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高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第5章 细胞的能量供应和利用第1节 降低化学反应活化能的酶一 酶的作用和本质第1课时学案
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这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第5章 细胞的能量供应和利用第1节 降低化学反应活化能的酶一 酶的作用和本质第1课时学案，共9页。学案主要包含了酶在细胞代谢中的作用，酶的作用原理和本质及意义等内容，欢迎下载使用。
必备知识·夯实双基
一、酶在细胞代谢中的作用
1．细胞代谢：
(1)概念：细胞中每时每刻都进行着许多！！！ 化学反应 ###，统称为细胞代谢。
(2)细胞代谢的条件：需！！！ 酶 ###的催化。
(3)意义：细胞代谢是！！！ 细胞生命活动 ###的基础。
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解实验：
(1)实验原理：
2H2O2eq \(――――――――――→,\s\up7(水浴加热),\s\d5(或FeCl3溶液或过氧化氢酶))2H2O＋O2
(2)实验过程和现象：
(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 ###。
二、酶的作用原理和本质及意义
1．酶的作用原理：
(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)作用机理：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。
2．酶的本质eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(产生场所：！！！ 活细胞 ###,生理作用：！！！ 催化作用 ###,化学本质：！！！ 蛋白质或RNA ###))
3．意义：使细胞代谢能在！！！ 温和 ###条件下快速进行。
┃┃活学巧练 ■
(1)酶的作用是为化学反应提供能量。(＋＋＋＋ × －－－－)
(2)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。(＋＋＋＋ × －－－－)
(3)酶在生物体内有催化和调节作用。(＋＋＋＋ × －－－－)
(4)酶是具有催化作用的有机物。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(5)有些酶中含有核糖。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(6)酶只有在活细胞内才能发挥作用。(＋＋＋＋ × －－－－)
(7)酶可以从食物中直接获取。(＋＋＋＋ × －－－－)
(8)与无机催化剂相比，酶催化效率更高的原因是酶降低活化能的作用更显著。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(9)无关变量是与实验结果无关的变量。(＋＋＋＋ × －－－－)
(10)在一个实验中，因变量的检测指标往往不是唯一的。(＋＋＋＋ √ －－－－)
思考：
1．我们吃芹菜时，无论咀嚼多长时间，都感觉不到甜，而吃馒头时，咀嚼时间长了就会有甜味，你知道是什么原因吗？
提示：芹菜中含大量纤维素，馒头中主要成分为淀粉，人的唾液中含淀粉酶而不含纤维素酶，而酶具有专一性，淀粉酶可将淀粉分解为具有甜味的麦芽糖，却不能将纤维素分解。
2．酶是否只能在活细胞内起作用？举例说明。
提示：不是，酶既可以在细胞内起作用，也可以在细胞外起作用，如消化酶等。
3．切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化功能，这种RNA与脲酶的作用机理相同吗？
提示：相同，都是降低反应的活化能，加快反应速率。
课内探究·名师点睛
酶在细胞代谢中的作用
知识点
控制变量
(1)实验中的变量
知识贴士
(1)一般实验中“验证××”“探究××”，其中“××”就是自变量。
(2)自变量与因变量具有前因后果关系，实验的目的往往是探究或验证自变量对因变量的影响。
(3)无关变量的判断技巧：一是外界环境，如温度、pH等；二是材料本身，比如本实验的肝脏研磨液的新鲜程度等。
(2)对照实验
①含义：除作为自变量的因素外，其余因素都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。
②分为：对照组和实验组。
③1号试管在实验中的作用：对照实验。说明在正常条件下3%的H2O2不易分解，是比较稳定的，从而说明正是由于加热或催化剂的作用使它快速分解。
┃┃典例剖析 ■
典例1 下列是对“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的结果分析，其中正确的是(＋＋＋＋ C －－－－)
A．在过氧化氢酶的作用下，过氧化氢分解最快，是因为20%的肝脏研磨液的浓度高于FeCl3溶液
B．3.5%的FeCl3溶液对过氧化氢分解速率慢，是因为其浓度过高，影响了活性的正常发挥
