資源簡(jiǎn)介

5.1.1酶的作用和本質(zhì)學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.通過學(xué)習(xí)理解細(xì)胞代謝的概念。
2.通過學(xué)習(xí)比較酶和無機(jī)催化劑的異同,舉例說明酶在細(xì)胞代謝中的作用。
3.通過學(xué)習(xí)理解酶的化學(xué)本質(zhì)。
【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】
一、學(xué)習(xí)重點(diǎn)：酶的作用、本質(zhì)
二、學(xué)習(xí)難點(diǎn)：1．酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理
2．控制變量的科學(xué)方法
【預(yù)習(xí)新知】
酶在細(xì)胞代謝中的作用
一、比較過氧化氫在不同條件下的分解
1實(shí)驗(yàn)的步驟
組別及處理 1 2 3 4
加入物質(zhì) 3%的H2O22ml 3%的H2O22ml 3%的H2O22ml 3%的H2O22ml
實(shí)驗(yàn)條件 常溫 90℃加熱 3.5%的FeCl32滴 新鮮肝臟研磨液2滴
觀察結(jié)果 基本無氣泡 ① ② ③
2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論
結(jié)果：①＿＿＿＿＿　　②＿＿＿＿＿　　③＿＿＿＿＿　
結(jié)論：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
3.控制變量和對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)置
（1）該實(shí)驗(yàn)中的自變量是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，因變量是＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿等都屬于無關(guān)變量。
（2）對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，該實(shí)驗(yàn)中作為對(duì)照組的是＿＿＿＿＿，實(shí)驗(yàn)組是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）有同學(xué)認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)可以在原有的基礎(chǔ)上增加5號(hào)試管和6號(hào)試管，5號(hào)加入煮沸過的肝臟研磨液2滴，6號(hào)加入2滴蒸餾水，這樣做的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（4）甲同學(xué)認(rèn)為4號(hào)試管一段時(shí)間后氣泡不再產(chǎn)生是底物H2O2已消耗完，而乙同學(xué)認(rèn)為是肝臟研磨液中的過氧化氫酶消耗完了。你如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來判斷誰(shuí)的觀點(diǎn)正確？
　
4.酶的作用有原理
如圖表示酶催化反應(yīng)的機(jī)理與過程，圖中E1、E2、E3都表示活化能。
（1）使用無機(jī)催化劑和酶都沒有為反應(yīng)提供能量，為什么能提高反應(yīng)的速度？
（2）酶的催化效率為什么比無機(jī)催化劑更高？
（3）無機(jī)催化劑能降低的活化能可以表示為＿＿＿＿＿＿，酶能降低的活化能可以表示為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（4）在細(xì)胞內(nèi)，能否通過加熱來提高反應(yīng)的速率？
（5）為什么酶對(duì)細(xì)胞內(nèi)的代謝反應(yīng)順利進(jìn)行至關(guān)重要？
酶的本質(zhì)
1.酶本質(zhì)的探索
(1)巴斯德之前,許多化學(xué)家認(rèn)為發(fā)酵是　　　　　,與　　　　無關(guān)。
(2)1857年巴斯德提出發(fā)酵是由于　　　　　　　　的存在,即有　　　　的參與才能引起發(fā)酵;而德國(guó)化學(xué)家李比希卻堅(jiān)持認(rèn)為引起發(fā)酵的是　　　　　　　　,但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞　　　　后才能發(fā)揮作用。兩種觀點(diǎn)爭(zhēng)執(zhí)不下。
(3)德國(guó)化學(xué)家畢希納發(fā)現(xiàn)不含酵母細(xì)胞的　　　　與活酵母是一樣的,都能引起發(fā)酵,他將引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為　　　　。
(4)最早從刀豆種子提取出脲酶的是美國(guó)科學(xué)家　　　　,他用多種方法證明了酶是　　　　。
(5)20世紀(jì)80年代,美國(guó)科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)　　　　也有生物催化功能。
2.酶的本質(zhì)
酶是　　　　產(chǎn)生的,具有　　　　　　　　作用的有機(jī)物,其中決大多數(shù)的酶是　　　　,少數(shù)是　　　　。　
3.酶的作用:　　　　　　　
思考:(1)酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的,只在活細(xì)胞中發(fā)揮作用嗎 　　　　　　。
(2)所有活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶嗎 　　　　　　。
(3)酶的本質(zhì)(即:化學(xué)成分):　　　　　　　;鑒定試劑　　　　　　　　;合成酶的原料是什么 　　　　　　　　　　　　　
(4)合成酶的主要場(chǎng)所 　　　　　　　
(5)作用場(chǎng)所 　　　　　　　
【易錯(cuò)提示】
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須用新鮮的剛從活體動(dòng)物內(nèi)取出的肝臟作實(shí)驗(yàn)材料。因?yàn)樾迈r肝臟中的酶能保持其原有的活性。
(2)肝臟要研磨充分，以加大肝細(xì)胞內(nèi)過氧化氫酶與試管中H2O2的接觸面積，從而加速H2O2的分解。
(3)滴加FeCl3溶液和肝臟研磨液時(shí)不能合用一支滴管，以免影響實(shí)驗(yàn)效果。
(4)由于反應(yīng)速率快，實(shí)驗(yàn)時(shí)要特別注意比較產(chǎn)生氣泡的多少、冒氣泡時(shí)間的長(zhǎng)短、衛(wèi)生香的燃燒情況等。
(5)H2O2具有一定的腐蝕性，使用時(shí)不要讓其接觸皮膚。
【鞏固訓(xùn)練】
1.下列有關(guān)生物體內(nèi)酶的說法，正確的是( )
