2020-2021学年一 酶的作用和本质第1课时学案

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第1节　降低化学反应活化能的酶第1课时　酶的作用和本质课标内容要求核心素养对接说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质。1．科学思维——分析综合：通过材料分析，认识酶的本质并总结酶的作用。2．科学探究——实验思路及设计：通过比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，分析结果得出结论；设计实验证明酶的作用并探究酶的化学本质。 一、酶在细胞代谢中的作用1．细胞代谢(1)场所：活细胞中。(2)实质：各种化学反应的总称。(3)意义：细胞生命活动的基础。(4)条件：需酶的催化。2．比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验原理2H2O22H2O＋O2。(2)实验过程和现象试管编号试剂处理现象12 mL H2O2溶液常温几乎无气泡产生22 mL H2O2溶液90 ℃左右的水浴加热有较少气泡32 mL H2O2溶液FeCl3溶液2滴有较多气泡42 mL H2O2溶液新鲜肝脏研磨液2滴有大量气泡(3)实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(4)实验中变量的控制①自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素。如本实验中加FeCl3溶液和加肝脏研磨液。②因变量：因自变量改变而变化的变量。如本实验中的H2O2的分解速率。③无关变量：除自变量外，实验过程中对实验结果造成影响的可变因素。如肝脏的新鲜程度。(5)对照实验除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验。一般要设置对照组和实验组。①对照组：一般不进行人为处理，处于自然状态下。②实验组：需要对实验对象进行人为处理，控制自变量不同。③空白对照：未作任何处理的对照组，设置意义是排除偶然因素对实验结果的影响。3．酶的作用机理(1)活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。(2)酶的作用机理：通过降低化学反应所需要的活化能而加快反应速率。①表示无酶催化条件下反应的活化能的曲线是ad段。②表示有酶催化条件下反应的活化能的曲线是cd段。③表示有酶催化条件下降低反应活化能的曲线是ac段。二、酶的本质1．关于酶本质的探索2．酶的本质(1)产生场所：活细胞。(2)生理作用：催化作用。(3)化学本质：有机物，绝大多数是蛋白质，少部分是RNA。判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．酶在生物体内有催化和调节作用。 (　　)2．酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。 (　　)3．有些酶中含有核糖，有些酶在体外可以发挥作用。 (　　)4．加热能够促进H2O2分解，是因为加热使H2O2得到了能量。                             (　　)5．酶催化作用能提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。                             (　　)提示：1．×　酶在生物体内有催化作用，没有调节作用。2．×　有些酶是RNA。3．√　4．√5．×　酶催化作用的原理是降低化学反应的活化能。 　比较过氧化氢在不同条件下的分解1．实验的变量与对照自变量因变量无关变量对照组实验组2号：90 ℃水浴加热用单位时间内产生气泡的数目多少表示H2O2分解速率加入H2O2的量；实验室温度；FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度1号试管2、3、4号试管3号：加入3.5%FeCl3溶液2滴4号：加入20%肝脏研磨液2滴2．实验结果分析(1)1号、2号试管相比，说明加热可以加快H2O2的分解。(2)1号、3号试管相比，说明FeCl3可以催化H2O2的分解。(3)1号、4号试管相比，说明过氧化氢酶具有催化作用，可以催化H2O2的分解。(4)3号、4号试管相比，说明过氧化氢酶的催化效率更高。(1)选取的肝脏研磨液要新鲜以保持酶的活性。(2)肝脏研磨液要充分研磨可以保证细胞破裂，使细胞中的过氧化氢酶能完全从细胞中释放出来。(3)加入FeCl3和肝脏研磨液时不能共用一支试管。否则滴加的FeCl3溶液中会含有少量肝脏研磨液，而肝脏研磨液中含有的过氧化氢酶具有高效性，会影响实验结果。