C．肝脏研磨液中过氧化氢分解速率快，是因为酶的催化效率比一般无机催化剂的催化效率高
D．如果将4支试管都放在90 ℃水浴中，第4支试管(加肝脏研磨液的试管)的反应速率仍为最快
解析：20%肝脏研磨液中的含酶分子数比3.5%FeCl3溶液中Fe3＋数少得多；催化剂浓度大不会影响催化效率；若将4支试管均放入90 ℃水浴中，第4支试管中的酶将会变性，失去催化能力，因为其化学本质为蛋白质。
┃┃变式训练 ■
1．关于生物学实验中的变量，下列说法不正确的是(＋＋＋＋ A －－－－)
A．任何生物学实验中都需要设置变量
B．对照实验中应遵循单一变量原则
C．对照实验中一定存在自变量
D．无关变量并不是与实验结果没有关系
解析：“单一变量原则”和“对照原则”是生物实验两个最基本的原则。在对照实验中一定存在单一变量(自变量)，同时对实验结果会产生影响的无关变量要严格控制。并不是任何生物学实验都要设置变量，如鉴定类实验一般不需设置变量。
酶的本质及作用机理
知识点
1．关于酶本质的探索过程
2．酶的本质和作用
3．酶的作用机理
分析可知：
①E1这一部分的能量是指酶所降低的能量；
②E2这一部分的能量是指酶促反应过程中所需能量；
③E1＋E2这一部分的能量是反应所需总能量，是指无酶催化的时候，分子从常态转变成活跃状态所需的能量，即反应活化能。
┃┃典例剖析 ■
典例2 (2020·山东省潍坊市期中)细胞代谢离不开酶。下列叙述正确的是(＋＋＋＋ A －－－－)
A．酶既可以作为催化剂，又可以作为反应底物
B．活细胞产生的酶在生物体外没有活性
C．酶通过为化学反应提供能量发挥催化作用
D．不同的活细胞中含有的酶完全不同
解析：酶既可以作为催化剂，又可以作为反应底物，例如，唾液淀粉酶作为催化剂，能够催化淀粉水解成还原糖，唾液淀粉酶也可以作为反应底物，被蛋白酶催化水解，A正确；若条件适宜，活细胞产生的酶在生物体外也有活性，B错误；酶通过降低化学反应的活化能而发挥催化作用，C错误；不同的活细胞中含有的酶不完全相同，D错误。
规律总结：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)酶并不是具有分泌功能的细胞才能产生，活细胞一般都能产生酶。
┃┃变式训练 ■
2．下列关于酶的叙述中，正确的是(＋＋＋＋ A －－－－)
A．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸
B．酶只能由内分泌细胞合成
C．酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率
D．人体内的酶进行催化的过程中，酶本身不变，所以酶不会发生自我更新
解析：酶的化学本质是蛋白质或RNA，基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，A项正确；能进行正常代谢的细胞都能合成酶，B项错误；酶是通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率的，C项错误；反应前后，酶本身不变，但在人体内的酶仍会不断更新，D项错误。
指点迷津·拨云见日
对照实验的几种类型
通过设置对照实验，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。对照实验的设置有以下几类：
a．空白对照：对照组不施加任何处理因素。
b．条件对照：对照组不施加处理因素，但施加某种与处理因素有关的实验因素。
c．自身对照：对照组与实验组在同一受试对象上进行，如以病人用药前后的血压值做对比。
d．相互对照：几种处理(或水平)互为对照。
典例3 (不定项)(2021·莆田六中高一月考)如图所示的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测正确的是(＋＋＋＋ ABD －－－－)
A．若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶
B．若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速率加快
C．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
D．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
解析：新鲜土豆片中含有过氧化氢酶，能催化过氧化氢分解产生氧气(气泡)。增加新鲜土豆片的数量即增加酶的浓度，可使反应速率加快。一段时间后，因底物过氧化氢全部被消耗分解，产生的氧气(气体)量不再增加。为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量。
解疑答惑
问题探讨⇨P76
1．提示：可以避免胃对肉块的物理性消化。
2．提示：是胃内的化学物质将肉块分解了。
3．提示：收集胃内化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
探究·实践⇨P77
1．提示：2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
2．提示：不能。
3．提示：说明FeCl3溶液中的Fe3＋和新鲜肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
