4.1.1 生物催化剂——酶(一) 学案（含答案）

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1、 第第 12 课时课时 生物催化剂生物催化剂酶酶(一一) 目标导读 1.阅读教材 P61内容， 了解酶的发现历程， 加深对酶本质的理解。 2.分析教材 P62 63实验，理解酶的高效性的含义，并在此基础上学会设置对照实验，控制自变量和检测因变 量。3.结合图 41，理解酶具有专一性的机理。 重难点击 1.酶的化学本质。2.酶的高效性含义。3.酶具有专一性的机理。 一、酶的化学本质及作用 酶是一种生物催化剂， 其化学本质是什么呢？对此科学家们进行了不懈的研究。 阅读教 材 P61内容，体会关于酶本质的探索历程，深刻理解酶的化学本质。 1酶的概念：酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。 2

2、酶的本质：绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是 RNA 或 DNA。 3唾液中含有唾液淀粉酶，要验证唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，请根据下列给出的实 验材料完成实验设计：刚取的唾液，已知蛋白液，双缩脲试剂及试管等用具。 组别 待测液 检验试剂 预期现象 结论 实验组 唾液 双缩脲试剂 出现紫色 唾液淀粉酶 是蛋白质 对照组 已知蛋白液 双缩脲试剂 出现紫色 4.要验证一种酶的化学本质是 RNA， 请根据下列给出的实验材料完成实验设计： 待测酶液， 已知 RNA，焦宁及试管等用具。 组别 待测液 检验试剂 预期现象 结论 实验组 待测酶液 焦宁 出现红色 待测酶 是 RNA 对照组 已知 RNA 焦宁

3、 出现红色 归纳提炼 酶概念的深化 (1)产生酶的细胞：所有的活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)。 (2)酶在细胞内的合成场所： 蛋白质类的合成在核糖体， RNA 或 DNA 类的合成主要在细胞核。 (3)酶的基本组成单位：氨基酸或核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸。 (4)酶发挥作用的场所： 无论在细胞内、 细胞外、 甚至体外， 只要条件允许， 酶都可以发挥作用。 (5)酶只能催化已存在的化学反应。 活学活用 1判断下列说法的正误。 (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( ) (4)酶只有在活细胞内才能发挥作用( ) (5

4、)酶可以从食物中直接获取( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 二、酶的催化具有高效性 酶与无机催化剂相比，具有许多独有的催化特点，高效性就是其中之一，阅读教材 P62 63内容，分析酶的高效性实验。 1实验原理 (1)2H2O2 过氧化氢酶 2H2OO2。 (2)2H2O2 三氯化铁 2H2OO2。 过氧化氢在自然条件下分解缓慢，让过氧化氢在加入新鲜的肝脏研磨液(含过氧化氢酶)或者 加入 Fe3 的不同条件下分解，通过观察溶液中气泡数目和对卫生香的助燃程度可以比较二 者的催化效率。 2实验材料 质量分数为 20%的新鲜肝脏研磨液，体积分数为 3%的过氧化氢溶液，质量分数为 3.

5、5%的 FeCl3溶液等。 3实验过程及变量控制 (1)过程(如图) 试管编号 新配制的体积分数为 3%的 过氧化氢溶液 实验处理 1 2 mL 滴加 2 滴质量分数为 20%的肝脏研磨液 2 2 mL 滴加 2 滴质量分数为 3.5%的 FeCl3溶液 (2)实验现象与结果分析 试管 编号 气泡的多少 点燃的卫 生香检测 结果分析 1 很多 助燃性更强 过氧化氢酶有催化 H2O2分解的作用，且效率更高 2 较多 助燃性较强 Fe3 能催化 H 2O2分解 4.实验结论：过氧化氢酶的催化效率更高，具有高效性。 5某同学操作后发现两支试管中都能产生大量的气泡，分析可能的原因。 答案 可能是滴入肝

6、脏研磨液和 FeCl3溶液时，共用一个吸管，滴入的 FeCl3溶液中会含少 量肝脏研磨液，由于酶具有高效性从而使两支试管都产生大量气泡。 小贴士 实验中应注意的问题 1实验时要选用新鲜的肝脏。肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐 生菌的作用下分解，过氧化氢就不能被分解成水和氧气。 2肝脏要制成研磨液。因为研磨碎的肝脏能与试管中的过氧化氢充分接触，使其中的酶能 正常发挥其催化特性，从而加速过氧化氢的分解。 3滴入肝脏研磨液和 FeCl3溶液时，不能共用一个吸管，否则滴入的 FeCl3溶液中会含少量 肝脏研磨液而影响实验结果的准确性。 4检测试管内产生的气体。将点燃的卫生香无火焰插

7、入试管时，不要碰触到气泡或插入液 面以下，以免卫生香潮湿而熄灭。 5H2O2有腐蚀性，使用时要小心，不要触及皮肤。 归纳提炼 过氧化氢在不同条件下的分解结果 酶和无机催化剂一样，并不改变化学反应平衡点的位置，只是改变化学反应的速率，使化学 反应更快地达到平衡点。而自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化。 活学活用 2在“比较过氧化氢酶和 Fe3 的催化效率在不同条件下的分解”的实验中，对实验结果分 析正确的是( ) A在过氧化氢酶的作用下，过氧化氢的分解速率最快，是因为 20%的肝脏研磨液的浓度高 于 3.5%的 FeCl3溶液 B3.5%的 FeCl3溶液对过氧化氢分解速率较慢，是因

