《酶的作用和本质》课件

第1课时酶的作用和本质第5章内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标1.通过对酶催化作用具体实例的讨论,说明酶在细胞代谢中的作用。2.通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料,阐明绝大多数酶的化学本质是蛋白质的事实,认同科学是在不断地探索和争论中前进的。3.通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验,学会控制自变量,观察和检测因变量,以及尝试设置对照组和重复实验。课前篇自主预习一、酶在细胞代谢中的作用1.细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢。细胞代谢是细胞生命活动的基础。2.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)原理:与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,催化效率更高。(3)意义:使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。预习反馈1.判断正误。(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。(

×

)2.酶的作用原理是(

)A.降低化学反应的活化能B.增加反应物之间的接触面积C.降低反应物之间的接触面积D.提供使反应开始所必需的活化能答案

A解析

酶能降低化学反应的活化能,从而加快化学反应的速率。二、比较过氧化氢在不同条件下的分解1.实验原理H2O2H2O+O22.实验现象

试

管

现象气泡几乎无少较多很多带火星卫生香不复燃复燃复燃性较强复燃性很强要点笔记

每滴FeCl3溶液中的Fe3+数大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。3.实验结论(1)酶具有催化作用。(2)与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。三、酶的本质1.合成场所:活细胞中。2.化学本质:绝大多数是蛋白质,极少数是RNA。预习反馈1.判断正误。(1)酶是具有催化作用的有机物。(√)(2)有些酶中含有核糖。(√)(3)酶只有在活细胞内才能发挥作用。(

×

)(4)酶可以从食物中直接获取。(

×

)(5)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。(√)2.连线。

3.在实验中需要控制各种变量,其中人为改变的变量是(

)A.因变量

B.自变量C.无关变量

D.控制变量答案

B解析

在实验中,需要控制相应的一些变量,以免影响实验结果。其中,人为改变的变量称为自变量;随着自变量的变化而变化的变量称为因变量;除自变量外,对实验结果能造成影响的一些可变因素称为无关变量。课堂篇探究学习探究点一酶在代谢中的作用及本质在化学实验中,很多反应需要加热才能进行,是因为加热使反应物获得了能量,从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态。细胞的代谢,其本质就是化学反应,细胞代谢不是通过加热的方式,而是利用酶的作用保证其顺利进行。酶的作用原理是什么?1.请概述曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的含义。答案

曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示没有催化剂作用时的反应能量变化曲线、无机催化剂催化时的反应能量变化曲线、酶催化时的反应能量变化曲线。2.图中a、b、c分别表示相应的能量值,请利用图中字母表示出相应反应进行所需能量值的多少。由此说明什么问题?答案

没有催化剂作用时反应所需的活化能为a+b+c,无机催化剂催化反应所需的活化能为b+c,酶催化反应所需的活化能为c。通过曲线可知,酶和无机催化剂都能降低反应活化能,但是酶降低化学反应活化能的作用更显著。【归纳提升】1.与酶有关的知识总结化学本质绝大多数酶是蛋白质少数酶是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体细胞核(真核生物)作用场所细胞内、外或生物体外来

源一般来说,活细胞都能产生酶生理功能具有生物催化作用作用原理降低化学反应的活化能2.酶与无机催化剂的共同点(1)能催化化学反应的进行,并不为化学反应提供物质和能量,本身不被消耗,不改变化学反应的方向。(2)降低化学反应的活化能,使反应速率加快,但不改变生成物的量。易错提醒有关酶的四点提醒(1)酶不仅在细胞内发挥作用,在细胞外和生物体外也能发挥作用。(2)酶作用的机理是降低化学反应的活化能,不能为反应提供能量。加热能为反应提供能量。(3)酶可改变化学反应的反应速率,但反应前后自身的性质和数量不变。(4)合成酶的原料为氨基酸或核糖核苷酸。【探究应用】1.绝大多数酶彻底水解后的产物为(

