课时分层训练(十四) 酶的作用和本质
知识点1 比较过氧化氢在不同条件下的分解
1．下列试管中各注入 10 mL 2%的过氧化氢溶液，实验中产生气泡最快的是( )
A B C D
A [生肝屑中含有丰富的过氧化氢酶，催化效率高；土豆屑加热后酶失去了活性；氯化铁为无机催化剂，比过氧化氢酶的催化效率低。]
2．在比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中，将肝脏制成研磨液的目的是( )
A．有利于过氧化氢酶的释放
B．保护过氧化氢酶
C．提高过氧化氢酶的活性
D．以上说法都不对
A [研磨肝脏可破坏细胞结构，使细胞内的酶释放出来，增加酶与底物的接触面积。]
知识点2 酶在细胞代谢中的作用
3．下列关于细胞代谢的说法中，错误的是( )
A．细胞代谢是生命活动的基础
B．细胞代谢指细胞内的多种化学反应
C．细胞代谢的主要场所是细胞核
D．细胞代谢离不开酶
C [细胞代谢的主要场所是细胞质。]
4．酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶具有的特点是( )
A．能为反应物提供能量
B．能降低化学反应的活化能
C．能在温和条件下催化化学反应
D．催化化学反应更高效
D [相对于无机催化剂，酶能更显著地降低化学反应的活化能，具有高效性，D正确。]
5．下图表示反应物A在无催化剂和有酶催化条件下生成产物P的能量变化过程，下列叙述正确的是( )
A．酶离开细胞后无催化作用
B．酶在作用时可以为反应提供的能量为ac
C．若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动
D．由图中反应物和产物所含能量关系可知，这是一个吸能反应
C [酶离开细胞后有催化作用，A错误；酶发挥作用时可降低化学反应的活化能，而非提供能量，其降低的活化能为ab，B错误；与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，故若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动，C正确；反应物能量高于产物能量，该反应是放能反应，D错误。]
知识点3 酶的本质
6．酶的发现经过了许多科学家的研究，以下科学家及其成果不对应的是( )
A．巴斯德提出没有活酵母菌细胞参与，酿酒时糖类就不能转化为酒精
B．李比希证明促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质，而不是细胞本身
C．萨姆纳提取出脲酶结晶，并证明其化学本质是蛋白质
D．切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能
B [李比希认为促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质，且这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用；毕希纳通过实验证明促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质，而不是细胞本身。]
7．下列关于酶的叙述中，正确的是( )
A．酶能调节生物体的生命活动
B．一般说来，活细胞都能产生酶
C．酶都是在核糖体上合成的
D．所有的酶与双缩脲试剂发生作用，都可产生紫色反应
B [酶具有催化作用，不能调节生物体的生命活动；酶由活细胞产生；酶绝大部分是蛋白质，在核糖体上合成，可与双缩脲试剂产生紫色反应，少部分是RNA，不是在核糖体上合成的，不能与双缩脲试剂反应呈紫色。]
8．下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。下列相关分析合理的是( )
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号的实验结果可知加热能降低反应的活化能
C [本实验的自变量是不同的反应条件，因变量是反应速率，A错误；酶的用量等属于无关变量，但温度是本实验的自变量，B错误；1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验，1号与3号对照说明Fe3+具有催化作用，1号与4号对照说明酶具有催化作用，C正确；加热能提供能量而不是降低活化能，D错误。]
9．酶的作用是降低化学反应的活化能。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( )
A B
C D
B [酶在细胞代谢中的作用是降低化学反应的活化能，使反应比较容易进行。曲线②的峰点表示没有酶催化的反应需要的活化能，曲线①的峰点表示有酶催化的反应需要的活化能，两者间的差值表示酶所降低的活化能。]
10．细胞在代谢过程中会产生对细胞有毒害作用的过氧化氢，但体内有过氧化氢酶，能将其分解为无毒物质。据此回答下列问题：
(1)过氧化氢酶能促进过氧化氢分解的作用机理是____________________________________________________________。
