5-1 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（第1課時(shí)）（學(xué)生版）-高一生物同步講義（人教2019必修1）

5.1降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（1）目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航1.通過對(duì)酶催化作用實(shí)例的討論，說明酶在細(xì)胞代謝中的作用。2.通過分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”資料，認(rèn)同科學(xué)是在不斷探索和爭(zhēng)論中前進(jìn)的。3.通過探究“過氧化氫在不同條件下的分解”，學(xué)習(xí)控制自變量、觀察因變量，設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01酶在代謝中的作用細(xì)胞的生活需要物質(zhì)和能量。能量的釋放、儲(chǔ)存和利用，都必須通過化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。細(xì)胞代謝離不開酶的催化。知識(shí)點(diǎn)02比較過氧化氫在不同條件下的分解1.比較過氧化氫酶在不同條件下的分解的方法步驟1號(hào)試管2號(hào)試管3號(hào)試管4號(hào)試管體積分?jǐn)?shù)3%的過氧化氫溶液（mL）2mL2mL2mL2mL溫度（℃）室溫90℃室溫室溫催化劑類型和數(shù)量（滴）無無質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5%的FeCl3溶液2滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的肝臟研磨液2滴預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果（氣泡的冒出情況）少較少較多多2.控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)①實(shí)驗(yàn)過程中的變化因素稱為變量。其中人為控制的對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理的因素叫作自變量；因自變量改變而變化的變量叫作因變量；除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中存在的一些對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素，叫作無關(guān)變量，如上述實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)物的濃度和反應(yīng)時(shí)間等。②除作為自變量的因素外，無關(guān)變量都保持一致，并將結(jié)果進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)叫作對(duì)照實(shí)驗(yàn)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。知識(shí)點(diǎn)03酶催化作用的原理和本質(zhì)1.加熱能促進(jìn)過氧化氫分解，是因?yàn)榧訜崾惯^氧化氫分子得到了能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。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)所需要的能量稱為活化能。與無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。2.下圖是催化劑降低化學(xué)反應(yīng)活化能的圖解。表示無酶催化條件下反應(yīng)的活化能的曲線是ad段，表示有酶催化條件下反應(yīng)的活化能的曲線是cd段，表示有酶催化條件下降低反應(yīng)活化能的曲線是ac段。3.酶的本質(zhì)：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)。能力拓展能力拓展考法01比較過氧化氫在不同條件下的分解1.實(shí)驗(yàn)的變量與對(duì)照自變量因變量無關(guān)變量對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組1號(hào)：常溫（做對(duì)照）用單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的數(shù)目多少表示H2O2分解速率加入H2O2的量；實(shí)驗(yàn)室溫度；FeCl3溶液和肝臟研磨液的新鮮程度1號(hào)試管2、3、4號(hào)試管2號(hào)：90℃水浴加熱3號(hào)：加入3.5%FeCl3溶液2滴4號(hào)：加入20%肝臟研磨液2滴2.“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)說明的問題：①與1號(hào)試管相比，2號(hào)試管氣泡產(chǎn)生較快。原因是加熱使過氧化氫分子得到了能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。②1、4號(hào)試管對(duì)照，4號(hào)試管氣泡產(chǎn)生較快。原因是加入20%肝臟研磨液，說明酶具有催化作用。原因是肝臟研磨液中的過氧化氫酶降低了過氧化氫分解所需要的活化能。③1、3、4(或3、4)號(hào)試管對(duì)照，4號(hào)試管氣泡產(chǎn)生較快。說明與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。原因是與無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。特別提醒：①制備肝臟研磨液時(shí)，應(yīng)用新鮮的剛從活體動(dòng)物內(nèi)取出的肝臟的原因是新鮮肝臟中的酶能保持其原有的活性。