資源簡介 中小學教育資源及組卷應用平臺第5單元 細胞的能量供應和利用第1課時 降低化學反應活化能的酶一 酶的作用和本質1.說出酶的作用和本質。2.嘗試比較過氧化氫在不同條件下的分解速率。3.學會控制自變量,觀察和檢測因變量的變化。課程重點:1.比較過氧化氫在不同條件下的分解速率快慢的實驗;2.酶的本質。課程難點:1.酶能降低化學反應的活化能;2.酶的本質。教學建議:細胞代謝是通過化學反應來實現的,而化學反應的發生離不開能降低活化能的酶。酶是什么 其本質是什么 科學家進行了長期的探索,我們要認同科學發展是在不斷地探索和爭論中前進的。理解和掌握酶是活細胞產生的具有催化作用的一類有機物,大多數酶是蛋白質,少數是RNA,而不是所有的酶都是蛋白質。進行有關的實驗和探究,學會控制自變量、觀察和檢測因變量,以及設置對照實驗和重復實驗。 一、對照實驗1.細胞代謝:細胞中每時每刻都進行著許多① 化學反應 ,稱為細胞代謝。 2.對照實驗的變量控制:實驗過程中可以變化的因素稱為變量。其中人為改變的變量稱為② 自變量 ,隨著自變量的變化而變化的變量稱作③ 因變量 ,除自變量外,實驗過程中可能還會存在一些可變因素,對實驗結果造成影響,這些變量稱為④ 無關變量 。除一個因素以外,其余因素都保持不變的實驗叫作⑤ 對照實驗 ,它一般設置對照組和實驗組。 二、酶的本質1.酶本質的探索過程:1857年巴斯德提出發酵是由于酵母細胞的存在,即有⑥ 活細胞 的參與才能引起發酵;而德國化學家李比希卻堅持認為引起發酵的是酵母細胞中的某些物質,但這些物質只有在酵母細胞⑦ 死亡并裂解 后才能發揮作用,兩種觀點爭執不下。德國化學家畢希納發現不含酵母細胞的⑧ 提取液 與活酵母是一樣的,都能引起發酵,他將引起發酵的物質稱為釀酶。最早從刀豆中提取出脲酶的是美國科學家薩姆納,他用多種方法證明了酶是⑨ 蛋白質 。20世紀80年代,美國科學家切赫和奧特曼發現少數⑩ RNA 也有生物催化功能。 2.酶的定義:酶是 活細胞 產生的,具有 催化 作用的一類 有機物 。 三、酶的作用分子從常態轉變為 容易發生化學反應 的活躍狀態所需要的 能量 稱為活化能。同無機催化劑相比,酶降低活化能的作用更顯著,因而催化效率更高,這樣細胞代謝就能在 溫和 的條件下快速進行。 1.酶的基本組成單位是( )。A.蛋白質 B.氨基酸C.核糖核酸 D.氨基酸或核糖核苷酸【解析】酶的化學本質是蛋白質或RNA,蛋白質的基本組成單位是氨基酸,RNA的基本組成單位是核糖核苷酸。【答案】D2.酶具有極強的催化功能,其原因是( )。A.降低了化學反應的活化能B.增加了反應物之間的接觸面C.提高了反應物分子的活化能D.酶提供使反應開始所必需的活化能【解析】酶之所以能使代謝在溫和的條件下快速地進行,原因就是酶降低了化學反應的活化能,提高了活化分子的數量。【答案】A3.(2014年晉江僑聲高一月考)下列有關酶的說法,不正確的是( )。A.不是所有的酶都在核糖體上合成B.酶在化學反應前后自身化學性質不發生改變C.酶都是由活細胞產生的D.細胞環境是酶正常發揮催化作用的必要條件【解析】有少數酶是RNA,其合成不在核糖體上,A正確;酶只起催化作用,不參與反應,在化學反應前后自身化學性質不發生改變,B正確;酶都是由活細胞產生的,C正確;酶可在細胞外起作用,D錯誤。【答案】D4.(2015年廈門二中高三月考)下列有關酶的敘述,正確的是( )。A.