4．提示：4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效地进行，只有酶能够满足这样的条件，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
本实验的结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，催化效率更高
思考·讨论⇨P79
1．提示：巴斯德认为发酵与活细胞有关，这是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用，这是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，这是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用，这是不正确的。
2．提示：巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。
3．提示：毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
4．提示：萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠，历经一次又一次的失败，终于将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。
5．提示：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，少数酶是RNA。
练习与应用⇨P80
一、概念检测
1．D 酶既可以在生物体内起作用，也可以离开生物体发挥作用，如我们在实验室中可以用淀粉酶催化淀粉水解，A、B错误；绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶是RNA，C错误。
2．D 酶和无机催化剂一样，都不能为反应物提供能量，A错误；酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能，B错误；酶和无机催化剂都能在温和的条件下催化化学反应的进行，C错误；与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的效果更显著，催化化学反应更高效，D正确。
二、拓展应用
1．探究酶的活性是否受温度的影响
2．提示：巴斯德：发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。
李比希：引起发酵的是酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
毕希纳：酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
萨姆纳：酶是蛋白质。
3．提示：可用双缩脲等试剂检测酶是否为蛋白质。在萨姆纳之前，之所以很难鉴定酶的本质，主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。
训练巩固·课堂达标
1．酶的发现经过了许多科学家的研究，以下科学家及其成果不对应的是(＋＋＋＋ C －－－－)
A．斯帕兰札尼发现胃存在化学性消化
B．毕希纳发现促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质，而不是细胞本身
C．李比希认为酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果
D．萨姆纳提取脲酶结晶
解析：李比希认为引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用，C项错误。
2．对盛有过氧化氢的试管加热或加入催化剂，都能够促进其分解，下列相关的叙述正确的是(＋＋＋＋ B －－－－)
A．二者的基本原理是相同的
B．前者是使过氧化氢分子的能量提高，而后者不影响过氧化氢分子的能量
C．两者都可以降低过氧化氢分子的活化能
D．酶和Fe3＋的作用原理是不同的
解析：加热主要是使过氧化氢分子的能量提高，达到活化能，使反应进行；催化剂是降低过氧化氢分子的活化能，使分子原来具有的能量达到活化能，从而能够发生反应，二者的基本原理是不同的；酶和Fe3＋都是催化剂，它们的作用原理是相同的，只是效率不同。
3．下表为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验设计的相关内容，请回答有关问题：
(1)该实验中，自变量是！！！ 温度、催化剂的种类 ###等反应条件，因变量是H2O2的分解速率。对照组是！！！ 1 ###(填试管编号)，实验组是！！！ 2、3、4 ###(填试管编号)。
(2)比较1号和2号试管，你得出的结论是！！！ 加热能提高H2O2的分解速率 ###。
(3)比较3号和4号试管，你得出的结论是！！！ 过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高 ###。
(4)若某同学按照表中方法做了这个实验，结果试管3和试管4的现象刚好相反，他实验失败的原因可能是！！！ 酶容易受外界因素的干扰，或肝脏研磨液不新鲜 ###。