②對(duì)肝臟充分研磨的意義是加大肝細(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?！镜淅?】過氧化物酶能分解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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如表所示。下列相關(guān)敘述正確的是()管號(hào)1%焦性沒食子酸/mL2%H2O2溶液/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/mL1222———222—2——322——2—422———2A.1號(hào)管為對(duì)照組，其余不都是實(shí)驗(yàn)組B．2號(hào)管為對(duì)照組，其余都為實(shí)驗(yàn)組C．若3號(hào)管顯橙紅色，無需對(duì)照就能證明白菜梗中存在過氧化物酶D．若4號(hào)管不顯橙紅色，可證明白菜梗中無過氧化物酶【答案】A【解析】由題干信息可知，該實(shí)驗(yàn)的自變量為是否加入白菜梗的提取液，故加入白菜梗提取液的3號(hào)管為實(shí)驗(yàn)組，其他都為對(duì)照組，A項(xiàng)正確；由題干信息可知2號(hào)管是對(duì)照組，只有3號(hào)管是實(shí)驗(yàn)組，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若3號(hào)管顯橙紅色，還需要與1、2、4號(hào)管對(duì)照才能證明白菜梗中存在過氧化物酶，C項(xiàng)錯(cuò)誤；4號(hào)管不顯橙紅色是因?yàn)楦邷靥幚硎惯^氧化物酶變性失活，D項(xiàng)錯(cuò)誤。考法02酶的概念、化學(xué)本質(zhì)及生理功能項(xiàng)目?jī)?nèi)容解讀產(chǎn)生部位活細(xì)胞酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的，發(fā)揮作用可以在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA合成原料為氨基酸或核糖核苷酸生理功能催化作用反應(yīng)前后其本身的量和化學(xué)性質(zhì)不變【特別提醒】關(guān)于酶的幾個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)項(xiàng)目正確說法錯(cuò)誤說法產(chǎn)生場(chǎng)所活細(xì)胞(不考慮哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞等)具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生化學(xué)本質(zhì)有機(jī)物(大多數(shù)為蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNA)蛋白質(zhì)作用場(chǎng)所可在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、體外發(fā)揮作用只在細(xì)胞內(nèi)起催化作用作用酶只起催化作用酶具有調(diào)節(jié)、催化等多種功能來源酶只在生物體內(nèi)合成有的可來源于食物作用實(shí)質(zhì)降低化學(xué)反應(yīng)的活化能為化學(xué)反應(yīng)提供活化能紅細(xì)胞與酶哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞不能合成酶，但細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)需要酶的催化哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞中不存在酶【典例2】下列關(guān)于酶的作用特點(diǎn)及本質(zhì)的敘述，正確的是（）A.酶不能脫離生物體起作用B.酶只有釋放到細(xì)胞外才起作用C.所有的酶都是蛋白質(zhì)D.酶是具有催化作用的有機(jī)物【答案】D【解析】酶可以在體內(nèi)或體外起作用，A錯(cuò)誤；酶可以在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外發(fā)揮作用，B錯(cuò)誤；大多酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA，C錯(cuò)誤；酶是具有催化作用的有機(jī)物，大多是蛋白質(zhì)，D正確?？挤?3酶的催化作用機(jī)理下圖是表示酶作用機(jī)理的曲線1.圖中ac和bc段分別表示無催化劑和酶催化時(shí)反應(yīng)進(jìn)行所需要的活化能，ab段表示使用酶所降低的活化能。2.若將酶變?yōu)闊o機(jī)催化劑，則b在縱軸上向上移動(dòng)。用加熱的方法不能降低活化能，但會(huì)提供活化能?！镜淅?】.如圖表示某反應(yīng)“甲→乙”進(jìn)行過程中，有酶參與和無酶參與時(shí)的能量變化，則下列敘述，不正確的是（）A．此反應(yīng)為吸能反應(yīng) B．E1為反應(yīng)前后能量的變化C．曲線Ⅱ表示有酶參與D．酶參與反應(yīng)時(shí)，所降低的活化能為E4【答案】B【解析】由圖可知，該反應(yīng)需要外界提供能量，因此該反應(yīng)為吸能反應(yīng)，A正確；E1表示在無催化劑的條件下化學(xué)反應(yīng)需要的活化能，B錯(cuò)誤；酶可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，因此曲線Ⅱ表示有酶參與，C正確；酶促反應(yīng)的原理是降低化學(xué)反應(yīng)需要的活化能，由此可以看出，酶參與反應(yīng)時(shí)，所降低的活化能為E4，D正確。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．在如圖所示的實(shí)驗(yàn)中屬于自變量的是()A．催化劑 B．過氧化氫分解的速率C．產(chǎn)生氣泡量 D．試管中的過氧化氫溶液的量2.酶具有催化功能的最根本的原因是（）A.增加了反應(yīng)物之間的接觸

