顯__③試驗(yàn)結(jié)論Ⅰ.加熱、FeCl3和過(guò)氧化氫酶都可以_加快__反應(yīng)速率。Ⅱ.與無(wú)機(jī)催化劑FeCl3相比，過(guò)氧化氫酶的催化效率_更高_(dá)_。(2)科學(xué)方法——限制變量和設(shè)計(jì)比照試驗(yàn)①試驗(yàn)中的變量項(xiàng)目含義上述試驗(yàn)中實(shí)例自變量試驗(yàn)中_人為限制的對(duì)試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理__的因素不同條件的處理(加熱、_FeCl3溶液__和_肝臟研磨液__)因變量因_自變量__變更而變更的變量_過(guò)氧化氫分解速率__無(wú)關(guān)變量除自變量外，試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)_試驗(yàn)結(jié)果__造成影響的可變因素溶液的體積、肝臟研磨液的簇新程度、反應(yīng)時(shí)間等②比照試驗(yàn)Ⅰ.概念：除作為_自變量__的因素外，其余因素(無(wú)關(guān)變量)都_保持一樣__，并將結(jié)果進(jìn)行比較的試驗(yàn)。Ⅱ.基本要求：設(shè)置_比照組和試驗(yàn)組__。比照組是指未經(jīng)試驗(yàn)因素處理的、試驗(yàn)結(jié)果已知的組別(也叫常態(tài)組)，試驗(yàn)組是指經(jīng)試驗(yàn)因素處理的，人為變更條件的、試驗(yàn)結(jié)果未知的組別。例如：上述試驗(yàn)中1號(hào)試管在試驗(yàn)中的作用就是比照(空白比照)，2號(hào)、3號(hào)和4號(hào)試管是試驗(yàn)組。Ⅲ.試驗(yàn)的原則：?jiǎn)我蛔兞吭瓌t，即除了作為_自變量__的因素不同外，試驗(yàn)組和比照組的其余因素(無(wú)關(guān)變量)都_相同__且相宜。4．酶的作用原理(1)活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所須要的能量。(2)酶作用機(jī)理(實(shí)質(zhì))：_降低反應(yīng)的活化能__，同無(wú)機(jī)催化劑相比，酶_降低活化能__的作用更顯著，因而催化效率更高。(3)酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的圖解①曲線Ⅱ：_無(wú)催化劑催化的__反應(yīng)曲線。②曲線Ⅰ：_有酶催化的__反應(yīng)曲線。③AC段：在無(wú)催化劑的條件下，反應(yīng)所須要的活化能。④AB段：酶_降低的活化能__。⑤若將酶催化改為無(wú)機(jī)催化劑催化該反應(yīng)，則B點(diǎn)在縱坐標(biāo)上將向_上__移動(dòng)。(4)酶作用的意義：由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在較溫柔條件下快速有序地進(jìn)行?；顚W(xué)巧練1.細(xì)胞代謝只能產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有用的物質(zhì)。(×)2．加熱、無(wú)機(jī)催化劑和酶都能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。(×)3．無(wú)關(guān)變量是對(duì)試驗(yàn)沒有影響的變量。(×)4．酶通過(guò)給反應(yīng)物供應(yīng)能量加快反應(yīng)速率。(×)深化探討比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解試驗(yàn)中，2號(hào)試管與3、4號(hào)試管能不能形成比照，為什么？提示：不能，緣由是2號(hào)試管與3、4號(hào)試管之間不符合單一變量原則。課內(nèi)探究·名師點(diǎn)睛1．“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”試驗(yàn)留意事項(xiàng)(1)肝臟最好是簇新的，否則會(huì)因酶的數(shù)量削減和活性降低影響試驗(yàn)效果。(2)過(guò)氧化氫溶液最好現(xiàn)配現(xiàn)用，因過(guò)氧化氫在常溫下會(huì)漸漸分解，長(zhǎng)時(shí)間放置會(huì)導(dǎo)致過(guò)氧化氫濃度不精確，影響試驗(yàn)效果。(3)取液時(shí)，不能混用膠頭滴管，避開試劑混雜，影響試驗(yàn)結(jié)果。2．加熱與加催化劑的作用機(jī)理比較(1)加熱：給化學(xué)分子供應(yīng)能量。