1、第5章細胞的能量供應和利用第1節降低化學反應活化能的酶第一課時 酶的作用和本質 一、酶在代謝中的作用1.細胞代謝:(1)場所:_中。(2)實質:許多_的總稱。細胞化學反應【激疑】動物消化道內營養物質的消化屬于細胞代謝嗎?提示:消化道與外界環境直接相通,其中營養物質的消化不是發生在細胞內的化學反應,故不屬于細胞代謝。 2.對照實驗的設計:(1)變量:實驗過程中的變化因素。自變量:_的對實驗對象進行處理的因素。因變量:因_改變而變化的變量。無關變量:除自變量外,實驗過程中對實驗結果_的可變因素。 人為控制自變量造成影響(2)對照實驗:除作為自變量的因素外,其余因素都_,并將結果進行比較的實驗。一般

2、要設置對照組和實驗組。對照組:一般不進行人為處理,處于_下。實驗組:需要對實驗對象進行人為處理,控制_不同。保持一致自然狀態自變量空白對照:未作任何處理的對照組,設置意義是_。排除偶然因素對實驗結果的影響3.酶的作用原理:(1)活化能: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。(2)酶的作用機理:通過降低化學反應所需要的_而加快反應速率。活化能表示無酶催化條件下反應的活化能的曲線是_段。表示有酶催化條件下反應的活化能的曲線是_段。表示有酶催化條件下降低反應活化能的曲線是_段。adcdac二、酶的化學本質1.酶本質的探索歷程(連線):2.酶的概念理解:(1)來源:_產生的。(2)作

3、用:具有_作用。(3)化學本質:有機物,絕大部分是_,少部分是_。活細胞催化蛋白質RNA知識點一比較過氧化氫在不同條件下的分解1.實驗原理:水浴加熱、FeCl3溶液中的Fe3+和肝臟研磨液中過氧化氫酶都可影響H2O2分解為H2O和O2的速率。2.實驗設計:編號步驟1234相同處理(無關變量)向4支試管中分別加入2 mL過氧化氫溶液并放在試管架上不同處理(自變量)不處理放在90 左右的水浴中加熱滴入2滴FeCl3溶液滴入2滴肝臟研磨液觀察指標(因變量)無氣泡氣泡很少氣泡較多氣泡很多3.實驗結果分析:(1)1號、2號試管相比,說明加熱可以加快H2O2的分解。(2)1號、3號試管相比,說明 FeCl

4、3可以催化H2O2的分解。(3)1號、4號試管相比,說明過氧化氫酶具有催化作用,可以催化H2O2的分解。(4)3號、4號試管相比,說明過氧化氫酶的催化效率更高。4.實驗結論:加熱、FeCl3、過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解;過氧化氫酶的催化效率明顯高于無機催化劑Fe3+。【思考討論】制備肝臟研磨液時,應用新鮮的剛從活體動物內取出的肝臟,并研磨充分。(科學探究) (1)用新鮮的剛從活體動物內取出的肝臟,原因是什么?提示:新鮮肝臟中的酶能保持其原有的活性。(2)研磨充分有什么意義?提示:加大肝細胞內過氧化氫酶與試管中H2O2的接觸面積,從而加速H2O2的分解。【素養案例】(2016江蘇高考)過氧化

5、物酶能分解H2O2,氧化焦性沒食子酸呈橙紅色。為探究白菜梗中是否存在過氧化物酶,設計實驗如下表。下列相關敘述正確的是() 管號1%焦性沒食子酸(mL)2%H2O2(mL)緩沖液(mL)過氧化物酶溶液(mL)白菜梗提取液(mL)煮沸冷卻后的白菜梗提取液(mL)1222-222-2-322-2-422-2A.1號管為對照組,其余不都是實驗組B.2號管為對照組,其余都為實驗組C.若3號管顯橙紅色,無需對照就能證明白菜梗中存在過氧化物酶D.若4號管不顯橙紅色,可證明白菜梗中無過氧化物酶 【解題導引】解題思維流程如下:【解析】選A。本題主要考查酶的實驗設計與分析。該實驗的目的是探究白菜梗中是否存在過氧化

6、物酶,自變量是白菜梗的有無,則1號、2號和4號都是對照組,3號是實驗組,A項正確、B項錯誤。若3號與1、2、4號對照,3號管顯橙紅色,則證明白菜梗中存在過氧化物酶, C項錯誤;若4號管不顯橙紅色,與3號對照,則說明高溫使過氧化物酶變性失活,D項錯誤。 【素養探究】母題追問(1)科學探究設置對照上題中設置1號管的目的是什么?提示:作為對照,排除H2O2自然分解對實驗結果的影響。 (2)科學探究設計實驗上題中白菜梗提取液可能含有某種氧化性物質,會使焦性沒食子酸變為橙紅色,如何排除這一可能?提示:可另設一支試管,試管中不加入H2O2溶液,而是加入2 mL蒸餾水,其他設計同3號試管。【素養遷移】在“比