1．某兴趣小组重现H2O2在不同条件下分解情况的实验，编号步骤abcd相同处理等量等浓度H2O2等量等浓度H2O2等量等浓度H2O2等量等浓度H2O2处理室温90 ℃水浴室温处理并滴加2滴新鲜肝脏研磨液室温处理并滴加2滴氯化铁溶液观察指标极少少量大量较多下列相关叙述错误的是(　　)A．c、d试管分别与a试管比较，说明过氧化氢酶和Fe3＋均具有催化功能B．综合分析a试管、c试管和d试管，说明与无机催化剂相比，酶催化效率更高C．与a试管相比较，b试管的水浴加热为过氧化氢的分解提供了能量D．本实验中H2O2的浓度对实验现象没有影响D　[c、d试管分别与a试管比较，产生的气泡数目均比a试管多，说明过氧化氢酶和Fe3＋均具有催化功能，A正确；c试管产生的气泡数目较d试管多，说明酶的催化效率更高，B正确；b试管进行水浴加热，产生气泡较a试管多，说明水浴加热为过氧化氢的分解提供了能量，C正确；本实验中H2O2的浓度为无关变量，也会对实验现象产生影响，D错误。]2．某兴趣小组利用如图所示装置探究H2O2在不同条件下的分解情况，图示所用试剂的浓度都在合理范围内且甲乙装置中的H2O2的浓度和量都相同，实验处理完成后反应至不再有气泡产生时(　　)A．量筒Ⅰ中水的体积小于量筒Ⅱ中水的体积B．量筒Ⅰ中水的体积大于量筒Ⅱ中水的体积C．量筒Ⅰ中水的体积等于量筒Ⅱ中水的体积D．无法比较量筒Ⅰ和量筒Ⅱ中水的体积大小C　[根据题干信息和题图分析，该实验的自变量是催化剂的种类，因变量是气体的产生量，实验中收集到的水的体积代表产生的O2的量。由于两个装置中H2O2的浓度和量都相同，因此两个装置产生的O2量相等，则量筒Ⅰ中水的体积等于量筒Ⅱ中水的体积，故选C。]　酶的本质1．酶的概念理解化学本质大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体主要在细胞核来源一般活细胞均能产生生理功能具有生物催化作用2．酶本质的实验验证(以唾液淀粉酶为例)(1)实验设计思路组别待测液检验试剂现象实验组唾液淀粉酶双缩脲试剂出现紫色对照组已知蛋白液双缩脲试剂出现紫色(2)实验结论：唾液淀粉酶是蛋白质。3．正确辨析有关酶的六种说法项目错误说法正确理解产生场所具有分泌功能的细胞才能产生活细胞(不考虑哺乳动物成熟红细胞等)化学本质蛋白质有机物(大多为蛋白质，少数为RNA)作用场所只在细胞内起催化作用可在细胞内、细胞外、体外发挥作用温度影响低温和高温均使酶变性失活低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活；高温使酶变性失活作用酶具有调节、催化等多种功能酶只起催化作用来源有的可来源于食物等酶只在生物体内合成 鉴定酶本质的“酶解法”模型“酶解法”——从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。其必须保持正常的结构才能发挥催化作用，因此可以分别利用蛋白酶和RNA酶处理某酶，再观察其功能是否受影响来确定该酶的本质。设计方案如图。3．用同一种蛋白酶处理甲、乙两种酶，甲、乙两种酶的活性与处理时间的关系如图所示，下列分析不正确的是(　　)A．甲酶可能是具有催化功能的RNAB．乙酶的化学本质为蛋白质C．甲、乙两种酶的合成场所一定是相同的D．乙酶活性改变是因为其分子结构改变C　[甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，甲酶活性不变，说明甲酶可能不是蛋白质，可能是具有催化功能的RNA，A正确；乙酶活性降低，说明乙酶可被蛋白酶分解，故乙酶的化学本质为蛋白质，B正确；RNA主要在细胞核中合成，蛋白质主要在细胞质中的核糖体上合成，C错误；乙酶的化学本质为蛋白质，其酶活性改变是因为蛋白质分子结构改变，D正确。]4．下列有关酶的叙述中，不正确的是(　　)A．所有的酶都含有C、H、O、N四种元素，是由单体组成的生物大分子B．酶和双缩脲试剂作用呈现紫色反应C．活细胞产生酶的场所可能是细胞核D．催化化学反应前后，酶的性质和数量不变B　[绝大多数酶的化学本质是蛋白质(基本组成元素为C、H、O、N)，单体为氨基酸，少数是RNA(组成元素为C、H、O、N、P)，单体为核糖核苷酸，A正确；能与双缩脲试剂发生紫色反应的只有蛋白质类的酶，B错误；化学本质为蛋白质的酶的合成场所为核糖体，化学本质为RNA的酶的合成场所是细胞核，C正确；酶促反应的原理是酶降低了化学反应的活化能，但反应前后酶的性质和数量不变，D正确。]有关酶的四个易错点(1)酶并不都是蛋白质，有的酶是RNA。(2)酶不仅在细胞内发挥作用，在细胞外和体外都可以发挥作用。(3)酶作用的实质是降低了化学反应的活化能，不是提供能量。(4)并不是具有分泌功能的细胞才能产生酶，活细胞都能产生酶。“塑料垃圾污染”是令世界各国头疼的问题，这是因为塑料制品的主要原料——“PET塑料”，需要数百年时间才能自然降解。