(2)酶與無(wú)機(jī)催化劑的共性①降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)速率加快，縮短達(dá)到平衡點(diǎn)的時(shí)間。②反應(yīng)前后性質(zhì)、數(shù)量不變。③只變更反應(yīng)速率，不變更反應(yīng)平衡點(diǎn)。典例剖析典例1下圖表示“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”試驗(yàn)，下列有關(guān)分析合理的是(C)A．本試驗(yàn)的自變量只是催化劑的不同B．本試驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量有溫度和酶的用量等C．1號(hào)與2號(hào)、1號(hào)與4號(hào)可分別構(gòu)成比照試驗(yàn)D．分析1號(hào)、2號(hào)試管的試驗(yàn)結(jié)果可知加熱能降低反應(yīng)的活化能解析：1號(hào)試管是比照組，2號(hào)、3號(hào)和4號(hào)試管分別進(jìn)行的操作是加熱、加無(wú)機(jī)催化劑、加酶，這些處理就是自變量，因此該試驗(yàn)的自變量是溫度和催化劑的種類，A錯(cuò)誤；除自變量外，試驗(yàn)過(guò)程中存在的會(huì)影響試驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的因素或條件稱為無(wú)關(guān)變量，過(guò)氧化氫的濃度、溶液體積、反應(yīng)時(shí)間、酶的用量等是無(wú)關(guān)變量，而溫度是自變量之一，B錯(cuò)誤；1號(hào)與2號(hào)比照，可說(shuō)明加熱能促進(jìn)過(guò)氧化氫分解，1號(hào)與4號(hào)比照，可得出過(guò)氧化氫酶能催化過(guò)氧化氫分解，C正確；加熱能使過(guò)氧化氫分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)單反應(yīng)的活躍狀態(tài)，不是降低反應(yīng)的活化能，D錯(cuò)誤。變式訓(xùn)練?如圖所示，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(C)解析：由于酶的作用是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，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，故①比②曲線的峰值要低，且①②曲線峰值的差值表示降低的活化能E，C正確。學(xué)問(wèn)點(diǎn)二酶的本質(zhì)必備學(xué)問(wèn)·夯實(shí)雙基1．酶本質(zhì)的探究歷程(1)巴斯德之前：發(fā)酵是一個(gè)純化學(xué)過(guò)程，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)。(2)巴斯德與李比希的爭(zhēng)辯eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(巴斯德(法國(guó))提出：只有活酵母菌細(xì)胞參加,才能進(jìn)行發(fā)酵,李比希(德國(guó))認(rèn)為：酵母菌細(xì)胞死亡裂解后釋,放出某種物質(zhì)引起發(fā)酵))(3)畢希納(德國(guó))：獲得含有釀酶的提取液，但未能分別鑒定出酶。(4)薩姆納(美國(guó))：1926年用丙酮提取出了刀豆種子中的脲酶，后用多種方法證明脲酶是_蛋白質(zhì)__。(5)切赫和奧特曼(美國(guó))：20世紀(jì)80年頭，發(fā)覺少數(shù)_RNA__也具有催化功能。2．酶的概念酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有_催化作用__的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是_蛋白質(zhì)__，少數(shù)是_RNA__。活學(xué)巧練1.酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的，只能在細(xì)胞內(nèi)起作用。(×)2．全部的酶都是在核糖體上合成的。(×)3．酶具有催化、調(diào)整等多種功能。(×)深化探討薩姆納獲得的脲酶結(jié)晶原委是什么物質(zhì)？結(jié)合你學(xué)的學(xué)問(wèn)給出一種可行的鑒定方法。提示：蛋白質(zhì)；利用雙縮脲試劑進(jìn)行鑒定。