高溫和低溫均能破壞酶的結構使其失去活性B.同一個體的不同細胞,酶的種類相同,數量不同C.酶是由活細胞產生的,只能在細胞內起作用D.酶都是通過降低反應的活化能來提高反應速率【解析】高溫破壞酶的結構使其失活,低溫降低酶的活性,A錯誤;同一個體的不同細胞,酶的種類不同,數量也不同,B錯誤;酶是由活細胞產生的,即可在細胞內起作用,也可分泌到細胞外起作用,C錯誤;酶都是通過降低反應的活化能來提高反應速率,D正確。【答案】D5.(2014年鶴壁高一檢測)有關酶的發現過程敘述錯誤的是( )。A.斯帕蘭札尼做了一個巧妙的實驗,發現了化學消化B.巴斯德和李比希的觀點既有積極意義,又有其局限性C.畢希納認為酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎后繼續起催化作用,他將這些物質稱為釀酶D.薩姆納認為酶多數是蛋白質,少數是RNA【解析】斯帕蘭札尼做了一個巧妙的實驗,阻止了物理消化的進行,從而證明了化學消化的存在;薩姆納提取到脲酶的化學本質是蛋白質,沒有發現RNA起到酶的作用。【答案】D知識點一:比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗解讀1.請敘述實驗原理,并用化學方程式表示。答案:過氧化氫在高溫或Fe3+或H2O2酶的作用下都可分解成H2O和O2。2H2O22H2O+O22.該實驗設計遵循了對照原則和單一變量原則,具體分析如下圖所示。圖中的實際結果就是觀察指標,即各試管氣泡冒出情況。請問,若將帶火星的衛生香放在試管液面上,第3、4號試管中的現象相同嗎 如果不同,則現象分別是什么 本實驗能得出什么結論 答案:不同。第3號試管中衛生香火頭變明亮,第4號試管中衛生香復燃。結論:酶的催化作用比無機催化劑的催化作用更顯著。3.實驗過程中需要注意哪些事項 并簡要說明原因。答案:①肝臟要新鮮,以保證H2O2酶的數量及活性;②肝臟要制成研磨液,以便與底物H2O2充分接觸;③滴加研磨液和FeCl3溶液的滴管不能共用,否則影響實驗結果的準確性;④帶火星的衛生香不要觸碰到氣泡或插入到液面以下,以免衛生香因潮濕而熄滅;⑤H2O2溶液有腐蝕性,使用時要小心,不要觸及皮膚。知識總結該知識點是探究酶的高效性。催化劑催化效應的高低是相對的,酶作為生物催化劑表現出高效性也是有條件的,一是要保證酶活性的適宜條件,如適宜的溫度、pH等;二是要在同等條件下與無機催化劑的催化效應相比較;三是相比較的酶和無機催化劑催化的化學反應要相同。例1 過氧化氫酶能催化H2O2的分解,產生的[O]能使溶于水的無色焦性沒食子酸氧化生成橙紅色沉淀。為了鑒定馬鈴薯塊莖是否含有過氧化氫酶,設計了如下實驗。(1)3號試管內加入的物質是 。 (2)設計2號試管作為對照的具體目的是 。 (3)如果2號試管未產生顏色反應,則出現橙紅色沉淀的是 號試管。 【解析】要鑒定馬鈴薯塊莖是否含有過氧化氫酶,題目給出了四組實驗,很顯然,1、2、4號為對照組,3號為實驗組,遵循單一變量的原則,所以3號試管內加入的物質應為2 mL焦性沒食子酸溶液,2滴H2O2溶液和2 mL馬鈴薯塊莖提取液。1號試管對照的目的是排除水對H2O2的影響,2號試管是為了排除馬鈴薯塊莖提取液中的其他物質對實驗結果的影響,4號試管是為了驗證失活的過氧化氫酶分解H2O2產生的顏色反應,因此,對照組將都不會出現橙紅色沉淀,即只有3號試管能產生顏色反應。