B.降低了反應(yīng)物分子的活化能

C.提高了反應(yīng)物分子中的活化能

D.本身數(shù)量和性質(zhì)不改變，可反復(fù)利用3.下列與酶有關(guān)的說法中正確的是（）A.所有的酶都是蛋白質(zhì)

B.酶與無機(jī)催化劑的催化效率相同

C.酶在活細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生，能在細(xì)胞外發(fā)揮催化作用

D.酶在催化生化反應(yīng)前后本身的性質(zhì)會(huì)發(fā)生改變4.下圖表示在生物細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的某種生化反應(yīng)。有關(guān)敘述中，正確的是()

A.甲和乙都是反應(yīng)的底物

B.丙和丁的相對(duì)分子質(zhì)量之和小于乙

C.甲、乙、丙可能都不是蛋白質(zhì)

D.該反應(yīng)的過程只能發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)5.根據(jù)以下關(guān)于過氧化氫實(shí)驗(yàn)的過程和結(jié)果，下列哪項(xiàng)分析不正確()試管abcd3%過氧化氫溶液2mL2mL2mL2mL處理措施不做任何處理置于90℃水浴杯中加2滴3.5%的FeCl3加2滴20%的新鮮肝臟研磨液實(shí)驗(yàn)結(jié)果－＋＋＋＋＋＋＋注“－”表示無氣泡產(chǎn)生；“＋”(的數(shù)量)表示氣泡產(chǎn)生數(shù)量的多少。A.a和b、a和c、a和d分別構(gòu)成對(duì)照實(shí)驗(yàn)

B.c和d是對(duì)照實(shí)驗(yàn)，自變量是催化劑類型

C.a、b、c、d說明酶能高效地提供活化能

D.a、c、d不能說明生物催化劑具有專一性6.下圖曲線Ⅰ、Ⅱ分別表示物質(zhì)M在無催化劑條件和有酶催化條件下生成物質(zhì)P所需能量的變化過程。下列敘述正確的是()

A.ad段表示無催化劑時(shí)，反應(yīng)所需要的活化能

B.ac段表示有酶催化時(shí)，酶降低的活化能

C.若換用無機(jī)催化劑，b點(diǎn)將向上移動(dòng)

D.加熱加壓使物質(zhì)M更容易從b狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閍狀態(tài)題組B能力提升練7.下列關(guān)于酶的敘述中，錯(cuò)誤的是()A．酶的基本組成單位是氨基酸或核糖核苷酸B．酶只能由分泌細(xì)胞合成，可在細(xì)胞外起催化作用C．酶通過降低化學(xué)反應(yīng)活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率D．催化過程中酶本身不變，但人體內(nèi)的酶仍需自我更新8.關(guān)于活化能，下列說法不正確的是()A．是反應(yīng)物分子從常態(tài)變?yōu)榛钴S狀態(tài)所需要的能量B．加熱能使過氧化氫分子得到能量，但不能降低活化能C．無機(jī)催化劑使反應(yīng)物分子獲得的活化能的總量更多而加快反應(yīng)速率D．酶能降低反應(yīng)物分子發(fā)生反應(yīng)的活化能而使反應(yīng)更容易進(jìn)行9.關(guān)于“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實(shí)驗(yàn)，下列敘述正確的是()A．實(shí)驗(yàn)中所用肝臟必須是新鮮的，若放置時(shí)間過長(zhǎng)肝細(xì)胞內(nèi)的過氧化氫會(huì)減少B．實(shí)驗(yàn)中用到的滴管，必須先吸取氯化鐵溶液再吸取肝臟研磨液，這樣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較小C．過氧化氫在溫度高的環(huán)境中分解速度比常溫下會(huì)加快D．實(shí)驗(yàn)的自變量是試管中產(chǎn)生氣泡數(shù)目的多少和衛(wèi)生香的復(fù)燃情況10.如圖中的新鮮土豆片與H2O2接觸后，產(chǎn)生的現(xiàn)象及推測(cè)錯(cuò)誤的是()A．若有氣體大量產(chǎn)生，可推測(cè)新鮮土豆片中含有過氧化氫酶B．為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，需要控制溫度等無關(guān)變量C．一段時(shí)間后氣體量不再增加是因?yàn)橥炼蛊臄?shù)量有限D(zhuǎn)．若增加新鮮土豆片的數(shù)量，量筒中產(chǎn)生氣體的速率加快11.下表是“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容。請(qǐng)回答:編號(hào)加入材料處理方法實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象12mLH2O2溶液+2滴清水室溫?zé)o氣泡22mLH2O2溶液+2滴清水90℃水浴少量氣泡,帶火星的衛(wèi)生香不復(fù)燃32mLH2O2溶液+2滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%FeCl3溶液室溫較多氣泡,帶火星的衛(wèi)生香復(fù)燃不明顯42mLH2O2溶液+2滴肝臟研磨液室溫大量氣泡,帶火星的衛(wèi)生香猛烈復(fù)燃(1)該實(shí)驗(yàn)中,對(duì)照組是(填試管編號(hào)),實(shí)驗(yàn)組是(填試管編號(hào))。