課內(nèi)探究·名師點(diǎn)睛酶的本質(zhì)和作用化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場(chǎng)所核糖體細(xì)胞核(主要)試驗(yàn)驗(yàn)證試驗(yàn)組待測(cè)酶液＋雙縮脲試劑→是否出現(xiàn)紫色反應(yīng)待測(cè)酶液＋吡羅紅染液→是否出現(xiàn)紅色比照組1蛋白質(zhì)樣液＋雙縮脲試劑→出現(xiàn)紫色反應(yīng)RNA樣液＋吡羅紅染液→出現(xiàn)紅色比照組2待測(cè)酶液不再具有催化實(shí)力待測(cè)酶液不再具有催化實(shí)力來(lái)源一般活細(xì)胞中均能產(chǎn)生生理功能具有生物催化功能作用機(jī)理降低化學(xué)反應(yīng)的活化能典例剖析典例2酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的。下列關(guān)于酶的敘述中，正確的一組是(A)①酶是一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì)②酶在代謝中只能起催化作用③酶在化學(xué)反應(yīng)前后種類和數(shù)量都不會(huì)發(fā)生變更④酶之所以能夠改變更學(xué)反應(yīng)速率，是因?yàn)楣?yīng)了化學(xué)反應(yīng)所需的活化能⑤只要條件相宜，酶在生物體外也能催化相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)A．②③⑤ B．①②④C．①③⑤ D．②③④[解析]大部分酶是蛋白質(zhì)，但少數(shù)酶是RNA，①錯(cuò)誤；酶的作用是催化，作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，但自身在反應(yīng)前后種類和數(shù)量不發(fā)生變更，②③正確、④錯(cuò)誤；酶在生物體內(nèi)外都可以發(fā)揮作用，⑤正確。變式訓(xùn)練?下列有關(guān)酶的敘述，正確的是(B)A．酶的數(shù)量因參加化學(xué)反應(yīng)而削減B．酶的基本組成單位是氨基酸或核糖核苷酸C．同一生物體不同細(xì)胞內(nèi)的各種酶催化反應(yīng)各不相同D．任何一個(gè)活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶，酶在細(xì)胞內(nèi)才起催化作用解析：酶的數(shù)量不會(huì)隨著化學(xué)反應(yīng)而變更；絕大多數(shù)酶屬于蛋白質(zhì)，少數(shù)酶為RNA，故酶的基本組成單位為氨基酸或核糖核苷酸；同一生物體不同細(xì)胞內(nèi)的酶有相同種類，如呼吸酶，它們催化的反應(yīng)是相同的；酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機(jī)物，除特別狀況下活細(xì)胞均能產(chǎn)生酶，酶可以在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外起催化作用?？茖W(xué)方法：限制變量和設(shè)計(jì)比照試驗(yàn)1．變量：試驗(yàn)過(guò)程中的變更因素稱為變量。2．比照試驗(yàn)①含義：除作為自變量的因素外，其余因素(無(wú)關(guān)變量)都保持一樣，并將結(jié)果進(jìn)行比較的試驗(yàn)。③試驗(yàn)設(shè)計(jì)原則a．比照原則：設(shè)計(jì)比照試驗(yàn)，既要有比照組又要有試驗(yàn)組。b．單一變量原則：試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)只有一個(gè)自變量，且無(wú)關(guān)變量在比照組和試驗(yàn)組中均要保持一樣且相宜。c．等量性原則：指除單一變量可以變更外，其他的試驗(yàn)條件應(yīng)是一樣的，如所用試劑量要相同、放在相同條件下培育、取長(zhǎng)勢(shì)相同的植物培育等。典例3下表是有關(guān)淀粉酶的探究試驗(yàn)，“＋”表示加，“－”表示不加。下列敘述正確的是(D)試管編號(hào)122mL3%淀粉溶液＋－2mL3%蔗糖溶液－＋1mL2%淀粉酶溶液＋＋結(jié)果檢測(cè)滴加斐林試劑并水浴加熱試驗(yàn)結(jié)果磚紅色無(wú)磚紅色A.試驗(yàn)的目的是探究pH對(duì)淀粉酶活性的影響B(tài)．能用碘液對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)C．