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
【学习目标】
1.说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。
2.学会确定和控制对照实验中自变量和无关变量,观察和检测因变量的变化。 3.通过实验探究影响酶活性的因素。
预习案
【使用说明及学法指导】
1.阅读课本第78—85页，独立完成基础知识梳理和预习自测，用时15～20分钟； 2.不会的或有疑问的地方用双色笔标出，留到课堂解决； 3.正课结束后及时整理导学案，进行纠错反思。 Ⅰ.教材助读：基础知识梳理 一．酶的作用和本质
1．细胞代谢：细胞中每时每刻进行着许多_____________，统称为细胞代谢。
2．酶的作用：通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，可以说明酶在细胞代谢中具有________作用，同时还证明了酶与无机催化剂相比，具有_____________的特性。 3.酶作用的机理：降低化学反应的___________（分子从_________态转变为容易发生化学反应的___________所需要的能量）。同无机催化剂相比,酶_______________________,因而催化效率更高,这样细胞代谢就能在的条件下快速进行。
4.酶的本质：酶是______________产生的，具有___________作用的_______________。其中绝大多数酶是____________，少数酶是____________。 二．酶的特性
1.酶的高效性：是指酶的催化效率大约是无机催化剂的 倍。 2.酶的专一性：是指每一种酶____________________________________。
3.酶所催化的化学反应一般是在 的条件下进行的， 和 对酶的活性有影响。在最适宜的温度和pH条件下，酶活性 ，温度和pH偏高或偏低，酶活性都会显著 。
4. 、 或 ，会使酶的 遭到破坏，使酶永久失活。0℃左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但能使酶的 保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以 。因此，酶制剂适于在 下保存。三．对
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照实验
1.定义：除了一个因素以外，其余因素都_________________的实验，它一般要设置对照组和实验组。
2.变量控制: 实验过程中可以变化的因素称为 。其中人为改变的变量称为 ，随着自变量的变化而变化的变量称做 ，除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为 。 3.比较过氧化氢在不同条件下分解的实验现象及理论分析： ⑴实验设计及现象分析 试管号 1 2 3 4 ⑵实验结论： 。
我的疑问 请将预习中不能解决的问题写下来，供课堂解决。
探究案
Ⅰ.课内探究和知识拓展：
探究点一 比较过氧化氢在不同条件下的分解实验 【问题1】请叙述实验原理,并用化学方程式表示。
【问题2】实验过程中需要注意哪些事项?并简要说明原因。
提示：①肝脏要新鲜，以保证H2O2酶的数量及活性；②肝脏要制成研磨液，以便与底物H2O2充分接触；③滴加研磨液和FeCl3溶液的滴管不能共用，否则影响实验结果的准确性；④带火星的卫生香不要触碰到气泡或插入到液面以下，以免卫生香因潮湿而熄灭；⑤H2O2溶液有腐蚀性，使用时要小心,不要触及皮肤。 探究点二 酶的化学本质及作用机理
【问题1】酶与一般催化剂的共同点有哪些? 酶具有一般催化剂所不具备的特性有哪些？
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3％ Ｈ２Ｏ２ 2ｍＬ 2ｍＬ 2ｍＬ 2ｍＬ 控制变量 实验处理 90℃水浴加热 滴加3.5％FeCl32滴 气泡多少 很少 点燃的卫生香检测 无助燃性 有助燃性 结果分析 较多 助燃性较强 滴加20％肝脏研磨液2滴 很多 助燃性更强 提示：共同点①加快化学反应速率，本身没有数量和性质上的改变；②只能催化已存在的化学反应；③降低化学反应的活化能，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点。
特性①高效性；②专一性；③酶的作用条件较温和,，一般催化剂在一定条件下会因中毒而失去催化能力，而酶较其他催化剂更加脆弱，更易失去活性。强酸、强碱、或温度过高会使酶的空间结构遭到破坏而完全失去活性；④多样性
【问题2】如果某种酶的化学本质是蛋白质,该如何证明?如果是RNA呢?请简要说出实验原理。 提示：①证明某种酶是蛋白质：实验组，待测酶液+双缩脲试剂→是否出现紫色反应；
对照组，已知蛋白液+双缩脲试剂→出现紫色反应。
②证明某种酶是RNA：实验组，待测酶液+吡罗红染液→是否呈现红色;
对照组，已知RNA溶液+吡罗红染液→呈现红色。
【问题3】酶除在细胞内发挥作用外,适宜条件下在细胞外(如试管、消化道中)是否也能发挥作用?
探究点三 酶的专一性
【问题1】在适宜条件下,唾液淀粉酶能水解淀粉吗?能水解蔗糖吗?淀粉能被蔗糖水解酶水解吗?
【问题2】用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定。根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。
试管 序号 1 2 3 4 5 6 7 结论 ⑴
该
实
项目 1 注入可溶性淀粉 注入蔗糖溶液 注入新鲜淀粉酶溶液 50℃温水保温 加斐林试剂 将试管下部放入60℃热水中 观察实验结果 2mL 无 2 无 2 mL 2mL振荡 mL振荡 min mL振荡 min 3 min 1 mL振荡 2 min 有砖红色沉淀 淀粉酶只能催化 水解，不能催化 水解 验
中
自
变
量
是
_____________
。
无
关
变
量
是
_____________________________________________。
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⑵实验结果(因变量)可用底物分解速度或底物存留量或产物生成量作观察指标,该实验是将________作为观察指标的。
【问题3】为什么酶的专一性能体现酶的多样性?
