5.1.1酶的作用和本質(zhì)高一生物學(xué)案（人教版2019必修1分子與細(xì)胞）原卷版

5.1.1酶的作用和本質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．能說(shuō)出酶在細(xì)胞代謝中的作用以及酶的化學(xué)本質(zhì)。2．能夠通過(guò)進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和探究，證明酶的作用和本質(zhì)，并學(xué)會(huì)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中控制自變量，觀察和檢測(cè)因變量的變化，以及設(shè)置對(duì)照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn)。3．通過(guò)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(zhēng)論中前進(jìn)的。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)學(xué)習(xí)重難點(diǎn)重點(diǎn)：1、酶在細(xì)胞代謝中的作用2、控制變量的科學(xué)方法難點(diǎn)：1、酶通過(guò)降低化學(xué)反應(yīng)活化能，從而提高化學(xué)反應(yīng)速率的作用預(yù)習(xí)新知2、控制變量的科學(xué)方法預(yù)習(xí)新知（一）酶在細(xì)胞代謝中的作用1.細(xì)胞代謝（1）概念：細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。（2）條件：需酶的催化。（3）意義：細(xì)胞代謝是的基礎(chǔ)。2.比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解：（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑俦容^過(guò)氧化氫在不同條件下的分解速率。②嘗試探究過(guò)氧化氫酶的作用。（2）實(shí)驗(yàn)原理：新鮮的肝臟中含有，它和無(wú)機(jī)催化劑Fe3＋都能催化過(guò)氧化氫分解為。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。3.酶的作用機(jī)理：（1）活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈幕钴S狀態(tài)所需要的能量。（2）酶的作用機(jī)理：通過(guò)降低化學(xué)反應(yīng)所需要的而加快反應(yīng)速率。（3）意義：使細(xì)胞代謝能在條件下快速有序地進(jìn)行。（二）酶的本質(zhì)請(qǐng)閱讀P79《關(guān)于酶本質(zhì)的探索》并把下列內(nèi)容補(bǔ)充完整。巴斯德之前巴斯德之前發(fā)酵是純的，與無(wú)關(guān)發(fā)酵與有關(guān)，發(fā)酵是整個(gè)而不是細(xì)胞中的某些在起作用引起發(fā)酵的是酵母細(xì)胞中的某些，但是這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞后才能發(fā)揮作用。畢希納少數(shù)也具有催化功能。酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵細(xì)胞后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。切赫和奧特曼酶是蛋白質(zhì)薩姆納李比希巴斯德?tīng)?zhēng)論完成以上的聯(lián)系圖后，現(xiàn)在請(qǐng)你嘗試給酶下個(gè)定義吧。酶是產(chǎn)生的，具有作用的，絕大多數(shù)是，少數(shù)是。易錯(cuò)提示現(xiàn)在給你一份某種酶的結(jié)晶，你能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)這是不是蛋白質(zhì)嗎？試試看。易錯(cuò)提示一、有關(guān)酶的5個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)不要認(rèn)為酶都是蛋白質(zhì)，因?yàn)橛猩俨糠置甘荝NA。(2)不要認(rèn)為只有分泌功能的細(xì)胞才產(chǎn)生酶。一般來(lái)說(shuō)，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶。(3)不要認(rèn)為酶只在細(xì)胞內(nèi)起作用，只要條件適宜，酶在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外和體外都發(fā)揮作用。(4)酶只有催化作用，沒(méi)有調(diào)節(jié)功能。(5)酶不能從食物中獲得，只能在生物體內(nèi)合成。二、(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(guò)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。三、(1)酶和無(wú)機(jī)催化劑一樣，只能催化熱力學(xué)上允許進(jìn)行的反應(yīng)。(2)酶可以縮短化學(xué)反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間，但不能改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。深化探究(3)在反應(yīng)前后，酶的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量保持不變。深化探究實(shí)驗(yàn)：比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)比較H2O2在不同條件下分解的速率，了解過(guò)氧化氫酶的作用實(shí)驗(yàn)原理方法步驟試管編號(hào)1234H2O2溶液?jiǎn)我蛔兞繉?shí)驗(yàn)現(xiàn)象（氣泡多少）=1\*GB3①本實(shí)驗(yàn)中自變量是，因變量是，無(wú)關(guān)變量有。=2\*GB3②本實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組是號(hào)試管，實(shí)驗(yàn)組是號(hào)試管。=3\*GB3③觀察指標(biāo)氣泡的多少，可以反映誰(shuí)的變化？=4\*GB3④該實(shí)驗(yàn)可得出什么結(jié)論？2、加熱、無(wú)機(jī)催化劑、酶都可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，原理是否相同？3、酶一定在細(xì)胞內(nèi)起作用嗎？為什么？4、你能鑒定一種酶是否是蛋白質(zhì)嗎？實(shí)驗(yàn)原理是？一、酶在代謝中的作用教材問(wèn)題探討與分析(1)仔細(xì)閱讀教材P78～P79[實(shí)驗(yàn)]內(nèi)容，思考并討論下列問(wèn)題：①討論并交流：完成該實(shí)驗(yàn)依據(jù)的原理是什么？提示：a.2H2O2eq\o(→,\s\up7(Fe3＋),\s\do5(酶))2H2O＋O2b．等量的兩種溶液中分子數(shù)目之比為Fe3＋∶過(guò)氧化氫酶＝250000∶1。②實(shí)驗(yàn)中為什么必須采用新鮮肝臟研磨液作材料？提示：a.肝臟如果不新鮮，肝細(xì)胞內(nèi)的過(guò)氧化氫酶就會(huì)在腐生細(xì)菌的作用下分解而失去催化作用。b．肝臟必須進(jìn)行研磨，以便使過(guò)氧化氫酶釋放出來(lái)，使過(guò)氧化氫酶與試管內(nèi)過(guò)氧化氫分子充分接觸，加速過(guò)氧化氫的分解。③實(shí)驗(yàn)中滴加FeCl3溶液和肝臟研磨液的滴管能否混用？為什么？提示：不能。酶具有高效性，少量的酶帶入FeCl3溶液中就會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，增大實(shí)驗(yàn)誤差。(2)閱讀教材P79[控制變量]內(nèi)容，分析實(shí)驗(yàn)中的變量及對(duì)照類型有哪些？提示：①變量eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(自變量：不同條件（溫度、催化劑,種類）,因變量：過(guò)氧化氫分解速率,無(wú)關(guān)變量：過(guò)氧化氫溶液的濃度、,用量))②對(duì)照類型：試管1與試管2、3、4之間形成空白對(duì)照；試管2與試管3、4，試管3與試管4之間都形成了條件對(duì)照。(3)仔細(xì)觀察教材P80圖5－1、5－2，并閱讀相關(guān)文字內(nèi)容，交流酶和無(wú)機(jī)催化劑都能催化化學(xué)反應(yīng)快速進(jìn)行的原因，并分析二者的不同。提示：①酶和無(wú)機(jī)催化劑都能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，所以都能催化化學(xué)反應(yīng)快速進(jìn)行。②同無(wú)機(jī)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。二、酶的本質(zhì)1．將下列內(nèi)容連接起來(lái)課后作業(yè)課后作業(yè)1．食物中的脂肪經(jīng)胰脂肪酶水解后可被人體吸收，脂肪堆積是造成肥胖的主要原因。Or是市售胰脂肪酶抑制劑類減肥藥，但也具有一些不良藥物反應(yīng)。我國(guó)科研工作者從中藥中提取黃芩苷作為候選藥物進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下表。相關(guān)描述正確的是（

