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1、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鄄城县第一中学张际占一、酶在代谢中的作用一、酶在代谢中的作用1.1.细胞代谢细胞代谢: :(1)(1)场所场所:_:_中。中。(2)(2)实质实质: :许多许多_的总称。的总称。细胞细胞化学反应化学反应【激疑激疑】动物消化道内营养物质的消化属于细胞代谢吗动物消化道内营养物质的消化属于细胞代谢吗? ?提示提示: :消化道与外界环境直接相通消化道与外界环境直接相通, ,其中营养物质的消化不是发其中营养物质的消化不是发生在细胞内的化学反应生在细胞内的化学反应, ,故不属于细胞代谢。故不属于细胞代谢。 2.2.对照实验的设计对照实验
2、的设计: :(1)(1)变量变量: :实验过程中的变化因素。实验过程中的变化因素。自变量自变量:_:_的对实验对象进行处理的因素。的对实验对象进行处理的因素。因变量因变量: :因因_改变而变化的变量。改变而变化的变量。无关变量无关变量: :除自变量外除自变量外, ,实验过程中对实验结果实验过程中对实验结果_的可的可变因素。变因素。 人为控制人为控制自变量自变量造成影响造成影响(2)(2)对照实验对照实验: :除作为自变量的因素外除作为自变量的因素外, ,其余因素都其余因素都_,_,并将结并将结果进行比较的实验。一般要设置对照组和实验组。果进行比较的实验。一般要设置对照组和实验组。对照组对照组:
3、 :一般不进行人为处理一般不进行人为处理, ,处于处于_下。下。实验组实验组: :需要对实验对象进行人为处理需要对实验对象进行人为处理, ,控制控制_不同。不同。保持一致保持一致自然状态自然状态自变量自变量空白对照空白对照: :未作任何处理的对照组未作任何处理的对照组, ,设置意义是设置意义是_ _ _。排除偶然因素对排除偶然因素对实验结果的影响实验结果的影响3.3.酶的作用原理酶的作用原理: :(1)(1)活化能活化能: :分子从常态转变为容易发生化学反应的活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。跃状态所需要的能量。(2)(2)酶的作用机理酶的作用机理: :通过降低化学反应
4、所需要的通过降低化学反应所需要的_而加快反应而加快反应速率。速率。活化能活化能表示无酶催化条件下反应的活化能表示无酶催化条件下反应的活化能的曲线是的曲线是_段。段。表示有酶催化条件下反应的活化能表示有酶催化条件下反应的活化能的曲线是的曲线是_段。段。表示有酶催化条件下降低反应活化表示有酶催化条件下降低反应活化能的曲线是能的曲线是_段。段。adadcdcdacac知识点一比较过氧化氢在不同条件下的分解知识点一比较过氧化氢在不同条件下的分解1.1.实验原理实验原理: :水浴加热、水浴加热、FeClFeCl3 3溶液中的溶液中的FeFe3+3+和肝脏研磨液中过氧化氢酶都可影和肝脏研磨液中过氧化氢酶都
5、可影响响H H2 2O O2 2分解为分解为H H2 2O O和和O O2 2的速率。的速率。2.2.实验设计实验设计: :编号编号步骤步骤1 12 23 34 4相同处理相同处理( (无关变无关变量量) )向向4 4支试管中分别加入支试管中分别加入2 mL2 mL过氧化氢溶液并放在试管架过氧化氢溶液并放在试管架上上不同处理不同处理( (自变量自变量) )不处不处理理放在放在90 90 左右左右的水浴中加热的水浴中加热滴入滴入2 2滴滴FeClFeCl3 3溶液溶液滴入滴入2 2滴滴肝脏研磨肝脏研磨液液观察指标观察指标( (因变量因变量) )无气无气泡泡气泡很少气泡很少气泡较多气泡较多气泡很多