)A.多肽

B.氨基酸C.核苷酸 D.核糖核苷酸答案

B解析

绝大多数酶的化学本质为蛋白质,少数酶为RNA,故绝大多数酶彻底水解后的产物为氨基酸,B项正确。2.下列关于活化能的叙述,不正确的是(

)A.活化能是指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B.无机催化剂、水浴加热都可以降低化学反应的活化能C.酶可以降低化学反应的活化能D.同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用效果更显著答案

B解析

酶和无机催化剂均能降低化学反应的活化能,同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用效果更显著;水浴加热可以给化学反应提供能量,但不能降低化学反应的活化能。3.下图表示某反应“甲→乙”进行过程中,有酶参与和无酶参与时的能量变化,则下列叙述不正确的是(

)A.此反应不能说明酶的高效性B.E1为反应前后能量的变化C.E2表示在酶参与下化学反应需要的活化能D.酶参与反应时,所降低的活化能为E4答案

B解析

由图可知,该反应只能说明酶具有催化作用,不能说明酶具有高效性,A项正确;E1表示在无催化剂的条件下化学反应需要的活化能,B项错误;酶可以降低化学反应的活化能,因此曲线Ⅱ表示有酶参与,E2表示在酶参与下化学反应需要的活化能,C项正确;由此可以看出,酶促反应的原理是降低化学反应的活化能,酶参与反应时,所降低的活化能为E4,D项正确。探究点二比较过氧化氢在不同条件下的分解组别实验处理加入体积分数为3%的过氧化氢溶液/mL温度加入试剂试管12常温—试管2290℃—试管32常温2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液试管42常温2滴质量分数为20%的肝脏研磨液1.本实验的自变量有哪些?实验中为什么把肝脏制备成肝脏研磨液?答案

本实验的自变量有温度、催化剂的种类。制成肝脏研磨液会增大酶与过氧化氢的接触面积,加快过氧化氢分解速率。2.试管1和试管2组成的对照实验,能说明什么问题?答案

加热能使H2O2得到能量,促进H2O2分解。3.除了上述的对照实验,请再找出一组对照实验,并指出该组对照实验说明的问题。答案

①试管1和试管3,说明FeCl3能催化H2O2的分解;②试管1和试管4,说明肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化H2O2的分解;③试管1、试管3和试管4,说明FeCl3和肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能催化H2O2的分解,且过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3。(答出任意一条即可)【归纳提升】实验中变量的控制变量:实验过程中的变化因素称为变量。自变量:在实验过程中人为控制的对实验对象进行处理的因素,如上述实验中加热、FeCl3溶液、肝脏研磨液。因变量:随着自变量的改变而变化的变量。如上述实验中H2O2分解速率。无关变量:除自变量外,实验过程中可能还会存在一些对实验结果造成影响的可变因素,叫作无关变量。如反应物的浓度、反应时间、试剂的用量、实验室温度等。特别提醒

实验中应注意的问题(1)肝脏必须是新鲜的,过氧化氢酶是一种蛋白质,不新鲜的肝脏,酶的活性较低。(2)肝脏要磨碎,充分研磨有利于过氧化氢酶从细胞中释放出来并与过氧化氢充分接触。(3)滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时不能共用一支滴管。原因是少量酶混入FeCl3溶液中也会影响实验结果的准确性,导致得出错误的结论。【探究应用】1.在下图所示的实验中,属于自变量的是(

)A.试管中的过氧化氢溶液的量B.过氧化氢分解的速率C.气泡产生的速率D.催化剂的种类答案

D解析

试管中的过氧化氢溶液的量为无关变量,A项错误;过氧化氢分解的速率是因变量,B项错误;气泡产生的速率也是因变量,C项错误;在题图所示的实验中属于自变量的是无机催化剂“氯化铁”与有机催化剂“过氧化氢酶”,即催化剂的种类,D项正确。2.关于下图所示实验的叙述,错误的是(