解析：(1)实验需要遵循单一变量原则，实验中只有唯一的变量即自变量，对比1和2两组，自变量为温度，3和4组自变量为催化剂的种类；1组为空白对照组，其他为实验组。
(2)1和2组的自变量为温度，可知加热能提高H2O2的分解速率。(3)3和4组的自变量为催化剂的种类，可知过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高。(4)酶容易受外界因素的干扰，如温度、pH等，也可能是肝脏研磨液不新鲜。
课标要求
核心素养
1．概述酶的作用和本质。
2．通过对有关酶实验的分析，学会控制变量和设计对照实验。
1．生命观念——结构与功能观：酶的功能是由其独特的空间结构决定的。
2．科学探究——实验思路及设计：能够根据实验目的，设计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。
知识导图
学霸记忆
1．细胞代谢是细胞中化学反应的总称。
2．酶是生物催化剂，其催化原理是降低化学反应的活化能。
3．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
试管
编号
试剂
处理
现象
1
2 mL H2O2溶液
常温
几乎无气泡产生
2
2 mL H2O2溶液
90 ℃水浴加热
有！！！ 较少 ###气泡
3
2 mL H2O2溶液
3.5% FeCl3溶液2滴
有！！！ 较多 ###气泡
4
2 mL H2O2溶液
新鲜肝脏研磨液2滴
有！！！ 大量 ###气泡
含义
上述实验中实例
自变量
实验中人为控制的对实验对象进行处理的因素
氯化铁溶液和肝脏研磨液
因变量
随自变量的改变而变化的变量
过氧化氢分解速率
无关
变量
除自变量外，实验过程中对实验结果造成影响的变量；无关变量应当始终保持相同
溶液的体积，肝脏研磨液的新鲜程度等
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
细胞核(主要)
实验验证
实验组
待测酶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应
待测酶液＋吡罗红染液→是否出现红色
对照组1
蛋白质样液＋双缩脲试剂→出现紫色反应
RNA样液＋吡罗红染液→出现红色
对照组2
待测酶液eq \(―――→,\s\up7(蛋白酶))不再具有催化能力
待测酶液eq \(―――――→,\s\up7(RNA水解酶))不再具有催化能力
来源
一般活细胞中均能产生
生理功能
具有生物催化功能
作用机理
降低化学反应的活化能
试管
编号
加入材料
处理
方法
实验现象
1
2 mL H2O2溶液＋2滴清水
常温
无气泡
2
2 mL H2O2溶液＋2滴清水
90 ℃水
浴加热
少量气泡，带火星的卫生香不复燃
3
2 mL H2O2溶液＋2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液
常温
较多气泡，带火星的卫生香复燃
4
2 mL H2O2溶液＋2滴新鲜肝脏研磨液
常温
大量气泡，带火星的卫生香猛烈复燃
必备知识·夯实双基
一、酶在细胞代谢中的作用
1．细胞代谢：
(1)概念：细胞中每时每刻都进行着许多！！！ 化学反应 ###，统称为细胞代谢。
(2)细胞代谢的条件：需！！！ 酶 ###的催化。
(3)意义：细胞代谢是！！！ 细胞生命活动 ###的基础。
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解实验：
(1)实验原理：
2H2O2eq \(――――――――――→,\s\up7(水浴加热),\s\d5(或FeCl3溶液或过氧化氢酶))2H2O＋O2
(2)实验过程和现象：
(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 ###。
二、酶的作用原理和本质及意义
1．酶的作用原理：
(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)作用机理：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。
2．酶的本质eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(产生场所：！！！ 活细胞 ###,生理作用：！！！ 催化作用 ###,化学本质：！！！ 蛋白质或RNA ###))
3．意义：使细胞代谢能在！！！ 温和 ###条件下快速进行。
┃┃活学巧练 ■
(1)酶的作用是为化学反应提供能量。(＋＋＋＋ × －－－－)
(2)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。(＋＋＋＋ × －－－－)
(3)酶在生物体内有催化和调节作用。(＋＋＋＋ × －－－－)
(4)酶是具有催化作用的有机物。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(5)有些酶中含有核糖。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(6)酶只有在活细胞内才能发挥作用。(＋＋＋＋ × －－－－)
(7)酶可以从食物中直接获取。(＋＋＋＋ × －－－－)