A.低溫、高溫、過酸或過堿都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)改變而失活
B.酶能為化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行提供活化能
C.酶的活性與溫度、pH的變化都有關(guān)系
D.酶的基本組成單位是氨基酸
2.洗滌劑中的堿性蛋白酶受到其他成分的影響而改變構(gòu)象，部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識(shí)別并降解(自溶)失活。此外，加熱也能使堿性蛋白酶失活，如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.堿性蛋白酶在一定條件下可發(fā)生自溶失活
B.加熱導(dǎo)致堿性蛋白酶構(gòu)象改變是不可逆的
C.添加酶穩(wěn)定劑可提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果
D.添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量，減少環(huán)境污染
3.紅茶制作工藝流程包括萎凋、揉捻、發(fā)酵、烘焙、復(fù)焙等。在制作過程中，紅茶風(fēng)味形成的關(guān)鍵是多酚氧化酶催化茶多酚生成適量茶黃素。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.萎凋后部分酶仍保持活性以保障后續(xù)發(fā)酵的進(jìn)行
B.揉捻有利于破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多酚氧化酶與茶多酚接觸
C.發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸不會(huì)影響多酚氧化酶活性
D.高溫烘焙使多酚氧化酶失活以防止發(fā)酵過度
4.麥芽糖酶只能催化麥芽糖分解為葡萄糖不能催化淀粉分解，這說明了酶的( )
A.作用條件溫和 B.多樣性 C.專一性 D.高效性
5.絕大多數(shù)酶的基本組成單位是( )
A.果糖 B.脂肪 C.葡萄糖 D.氨基酸
6.胃液的成分有胃蛋白酶原、鹽酸、粘液等。鹽酸使胃蛋白酶原變成有生物活性的胃蛋白酶，并為胃蛋白酶發(fā)揮作用提供酸性環(huán)境。下列有關(guān)胃蛋白酶的敘述正確的是( )
A.進(jìn)入小腸的胃蛋白酶不能催化蛋白質(zhì)水解，說明酶具有專一性
B.經(jīng)高溫處理的胃蛋白酶，加入雙縮脲試劑后不會(huì)出現(xiàn)紫色
C.胃蛋白酶的催化效率比鹽酸高，原因是胃蛋白酶可以為蛋白質(zhì)提供更多的活化能
D.不能用胃蛋白酶、蛋白液、鹽酸和雙縮脲試劑作實(shí)驗(yàn)材料，驗(yàn)證酶的高效性
參考答案
1.答案：C
解析：A、高溫、過酸或過堿都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)改變而失活。低溫酶的活性受到抑制，但是酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，A錯(cuò)誤；
B、酶的作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，不能為化學(xué)反應(yīng)提供活化能，B錯(cuò)誤；
C、溫度、pH的變化都會(huì)影響酶的活性，C正確；
D、酶絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA，RNA 的基本單位是核糖核苷酸，D錯(cuò)誤。
故選C。
2.答案：B
解析：本題考查酶、蛋白質(zhì)的變性等。由題意可知，堿性蛋白酶部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識(shí)別并自溶失活，A項(xiàng)正確；由題圖可知，加熱可使堿性蛋白酶部分解折疊，空間構(gòu)象發(fā)生改變，降溫后部分解折疊的堿性蛋白酶又可以恢復(fù)天然狀態(tài)的空間構(gòu)象，B項(xiàng)錯(cuò)誤；添加酶穩(wěn)定劑對(duì)維持堿性蛋白酶活性有一定作用，因此可以提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果，C項(xiàng)正確；堿性蛋白酶能夠催化血漬、奶漬等蛋白類污染物降解，且酶具有高效性，因此添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑用量，減少環(huán)境污染，D項(xiàng)正確。
3.答案：C
解析：A、萎凋后部分酶仍保持活性以保障后續(xù)發(fā)酵的進(jìn)行，A正確;
B、紅茶制作時(shí)揉捻能破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞釋放的多酚氧化酶與茶多酚充分接觸，B正確;
C、發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸會(huì)改變發(fā)酵過程中的pH，因而會(huì)影響多酚氧化酶活性，C錯(cuò)誤;
D、高溫烘焙使多酚氧化酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，因而表現(xiàn)為失活，這樣可以防止發(fā)酵過度，提高紅茶的品質(zhì)，D正確。
4.答案：C
解析：麥芽糖酶只能催化麥芽糖水解成葡萄糖，而不能催化其他物質(zhì)的分解，這說明酶的催化作用具有專一性。
5.答案：D
解析：酶大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA，蛋白質(zhì)的基本單位為氨基酸，RNA的基本單位為核糖核苷酸，因此絕大多數(shù)酶的基本組成單位是氨基酸。
6.答案：D
解析：A、胃液的pH為0.9～1.5，小腸液的pH為7.6，胃蛋白酶進(jìn)入小腸后，由于pH不適宜，胃蛋白酶失去活性，不能催化蛋白質(zhì)水解，不能體現(xiàn)酶的專一性，A錯(cuò)誤；
B、雙縮脲試劑可與蛋白質(zhì)的肽鍵產(chǎn)生紫色反應(yīng)，胃蛋白酶高溫變性后空間結(jié)構(gòu)被破壞，但肽鍵沒有被破壞，故雙縮脲試劑與變性后的胃蛋白酶產(chǎn)生紫色反應(yīng)，B錯(cuò)誤；
C、酶具有高效性，能顯著降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，不能提供活化能，故胃蛋白酶的催化效率比鹽酸高，C錯(cuò)誤；
D、胃蛋白酶化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，也能與雙縮脲試劑反應(yīng)，故不能用胃蛋白酶、蛋白液、鹽酸和雙縮脲試劑作實(shí)驗(yàn)材料，驗(yàn)證酶的高效性，D正確。
故選D。

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