必修一第5章第一節(jié)酶導(dǎo)學(xué)案

第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 【學(xué)習(xí)目標(biāo)，明確目的】1說明酶在細(xì)胞代謝中的作用、本質(zhì)和特性。2通過閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，認(rèn)同科學(xué)是在不斷的探索和爭論中前進(jìn)的。3進(jìn)行有關(guān)的實驗和探究，學(xué)會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對照組和重復(fù)實驗。學(xué)習(xí)重點：酶的作用、本質(zhì)和特性【一級導(dǎo)學(xué)，夯實基礎(chǔ)】一、酶的作用和本質(zhì)1酶在細(xì)胞代謝中的作用(1)細(xì)胞代謝：細(xì)胞中每時每刻進(jìn)行著的_的統(tǒng)稱，是細(xì)胞生命活動的基礎(chǔ)。(2)活化能：分子從_轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的_所需要的能量。(3)酶的作用機(jī)理：降低化學(xué)反應(yīng)的_，且與無機(jī)催化劑相比，酶_的作用更顯著，催化效率更高。2酶的本質(zhì)：酶是_產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)是_，少數(shù)是_。知道嗎酶在化學(xué)反應(yīng)中，能不能增加生成物的量？3關(guān)于實驗變量(1)變量：實驗過程中可以變化的因素。(2)自變量：人為改變的變量。(3)因變量：隨著自變量的變化而變化的變量。(4)無關(guān)變量：除_外，其他對實驗結(jié)果能造成影響的可變因素。4對照實驗：除了一個因素以外，其余因素都_的實驗。它一般要設(shè)置_和_。二、酶的特性1高效性：酶的催化效率大約是無機(jī)催化劑的1071013倍。2專一性：每一種酶只能催化_化學(xué)反應(yīng)。3作用條件較溫和(1)最適pH和溫度下，酶活性最高，溫度和pH偏高或偏低，酶活性都會明顯_。(2)過酸、過堿或高溫下，酶_。思考胃蛋白酶在腸道內(nèi)還會有作用嗎？【二級導(dǎo)學(xué)，內(nèi)化提升】探究點一酶的本質(zhì)和作用1完成下表并理解酶的本質(zhì)及生理作用?；瘜W(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是_少數(shù)是_合成原料_合成場所_生理作用_來源一般來說，_都能產(chǎn)生酶作用場所_內(nèi)、外或_外均可2.分析下列示意圖，探討以下幾個問題：(1)活化能指什么？(2)酶催化作用的本質(zhì)是什么？(3)酶與無機(jī)催化劑相比有哪些相同之處？思維拓展1證明酶是蛋白質(zhì)的其他證據(jù)(1)酶經(jīng)酸、堿水解后的最終產(chǎn)物是氨基酸。(2)酶是具有一定空間結(jié)構(gòu)的生物大分子，凡是能使蛋白質(zhì)變性的因素都可使酶變性失活。(3)酶和蛋白質(zhì)一樣，具有不能通過半透膜的膠體性質(zhì)。(4)酶也有蛋白質(zhì)所具有的化學(xué)呈色反應(yīng)。(5)與蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量相似、結(jié)構(gòu)相似。(6)在物理、化學(xué)因素的作用下，也可變性沉淀。2證明酶是RNA的其他證據(jù)將某種酶液用核糖核酸酶處理，根據(jù)酶液是否被水解予以判斷 。探究點二酶的催化特性及影響酶促反應(yīng)的因素1酶的高效性的實驗驗證(1)實驗原理_。H2O2在常溫、高溫、過氧化氫酶、Fe3等不同條件下氣泡產(chǎn)生的_或衛(wèi)生香燃燒的_不同。(2)實驗過程 (3)實驗結(jié)論酶具有_，與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率_。2酶的專一性的驗證實驗(1)實驗原理還原糖斐林試劑_用_分別催化淀粉和蔗糖后，再用斐林試劑鑒定，根據(jù)是否有磚紅色沉淀來判定淀粉酶是否對二者都有催化作用，從而驗證酶的_。(2)實驗程序序號項目試管121注入可溶性淀粉2 mL_2注入蔗糖溶液_3注入新鮮_溶液2 mL振蕩2 mL振蕩450溫水保溫5 min5 min5加斐林試劑1 mL振蕩1 mL振蕩6將試管下部放入_熱水中2 min2 min7觀察實驗結(jié)果_結(jié)論_只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解思維拓展(1)選擇好檢測反應(yīng)物的試劑。