探究点四 温度、pH对酶活性影响的实验探究及与酶促反应速率有关的曲线 【问题1】探究温度对酶活性的影响实验的设计思路如下表所示,请回答:
试管
步骤
1
加入可溶性淀粉溶液 加入新鲜淀粉酶溶液
提供环境温度
时间
将淀粉酶溶液倒入相同温
试管1
度的淀粉溶液中,保温5 min
滴入碘液 现象
⑴
该
实
验
中
自
变
量
① 是
__________
1滴 ② 。
无
关
③ 变
量
是
试管2
试管3
2 mL
1 mL 1*
2 2 mL
1 mL 沸水 5 min
2*
3 2 mL 1 mL 冰块
3* 60 ℃的水
_____________________________________________。
⑵实验结果(因变量)可用底物分解速度或底物存留量或产物生成量作观察指标,该实验是将________作为观察指标的。
⑶实验现象分别是:① ② ③ 。
⑷如果用刚煮沸的可溶性淀粉溶液进行实验，对实验结果有影响吗？若直接将淀粉溶液和相应的新鲜淀粉酶溶液混合一段时间后再设置不同的温度条件,对实验结果有影响吗? 应将淀粉酶与可溶性淀粉溶液作何处理?
⑸如果将该实验中的酶换成唾液淀粉酶温度改变吗？若改变，应为多少适宜？ ⑹该实验是否适宜选用斐林试剂来检验淀粉的存在?为什么?
【问题2】若探究不同pH条件下过氧化氢酶对过氧化氢的分解效果,则实验中的自变量是什么?无关变量是什么？实验结果（因变量）是什么及如何检测？
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【问题3】下图表示温度对酶促反应速率的影响曲线,请画出pH、酶浓度、底物浓度对酶促反应速率的影响曲线。
Ⅱ.我的知识网络图
Ⅲ.当堂检测
1.下图中，①表示有酶催化的反应曲线、②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能。正确的图解是（ ）
2.催化脂肪酶水解的酶是（ ）
A．肽酶 B．蛋白酶 C．脂肪酶 D．淀粉酶
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3.关于酶的作用的叙述，正确的是（ ）
A．为生物体内的化学反应提供能量 B．能降低化学反应的活化能 C．促进生物体内营养物质的运输 D．催化效率与无机催化剂相同 4.下列关于生物体内酶的叙述中正确的是（ ）
①是由分泌功能的细胞产生的 ②酶只在活细胞内起作用 ③酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 ④绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA ⑤有的酶是蛋白质，有的酶是固醇 ⑥酶在代谢中有多种功能 ⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 ⑧酶只是起催化作用 A．①②⑤ B．②③⑦ C． ③④⑧ D．④⑤⑥
5.斯帕兰札尼发现放在鹰胃内的肉块经过一段时间后消失了。这主要是由于鹰胃内有（ ）起了作用的。
A．胃蛋白酶 B．胃淀粉酶 C．盐酸溶液 D．物理性摩擦 6.关于酶特性的实验如图所示，取标号为I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四支试管，各加人2 mL稀淀粉糊，
四支试 管的颜色正确的
是
( )
A．Ⅰ和Ⅱ为棕红色，Ⅲ和Ⅳ为蓝色 B．I和Ⅲ为棕红色，Ⅱ和Ⅳ为蓝色 C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为棕红色 D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为蓝色
7.将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一个容器内，调整 pH 至 2.0 ，保存于37℃的水浴锅中，过一段时间后，容器内剩余的物质是（ ） A．淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B．唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水 C．唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D． 唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
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3.关于酶的作用的叙述，正确的是（ ）
A．为生物体内的化学反应提供能量 B．能降低化学反应的活化能 C．促进生物体内营养物质的运输 D．催化效率与无机催化剂相同 4.下列关于生物体内酶的叙述中正确的是（ ）
①是由分泌功能的细胞产生的 ②酶只在活细胞内起作用 ③酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 ④绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA ⑤有的酶是蛋白质，有的酶是固醇 ⑥酶在代谢中有多种功能 ⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 ⑧酶只是起催化作用 A．①②⑤ B．②③⑦ C． ③④⑧ D．④⑤⑥
5.斯帕兰札尼发现放在鹰胃内的肉块经过一段时间后消失了。这主要是由于鹰胃内有（ ）起了作用的。
A．胃蛋白酶 B．胃淀粉酶 C．盐酸溶液 D．物理性摩擦 6.关于酶特性的实验如图所示，取标号为I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四支试管，各加人2 mL稀淀粉糊，
四支试 管的颜色正确的
是
( )
A．Ⅰ和Ⅱ为棕红色，Ⅲ和Ⅳ为蓝色 B．I和Ⅲ为棕红色，Ⅱ和Ⅳ为蓝色 C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为棕红色 D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为蓝色
7.将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一个容器内，调整 pH 至 2.0 ，保存于37℃的水浴锅中，过一段时间后，容器内剩余的物质是（ ） A．淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B．唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水 C．唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D． 唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
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