【答案】(1)2 mL焦性沒食子酸溶液、2滴H2O2溶液、2 mL馬鈴薯塊莖提取液 (2)排除馬鈴薯塊莖提取液中的其他物質對實驗的影響 (3)3 技巧歸納該題為實驗題,解題時要讀懂實驗設計的意圖,實驗遵循了單一變量原則和對照性原則。探究馬鈴薯塊莖中是否含H2O2酶,設立了1、2、4三組實驗的對照組,通過顏色變化來反映反應發生的情況,達到探究的目的。知識點二:對酶的化學本質及作用機理的認識1.酶與一般催化劑的共同點有哪些 答案:①加快化學反應速率,本身沒有數量和性質上的改變;②只能催化已存在的化學反應;③降低化學反應的活化能,縮短達到平衡的時間,但不改變平衡點。2.如果某種酶的化學本質是蛋白質,該如何證明 如果是RNA呢 請簡要說出實驗原理。答案:①證明某種酶是蛋白質:實驗組:待測酶液+雙縮脲試劑→是否出現紫色反應;對照組:已知蛋白液+雙縮脲試劑→出現紫色反應。②證明某種酶是RNA:實驗組:待測酶液+吡羅紅染液→是否呈現紅色;對照組:已知RNA溶液+吡羅紅染液→呈現紅色。3.什么是活化能 酶的作用機理是什么 酶除在細胞內發揮作用外,適宜條件下在細胞外(如試管、消化道中)是否也能發揮作用 答案:分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量稱為活化能。酶的作用機理是降低化學反應的活化能。適宜條件下,酶在細胞外也能發揮作用。4.酶與無機催化劑降低活化能的作用是否相同 誰的作用更顯著 其意義是什么 答案:不同。酶降低活化能的作用更顯著,從而使得細胞代謝能在較溫和的條件下進行。知識總結酶的化學本質是蛋白質或RNA,這里有兩點說明:一是大多數酶的化學本質是蛋白質。解題時,一般都把酶的成分看成是蛋白質,除非題目中有特別的說明。二是一般正常情況下,酶本身不會被自身的酶水解,如胃中的胃蛋白酶的化學本質是蛋白質,但在胃中不會被自身的酶水解,而隨唾液進入胃中的唾液淀粉酶在酸性條件下失活后,作為蛋白質類物質卻會被胃蛋白酶水解。作為催化劑,酶在催化反應前后,本身沒有數量和性質上的改變。例2 當某種RNA存在時,生物體內的某種化學反應能正常進行,當這種RNA被有關的酶水解后,此種化學反應的速率便慢了下來。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主要存在于細胞質中D.RNA是該種生物的遺傳物質【解析】有些酶的化學本質是RNA,題目中提到的RNA是某種化學反應的生物催化劑——酶。【答案】B 技巧歸納催化劑(包括酶)的催化機理是能降低化學反應的活化能。如下圖所示,由于在催化反應中,只需較少的能量就可以使反應物進入“活化態”,和非催化反應相比,處于“活化態”的分子數量大大增加,從而加快了反應速率。同無機催化劑相比,酶降低活化能的作用更顯著。1.下列關于酶和無機催化劑的敘述,錯誤的是( )。A.二者均可改變反應的速率B.反應前后,二者的性質和數量均沒有變化C.酶可降低反應的活化能,而無機催化劑則不能D.酶需要溫和的條件,而無機催化劑則不需要【解析】酶和無機催化劑均可改變反應速率;反應前后,二者的性質和數量均沒有變化;二者均可降低反應的活化能,而酶降低活化能的作用更顯著;酶的作用需要溫和的條件,而無機催化劑的作用往往需要加熱、加壓等條件。