6、气泡很多3.3.实验结果分析实验结果分析: :(1)1(1)1号、号、2 2号试管相比号试管相比, ,说明加热可以加快说明加热可以加快H H2 2O O2 2的分解。的分解。(2)1(2)1号、号、3 3号试管相比号试管相比, ,说明说明 FeClFeCl3 3可以催化可以催化H H2 2O O2 2的分解。的分解。(3)1(3)1号、号、4 4号试管相比号试管相比, ,说明过氧化氢酶具有催化作用说明过氧化氢酶具有催化作用, ,可以催化可以催化 H H2 2O O2 2的分解。的分解。(4)3(4)3号、号、4 4号试管相比号试管相比, ,说明过氧化氢酶的催化效率更高。说明过氧化氢酶的催化效率
7、更高。4.4.实验结论实验结论: : 加热、加热、FeClFeCl3 3、过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解、过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解; ; 过氧化氢酶的催化效率明显高于无机催化剂过氧化氢酶的催化效率明显高于无机催化剂FeFe3+3+。【思考思考讨论讨论】制备肝脏研磨液时制备肝脏研磨液时, ,应用新鲜的刚从活体动物内取出的肝脏应用新鲜的刚从活体动物内取出的肝脏, ,并并研磨充分。研磨充分。( (科学探究科学探究) ) (1)(1)用新鲜的刚从活体动物内取出的肝脏用新鲜的刚从活体动物内取出的肝脏, ,原因是什么原因是什么? ?提示提示: :新鲜肝脏中的酶能保持其原有的活性。新鲜肝脏中的酶能保持
8、其原有的活性。(2)(2)研磨充分有什么意义研磨充分有什么意义? ?提示提示: :加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中H H2 2O O2 2的接触面积的接触面积, ,从而加从而加速速H H2 2O O2 2的分解。的分解。【素养案例素养案例】(2016(2016江苏高考江苏高考) )过氧化物酶能分解过氧化物酶能分解H H2 2O O2 2, ,氧化焦性没食子酸呈氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶, ,设计实验如下表。设计实验如下表。下列相关叙述正确的是下列相关叙述正确的是( () )管号管号1%1%焦性没
9、食子酸焦性没食子酸(mL)(mL)2%H2%H2 2O O2 2(mL)(mL)缓冲液缓冲液(mL)(mL)过氧化物酶溶液过氧化物酶溶液(mL)(mL)白菜梗提取白菜梗提取液液(mL)(mL)煮沸冷却后的白菜煮沸冷却后的白菜梗提取液梗提取液(mL)(mL)1 12 22 22 2- - - -2 22 22 2- -2 2- - -3 32 22 2- - -2 2- -4 42 22 2- - - -2 2A.1A.1号管为对照组号管为对照组, ,其余不都是实验组其余不都是实验组B.2B.2号管为对照组号管为对照组, ,其余都为实验组其余都为实验组C.C.若若3 3号管显橙红色号管显橙红色,
10、 ,无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶D.D.若若4 4号管不显橙红色号管不显橙红色, ,可证明白菜梗中无过氧化物酶可证明白菜梗中无过氧化物酶 A A【素养素养探究探究】母题追问母题追问(1)(1)科学探究科学探究设置对照设置对照上题中设置上题中设置1 1号管的目的是什么号管的目的是什么? ?提示提示: :作为对照作为对照, ,排除排除H H2 2O O2 2自然分解对实验结果的影响。自然分解对实验结果的影响。 (2)(2)科学探究科学探究设计实验设计实验上题中白菜梗提取液可能含有某种氧化性物质上题中白菜梗提取液可能含有某种氧化性物质, ,会使焦性没食