試驗(yàn)中的自變量是催化劑的種類D．試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明淀粉酶具有專一性解析：分析圖表信息可知，該試驗(yàn)中的單一變量為底物的種類而不是pH，故試驗(yàn)?zāi)康牟皇翘骄縫H對(duì)淀粉酶活性的影響，A、C錯(cuò)誤；本試驗(yàn)不行用碘液對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，因?yàn)椴还艿矸勖改芊翊呋崽欠纸猓芤憾疾蛔兩珺錯(cuò)誤；試驗(yàn)結(jié)果為淀粉酶催化淀粉水解生成的還原糖，可與斐林試劑發(fā)生反應(yīng)生成磚紅色沉淀，而蔗糖一組不能發(fā)生反應(yīng)，說(shuō)明淀粉酶具有專一性，D正確。學(xué)霸記憶1.細(xì)胞代謝是細(xì)胞中化學(xué)反應(yīng)的總稱。2．酶是生物催化劑，其催化原理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。3．酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。1．如圖曲線表示物質(zhì)A生成物質(zhì)P的化學(xué)反應(yīng)，分別為無(wú)催化條件和有酶催化條件下的能量變更過(guò)程。下列相關(guān)敘述正確的是(D)A．a(chǎn)b段表示在有酶催化條件下，使物質(zhì)A生成物質(zhì)P反應(yīng)發(fā)生須要的活化能B．a(chǎn)d段表示在無(wú)催化劑催化條件下，使物質(zhì)A生成物質(zhì)P反應(yīng)發(fā)生須要的活化能C．若將酶催化改為無(wú)機(jī)催化劑催化該反應(yīng)，則b在縱軸上將向下移動(dòng)D．若只變更反應(yīng)的溫度或pH條件，則圖中曲線的原有形態(tài)可發(fā)生變更解析：依據(jù)圖中曲線、文字說(shuō)明和酶的作用原理可知bc段表示在有酶催化條件下，使物質(zhì)A生成物質(zhì)P反應(yīng)時(shí)須要的活化能；依據(jù)活化能概念可知，ac段表示無(wú)催化劑時(shí)所需的活化能；無(wú)機(jī)催化劑催化效率低，降低的活化能少，b應(yīng)向上移動(dòng)；溫度或pH影響酶的活性甚至?xí)姑竵G失活性，因此會(huì)改變更學(xué)反應(yīng)所需的活化能，因此變更溫度或pH，則圖中曲線的形態(tài)也會(huì)變更，所以D正確，A、B、C錯(cuò)誤。2．(2024·蘭州一中高一期末)下列關(guān)于比較過(guò)氧化氫在不同條件下分解的試驗(yàn)描述，正確的是(B)A．分別往試管中加入兩滴肝臟研磨液、FeCl3溶液，保證了催化劑用量相等B．該試驗(yàn)的自變量是高溫、FeCl3溶液和肝臟研磨液，因變量是H2O2的分解速率C．試驗(yàn)的溫度、底物的量等都能影響試驗(yàn)的結(jié)果，都是該試驗(yàn)的自變量D．通過(guò)該對(duì)比試驗(yàn)，證明酶具有高效性解析：每滴FeCl3溶液中的Fe3＋數(shù)大約是每滴肝臟研磨液中的過(guò)氧化氫酶分子數(shù)的25萬(wàn)倍，分別往試管中加入兩滴肝臟研磨液、FeCl3溶液，保證了加入溶液的量相等，但催化劑的用量并不相等，A錯(cuò)誤；該試驗(yàn)的自變量是高溫、FeCl3溶液和肝臟研磨液等處理?xiàng)l件，因變量是H2O2的分解速率，B正確；試驗(yàn)的溫度、底物的量等都能影響試驗(yàn)的結(jié)果，都是該試驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量，C錯(cuò)誤；該試驗(yàn)并不都是試驗(yàn)組，還設(shè)置有比照組，不是對(duì)比試驗(yàn)，D錯(cuò)誤；故選B。3．(2024·湖南雨花高一期末)某校生物愛好小組為探究影響酶活性的因素而設(shè)計(jì)了以下試驗(yàn)方案。請(qǐng)分析后回答下列問(wèn)題：試管底物和試劑試驗(yàn)條件甲1cm3蛋白塊＋4mL胃蛋白酶溶液37℃水溶液乙1cm3蛋白塊＋4mL胃蛋白酶溶液70℃水溶液丙1cm3蛋白塊＋4mL胃蛋白酶溶液0℃水溶液(1)該試驗(yàn)中，pH屬于_無(wú)關(guān)__變量，所以三支試管的pH應(yīng)_保持一樣且相宜。(2)甲、乙、丙三支試管中，酶活性最高的是_甲__試管。(3)如將試驗(yàn)的材料換為簇新肝臟研磨液和H2O2溶液，此設(shè)計(jì)不科學(xué)，其理由是_H2O2在加熱的條件下會(huì)分解__。(4)假如干脆選用雙縮脲試劑