(2)比較3號(hào)和4號(hào)試管,你能得出的結(jié)論是。

(3)某同學(xué)按照表中方法做了這個(gè)實(shí)驗(yàn),結(jié)果試管3和試管4的現(xiàn)象剛好相反,你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)失敗的原因最可能是。

12.根據(jù)下面的信息回答：信息一：不同的消化液的pH不一樣。唾液的pH為6.2—7.4，胃液的pH為0.9—1.5，小腸液的pH為7.6。信息二：多酶片是一種復(fù)方制劑，它主要是由胰酶、胃蛋白酶復(fù)合而成的一種藥物，其說明書的部分內(nèi)容如下：請(qǐng)根據(jù)以上兩則信息，回答下列問題。（1）酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的_____，具有_____特性（三個(gè)特性寫全）。（2）多酶片為腸溶衣與糖衣雙層包被，外層包被應(yīng)為_____（選填“腸溶衣”或“糖衣”）。糖衣以糖漿為主要包衣材料，有一定的防潮、隔絕空氣、掩蓋藥物不良?xì)馕兜茸饔?；腸溶衣為一層特殊包裹物質(zhì)，能很好保護(hù)胰酶不會(huì)在胃部被破壞。服用多酶片時(shí)不能嚼碎的原因是防止胰酶_____。（3）請(qǐng)利用提供的材料用具，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究pH對(duì)多酶片中胃蛋白酶活性的影響。備選材料用具：蛋白塊若干，胃蛋白酶溶液，一系列pH梯度的溶液，蒸餾水，試管若干，恒溫水浴鍋，秒表等。實(shí)驗(yàn)步驟：①取規(guī)格相同的5支潔凈試管，編號(hào)1、2、3、4、5；②向5支試管中分別注入5mL一系列pH梯度的溶液，然后各加入5mL_____；③將試管置于37℃的恒溫水浴鍋中保溫5min；④向5支試管中各加入等量且適量的蛋白塊，繼續(xù)在恒溫水浴鍋中保溫；⑤觀察5支試管中蛋白塊體積變化的情況，并記錄_____的時(shí)間。題組C培優(yōu)拔尖練13.（2019浙江4月選考）為研究酶的特性，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，基本過程如下表所示：據(jù)此分析，下列敘述錯(cuò)誤的是A．實(shí)驗(yàn)的可變因素是催化劑的種類B．可用產(chǎn)生氣泡的速率作檢測(cè)指標(biāo)C．該實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明酶的作用具有高效性D．不能用雞肝勻漿代替馬鈴薯勻漿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)14.（2017·新課標(biāo)Ⅱ卷）下列關(guān)于生物體中酶的敘述，正確的是（）A．在細(xì)胞中，核外沒有參與DNA合成的酶B．由活細(xì)胞產(chǎn)生的酶在生物體外沒有催化活性C．從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法D．唾液淀粉酶催化反應(yīng)最適溫度和保存溫度是37℃15.某生物興趣小組為了研究pH對(duì)某種酶活性的影響,設(shè)置a、b、c三組實(shí)驗(yàn),各組pH條件均不同,其他條件相同且適宜。測(cè)定各組在不同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物量,結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)分析不正確的是()A.a組的pH可能高于b組的pHB.a組pH條件下,該酶降低化學(xué)反應(yīng)的活化能可能最多C.在c組pH條件下比較適宜保存酶D.實(shí)驗(yàn)要求“其他條件相同且適宜”的目的是減小實(shí)驗(yàn)誤差16.抗氧化成為當(dāng)下的一個(gè)熱門話題,很多廣告宣傳告訴人們:體內(nèi)的活性氧濃度越低越好,長(zhǎng)期大量服用抗氧化劑,可以延緩衰老。在多數(shù)人的想象中,活性氧對(duì)機(jī)體正常的肌肉工作效率只有負(fù)面影響。為了探究真?zhèn)?科研人員利用大鼠的橫膈肌進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。下列相關(guān)敘述不正確的是()組別材料處理橫膈肌收縮力度1大鼠的橫膈肌一定量X溶液b2大鼠的橫