(8)与无机催化剂相比，酶催化效率更高的原因是酶降低活化能的作用更显著。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(9)无关变量是与实验结果无关的变量。(＋＋＋＋ × －－－－)
(10)在一个实验中，因变量的检测指标往往不是唯一的。(＋＋＋＋ √ －－－－)
思考：
1．我们吃芹菜时，无论咀嚼多长时间，都感觉不到甜，而吃馒头时，咀嚼时间长了就会有甜味，你知道是什么原因吗？
提示：芹菜中含大量纤维素，馒头中主要成分为淀粉，人的唾液中含淀粉酶而不含纤维素酶，而酶具有专一性，淀粉酶可将淀粉分解为具有甜味的麦芽糖，却不能将纤维素分解。
2．酶是否只能在活细胞内起作用？举例说明。
提示：不是，酶既可以在细胞内起作用，也可以在细胞外起作用，如消化酶等。
3．切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化功能，这种RNA与脲酶的作用机理相同吗？
提示：相同，都是降低反应的活化能，加快反应速率。
课内探究·名师点睛
酶在细胞代谢中的作用
知识点
控制变量
(1)实验中的变量
知识贴士
(1)一般实验中“验证××”“探究××”，其中“××”就是自变量。
(2)自变量与因变量具有前因后果关系，实验的目的往往是探究或验证自变量对因变量的影响。
(3)无关变量的判断技巧：一是外界环境，如温度、pH等；二是材料本身，比如本实验的肝脏研磨液的新鲜程度等。
(2)对照实验
①含义：除作为自变量的因素外，其余因素都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。
②分为：对照组和实验组。
③1号试管在实验中的作用：对照实验。说明在正常条件下3%的H2O2不易分解，是比较稳定的，从而说明正是由于加热或催化剂的作用使它快速分解。
┃┃典例剖析 ■
典例1 下列是对“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的结果分析，其中正确的是(＋＋＋＋ C －－－－)
A．在过氧化氢酶的作用下，过氧化氢分解最快，是因为20%的肝脏研磨液的浓度高于FeCl3溶液
B．3.5%的FeCl3溶液对过氧化氢分解速率慢，是因为其浓度过高，影响了活性的正常发挥
C．肝脏研磨液中过氧化氢分解速率快，是因为酶的催化效率比一般无机催化剂的催化效率高
D．如果将4支试管都放在90 ℃水浴中，第4支试管(加肝脏研磨液的试管)的反应速率仍为最快
解析：20%肝脏研磨液中的含酶分子数比3.5%FeCl3溶液中Fe3＋数少得多；催化剂浓度大不会影响催化效率；若将4支试管均放入90 ℃水浴中，第4支试管中的酶将会变性，失去催化能力，因为其化学本质为蛋白质。
┃┃变式训练 ■
1．关于生物学实验中的变量，下列说法不正确的是(＋＋＋＋ A －－－－)
A．任何生物学实验中都需要设置变量
B．对照实验中应遵循单一变量原则
C．对照实验中一定存在自变量
D．无关变量并不是与实验结果没有关系
解析：“单一变量原则”和“对照原则”是生物实验两个最基本的原则。在对照实验中一定存在单一变量(自变量)，同时对实验结果会产生影响的无关变量要严格控制。并不是任何生物学实验都要设置变量，如鉴定类实验一般不需设置变量。
酶的本质及作用机理
知识点
1．关于酶本质的探索过程
2．酶的本质和作用
3．酶的作用机理
分析可知：
①E1这一部分的能量是指酶所降低的能量；
②E2这一部分的能量是指酶促反应过程中所需能量；
③E1＋E2这一部分的能量是反应所需总能量，是指无酶催化的时候，分子从常态转变成活跃状态所需的能量，即反应活化能。
┃┃典例剖析 ■
典例2 (2020·山东省潍坊市期中)细胞代谢离不开酶。下列叙述正确的是(＋＋＋＋ A －－－－)
A．酶既可以作为催化剂，又可以作为反应底物
B．活细胞产生的酶在生物体外没有活性
C．酶通过为化学反应提供能量发挥催化作用
D．不同的活细胞中含有的酶完全不同
解析：酶既可以作为催化剂，又可以作为反应底物，例如，唾液淀粉酶作为催化剂，能够催化淀粉水解成还原糖，唾液淀粉酶也可以作为反应底物，被蛋白酶催化水解，A正确；若条件适宜，活细胞产生的酶在生物体外也有活性，B错误；酶通过降低化学反应的活化能而发挥催化作用，C错误；不同的活细胞中含有的酶不完全相同，D错误。
规律总结：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)酶并不是具有分泌功能的细胞才能产生，活细胞一般都能产生酶。
┃┃变式训练 ■
2．下列关于酶的叙述中，正确的是(＋＋＋＋ A －－－－)
A．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸
B．酶只能由内分泌细胞合成
C．酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率
D．人体内的酶进行催化的过程中，酶本身不变，所以酶不会发生自我更新
解析：酶的化学本质是蛋白质或RNA，基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，A项正确；能进行正常代谢的细胞都能合成酶，B项错误；酶是通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率的，C项错误；反应前后，酶本身不变，但在人体内的酶仍会不断更新，D项错误。
指点迷津·拨云见日
对照实验的几种类型