11、子会使焦性没食子酸变为橙红色酸变为橙红色, ,如何排除这一可能如何排除这一可能? ?提示提示: :可另设一支试管可另设一支试管, ,试管中不加入试管中不加入H H2 2O O2 2溶液溶液, ,而是加入而是加入2 mL2 mL蒸蒸馏水馏水, ,其他设计同其他设计同3 3号试管。号试管。【素养素养迁移迁移】在在“比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中加入肝脏研磨液与实验中加入肝脏研磨液与加入氯化铁的试管反应程度类似加入氯化铁的试管反应程度类似, ,都不剧烈都不剧烈, ,可能的原因是可能的原因是( () )过氧化氢溶液配制时间过长过氧化氢溶液配制时间过长肝脏不新鲜肝脏
12、不新鲜 试管不干净试管不干净A.A.B.B.C.C.D.D.【解析解析】选选C C。由于实验中加入肝脏研磨液和加入氯化铁的试管。由于实验中加入肝脏研磨液和加入氯化铁的试管反应都不剧烈反应都不剧烈, ,其原因有两个方面其原因有两个方面: :一是使用的过氧化氢溶液配一是使用的过氧化氢溶液配制时间过长制时间过长, ,自身已发生分解自身已发生分解; ;二是使用的肝脏不新鲜二是使用的肝脏不新鲜, ,其中的过其中的过氧化氢酶已被微生物破坏。氧化氢酶已被微生物破坏。【补偿训练补偿训练】在如图所示的实验中在如图所示的实验中, ,属于自变量的是属于自变量的是( () ) A.A.催化剂催化剂B.B.过氧化氢分解
13、的速率过氧化氢分解的速率C.C.产生气泡量产生气泡量 D.D.试管中的过氧化氢溶液的量试管中的过氧化氢溶液的量 【解析解析】选选A A。由图示可知。由图示可知, ,图中的实验处理是分别向过氧化氢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溶液中加入氯化铁和过氧化氢酶溶液,Fe,Fe3+3+和过氧化氢酶都能催和过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解化过氧化氢分解, ,因此该实验的自变量是催化剂不同。因此该实验的自变量是催化剂不同。二、酶的化学本质二、酶的化学本质1.1.酶本质的探索历程酶本质的探索历程( (连线连线):):2.2.酶的概念理解酶的概念理解: :(1)(1)来源来源:_:
14、_产生的。产生的。(2)(2)作用作用: :具有具有_作用。作用。(3)(3)化学本质化学本质: :有机物有机物, ,绝大部分是绝大部分是_,_,少部分是少部分是_。活细胞活细胞催化催化蛋白质蛋白质RNARNA知识点二酶的化学本质知识点二酶的化学本质1.1.酶的作用场所酶的作用场所: :酶是活细胞产生的酶是活细胞产生的, ,但不一定在活细胞内发挥作但不一定在活细胞内发挥作用用, ,可以在细胞外发挥作用可以在细胞外发挥作用, ,如消化酶如消化酶, ,也可以在体外发挥作用。也可以在体外发挥作用。2.2.酶的合成原料酶的合成原料: :氨基酸或核糖核苷酸。氨基酸或核糖核苷酸。3.3.酶的合成场所酶的合
15、成场所: :不一定在核糖体上不一定在核糖体上, ,只有化学本质是蛋白质的酶只有化学本质是蛋白质的酶才在核糖体上合成。才在核糖体上合成。【思考思考讨论讨论】哺乳动物成熟的红细胞和其他体细胞在结构和功能上有明显不同。哺乳动物成熟的红细胞和其他体细胞在结构和功能上有明显不同。( (生命观念生命观念) )(1)(1)该细胞不能产生酶该细胞不能产生酶, ,原因是什么原因是什么? ?提示提示: :该细胞没有细胞核和核糖体等细胞器。该细胞没有细胞核和核糖体等细胞器。 (2)(2)该细胞是否含有酶该细胞是否含有酶? ?说出你的判断依据。说出你的判断依据。提示提示: :含有。哺乳动物成熟红细胞可以进行细胞代谢含