最近，美国和英国的科学家在一次实验中意外生成了一种酶，可以有效将“PET塑料”降解，有望成为未来治理白色污染的“利器”。由材料分析知，“塑料垃圾污染”可以被酶有效降解，由此可形成社会责任和科学思维的学科素养。(1)“PET塑料”在自然界中需要数百年时间才能降解，从酶的角度分析，可能的原因是什么？(社会责任)提示：自然界中的微生物中缺少分解该塑料的酶。(2)这种分解塑料的酶的作用机理是什么？(科学思维)提示：降低化学反应的活化能。[课堂小结]知 识 网 络 构 建核 心 语 句 背 诵1．细胞代谢是细胞内每时每刻都进行着的各种化学反应，是细胞生命活动的基础。2．加热使反应物获得了能量，反应速率加快。3．同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。4．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。 1．在如图所示的实验中属于自变量的是(　　)A．催化剂　　　 B．过氧化氢分解的速率C．产生气泡量 D．试管中的过氧化氢溶液的量A　[由图示可知，图中的实验处理是分别向过氧化氢溶液中加入氯化铁和过氧化氢酶溶液，Fe3＋和过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解，因此该实验的自变量是催化剂的不同。]2．下列关于酶的叙述，错误的是(　　)A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个化学反应的底物B　[有些酶是生命活动所必需的，如呼吸作用有关的酶，在分化程度不同的细胞中都存在，A正确；导致酶空间结构被破坏的因素有过酸、过碱、高温等，低温只能降低酶的活性，不会破坏酶的结构，B错误；酶作用的实质是降低反应所需活化能，从而提高反应速率，C正确；酶是蛋白质或RNA，本身是催化剂，也可作为底物被蛋白酶或者RNA酶水解，D正确。]3．关于酶的性质，下列叙述中错误的是(　　)A．化学反应前后，酶的化学性质和数量不变B．酶的催化作用提高了化学反应速率，改变了反应平衡点C．酶是活细胞产生的具有催化能力的一类特殊的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNAD．酶的催化效率很高，是由于其降低活化能效果显著B　[化学反应前后酶的化学性质和数量不变，A正确；酶可以提高化学反应速率，但是不能改变反应平衡点，B错误；酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA，C正确；酶具有高效性，是由于其降低活化能效果显著，D正确。]4．关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，下列叙述正确的是(　　)A．实验中所用肝脏必须是新鲜的，若放置时间过长肝细胞内的过氧化氢会减少    B．实验中用到的滴管，必须先吸取氯化铁溶液再吸取肝脏研磨液，这样对实验结果影响较小C．过氧化氢在温度高的环境中分解速度会比常温下快D．实验的自变量是试管中产生气泡数目的多少和卫生香的复燃情况C　[肝脏放置时间过长，过氧化氢酶会分解失活，A错误；吸取氯化铁溶液和吸取肝脏研磨液的滴管不能混用，B错误；过氧化氢在高温条件下分解速率会加快，C正确；试管中产生气泡数目的多少和卫生香的复燃情况是因变量，D错误。]5．(2019·山东潍坊高一期末)某同学为比较H2O2在不同条件下的分解情况做了下列实验。请回答相关问题：组别体积分数为3%的H2O2溶液实验处理现象A2 mL常温无气泡B2 mL90 ℃少量气泡C2 mL2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液较多气泡D2 mL2滴质量分数为20%的肝脏研磨液大量气泡(1)若将A、B组对照，可以探究此时________________，实验的自变量和因变量分别是________、___________，检测指标是________。(2)若将A、C、D组对照，C、D组温度应设置为________，此时，温度在实验中属于________变量，请另外列举实验中两个此类变量________，这几组实验可以说明酶的催化具有________(特性)。(3)若在D组的基础上增设不同温度的实验组来探究温度对酶活性的影响，你认为是否合适？____________，理由是_____________________________________________________________________。[答案]　(1)温度对H2O2分解速率的影响　温度　H2O2分解速率　气泡数的多少　(2)常温　无关　H2O2的量(浓度)、催化剂的量(浓度)　高效性　(3)不合适　温度可以影响H2O2的分解，干扰实验结果