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内容标准要求核心素养对接学业质量水平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。
水平一2.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。
水平二研读教材·梳理探究酶在代谢中的作用———————————————知识梳理———————————————一、酶在细胞代谢中的作用1.剖析细胞代谢的概念(1)场所：活细胞内。
(2)实质：各种化学反应的总称。
细胞中的能量释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实现(3)意义：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(1)实验原理：(2)实验过程和现象：试管编号加入物质处理现象1 2 mL H2O2溶液加2滴蒸馏水基本无气泡产生2 2 mL H2O2溶液加2滴FeCl3溶液有较多气泡产生3 2 mL H2O2溶液加2滴肝脏研磨液有大量气泡产生每滴溶液中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。
———————————————素养提升———————————————科学探究——比较过氧化氢在不同条件下的分解下图为比较过氧化氢在不同条件下的分解的实验，探讨下列问题：(1)实验材料的选择和处理①实验中使用的肝脏为什么必须是新鲜的？提示新鲜肝脏细胞中过氧化氢酶活性较高。
②实验中为什么把肝脏制备成肝脏“研磨液”？提示制成肝脏研磨液会增大酶与过氧化氢的接触面积，加快分解速率。
③实验中滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液的滴管能否混用？为什么？提示不能。
因为酶具有高效性，少量的酶带入FeCl3溶液会干扰实验结果。
(2)实验过程和结果分析①实验中可用哪些方法检测过氧化氢分解的速率大小？提示 a.气泡目测法：可以通过反应时单位时间内产生气泡的多少来判定H2O2分解速率的大小。
b.卫生香复燃法：可以通过带火星的卫生香复燃剧烈程度来判定H2O2分解速率的大小。
②第一组和第二组对照、第一组和第三组对照，可得出什么结论？提示FeCl3及过氧化氢酶都可以促进H2O2的分解，说明FeCl3和过氧化氢酶都具有催化作用。
③第二组和第三组对照，可得出什么结论。
提示过氧化氢酶催化H2O2分解的效率高于FeCl3，说明酶具有高效性。
(3)实验变量控制[典例1]在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，对实验的处理如下表所示。
下列有关分析不正确的是()试管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A.上表实验处理研究了温度和催化剂种类两个自变量比四支试管处理方式，分析其“不同之处”则为该实验的“自变量”，而实验结果的不同是由该变量引起的B.试管2中没有加入任何试剂，应为空白对照组C.试管4和试管1形成对照，可说明酶具有催化作用D.若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别，可选用实验组合试管3和试管4 对解析分析表格数据可知，试管1和试管2的变量为温度，试管3和试管4的变量为催化剂种类，即温度和催化剂种类均是自变量；试管2虽没有添加任何试剂，但是温度与试管1不同，因此试管2也是实验组；试管1和试管4的不同点为是否添加了酶，二者对照可以证明酶具有催化作用；试管3和试管4的不同点是催化剂的种类(酶或无机催化剂)。
答案 B[变式训练1]在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，把新鲜肝脏制成研磨液的目的是()A.保护过氧化氢酶B.有利于过氧化氢酶与反应物的接触C.提高过氧化氢酶的活性D.有利于对实验结果的观察解析研磨可破坏肝细胞，使细胞内的H2O2酶充分释放出来，以增大与反应物的接触面积。
答案 B联想质疑★毕希纳将酵母细胞研磨后，过滤得不含酵母细胞的提取液：在这些提取液中加入葡萄糖，一段时间后，发现糖液发酵变成了酒。
★实验证明酶的高效性。
界定对照组与实验组对照组：未施加实验变量的组(如本题第一组)；实验组：施加了变量处理的组(如本题第二、第三组)；进行对照实验时必须保持实验组与对照组间单一变量(欲探究的变量)，其他因素均适宜且相同。
90 ℃高温可为H2O2分子辅助提供能量，“如同汽车加了油门”。
1.训练1中，过氧化氢酶在反应前后有变化吗？提示：酶在化学反应前后的数量和性质均不改变。
2.如果增加过氧化氢酶的数量，最终产生的气体总量会怎样？提示：不变酶的作用原理和本质———————————————知识梳理———————————————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)原理：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。
(3)意义：使细胞代谢能在温和条件下快速进行。
2.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。
———————————————素养提升———————————————科学探究——酶的作用原理和本质下图两条曲线分别代表某化学反应在有酶催化和无催化剂的反应曲线，结合曲线探究以下问题：对酶在细胞代谢中作用的理解(1)酶只能催化热力学上允许进行的反应。
(2)酶通过降低活化能加快化学反应速率。
(3)酶只提高化学反应速率，缩短反应时间，不会改变化学平衡位置。
(4)在反应前后，酶的化学性质和数量将保持不变。
(1)描述下列线段代表的含义：AC：无催化剂时化学反应需要的活化能。
BC：有酶催化时化学反应需要的活化能。
AB：酶催化所降低的活化能。
(2)若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向上移动。