如驗證酶的專一性，反應(yīng)物選擇淀粉和蔗糖，酶溶液為淀粉酶溶液，檢測反應(yīng)物是否被分解的試劑宜選用斐林試劑，不能選用碘液，因為碘液無法檢測蔗糖是否被水解。(2)保證蔗糖的純度和新鮮程度是做好本實驗的關(guān)鍵。3觀察下列變化曲線，回答下列問題：(1)在低于最適溫度(pH)的條件下，隨著溫度(pH)升高，酶促反應(yīng)速率_，表明酶的活性_。超過最適溫度(pH)，隨著溫度(pH)升高，酶促反應(yīng)速率_，表明酶的活性_。溫度過高(pH過低或過高)，酶的活性_。(2)溫度過低，酶的活性_(低，喪失)；而pH值過低，酶的活性_。(3)兩條酶促變化速率變化曲線表明，酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在_條件進(jìn)行的。思維拓展底物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)的影響(1)圖甲中OP段的限制因素是底物濃度，而P點之后的主要限制因素是酶濃度和酶數(shù)量。(2)在底物充足、其他條件適宜的情況下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比?！净A(chǔ)訓(xùn)練，自我檢測】1下列關(guān)于生物體內(nèi)酶的敘述中正確的是 ( )是由分泌功能的細(xì)胞產(chǎn)生的 有的從食物中獲得,有的在體內(nèi)轉(zhuǎn)化而來 凡是活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶 絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)酶是RNA 有的酶是蛋白質(zhì),有的酶是固醇 酶在代謝中有多種功能 在新陳代謝和生殖發(fā)育中起調(diào)控作用 酶只是起催化作用A B C D答案：C 2.關(guān)于酶的敘述中,正確的是 ( )A酶只有在生物體內(nèi)才能起催化作用 B酶都有消化作用C調(diào)節(jié)新陳代謝的物質(zhì)不一定是酶 D酶都是在核糖體上合成的答案：C3在測定胃蛋白酶活性時，將溶液pH由10降到2的過程中，胃蛋白酶的活性將 （ ）A不斷上升 B沒有變化 C先升后降 D先降后升答案：B4如果酶的數(shù)量一定，下列哪個圖示最確切地反映了反應(yīng)速率與底物數(shù)量之間的關(guān)系 （ ）答案：B5.關(guān)于酶的性質(zhì)，下列表述中錯誤的一項是( )A.化學(xué)反應(yīng)前后，酶的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量保持不變B.一旦離開活細(xì)胞，酶就失去催化能力C.酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的類特殊有機(jī)物，其中大多數(shù)酶為蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNAD.酶的催化效率很高，但受溫度、酸堿度影響答案：B6.人在發(fā)高燒時曾常常不思飲食，其根本原因是( )A.消化道內(nèi)食物尚未消化 B.發(fā)燒使胃腸蠕動減弱C.體內(nèi)的食物殘渣排出受阻 D.高燒使酶的活性減弱答案：D7下列有關(guān)酶的研究，按時間先后順序，正確的是（ ）。斯巴蘭札尼證明鳥胃里有化學(xué)變化 施旺從胃液中提取出胃蛋白酶 人們認(rèn)為鳥胃里無化學(xué)變化 科學(xué)家指出酶是一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì) 科學(xué)家認(rèn)為，酶是活細(xì)胞里產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，少數(shù)酶是RNAA B C D答案：B8分別用0和100的溫度處理某種酶后，酶都沒有活性但（ ）A經(jīng)過0處理的酶的活性能夠恢復(fù) B.經(jīng)過100處理的酶的活性能夠恢復(fù)C經(jīng)過0處理的酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞 D.經(jīng)過100處理的酶的空間結(jié)構(gòu)未遭到破壞答案：A9在煮過的和沒煮過的土豆片上分別滴幾滴過氧化氫。在土豆片X上出現(xiàn)泡沫，在土豆片Y上沒有泡沫，以下哪一項是正確的解釋 A.土豆片X是煮過的，因為過氧化氫只影響碳水化合物分解成單糖 B.土豆片X是煮過的，因為在沒煮過的土豆片中的酶使過氧化氫不起作用 C.