【答案】C2.20世紀80年代科學家發現了一種RNaseP酶,是由20%的蛋白質和80%的RNA組成,如果將這種酶中的蛋白質除去,并提高Mg2+的濃度,他們發現留下來的RNA仍然具有與這種酶相同的催化活性,這一結果表明( )。A.某些RNA具有生物催化作用B.酶是由RNA和蛋白質組成的C.酶的化學本質是蛋白質D.絕大多數酶是蛋白質,少數是RNA【解析】RNaseP酶除去蛋白質僅剩RNA后仍具有催化活性,表明RNaseP酶中起催化作用的化學物質是RNA,因此可以說明某些RNA具有生物催化作用;絕大多數酶是蛋白質,少數是RNA說法是正確的,但是該題不能體現這一觀點。【答案】A3.(2015年衡陽八中高三月考)某同學設計了如下實驗,下列敘述正確的是( )。加入物質 試管號1 2H2O2(mL) 2 2質量分數20%的肝臟研磨液 2 —質量分數3.5%的FeCl3溶液 — 2恒溫處理15 min(℃) 37 37帶火星的衛生香檢測 略 略 A.本實驗的自變量是催化劑的有無B.本實驗的原理是酶能降低化學反應的活化能C.最終試管1中溶液顏色較深D.若肝臟研磨液不新鮮,可導致兩組試管衛生香的復燃程度相同【解析】本實驗的自變量是催化劑的種類,A錯誤;本實驗的原理是新鮮肝臟中含較多過氧化氫酶,可催化過氧化氫分解,FeCl3溶液中的Fe3+也能催化過氧化氫分解,B錯誤;試管中溶液顏色深淺與反應無關,也不好比較,C錯誤;若肝臟研磨液不新鮮,含過氧化氫酶較少,可導致兩組試管衛生香的復燃程度相同,D正確。【答案】D4.甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理,酶活性與處理時間的關系如右圖所示。下列分析錯誤的是( )。A.甲酶能夠抗該種蛋白酶降解B.甲酶是不可能具有催化功能的RNAC.乙酶的化學本質為蛋白質D.乙酶活性的改變是因為其分子結構的改變【解析】本題以坐標圖為信息載體,主要考查酶的本質、特點及功能的相關知識。觀察曲線圖看出,甲酶的活性始終保持不變,說明甲酶能抗該種蛋白酶的降解;從酶的化學成分上來看,絕大多數是蛋白質,極少數是RNA,甲酶也可能是具有生物催化作用的RNA;乙酶的活性不斷降低,說明能被該種蛋白酶降解,其本質為蛋白質;乙酶被降解的過程中其分子結構會發生改變。【答案】B5.根據下圖給定的條件,回答問題:(1)產生氣泡快的試管是 。原因是 。 (2)使用的肝臟應是新鮮的,原因是 ;而且要盡量剪碎制成研磨液,原因是 。 (3)向兩試管內滴入肝臟研磨液和氯化鐵溶液時,能否共用一個吸管 為什么 (4)除觀察衛生香燃燒是否猛烈外,請再給出一種簡單的定性描述酶有較強活性的方法。【解析】該題考查學生實驗操作和對實驗結果分析的能力。肝臟細胞中含有大量的過氧化氫酶,能催化H2O2生成H2O和O2,正常情況下,酶的催化能力比無機催化劑Fe3+要高得多。【答案】(1)甲 H2O2酶比Fe3+的催化效率高 (2)新鮮肝臟含有較多的H2O2酶且酶的活性較強 剪碎能使H2O2酶與H2O2的接觸面積大大增加,進而加快反應速率 (3)不能;因為用吸過H2O2酶溶液的吸管再去吸FeCl3溶液,可因吸管內殘留的H2O2酶混入到滴加FeCl3的試管內,由于酶具有高效性,將嚴重影響實驗結果,從而失去了加FeCl3的試管在實驗中的對比作用。 (4)可用肉眼觀察兩個試管內單位時間內放出氣泡的多少。 1.下列關于酶的敘述,不正確的是( )。A.酶的化學本質是蛋白質或RNAB.能夠催化脂肪酶水解的酶是脂肪酶C.