）組別濃度（g/L）脂肪水解抑制率（%）Or藥物0．04086．250．02066．200．01043．23黃芩苷提取液0．04061．400．02048．120．01030．52A．本實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組是Or藥物濃度為0．040g/L的組別B．黃芩苷提取液能夠抑制胰脂肪酶的活性，效果與濃度正相關(guān)C．黃芩苷提取自傳統(tǒng)中草藥，可安全替代Or成為新的減肥藥物D．黃芩苷降低了胰脂肪酶活性，使其不能為脂肪水解提供能量2．科學(xué)家利用果蠅幼蟲某細(xì)胞作為研究系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)必需氨基酸攝入不足是造成營(yíng)養(yǎng)不良人群患上脂肪肝的“罪魁禍?zhǔn)住?。?dāng)必需氨基酸匱乏時(shí)，肝細(xì)胞中的E3泛素連接酶Ubrl會(huì)失活，不能催化脂滴保護(hù)蛋白Plin2的泛素化降解（某蛋白連接上泛素后即可被降解），從而造成脂肪肝。下列敘述不正確的是（

）A．必需氨基酸不能來(lái)自非必需氨基酸的轉(zhuǎn)化，必須從外界環(huán)境中獲取B．Ubrl在催化Plin2的泛素化降解過(guò)程中為Plin2提供能量C．Plin2不能降解可能會(huì)抑制脂肪的分解，導(dǎo)致肝臟脂肪堆積D．Ubr1可能是必需氨基酸受體，能與必需氨基酸結(jié)合并被激活3．如圖中曲線I、II分別表示物質(zhì)A在無(wú)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(guò)程。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