土豆片X是沒煮過的，因為細(xì)胞中含有酶，促使H2O2的分解，但酶會在高溫中失效 D.土豆片X是沒煮過的，因為過氧化氫分解土豆片中的酶答案: C【能力提升，鞏固加強(qiáng)】題組一酶的本質(zhì)及作用1下列關(guān)于酶的敘述，正確的是(多選)()A酶提供反應(yīng)開始時所必需的能量B酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的，在生物體內(nèi)外都能發(fā)揮作用C酶的化學(xué)本質(zhì)并非都是蛋白質(zhì)D一個酶分子只起一次作用，然后就被破壞了2(2009·重慶理綜，1)下列有關(guān)酶的敘述，正確的是()A高溫和低溫均能破壞酶的結(jié)構(gòu)使其失去活性B酶是活細(xì)胞產(chǎn)生并具有催化作用的蛋白質(zhì)C細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中有催化葡萄糖分解的酶D細(xì)胞質(zhì)中沒有作用于DNA的解旋酶3(2010·上海生物，22)如圖表示細(xì)胞中某條生化反應(yīng)鏈，圖中E1E5代表不同的酶，AE代表不同的化合物。據(jù)圖判斷下列敘述中正確的是()A若E1催化的反應(yīng)被抑制，則A的消耗速率加快B若E5催化的反應(yīng)被抑制，則B積累到較高水平C若E3的催化速率比E4快，則D的產(chǎn)量比E多D若E1的催化速率比E5快，則B的產(chǎn)量比A多4通常正常動物細(xì)胞中不具有的酶是()A復(fù)制DNA所需的酶B轉(zhuǎn)錄合成RNA所需的酶C翻譯合成蛋白質(zhì)所需的酶D逆轉(zhuǎn)錄合成DNA所需的酶5下列各圖中，表示有酶催化的反應(yīng)曲線，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()題組二酶的特性及影響酶促反應(yīng)的因素6如圖表示人體內(nèi)某種酶促反應(yīng)的反應(yīng)速率受溫度和pH的影響情況，下列解釋正確的是(多選)()A在a點，將酶的濃度增大一倍，反應(yīng)速率可能增大B在b點，將酶的濃度增大一倍，反應(yīng)速率不可能增大C在c點，將酶的濃度增大一倍，反應(yīng)速率可能增大D該圖不能反映唾液淀粉酶催化能力的變化特征7如圖中的曲線是用過氧化氫作實驗材料，根據(jù)有關(guān)實驗結(jié)果繪制的。其中能說明酶具有高效性的是()8將剛采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味。這是因為加熱會()A提高淀粉酶活性B改變可溶性糖分子結(jié)構(gòu)C防止玉米粒發(fā)芽D破壞將可溶性糖轉(zhuǎn)化為淀粉的酶活性9.(2009·全國卷，32)已知2H2O2=2H2OO2，可以通過觀察反應(yīng)過程中O2的生成速率(即氣泡從溶液中釋放的速率)來判斷H2O2分解反應(yīng)的速率。請用所給的實驗材料和用具設(shè)計實驗，使其能同時驗證過氧化氫酶具有催化作用和高效性。要求寫出實驗步驟、預(yù)測實驗結(jié)果、得出結(jié)論，并回答問題。實驗材料與用具：適宜濃度的H2O2溶液、蒸餾水、3.5%的FeCl3溶液、0.01%的過氧化氫酶溶液、恒溫水浴鍋、試管。(1)實驗步驟_。_。_。(2)實驗結(jié)果預(yù)測及結(jié)論整個實驗中，不同處理的試管中O2的釋放速率從快到慢依次是_。由此可得出的結(jié)論是_。(3)如果僅將實驗中的恒溫水浴改為80，重做上述實驗，O2的釋放速率最快的是_，原因是 _ _。答案及解析一、1.(1)化學(xué)反應(yīng)(2)常態(tài)活躍狀態(tài)(3)活化能降低活化能2活細(xì)胞蛋白質(zhì)RNA知道嗎不能。酶只是降低活化能，加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時間，但不會使生成物的量增加。3(4)自變量4保持不變對照組實驗組二、2.一種或一類3(1)降低(2)失活思考不會。人體內(nèi)胃蛋白酶的最適pH在2.0左右，但它流入腸道后會自動喪失其功能，因為腸內(nèi)的 pH為堿性。課堂活動區(qū)探究點一1蛋白質(zhì)RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體細(xì)胞核生物催化作用活細(xì)胞細(xì)胞生物體2(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。(2)降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。