酶的催化效率高是因為其降低活化能的作用顯著D.酶催化的化學反應一般是在比較溫和的條件下進行的【解析】絕大多數酶的本質是蛋白質,極少數為RNA;脂肪酶的本質為蛋白質,所以用蛋白酶才能夠將其水解;酶能夠較大幅度地降低化學反應的活化能;溫度、pH等都會對酶的活性產生影響,所以酶催化的化學反應一般在比較溫和的條件下進行。【答案】B2.右圖所示實驗的自變量是( )。A.加入H2O2溶液的量B.催化劑的類型C.衛生香燃燒的猛烈程度D.O2的產生速率【解析】由圖示可知,左邊試管中加入的是無機催化劑Fe3+,右邊試管中加入的是生物催化劑過氧化氫酶,其他因素均相同。【答案】B3.下列有關設置對照實驗的敘述,錯誤的是( )。A.要設置對照組和實驗組B.要遵循單因子變量原則C.無關變量要始終相同且適宜D.自變量要始終保持相同【解析】對照實驗一般要設置對照組和實驗組;對照實驗要遵循單因子變量原則;在對照實驗中,除了要觀察的變量(自變量)外,其他變量都應當始終保持相同。【答案】D4.在過氧化氫酶和Fe3+的催化效率比較實驗中,把肝臟制成研磨液的目的是( )。A.有利于過氧化氫酶的釋放B.保護過氧化氫酶C.提高過氧化氫酶的活性D.以上說法都不對【解析】過氧化氫酶存在于肝臟細胞內,只有通過研磨,釋放出來后,才能作用于H2O2。【答案】A5.在過氧化氫酶溶液中加入雙縮脲試劑,其結果應該是( )。A.產生氣泡 B.溶液呈藍色C.溶液呈紫色 D.產生磚紅色沉淀【解析】過氧化氫酶的化學本質是蛋白質,在過氧化氫酶溶液中加入雙縮脲試劑可檢驗蛋白質。蛋白質遇到雙縮脲試劑,溶液呈紫色。【答案】C6.下表是在20 ℃時所測得的過氧化氫分解的活化能,依據此表可得出的結論是( )。條件 活化能(kJ/mol)沒有催化劑催化 用膠態鉑催化 用過氧化氫酶催化 75 54 29 A.過氧化氫分解必須有催化劑B.用過氧化氫酶可以提供活化能C.用膠態鉑催化時可降低54 kJ/mol的活化能D.酶比無機催化劑更能降低反應活化能【解析】活化能是指在一定溫度下,一摩爾底物(反應物)全部進入活化態所需要的自由能。在一個化學反應體系中,反應開始時,反應物分子的平均能量水平低,為“初態”。在反應的任何一瞬間,反應物中都有一部分分子具有比初態更高一些的能量,高出的這一部分能量就是“活化能”。【答案】D7.下列關于酶本質的研究,按研究時間的先后順序,排列正確的是( )。①證明了脲酶是一種蛋白質 ②酒精發酵需要活細胞的參與 ③發現少數RNA也具有生物催化功能 ④人們認識到釀酒就是讓糖類通過發酵變成酒精和二氧化碳 ⑤用不含酵母菌的酵母提取液進行發酵獲得成功,證明生物體內的催化反應也可在體外進行A.④②⑤①③ B.③④⑤②①C.①⑤④②③ D.③④①②⑤【解析】關于酶的探索過程首先是對釀酒中的化學反應開始的,依次經過巴斯德和李比希、畢希納、薩姆納等科學家,最終認識到生物體內的化學反應由酶起催化作用,且酶是蛋白質;后來切赫和奧特曼發現少數RNA也具催化作用。【答案】A8.(2015年嘉興一中高二月考)將一個土豆(含有過氧化氫酶)切成大小和厚薄相同的若干片,放入盛有一定體積和濃度的過氧化氫溶液的針筒中(如圖所示)。若土豆片為4片時,在溫度為15 ℃的條件下,每隔5分鐘收集一次數據,并繪制出如圖曲線1。利用同樣的實驗裝置,改變某一種條件后,收集數據可繪制出曲線2。則改變的條件是( )。A.降低過氧化氫溶液的濃度B.