通过设置对照实验，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。对照实验的设置有以下几类：
a．空白对照：对照组不施加任何处理因素。
b．条件对照：对照组不施加处理因素，但施加某种与处理因素有关的实验因素。
c．自身对照：对照组与实验组在同一受试对象上进行，如以病人用药前后的血压值做对比。
d．相互对照：几种处理(或水平)互为对照。
典例3 (不定项)(2021·莆田六中高一月考)如图所示的新鲜土豆片与H2O2接触后，产生的现象及推测正确的是(＋＋＋＋ ABD －－－－)
A．若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶
B．若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速率加快
C．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
D．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量
解析：新鲜土豆片中含有过氧化氢酶，能催化过氧化氢分解产生氧气(气泡)。增加新鲜土豆片的数量即增加酶的浓度，可使反应速率加快。一段时间后，因底物过氧化氢全部被消耗分解，产生的氧气(气体)量不再增加。为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量。
解疑答惑
问题探讨⇨P76
1．提示：可以避免胃对肉块的物理性消化。
2．提示：是胃内的化学物质将肉块分解了。
3．提示：收集胃内化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
探究·实践⇨P77
1．提示：2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。
2．提示：不能。
3．提示：说明FeCl3溶液中的Fe3＋和新鲜肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
4．提示：4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效地进行，只有酶能够满足这样的条件，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
本实验的结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，催化效率更高
思考·讨论⇨P79
1．提示：巴斯德认为发酵与活细胞有关，这是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用，这是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，这是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用，这是不正确的。
2．提示：巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。
3．提示：毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
4．提示：萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠，历经一次又一次的失败，终于将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。
5．提示：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，少数酶是RNA。
练习与应用⇨P80
一、概念检测
1．D 酶既可以在生物体内起作用，也可以离开生物体发挥作用，如我们在实验室中可以用淀粉酶催化淀粉水解，A、B错误；绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶是RNA，C错误。
2．D 酶和无机催化剂一样，都不能为反应物提供能量，A错误；酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能，B错误；酶和无机催化剂都能在温和的条件下催化化学反应的进行，C错误；与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的效果更显著，催化化学反应更高效，D正确。
二、拓展应用
1．探究酶的活性是否受温度的影响
2．提示：巴斯德：发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。
李比希：引起发酵的是酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
毕希纳：酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
萨姆纳：酶是蛋白质。
3．提示：可用双缩脲等试剂检测酶是否为蛋白质。在萨姆纳之前，之所以很难鉴定酶的本质，主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。