）A．a(chǎn)d段表示在無(wú)催化劑的條件下，物質(zhì)A生成物質(zhì)P需要的活化能B．若將酶催化改為無(wú)機(jī)催化劑催化該反應(yīng)，則b在縱軸上將向上移動(dòng)C．此反應(yīng)為放能反應(yīng)D．若曲線II為最適酶促條件下的曲線，改變酶促條件后，b有可能與a重合4．下列所采取的措施，不涉及“降低化學(xué)反應(yīng)活化能”原理的是（）A．利用果膠酶提高水果的出汁率B．滴加酵母菌液促使過(guò)氧化氫的分解C．滴加FeCl3溶液提高過(guò)氧化氫的分解速率D．利用水浴加熱提高過(guò)氧化氫的分解速率5．反應(yīng)物A在無(wú)酶催化條件和有酶催化條件下生成產(chǎn)物P所需的能量變化如圖，下列有關(guān)敘述不正確的是（）A．加熱加壓可使反應(yīng)物分子更容易從初態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨瘧B(tài)B．bc表示在有酶催化條件下，反應(yīng)物A生成產(chǎn)物P所需要的活化能C．若僅增加反應(yīng)物A的量，則圖中曲線的原有形狀不發(fā)生改變D．曲線Ⅱ可表示最適酶促條件下的曲線，該反應(yīng)只能在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行6．下列關(guān)于“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)表述正確的是（

）A．該實(shí)驗(yàn)中新鮮肝臟研磨液是促進(jìn)過(guò)氧化氫快速分解的催化劑B．實(shí)驗(yàn)中溫度、催化劑和反應(yīng)物的濃度是自變量，過(guò)氧化氫分解速率是因變量C．將2號(hào)試管放在60℃左右的水浴中加熱，觀察氣泡冒出的情況D．設(shè)置空白對(duì)照組的目的是表明在本實(shí)驗(yàn)條件下過(guò)氧化氫不容易分解7．氨基酸的化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定且無(wú)催化作用，但當(dāng)某些氨基酸與磷酸作用合成磷酰化氨基酸時(shí)就具有了催化劑的功能，稱為“微型酶”?！拔⑿兔浮迸c氨基酸結(jié)合時(shí)，催化形成二肽并釋放磷酸；與核苷作用時(shí)，催化核苷酸的生成并釋放出氨基酸。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（

）A．“微型酶”在化學(xué)反應(yīng)前后自身會(huì)改變B．“微型酶”與雙縮脲試劑不會(huì)發(fā)生紫色反應(yīng)C．“微型酶”與腺苷作用時(shí)生成的核苷酸可參與DNA的構(gòu)建D．“微型酶”能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能8．核酶是一類具有催化功能的單鏈RNA分子，可降解特定的mRNA序列。下列關(guān)于核酶的敘述，正確的是（

）A．核酶能將所有RNA單鏈降解，與脂肪酶有3種元素相同B．核酶和脂肪酶都能與雙縮脲試劑在常溫下發(fā)生紫色反應(yīng)C．核酶徹底水解產(chǎn)生四種物質(zhì)D．核酶在化學(xué)反應(yīng)中能降低活化能9．右圖中Ⅰ代表無(wú)催化劑條件下的反應(yīng)曲線，Ⅱ代表酶作催化劑條件下的反應(yīng)曲線，E代表能量，則下列相關(guān)敘述正確的是（

）A．E4代表無(wú)催化劑條件下反應(yīng)所需的活化能B．在反應(yīng)物起始量相同的條件下，Ⅱ生成物比Ⅰ少C．若Ⅱ代表無(wú)機(jī)催化劑條件下的反應(yīng)曲線，則E3增大D．E2和E1分別代表有催化劑和無(wú)催化劑時(shí)反應(yīng)所需的活化能10．下列有關(guān)生物體內(nèi)酶的敘述，正確的是（

）A．酶在完成催化作用后立即失活B．酶只能在活細(xì)胞內(nèi)才能發(fā)揮作用C．大多數(shù)酶是在核糖體上合成的D．酶為反應(yīng)過(guò)程供能從而降低反應(yīng)活化能11．某興趣小組采用兩種途徑處理雞蛋清溶液，過(guò)程如圖所示。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