增加土豆片的數量C.將溫度提高到25 ℃D.將針筒換成容積更大的【解析】分析兩曲線可知改變某一種條件后,最終生成的氣體量減少了,說明反應物的量也應該少了。【答案】A9.請回答:(1)下列關于酶的本質的敘述,正確的是 。 A.都具有專一性 B.都是有機物C.都是活細胞產生的 D.都具有高效性(2)下圖中的甲、乙、丙、丁表示酶的是 。 A.甲 B.乙 C.丙 D.丁(3)以下過程有酶參加催化的是 。 A.Fe3+催化H2O2的分解B.用雙氧水對傷口消毒C.用酒精殺菌D.甘油進入細胞內【解析】從本質上來講,酶是活細胞產生的一類具有生物催化作用的有機物,大多數的酶是蛋白質,少數是RNA;酶能加快化學反應速率,但本身沒有數量和性質上的改變,圖中的甲物質在反應前后沒有發生改變,是催化乙物質分解成丙和丁物質的酶;用雙氧水對傷口消毒,雙氧水在H2O2酶作用下水解成水和氧氣,是一種強氧化劑。【答案】(1)B (2)A (3)B10. 20世紀80年代,T.R.Cech在研究四膜蟲時,發現其rRNA前體加工除去某些片段的過程中發生“剪接反應”,該反應是在僅有RNA沒有任何蛋白質參與的情況下完成的。下列推論最合理的是( )。A.該反應不需要酶的催化B.四膜蟲體內的這種RNA具有酶的特性C.所有蛋白質和RNA都是酶D.有的DNA也可能是酶【解析】在四膜蟲的rRNA前體加工除去某些片段的過程中,起催化作用的酶不是蛋白質,而是四膜蟲體內的這種RNA本身,即RNA也具有酶的特性。【答案】B11.如右圖,在適宜的溫度、pH條件下,實線表示沒有酶時反應的進程。在T1時,將催化此反應的酶加入反應物中,則圖中表示此反應進程的是( )。A.曲線A B.曲線B C.曲線C D.曲線D【解析】酶的作用是降低反應的活化能,因而催化效率更高,但它并不改變反應平衡。從圖中可以看出,曲線A、B、D均改變了此反應的平衡,都是錯誤的。曲線C表示反應酶使反應達到平衡的時間縮短(即反應速度提高),而不改變反應的平衡。【答案】C12.氯化鐵中的鐵離子和土豆浸出液都能催化過氧化氫分解成水和氧氣,現有氯化鐵、土豆浸出液和人的新鮮唾液等材料,依下表進行實驗,得到實驗結果。請回答:序號 反應物 加入物質 反應條件 實驗現象1 過氧化氫 氯化鐵 室溫 少量氣泡2 過氧化氫 土豆浸出液 室溫 大量氣泡3 過氧化氫 人的新鮮唾液 室溫 沒有氣泡(1)實驗1和2可以說明 。 (2)能證明酶在細胞外也具有催化作用的實驗是 。 (3)某同學發現實驗2持續一段時間后,就不再產生氣泡了。他認為出現這種現象的可能有兩點,請你分析這兩點原因是什么 。 (4)請你設計一個簡單的實驗來證明該現象是上述哪種原因造成的。(簡要描述基本方法) 。 【答案】(1)酶具有高效性 (2)2 (3)①實驗2過氧化氫已經被完全分解 ②土豆浸出液中過氧化氫酶失效 (4)將實驗2的不再產生氣泡的液體分成兩等份,分別加入1、2兩支試管中,分別向1、2試管加入等量的過氧化氫和土豆浸出液,如果1試管有氣泡產生,2試管沒有,則說明該現象是由原因①造成的,相反則是原因②造成的21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 (共 2 頁)21世紀教育網(www.21cnjy.com) 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