7、較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中加入肝臟研磨液與加入氯化鐵的試管反應程度類似,都不劇烈,可能的原因是()過氧化氫溶液配制時間過長肝臟不新鮮試管不干凈A.B.C.D.【解析】選C。由于實驗中加入肝臟研磨液和加入氯化鐵的試管反應都不劇烈,其原因有兩個方面:一是使用的過氧化氫溶液配制時間過長,自身已發生分解;二是使用的肝臟不新鮮,其中的過氧化氫酶已被微生物破壞。【補償訓練】在如圖所示的實驗中,屬于自變量的是() A.催化劑B.過氧化氫分解的速率C.產生氣泡量 D.試管中的過氧化氫溶液的量 【解析】選A。由圖示可知,圖中的實驗處理是分別向過氧化氫溶液中加入氯化鐵和過氧化氫酶溶液,Fe3+和過氧化氫

8、酶都能催化過氧化氫分解,因此該實驗的自變量是催化劑不同。知識點二酶的化學本質1.酶的作用場所:酶是活細胞產生的,但不一定在活細胞內發揮作用,可以在細胞外發揮作用,如消化酶,也可以在體外發揮作用。2.酶的合成原料:氨基酸或核糖核苷酸。3.酶的合成場所:不一定在核糖體上,只有化學本質是蛋白質的酶才在核糖體上合成。【思考討論】哺乳動物成熟的紅細胞和其他體細胞在結構和功能上有明顯不同。(生命觀念)(1)該細胞不能產生酶,原因是什么?提示:該細胞沒有細胞核和核糖體等細胞器。 (2)該細胞是否含有酶?說出你的判斷依據。提示:含有。哺乳動物成熟紅細胞可以進行細胞代謝,細胞中的生化反應需要酶的催化。【素養案例

9、】生物體內許多化學反應需要酶的催化,下列關于酶的敘述,正確的是()A.酶只有在生物體內才能起催化作用,起催化作用的本質是提高反應的活化能B.所有酶都含有C、H、O、N四種化學元素C.人體內的酶進行催化過程中,酶本身不變,所以酶不會發生自我更新D.酶都在核糖體上合成【解題導引】抓住三個關鍵點:(1)酶的化學本質是蛋白質或RNA。(2)酶的催化機理。(3)酶作為活性分子,在細胞內也存在酶的代謝過程。 【解析】選B。酶是由活細胞產生的,在細胞內和細胞外都可發揮催化作用,酶的作用機理是降低化學反應的活化能,A項錯誤;酶的本質是蛋白質或RNA,故都含有4種元素:C、H、O、N,B項正確;化學反應前后,酶

10、本身不變,但在人體內的酶仍會不斷更新,C項錯誤;只有化學本質是蛋白質的酶才在核糖體上合成,D項錯誤。【素養探究】情境遷移“塑料垃圾污染”是令世界各國頭疼的問題,這是因為塑料制品的主要原料“PET塑料”,需要數百年時間才能自然降解。最近,美國和英國的科學家在一次實驗中意外生成了一種酶,可以有效將“PET塑料”降解,有望成為未來治理白色污染的“利器”。 思考問題:(1)PET塑料在自然界中需要數百年時間才能降解,從酶的角度分析,可能的原因是什么?(科學思維)提示:自然界中的微生物中缺少分解該塑料的酶。(2)這種分解塑料的酶的作用機理是什么?(生命觀念)提示:降低化學反應的活化能。【補償訓練】1.當

11、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,此種化學反應立即減慢。由此可以說明() A.RNA是核酸的一種B.RNA有時也可稱為遺傳物質C.RNA主要存在于細胞質中D.RNA也可作為生物催化劑 【解析】選D。RNA被有關酶水解后,化學反應立即減慢,說明該RNA催化此反應的進行,即RNA也具有催化作用,故D項符合題意。A、B、C三項從內容上講均是正確的說法,但無法從題干信息中得出這些結論,故三項均不符合題意。 2.下列關于酶的敘述正確的是()A.酶是由腺細胞合成的具有催化作用的有機物B.所有酶用雙縮脲試劑進行檢測都可以呈現紫色反應C.酶分子在催化反應完成后立即被降解成氨基酸D.消化酶在消化腺細胞內合成并分泌到細胞外的過程中共