8、为其分子摩尔浓度过高，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催化效率高 D如果将两支试管都放在 100 水浴中，第 1 支试管(加肝脏研磨液的试管)反应速率仍 最快 问题导析 (1)酶的催化效率比一般无机催化剂催化效率高。 (2)过氧化氢酶的化学本质是蛋白质，在 100 水浴中，将会变性失去催化能力，Fe3 却仍可 以起催化作用。 答案 C 解析 结合实验的原理和过程分析，还要注意酶在高温时会失去活性。20%的肝脏研磨液， 其中含酶的数量并不大， 含酶的分子数是3.5%的FeCl3溶液中溶质分子数的二十五万分之一， A 项错误；催化剂浓度大

9、不会影响活性的正常发挥，B 项错误；酶降低化学反应所需活化能 的作用要比无机催化剂效果更显著，催化效率更高，C 项正确；过氧化氢酶的化学本质是蛋 白质，在 100 水浴中，将会变性失去催化能力，Fe3 却仍可以起到催化作用，D 项错误。 三、酶的催化作用具有专一性 酶的作用除了具有高效性外， 还具有专一性， 也就是一种酶只能催化一种化合物或一类 化合物的化学反应。阅读教材 P6364内容，结合下面的材料分析酶的专一性规律。 1实验探究 (1)实验材料与用具 鸡蛋清、牛胰蛋白酶、牛胰淀粉酶、蒸馏水、试管、小烧杯、小刀、恒温水浴锅(温度可调)、 时钟等。 (2)实验步骤 将蛋清放入小烧杯中加热使其

10、凝固。 将凝固蛋白切成等体积小块，分别放入编号为 1、2、3 的三支试管中。 分别向 1、2、3 号试管加入等量(2 mL)的蒸馏水、牛胰蛋白酶、牛胰淀粉酶。 将上述三支试管放入 37 的恒温水浴锅中保持一段时间。 观察并记录实验结果。 (3)实验结论 牛胰蛋白酶能催化蛋白块水解，牛胰淀粉酶不能催化蛋白块水解，酶的作用具有专一性。一 种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。 2原理：锁钥学说 (1)酶催化反应时，酶分子能否与底物分子结合，取决于酶分子的活性部位与底物分子在空 间构象上是否对应。图中能和酶结合的底物是底物 B。 (2)图中物质 C 是水，该反应属于水解反应。 (3)产物离开

11、酶以后，酶的结构和性质没有(有、没有)变化，可以(可以、不可以)重复利用。 (4)生物体内有成千上万的化学反应和相应的酶，生物体通过控制酶的合成量和酶的催化作 用效率来控制这些化学反应有序、高效地进行。 归纳提炼 底物与酶的反应基团皆需有特定的空间构象， 如果有关基团的位置改变， 则不可能有结合反 应发生。因此，酶对底物就表现出专一性，同时也可以解释为什么酶变性后就不再具有催化 作用。 活学活用 3关于下图的叙述，不正确的是( ) AX 可能是酶 BZ 可能是酶 C该图反映了酶的专一性 D若表示两个氨基酸合成二肽的过程，则 M 是水 答案 B 解析 该图是锁钥学说的示意图，反映了酶的专一性；根

12、据反应前后是否变化可以判断 X 是酶；若表示两个氨基酸合成二肽的过程，则 M 是脱水缩合产生的水。 1下列叙述，正确的打“”，错误的打“”。 (1)酶是具有催化作用的化合物( ) (2)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物( ) (3)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸( ) (4)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 2下列有关酶的叙述中，正确的结论有( ) 产生酶的细胞都有分泌功能 酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸 酶是生物催化剂 生长激素与胃蛋白酶可来自于同一个细胞 A2 个 B3 个 C4 个 D1

13、 个 答案 A 解析 错，产生酶的细胞不一定具有分泌功能。错，生长激素来自垂体细胞，胃蛋白酶 来自于胃黏膜细胞。 3如图，在适宜温度、pH 条件下，实线表示没有酶时反应的进程。在 T1时，将催化此反 应的酶加入反应物中，则图中表示此反应进程的是( ) A曲线 a B曲线 b C曲线 c D曲线 d 答案 C 解析 酶和无机催化剂一样，并不改变化学反应平衡点的位置，只是改变化学反应的速度， 使化学反应更快地达到平衡点。从图中可以看出，曲线 a、b、d 均改变了此反应的平衡点， 都是错误的。曲线 c 表示酶使反应达到平衡的时间缩短(即反应速度提高)，而不改变反应的 平衡点。 4在“比较过氧化氢酶和

14、 Fe3 的催化效率”的实验中，对实验的处理如下表所示。请回答 下列问题： 试管组别 实验处理 加入体积分数为 3%的 H2O2(mL) 温度 加入试剂 试管 1 2 常温 / 试管 2 2 90 / 试管 3 2 常温 2 滴质量分数为 3.5%的 FeCl3溶液 试管 4 2 常温 2 滴质量分数为 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？_。 (2)若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别，可选用的试管组合是_。 (3)若试管 1 和试管 2 组成对照实验，能说明的问题是 _ _。 (4)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。 _ _

15、 _ _。 答案 (1)温度、催化剂 (2)试管 3 和试管 4 (3)加热能使 H2O2分子得到能量，促进 H2O2 分解 (4)试管 1 和试管 3，说明 FeCl3能催化 H2O2的分解；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；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) 解析 (1)从表格信息可以看出，本实验研究了温度和催化剂对 H2O2分解速率的影响。(2) 依据单一变量原则，试管 3 和试管 4 实验处理的温度条件相同，仅是催化剂种类不同。(3) 试管 1 和试管 2 研究的是不同温度条件下 H2O2的分解速率，说明加热使过氧化氢分子得到 能量，促使过氧化氢分解。(4)只要符合单一变量原则即可，故可以选用试管 1 和试管 3、试 管 1 和试管 4 以及试管 1、试管 3 和试管 4 等进行分析。