）A．過(guò)程①既沒(méi)有破壞蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)也沒(méi)有破壞其中的肽鍵B．向過(guò)程④結(jié)束后的反應(yīng)體系中加入雙縮脲試劑不會(huì)再產(chǎn)生紫色反應(yīng)C．過(guò)程②會(huì)破壞蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)失去其生理功能D．圖中①②兩種處理方法都沒(méi)有改變雞蛋清中蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)量12．鎖鑰學(xué)說(shuō)認(rèn)為：代謝反應(yīng)中，酶和底物結(jié)合時(shí)，底物的結(jié)構(gòu)和酶的活動(dòng)中心的結(jié)構(gòu)十分吻合。如圖表示一種酶與其對(duì)應(yīng)底物，下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．高溫導(dǎo)致了酶的活性中心的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變B．高溫下該酶失活是因其活性位點(diǎn)與底物不吻合C．溫度降低后此酶的活性中心的位點(diǎn)結(jié)構(gòu)能恢復(fù)D．經(jīng)過(guò)高溫處理的酶不能使化學(xué)反應(yīng)活化能降低13．下列對(duì)組成生物體的化學(xué)元系和化合物的敘述，正確的是（

）A．蛋白質(zhì)、核酸、淀粉和脂肪都是多聚體B．所有酶和核酸都是含有N元素的生物大分子C．動(dòng)物與植物所含的化學(xué)元素的種類差異很大D．蛋白質(zhì)是含量最多的化合物，是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者14．下列有關(guān)酶本質(zhì)的探索過(guò)程的敘述，錯(cuò)誤的是（

）A．巴斯德和李比希的觀點(diǎn)既有積極意義，又有其局限性B．畢希納發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)能夠在酵母菌細(xì)胞破碎后繼續(xù)起作用C．薩姆納從刀豆種子中提純出的結(jié)晶可以催化尿素分解D．切赫和奧爾特曼證明酶的化學(xué)本質(zhì)只是RNA而非蛋白質(zhì)15．科研人員將A、B兩種植物的成熟葉片（細(xì)胞形態(tài)正常）置于不同濃度的蔗糖溶液中，培養(yǎng)相同時(shí)間后檢測(cè)其重量變化，結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)描述錯(cuò)誤的是（）A．甲濃度下，A葉片細(xì)胞的吸水能力變大B．丙濃度下，B葉片細(xì)胞液濃度不等于外界蔗糖濃度C．實(shí)驗(yàn)前兩種葉片細(xì)胞液濃度的大小關(guān)系為B>AD．在甲溶液中加入適量蔗糖酶，在最初一段時(shí)間，B植物細(xì)胞液濃度將減小16．現(xiàn)提供雙縮脲試劑A液、B液、蛋清液（含蛋白質(zhì)）、唾液淀粉酶溶液、蒸餾水、試管和必需的實(shí)驗(yàn)用品，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)以證明“唾液淀粉酶是蛋白質(zhì)”。（1）實(shí)驗(yàn)原理：。（2）實(shí)驗(yàn)步驟：①取三支試管，分別編為1、2、3號(hào)，貼上標(biāo)簽；②；③。預(yù)期結(jié)果：盛有蛋清液和唾液淀粉酶溶液的兩支試管中液體均出現(xiàn)紫色，盛有蒸餾水的試管中不出現(xiàn)紫色。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：。17．酶的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了長(zhǎng)期的探索歷程，請(qǐng)閱讀下列有關(guān)酶探索歷程的材料，回答下列問(wèn)題：材料一：1810年，JasephGaylussac發(fā)現(xiàn)酵母能將糖轉(zhuǎn)化為酒精；1857年，巴斯德提出酒精發(fā)酵是酵母菌細(xì)胞活動(dòng)的結(jié)果，即酒精發(fā)酵離不開(kāi)活細(xì)胞的作用，而李比希反對(duì)這種觀點(diǎn)，認(rèn)為引起發(fā)酵的是酵母菌細(xì)胞中的某種物質(zhì)。材料二：1926年，薩姆納從刀豆種子中提取出脲酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶，并證實(shí)了脲酶是蛋白質(zhì)，隨后科學(xué)家提取出多種酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶，直到20世紀(jì)80年代，美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化功能。（1）結(jié)合材料一和材料二，請(qǐng)給酶下一個(gè)定義：。（2）根據(jù)上述材料可知，酶的單體是，請(qǐng)寫出酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵時(shí)的化學(xué)反應(yīng)式：。（3）巴斯德提出酒精發(fā)酵是酵母菌細(xì)胞活動(dòng)的結(jié)果，即酒精發(fā)酵離不開(kāi)活細(xì)胞，而李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是酵母菌細(xì)胞中的某種物質(zhì)。請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明李比希的觀點(diǎn)是否正確，寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。時(shí)間國(guó)家科學(xué)家成就或結(jié)論1773年意大利斯帕蘭札尼鷹的胃液可以消化肉塊19世紀(jì)歐洲發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)1857年法國(guó)巴斯德發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)；起發(fā)酵作用的是整個(gè)酵母細(xì)胞1857年德國(guó)李比希引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用德國(guó)畢希納酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣1926年美國(guó)薩姆納從刀豆種