16、有。哺乳动物成熟红细胞可以进行细胞代谢, ,细胞中的细胞中的生化反应需要酶的催化。生化反应需要酶的催化。【素养案例素养案例】生物体内许多化学反应需要酶的催化生物体内许多化学反应需要酶的催化, ,下列关于酶的叙述下列关于酶的叙述, ,正确的正确的是是( () )A.A.酶只有在生物体内才能起催化作用酶只有在生物体内才能起催化作用, ,起催化作用的本质是提高起催化作用的本质是提高反应的活化能反应的活化能B.B.所有酶都含有所有酶都含有C C、H H、O O、N N四种化学元素四种化学元素C.C.人体内的酶进行催化过程中人体内的酶进行催化过程中, ,酶本身不变酶本身不变, ,所以酶不会发生自我所以酶
17、不会发生自我更新更新D.D.酶都在核糖体上合成酶都在核糖体上合成【解析解析】选选B B。酶是由活细胞产生的。酶是由活细胞产生的, ,在细胞内和细胞外都可发挥催化作用在细胞内和细胞外都可发挥催化作用, ,酶的酶的作用机理是降低化学反应的活化能作用机理是降低化学反应的活化能,A,A项错误项错误; ;酶的本质是蛋白质或酶的本质是蛋白质或RNA,RNA,故都含有故都含有4 4种元素种元素:C:C、H H、O O、N,BN,B项正确项正确; ;化学反应前后化学反应前后, ,酶本身不变酶本身不变, ,但在人体内的酶仍会但在人体内的酶仍会不断更新不断更新,C,C项错误项错误; ;只有化学本质是蛋白质的酶才在
18、核糖体上合成只有化学本质是蛋白质的酶才在核糖体上合成,D,D项错误。项错误。【补偿训练补偿训练】1.1.当某种当某种RNARNA存在时存在时, ,生物体内的某种化学反应能正常进行生物体内的某种化学反应能正常进行; ;当这种当这种RNARNA被有关的酶水解后被有关的酶水解后, ,此种化学反应立即减慢。由此可以说明此种化学反应立即减慢。由此可以说明( () ) A.RNAA.RNA是核酸的一种是核酸的一种B.RNAB.RNA有时也可称为遗传物质有时也可称为遗传物质C.RNAC.RNA主要存在于细胞质中主要存在于细胞质中D.RNAD.RNA也可作为生物催化剂也可作为生物催化剂 【解析解析】选选D D
19、。RNARNA被有关酶水解后被有关酶水解后, ,化学反应立即减慢化学反应立即减慢, ,说明该说明该RNARNA催化此反应的进行催化此反应的进行, ,即即RNARNA也具有催化作用也具有催化作用, ,故故D D项符合题意。项符合题意。A A、B B、C C三项从内容上讲均是正确的说法三项从内容上讲均是正确的说法, ,但无法从题干信息中得出这但无法从题干信息中得出这些结论些结论, ,故三项均不符合题意。故三项均不符合题意。 2.2.下列关于酶的叙述正确的是下列关于酶的叙述正确的是( () )A.A.酶是由腺细胞合成的具有催化作用的有机物酶是由腺细胞合成的具有催化作用的有机物B.B.所有酶用双缩脲试
20、剂进行检测都可以呈现紫色反应所有酶用双缩脲试剂进行检测都可以呈现紫色反应C.C.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸D.D.消化酶在消化腺细胞内合成并分泌到细胞外的过程中共穿过消化酶在消化腺细胞内合成并分泌到细胞外的过程中共穿过0 0层磷脂双分子层层磷脂双分子层 【解析解析】选选D D。酶是由活细胞合成的具有催化作用的有机物。酶是由活细胞合成的具有催化作用的有机物,A,A项项错误错误; ;酶的化学本质大多数是蛋白质酶的化学本质大多数是蛋白质, ,少数是具有催化活性的少数是具有催化活性的RNA,RNA,蛋白质用双缩脲试剂进行检测可以呈现紫色反应蛋白质用双缩脲试剂进行检测可以呈现紫色反应,RNA,RNA不能不能用双缩脲试剂检测用双缩脲试剂检测,B,B项错误项错误; ;酶分子在催化反应完成后可以被再酶分子在催化反应完成后可以被再次利用次利用,C,C项错误项错误; ;消化酶经合成并分泌到细胞外的过程是胞吐作消化酶经合成并分泌到细胞外的过程是胞吐作用用, ,共穿过共穿过0 0层磷脂双分子层层磷脂双分子层,D,D项正确。项正确。 【课堂回眸课堂回眸】