(3)在反應(yīng)前后，本身的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量都保持不變；降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，加快化學(xué)反應(yīng)速率；縮短達(dá)到平衡的時間，但不改變反應(yīng)的平衡點。探究示例1B本題考查酶和激素的區(qū)別。絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少量是RNA，激素有的是蛋白質(zhì)(多肽)，有的是脂質(zhì)(固醇)；酶能催化有關(guān)生理反應(yīng)，參與能量代謝，激素可以調(diào)節(jié)能量代謝；絕大多數(shù)酶在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，只有少部分分泌到細(xì)胞外發(fā)揮作用，激素都分泌到細(xì)胞外發(fā)揮作用；絕大多數(shù)酶在細(xì)胞內(nèi)起作用，不進(jìn)入血液，激素則通過體液運輸?shù)竭_(dá)靶細(xì)胞發(fā)揮作用。探究點二1(1)2H2O22H2OO2多少劇烈程度(2)大而多迅速劇烈小而少不劇烈(3)高效性更高2(1)磚紅色Cu2O淀粉酶專一性(2)無無2 mL淀粉酶60有磚紅色沉淀無磚紅色沉淀淀粉酶3(1)升高升高降低降低喪失(2)低喪失(3)比較溫和的探究示例2B本題考查溫度對酶活性的影響。酶不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點，故A、D錯誤。從圖一中可以看到，溫度為2a時的酶促反應(yīng)速率比a時要高，所以溫度為2a時的曲線比圖二中的a曲線先達(dá)到最大值，根據(jù)圖二可以看出只有曲線2符合。實驗探究1(1)藍(lán)色無藍(lán)色出現(xiàn)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺(2)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色深淺(3)相應(yīng)溫度碘液2(1)2H2OO2點燃但無火焰的衛(wèi)生香燃燒的情況來檢驗氧氣生成量的多少(2)pH1pH2pHn檢測O2產(chǎn)生的多少和速率或衛(wèi)生香燃燒情況(3)鹽酸或NaOH溶液肝臟研磨液探究示例3A本題考查溫度對酶活性影響的實驗。若向3支試管中加入碘液，A試管由于酶活性較低、C試管由于酶活性喪失，有淀粉存在會出現(xiàn)藍(lán)色，B試管也有可能因淀粉沒有完全水解而出現(xiàn)藍(lán)色；加入斐林試劑水浴加熱后，A、B兩試管出現(xiàn)磚紅色沉淀；本實驗中的3組實驗相互對照，每一組都是實驗組，又是另兩組的對照組。構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)蛋白質(zhì)RNA催化作用降低活化能高效性、專一性作用條件較溫和溫度、pH、酶濃度、底物濃度等課后練習(xí)區(qū)1BC逐項分析如下：選項內(nèi)容指向·聯(lián)系分析A酶在細(xì)胞代謝中的作用是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，而不是提供能量B酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的，只要條件適宜，不管在體內(nèi)還是體外均可發(fā)揮作用C絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNAD酶是一種生物催化劑，起催化作用時，反應(yīng)前后其性質(zhì)和數(shù)量保持不變，可反復(fù)利用2.C只有在高溫下，酶的結(jié)構(gòu)被破壞失去活性時不可恢復(fù)，而在低溫下酶只是活性降低；根據(jù)酶的概念，酶可以是蛋白質(zhì)，也可以是RNA；細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中可完成有氧呼吸和無氧呼吸共有的第一階段，即有分解葡萄糖為丙酮酸的酶；細(xì)胞質(zhì)中的線粒體和葉綠體中有DNA，DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的時候，有作用于DNA的解旋酶。此題為容易題，識記類。