(2)“生物体内绝大多数酶是蛋白质，少部分是RNA”。某同学为验证过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA，根据实验室提供的以下材料进行实验，请帮他补充完整：
实验材料和试剂：新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，过氧化氢酶溶液，蛋白酶，RNA水解酶，试管，量筒，滴管，试管架，试管夹等。
实验步骤：
①取适量过氧化氢酶溶液均分为两份，一份用适量蛋白酶处理，________________________________处理，备用；
②取三支试管，分别编号为A、B、C，分别加入______________________
____________________________________________________________；
③向A试管中滴加两滴过氧化氢酶溶液，B、C试管的处理是____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________;
④观察三支试管中气泡产生的速率。
预期实验结果，得出实验结论：
实验结果：__________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________;
实验结论：___________________________________________________
____________________________________________________________。
解析：(1)酶的作用机理是降低反应的活化能。(2)该实验验证过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA，可采用酶解法。实验要遵循对照原则、单一变量原则和等量原则。
答案：(1)过氧化氢酶能降低过氧化氢分解反应的活化能 (2)①一份用等量RNA水解酶 ②等量的新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液 ③B试管加入等量的用蛋白酶处理过的过氧化氢酶溶液，C试管加入等量的用RNA水解酶处理过的过氧化氢酶溶液 ④A、C试管产生气泡速率快，B试管产生气泡速率慢(或无气泡产生) 过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA
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第5章 细胞的能量供应和应用
第1节 降低化学反应活化能的酶
一 酶的本质和作用
说明酶在细胞代谢中的作用，认识酶的作用机理。
通过实验操作和分析，学习变量控制和设计对照实验等科学探究方法。
阐明绝大多数酶的化学本质是蛋白质,认同科学是在争论和探索中前进的。
问题探讨
思考：
斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用
3.怎样才能证明你的推测？
1.为什么要将肉块儿放在金属笼内？
2.是什么物质使肉块消失了？
便于取出实验材料（肉块），排除物理性消化，确定其是否发生了化学性消化。
胃内的化学物质将肉块分解了。
收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否发挥作用。
问题探讨
后来，科学家发现胃液中含有大量盐酸，于是推测盐酸是使食物分解的物质。
1835年，德国科学家施旺，通过实验发现，胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢离不开酶。那么，酶有什么作用呢？
探究·实践
实验原理
实验材料
新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液
质量分数为3.5%的FeCl3溶液。
新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶。质量分数为3.5%FeCl3溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+，大约是过氧化氢酶分子数的25万倍。
细胞在代谢中会产生代谢废物，甚至是有害的物质，如H2O2 。幸而细胞中含有过氧化氢酶，能将过氧化氢及时分解为氧气和水，解除对细胞的毒害。
一、酶在细胞代谢中的作用
探究·实践
一、酶在细胞代谢中的作用
2ml H2O2溶液
1号
2滴FeCl3溶液
2滴肝脏研磨液
2号
2ml H2O2溶液
90℃水浴
3号
2ml H2O2溶液
3号
4号
4号
实验过程及结果
常温
探究·实践
一、酶在细胞代谢中的作用
1. 与1号试管相比 ，2号试管产生的气泡多 。说明了什么 ？
2. 在细胞内 ，能通过加热来提高反应速率吗 ？
4. 3号试管和4号试管相比 ，4号试管中的反应速率快 , 说明了什么 ？
3. 3号和4号试管未经加热 ，也有大量气泡产生 ，说明了什么 ？
不能。
探究·实践
一、酶在细胞代谢中的作用
实验注意事项
1、肝脏需要新鲜的，肝脏需制成研磨液，使酶释放出来。