)A.甲装置是实验组,乙装置是对照组B.H2O2溶液的浓度属于无关变量C.乙试管产生气泡的速率比甲试管快D.两支试管中H2O2溶液的体积应相同答案

A解析

用新鲜肝脏研磨液处理的为实验组,加清水的为对照组,其他的变量,如H2O2溶液的浓度等引起反应速率改变的变量称为无关变量,应遵守等量原则。3.下列“关于比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的叙述,错误的是(

)A.加热能提高过氧化氢的分解速率,但不能降低活化能B.该实验中加肝脏研磨液和FeCl3的两组可构成对比实验C.若所用肝脏不新鲜,等量过氧化氢彻底分解所得氧气将减少D.该实验能得出过氧化氢酶具有催化作用以及高效性的结论答案

C解析

加热能提高过氧化氢的分解速率,但不能降低化学反应的活化能,A项正确;该实验中加肝脏研磨液和FeCl3的两组可构成对比实验,说明酶具有高效性,B项正确;若所用肝脏不新鲜,则过氧化氢酶的数量减少,活性下降,催化过氧化氢分解的速率会减慢,但不影响生成物的量,过氧化氢彻底分解后应产生等量氧气,C项错误;该实验得出的结论为过氧化氢酶具有催化作用及高效性,D项正确。123456789101112A组必备知识基础练1.“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中,加热、加过氧化氢酶、加FeCl3都能促进过氧化氢分解,促进过氧化氢分解的原理相同的是(

)A.过氧化氢酶和加热B.过氧化氢酶和FeCl3C.FeCl3和加热D.加热、过氧化氢酶和FeCl3B解析加热能为过氧化氢分子提供能量,而过氧化氢酶和FeCl3都能降低化学反应的活化能。1234567891011122.如图表示某反应进行时,有酶参与和无酶参与时的能量变化,下列相关叙述错误的是(

)A.此反应为吸能反应B.曲线Ⅱ表示有酶参与时的能量变化C.E2为反应前后能量的变化D.酶参与反应时,其降低的活化能为E4C123456789101112解析生成物乙的能量比反应物甲的能量高,此反应为吸能反应,A项正确;曲线Ⅱ表示有酶催化条件下的能量变化,其降低的活化能为E4,B、D两项正确;反应前后能量的变化应为E3,C项错误。1234567891011123.下列有关酶的表述,正确的是(

)A.酶只有在生物体细胞内才能起作用B.酶能提供化学反应所需的活化能C.酶与无机催化剂的作用和本质相同D.酶在细胞代谢过程中只具有催化功能D解析酶可以在细胞内,也可以在细胞外发挥作用,A项错误;酶可以降低化学反应的活化能,B项错误;酶和无机催化剂都具有催化作用,均可以降低化学反应的活化能,但化学本质不同,C项错误;酶只有催化作用,D项正确。1234567891011124.欲判断某种酶的化学本质是蛋白质还是RNA,下列方案错误的是(

)A.与双缩脲试剂反应,观察是否出现紫色B.与斐林试剂反应,观察是否出现砖红色沉淀C.用蛋白酶处理,检测其活性是否丧失D.用RNA水解酶处理,检测其活性是否丧失B解析蛋白质能与双缩脲试剂产生紫色反应,RNA不能与双缩脲试剂发生反应,A项正确;无论酶的化学本质是蛋白质还是RNA,都不能与斐林试剂反应产生砖红色沉淀,B项错误;蛋白质能被蛋白酶水解,RNA不能被蛋白酶水解,C项正确;RNA能被RNA水解酶水解,蛋白质不能被RNA水解酶水解,D项正确。1234567891011125.下列关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验内容的表述,正确的是(