用加热的方法不能降低活化能，但会提供反应所需的能量。
[典例2]下列关于酶的叙述中正确的一项是()①酶是活细胞产生的②酶都有消化功能③酶的本质是蛋白质，蛋白质都是酶④酶能够降低化学反应的活化能⑤淀粉酶能促进淀粉水解⑥酶只有在生物体内才起催化作用A.①②③B.①②④C.①②④⑤D.①④⑤解析②有些酶可以促进物质的合成，不具有消化功能，②错误；③酶是蛋白质或RNA，蛋白质不一定是酶，③错误；⑥只要条件适宜，酶在生物体外也可催化相应的化学反应，⑥错误。
答案 D[变式训练2]当某种RNA存在时，生物体内的某种化学反应能正常进行，当这种RNA被有关的酶水解后，此种化学反应的速率便慢了下来。
由此可以说明() A.RNA是核酸的一种 B.RNA也可起生物催化剂的作用C.RNA主要存在于细胞质中D.RNA是该种生物的遗传物质解析根据题意分析可知，RNA能催化化学反应，是一种生物催化剂。
答案 B【归纳概括】酶的本质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)来源一般活细胞中均能产生生理功能具有生物催化功能联想质疑★大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
★酶的作用机理：犹如汽车走隧道其耗能减少。
巧记酶概念的“二、一、一、一”1.活细胞是否都产生酶？提示：不是，比如哺乳动物成熟的红细胞。
2.酶能否在细胞外起作用？提示：能，如消化酶。
课堂小结随堂检测1.酶是生物体内很多生化反应的必要条件，下列关于酶的叙述中，正确的是()A.酶的基本单位是氨基酸B.酶的作用能够使更多的反应物转化为产物C.酶都是在核糖体上合成的D.食物中的蛋白质只有在蛋白酶和肽酶的催化下才能消化成氨基酸解析蛋白质在蛋白酶的作用下水解成多肽，然后在肽酶的作用下水解成氨基酸。
答案 D2.用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。
由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是()A.蛋白质B.脂肪酶C.RNAD.淀粉酶解析核糖体的主要成分是蛋白质和RNA，蛋白酶将核糖体中的蛋白质水解后只剩下RNA，所以发挥催化作用的是RNA。
答案 C3.下列关于活化能的叙述，不正确的是()A.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。
答案 B4.在如图所示的实验中，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.产生气泡速率D.催化剂的种类解析试管中的过氧化氢溶液的量为无关变量，A错误；过氧化氢分解的速率是因变量，B错误；气泡产生的速率，也是因变量，C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”，即催化剂种类，D正确。
答案 D5.下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解实验”。
相关分析合理的是()A.本实验的因变量是不同的催化剂B.本实验的无关变量有温度和酶的用量等C.1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验D.分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能答案 C课时作业(时间：30分钟)知识点1比较过氧化氢在不同条件下的分解1.关于生物学实验中的变量，下列说法错误的是()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只有对照实验中才需设置变量，纯粹的观察实验(如用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体)则无需设置变量。
答案 A2.在小型圆底烧瓶内盛等量的H2O2溶液，迅速加入等量的下列图示中的物质，烧瓶口紧包着一个小气球，使烧瓶沉于烧杯底部的同一位置。
下列装置中，沉入底部的烧瓶最先浮起的是()解析H2O2被Fe3＋或肝脏研磨液中的过氧化氢酶催化分解产生H2O和O2。
新鲜的肝脏研磨液在37 ℃条件下催化效率最高，产生气体最快，故最先浮起来。
答案 C3.如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.若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶B.为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量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.若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速率加快解析若有气体大量产生，说明化学反应速率快，由此可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶，A正确；为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量，B正确；一段时间后气体量不再增加是因为过氧化氢已经消耗完，C错误；新鲜土豆片中含过氧化氢酶，增加新鲜土豆片的数量即增加酶的数目，这样会加快化学反应速率，使量筒中产生的气体速率加快，D正确。
答案 C知识点2酶的作用原理和本质4.下列关于酶的叙述，正确的是()A.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反应的活化能B.所有酶都含有C、H、O、N四种化学元素C.人体内的酶进行催化过程中，酶本身不变，所以酶不会发生自我更新D.酶都在核糖体上合成解析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，酶的作用机理是降低化学反应的活化能。