2、不能共用一个滴管吸取 液和 溶液。
3、H2O2溶液氧化性强，有腐蚀性，使用时不要使其接触到皮肤。
最好 （ 因为H2O2常温下易 ）。
4、检验试管内产生的气体性质时，应用点燃的卫生香（无火焰）将气泡搅动一下，但注意不要将卫生香插入试管底部。
肝脏研磨
氯化铁
现配现用
分解
科学方法
一、酶在细胞代谢中的作用
变量：
概念:
实验过程中的变化因素称为变量。
类型:
1. 人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量。
2. 因自变量改变而变化的变量叫作因变量。
3. 除自变量外,实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。
对照实验： 概念: 除作为自变量的因素外,其余因素(无关变量)都保持一致,并将结果进行比较的实验叫作对照实验。 类型:
对照实验一般要设置对照组和实验组,未作任何处理的对照组叫作空白对照。
探究·实践
一、酶在细胞代谢中的作用
——变量分析
对照组
实验组
试管编号 1 2 3 4
加入物质
处理 不处理 加2滴 溶液 加2滴 液
现象 基本无气泡产生 有_______气泡产生 有_______气泡产生，并使卫生香燃烧 有_______气泡产生，并使卫生香猛烈燃烧
2 mL 3% H2O2溶液
90℃水浴加热
FeCl3
肝脏研磨
变量
无关变量
自变量
因变量
少量
较多
大量
【对点练习】
1．某研究小组以过氧化氢为材料进行了图甲、乙、丙所示的三组实验，图丁为所获得的实验结果。下列分析错误的是( )
A．甲组为对照组，乙组、丙组为实验组
B．丙组实验对应的结果为丁图中的曲线a
C．该实验可以验证酶的催化具有高效性
D．若只加入1滴质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液，O2产生量会更少
D
一、酶在细胞代谢中的作用
二、酶的作用机理
活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃态所需要的能量。
活化能
常态
能量
活跃状态
二、酶的作用机理
加热
为反应物分子提供能量(活化能），使其达到活跃状态
Fe3+
降低化学反应的活化能
酶
更显著地降低化学反应的活化能（作用机理）
活跃状态
终态
分析：各条件使反应加快的本质
【对点练习】
2．如图曲线表示某化学反应在使用无机催化剂和酶催化条件下的能量变化过程。下列相关分析错误的是( )
A．曲线①表示在无机催化剂条件下的能量变化
B．比较反应前后能量变化，可确定该反应为放能反应
C．a与b的差值为酶催化该反应所降低的活化能
D．此过程解释了酶的催化具有高效性的原因
C
二、酶的作用机理
三、关于酶本质的探索
我国早在4000多年前的夏禹时代，就掌握了酿酒技术。1716年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酵母。
三、关于酶本质的探索
巴斯德之前
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德(微生物学家）
李比希（化学家）
发酵是整个活细胞而非细胞中某些物质起作用
毕希纳
萨姆纳
切赫、奥尔特曼
引起发酵的是细胞中的某些物质，在酵母细胞死亡裂解后才发挥作用
酵母细胞中某些物质能在细胞破碎后继续起催化作用，像在活酵母细胞中一样
脲酶是蛋白质
少数RNA也具有生物催化功能
三、关于酶本质的探索
酶的本质
酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。
由细胞产生，在细胞内和细胞外都能发挥催化作用
酶
Enzyme
三、关于酶本质的探索
化学本质 绝大多数是蛋白质
合成原料
合成场所
来源
生理功能
作用部位
作用原理
少数是RNA
氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
催化作用
降低化学反应的活化能
主要在细胞核（真核）
活细胞一般都能合成
酶的本质
细胞内、细胞外都可以
三、关于酶本质的探索
酶与无机催化剂的共性
1、酶与无机催化剂的催化机理相同，都是降低化学反应的活化能。
2、酶和无机催化剂在反应前后数量和性质不发生改变，一段时间内可以重复利用。
3、酶与无机催化剂都不改变反应的平衡点，只是缩短了到达平衡点的时间。如下图所示。
3．下列有关酶本质的探索过程的叙述，错误的是( )
A．巴斯德和李比希的观点既有积极意义，又有其局限性
B．毕希纳发现某些物质能够在酵母菌细胞破碎后继续起作用
C．萨姆纳从刀豆种子中提纯出的结晶可以催化尿素分解
D．切赫和奥尔特曼证明酶的化学本质只是RNA而非蛋白质
【对点练习】
D
三、关于酶本质的探索
【对点练习】
4．下列有关酶的叙述正确的是( )
①是由有分泌功能的细胞产生的;②有的从食物中获得，有的在体内转化而来;③活细胞一般都能产生酶;④酶都是蛋白质;⑤有的酶不是蛋白质;⑥酶在代谢中有多种功能;⑦在新陈代谢和生长发育中起调控作用;⑧酶只是起催化作用
A．①②③ B．④⑤⑥
C．③⑤⑧ D．⑥⑦⑧
C
三、关于酶本质的探索