)A.该实验中新鲜肝脏研磨液是促进过氧化氢快速分解的催化剂B.实验中温度、催化剂和反应物的浓度是自变量,过氧化氢分解速率是因变量C.将2号试管放在60℃左右的水浴中加热,观察气泡冒出的情况D.设置空白对照组的目的是表明在本实验条件下过氧化氢不容易分解A123456789101112解析该实验中新鲜肝脏研磨液中含有过氧化氢酶,过氧化氢酶是促进过氧化氢快速分解的生物催化剂,A项正确;“比较过氧化氢在不同条件下的分解”,温度、催化剂种类是自变量,而反应物的浓度是无关变量,B项错误;为使实验效果明显,应将2号试管放在90

℃左右的水浴中加热,观察气泡冒出的情况,C项错误;设置空白对照组的目的是表明在本实验条件下过氧化氢容易分解,D项错误。1234567891011126.如图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验,下列叙述正确的是(

)A.加FeCl3溶液的试管产生的气泡最多B.肝脏研磨液使过氧化氢分解最快,是因为其浓度高于3.5%的FeCl3溶液C.如果将四支试管都放在90℃水浴中,加肝脏研磨液的试管中的反应速率仍为最快D.该实验的1号试管不作处理,是作为对照组,排除无关变量的干扰D123456789101112解析由于酶的催化效率较高,单位时间内产生气泡最多的是加入肝脏研磨液的一组,A项错误;肝脏研磨液使过氧化氢分解最快,是因为肝脏研磨液中的酶的催化效率较高,肝脏研磨液中酶的浓度远低于3.5%的FeCl3溶液的浓度,B项错误;如果将四支试管都放在90

℃水浴中,肝脏研磨液中的酶会因高温而变性失活,失去催化作用,此时四支试管中加入FeCl3溶液的试管中的反应速率最快,C项错误;该实验中的1号试管不作处理是作为对照组,对照组的作用是排除无关变量对实验的干扰,D项正确。1234567891011127.中国科学院天津工业生物技术研究所在一种专门用于分解PET塑料的水解酶研究方面取得重要突破,未来将据此培育出专“吃”PET塑料的新酶种,从而通过生物降解方法帮助解决日益严重的塑料垃圾污染问题。下列关于酶的说法,不正确的是(

)A.该水解酶分解塑料以后,自身被消耗B.该水解酶可特异性地水解PET塑料C.用酶进行生物降解塑料,比传统的化学降解效率高,污染小D.该酶的化学本质最可能是蛋白质A123456789101112解析酶只是起催化作用,在反应前后,酶的数量和性质不发生变化,A项错误;分解PET塑料的水解酶可特异性地水解PET塑料,B项正确;酶的催化效率较高,且生物降解本身不会产生污染,而化学降解会污染环境,所以用该酶进行生物降解塑料,比传统的化学降解效率高,污染小,C项正确;绝大多数酶为蛋白质,所以该水解酶最可能是蛋白质,D项正确。1234567891011128.(多选)关于比较过氧化氢在不同条件下的分解的实验,下列叙述不正确的是(

)A.实验中所用的肝脏必须是新鲜的,若放置时间过长肝脏细胞内的过氧化氢会减少B.滴管先吸取氯化铁溶液再直接吸取肝脏研磨液,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率会比常温时快D.实验的自变量是试管中产生气泡数目的多少和点燃的卫生香的燃烧情况ABD123456789101112解析实验中所用的肝脏研磨液必须是新鲜的,肝脏研磨液放置时间过长,过氧化氢酶会分解失活,A项错误;实验需要严格控制自变量,吸取氯化铁溶液和吸取肝脏研磨液的滴管不能混用,B项错误;较高的温度能为过氧化氢分子提供能量,过氧化氢分解速率会加快,C项正确;试管中产生气泡数目的多少和点燃的卫生香的燃烧情况是因变量,D项错误。1234567891011129.植物体内的过氧化物酶能分解H2O2,氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究甘蓝梗中是否存在过氧化物酶,设计实验如下表。回答下列问题。试管编号1%的焦性没食子酸/mL2%的H2O2/mL缓冲液/mL甘蓝梗提取液/mL煮沸冷却后的甘蓝梗提取液/mLl222--222-2-322--2注:表中“-”表示没有添加。