3C據(jù)題干信息可以看出：若E1催化的反應(yīng)被抑制，則A轉(zhuǎn)化為B的速率將會減慢，故A選項錯誤；雖E5催化的反應(yīng)被抑制，但由于B還能繼續(xù)轉(zhuǎn)化為C，故B的積累并沒有達(dá)到較高水平，所以B選項錯誤；若E3催化速率比E4快，則C更多地轉(zhuǎn)化為D，D的產(chǎn)量比E多，故C選項正確；若E1催化速率比E5快，則A更多地轉(zhuǎn)化為B，但又由于B還會轉(zhuǎn)化成C，故B的產(chǎn)量不一定比A多，所以D選項錯誤。4D正常的細(xì)胞可以完成DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯等生理過程，所以，細(xì)胞中含有復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯所需要的酶。而逆轉(zhuǎn)錄酶是一些特殊的RNA病毒所具有的，只有當(dāng)這類病毒浸染到動物細(xì)胞后，細(xì)胞才會具有，正常的動物細(xì)胞不具有逆轉(zhuǎn)錄酶。5C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。酶可以降低活化能，使反應(yīng)更容易進(jìn)行。6ACD此圖可以反映溫度和pH對酶促反應(yīng)速率的影響，但是影響反應(yīng)速率的因素，不僅包括溫度和pH，還有酶濃度等。在反應(yīng)底物充足的條件下，增大酶濃度，可以提高反應(yīng) 速率，所以A、C正確，B項錯誤。題圖顯示，該酶的最適pH為2左右，因此這種酶可能是胃蛋白酶，而不會是唾液淀粉酶，D項正確。規(guī)律方法溫度和pH對酶的影響不同，如圖所示：溫度引起的酶活性變化曲線是不對稱的，因為只有高溫會引導(dǎo)起酶變性，使酶失去活性。pH引起的酶活性變化曲線是對稱的，因為pH過高或過低都會引起酶失活。7A實驗鏈接(1)變量：實驗過程中可以變化的因素。(2)因變量：隨自變量的變化而變化的變量。(4)無關(guān)變量：不是要研究的因素，但對實驗結(jié)果會造成影響，這樣的變量稱為無關(guān)變量。(5)實驗原則：實驗設(shè)計時，除自變量外，其余因素都保持不變的設(shè)計為對照實驗，對照實驗貫徹了三大原則：單因子變量原則；等量原則。(6)實驗組與對照組：接受自變量處理的實驗為實驗組；沒接受自變量處理的實驗為對照組。8D剛采摘的甜玉米內(nèi)含有大量將可溶性糖轉(zhuǎn)化為淀粉的酶，這些酶可將可溶性糖轉(zhuǎn)化為淀粉使其失去甜味，經(jīng)沸水高溫處理后酶失活，可保持甜味。9(1)檢查該洗衣粉中是否含有蛋白酶一段時間內(nèi)A組中膠片上蛋白膜消失情況(2)4575在045內(nèi)，隨溫度的升高，酶的催化效率逐漸增強(qiáng)略(與橫坐標(biāo)相重疊)酶的結(jié)構(gòu)已被破壞(或酶的活性已喪失，不能恢復(fù))膠片上蛋白膜完全消失所需時間的長短(3)以防加酶洗衣粉中的蛋白酶損傷皮膚(4)減少對環(huán)境的污染解析由于酶需要在適宜的溫度條件下發(fā)揮催化作用，因此可設(shè)置常溫和高溫條件作為對照來檢測洗衣粉中是否含有蛋白酶。蛋白酶能催化蛋白質(zhì)的水解，因此洗衣粉中的蛋白酶會損傷皮膚的角質(zhì)層。減少含磷洗衣粉的使用，可以減少對環(huán)境的污染。10(1)取3支試管，各加入等量且適量的H2O2溶液，放入37恒溫水浴鍋中保溫適當(dāng)時間分別向上述3支試管中加入等量且適量的蒸餾水、FeCl3溶液和過氧化氫酶溶液觀察各試管中釋放氣泡的快慢(2)加過氧化氫酶溶液的試管、加FeCl3溶液的試管、加蒸餾水的試管酶具有催化作用且具有高效性(3)加FeCl3溶液的試管在此溫度下，F(xiàn)eCl3催化作用加快，而過氧化氫酶因高溫變性而失去了活性解析該題要同時驗證酶具有催化作用和高效性，因此應(yīng)遵循對照原則、科學(xué)性原則和單一變量原則。由實驗?zāi)康目煞治龅弥緦嶒炛凶宰兞繛檎麴s水、FeCl3溶液和過氧化氫酶溶液，因變量為氣泡產(chǎn)生的快慢，而實驗原理，題干中已經(jīng)有所描述。在具體步驟的設(shè)計中要注意：編號；注意等量原則；適宜溫度(37)。整個實驗中，不同處理的試管中O2釋放最快的是加酶溶液的試管，其次是加FeCl3溶液的試管，再次是加蒸餾水的試管，由此可得出的結(jié)論是酶具有催化作用和高效性。若將恒溫水浴改為80，重做實驗，則必然會導(dǎo)致過氧化氫酶因高溫變性而失去活性，因此釋放O2最快的是加FeCl3溶液的試管。實驗鏈接設(shè)計實驗的一般思路，首先找出并分析實驗?zāi)康?，獲取實驗變量和實驗類型，然后設(shè)計實驗步驟，在步驟設(shè)計中遵循基本實驗原則，最后預(yù)期實驗結(jié)果。驗證性實驗只有一種預(yù)期結(jié)果，而探究性實驗則需要做各種可能的結(jié)果分析。一切實驗都要在可行性的條件下進(jìn)行，如用碘液檢測蔗糖是否水解是不可行的。