训练巩固·课堂达标
1．酶的发现经过了许多科学家的研究，以下科学家及其成果不对应的是(＋＋＋＋ C －－－－)
A．斯帕兰札尼发现胃存在化学性消化
B．毕希纳发现促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质，而不是细胞本身
C．李比希认为酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果
D．萨姆纳提取脲酶结晶
解析：李比希认为引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用，C项错误。
2．对盛有过氧化氢的试管加热或加入催化剂，都能够促进其分解，下列相关的叙述正确的是(＋＋＋＋ B －－－－)
A．二者的基本原理是相同的
B．前者是使过氧化氢分子的能量提高，而后者不影响过氧化氢分子的能量
C．两者都可以降低过氧化氢分子的活化能
D．酶和Fe3＋的作用原理是不同的
解析：加热主要是使过氧化氢分子的能量提高，达到活化能，使反应进行；催化剂是降低过氧化氢分子的活化能，使分子原来具有的能量达到活化能，从而能够发生反应，二者的基本原理是不同的；酶和Fe3＋都是催化剂，它们的作用原理是相同的，只是效率不同。
3．下表为“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验设计的相关内容，请回答有关问题：
(1)该实验中，自变量是！！！ 温度、催化剂的种类 ###等反应条件，因变量是H2O2的分解速率。对照组是！！！ 1 ###(填试管编号)，实验组是！！！ 2、3、4 ###(填试管编号)。
(2)比较1号和2号试管，你得出的结论是！！！ 加热能提高H2O2的分解速率 ###。
(3)比较3号和4号试管，你得出的结论是！！！ 过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高 ###。
(4)若某同学按照表中方法做了这个实验，结果试管3和试管4的现象刚好相反，他实验失败的原因可能是！！！ 酶容易受外界因素的干扰，或肝脏研磨液不新鲜 ###。
解析：(1)实验需要遵循单一变量原则，实验中只有唯一的变量即自变量，对比1和2两组，自变量为温度，3和4组自变量为催化剂的种类；1组为空白对照组，其他为实验组。
(2)1和2组的自变量为温度，可知加热能提高H2O2的分解速率。(3)3和4组的自变量为催化剂的种类，可知过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高。(4)酶容易受外界因素的干扰，如温度、pH等，也可能是肝脏研磨液不新鲜。
课标要求
核心素养
1．概述酶的作用和本质。
2．通过对有关酶实验的分析，学会控制变量和设计对照实验。
1．生命观念——结构与功能观：酶的功能是由其独特的空间结构决定的。
2．科学探究——实验思路及设计：能够根据实验目的，设计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。
知识导图
学霸记忆
1．细胞代谢是细胞中化学反应的总称。
2．酶是生物催化剂，其催化原理是降低化学反应的活化能。
3．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
试管
编号
试剂
处理
现象
1
2 mL H2O2溶液
常温
几乎无气泡产生
2
2 mL H2O2溶液
90 ℃水浴加热
有！！！ 较少 ###气泡
3
2 mL H2O2溶液
3.5% FeCl3溶液2滴
有！！！ 较多 ###气泡
4
2 mL H2O2溶液
新鲜肝脏研磨液2滴
有！！！ 大量 ###气泡
含义
上述实验中实例
自变量
实验中人为控制的对实验对象进行处理的因素
氯化铁溶液和肝脏研磨液
因变量
随自变量的改变而变化的变量
过氧化氢分解速率
无关
变量
除自变量外，实验过程中对实验结果造成影响的变量；无关变量应当始终保持相同
溶液的体积，肝脏研磨液的新鲜程度等
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
细胞核(主要)
实验验证
实验组
待测酶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应
待测酶液＋吡罗红染液→是否出现红色
对照组1
蛋白质样液＋双缩脲试剂→出现紫色反应
RNA样液＋吡罗红染液→出现红色
对照组2
待测酶液eq \(―――→,\s\up7(蛋白酶))不再具有催化能力
待测酶液eq \(―――――→,\s\up7(RNA水解酶))不再具有催化能力
来源
一般活细胞中均能产生
生理功能
具有生物催化功能
作用机理
降低化学反应的活化能
试管
编号
加入材料
处理
方法
实验现象
1
2 mL H2O2溶液＋2滴清水
常温
无气泡
2
2 mL H2O2溶液＋2滴清水
90 ℃水
浴加热
少量气泡，带火星的卫生香不复燃
3
2 mL H2O2溶液＋2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液
常温
较多气泡，带火星的卫生香复燃
4
2 mL H2O2溶液＋2滴新鲜肝脏研磨液
常温
大量气泡，带火星的卫生香猛烈复燃
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