(1)1、2号试管中,________试管是对照组,若只分析试管1和2,则实验的自变量是________________________________。

1号

甘蓝梗提取液的有无

123456789101112(2)2号试管显橙红色,并不能证明甘蓝梗中存在过氧化物酶,可在试管1的基础上增设一组,该组与试管1的不同是________________________。

(3)若3号试管不显橙红色,推测其原因是_________________________。

(4)已知白菜梗内也含过氧化物酶,经测定,相同条件下,两种植物提取液中过氧化物酶的活性不同,从其分子结构分析,原因可能是______________。将试管1中的缓冲液换成了2mL过氧化物酶溶液

高温使甘蓝梗提取液中的过氧化物酶变性失活

两种植物提取液中过氧化物酶的氨基酸序列不同或空间结构不同

123456789101112解析

(1)该实验的目的是探究甘蓝梗中是否存在过氧化物酶,所以1、2号试管中,1号试管是对照组,若只分析试管1和2,则该实验的自变量是甘蓝梗提取液的有无。(2)若2号试管显橙红色,并不能证明甘蓝梗中存在过氧化物酶,需要再增加一组实验,把缓冲液换成2

mL过氧化物酶溶液,其他条件与1号试管相同。(3)若3号试管加入的是煮沸冷却后的甘蓝梗提取液,而高温使甘蓝梗提取液中的过氧化物酶变性失活,所以试管中不显橙红色。(4)已知白菜梗内也含过氧化物酶,经测定,相同条件下,两种植物提取液中过氧化物酶的活性不同,过氧化物酶的化学本质是蛋白质,所以从其分子结构分析,原因可能是两种植物过氧化物酶的氨基酸序列不同或空间结构不同。123456789101112B组能力素养提升练10.脲酶是一种催化尿素分解成氨和二氧化碳的酶,具有高度专一性。最早从刀豆中提取并被证明是蛋白质。下列有关脲酶的叙述,正确的是(

)A.脲酶的作用原理与无机催化剂的不同B.能催化脲酶水解的酶是蛋白酶C.在细胞内合成,在细胞外无法发挥作用D.食用刀豆后,刀豆中的脲酶能催化人体中的尿素水解B123456789101112解析酶和无机催化剂的作用原理都是降低化学反应的活化能,A项错误;脲酶被证明是蛋白质,因此脲酶能被蛋白酶催化水解,B项正确;酶可以在细胞内发挥作用,也可以在细胞外发挥作用,C项错误;刀豆中的脲酶属于蛋白质,食用刀豆后,相应的蛋白质(脲酶)会被消化,故刀豆中的脲酶不能催化人体中的尿素水解,D项错误。12345678910111211.下图中的新鲜土豆片与H2O2接触后,产生的现象及推测错误的是(

)A.若有大量气体产生,可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶B.若增加新鲜土豆片数量,量筒中产生气体的速度加快C.为保证实验的严谨性,需要控制温度等无关变量D.一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限D解析一段时间后气体量不再增加是因为底物已经消耗完,D项错误。12345678910111212.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中,对实验的处理如表所示。试管组别实验处理加入体积分数为3%的H2O2溶液/mL温度加入试剂试管12常温—试管2290℃—试管32常温2滴3.5%的FeCl3溶液试管42常温2滴20%的肝脏研磨液(1)在上表的实验处理中,研究了哪些自变量?_______________________。写出一种无关变量:____________________________________________。

温度、催化剂种类

过氧化氢溶液的用量、FeCl3溶液的用量、肝脏研磨液的用量、溶液的pH(回答1种即可)123456789101112(2)该实验用的肝脏要求新鲜的原因是