(共94张PPT)
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
第1课时 酶的作用和本质
课标
要求
说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，少数酶是RNA。
知识点1 酶在细胞代谢中的作用
1．细胞代谢
化学反应
酶
细胞生命活动
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理
FeCl3溶液
过氧化氢
(2)实验步骤和实验现象
步骤 试管
相同处理 向4支试管中分别加入___ mL过氧化氢溶液
2
不同处理 不处理 放在90 ℃左右的水浴中加热 滴入2滴FeCl3溶液 滴入2滴肝脏研磨液
现象 气泡 基本无 ___ 较多 ______
点燃的卫生香 / / 复燃不明显 ____________
(3)实验结论：酶具有______作用，与无机催化剂相比，__________更高。
很多
复燃明显
催化
催化效率
少
(P77探究·实践)为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
提示：细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
3．酶的作用机理
(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______。
(2)酶的作用机理：通过降低化学反应所需要的_________，从而加快反应速率。
(3)与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用_________，催化效率更高。
能量
活化能
更显著
(4)数学模型
表示使用无机催化剂的是__，不使用催化剂的是__，使用酶作催化剂的是__，使用酶作催化剂时，酶所降低的化学反应的活化能是_______。
E1
E2
E3
E2－E3
酶能否增加化学反应中产物的总量？理由是什么？
提示：否。酶只是缩短了化学反应达到平衡所需的时间，并不能改变化学反应的平衡点。
4．控制变量和设计对照实验
(1)自变量：人为控制的对实验对象__________的因素叫作自变量。
(2)因变量：因_________改变而变化的变量叫作因变量。
(3)无关变量：除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成______的可变因素，叫作无关变量。
(4)对照实验：除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都____________，并将结果进行______的实验叫作对照实验。
进行处理
自变量
影响
保持一致
比较
基于对酶在细胞代谢中的作用的理解，判断下列表述是否正确。
1．酶在生物体内有催化和调节作用。 ( )
提示：酶在生物体内有催化作用，没有调节作用。
2．加热能够促进H2O2分解，是因为加热使H2O2得到了能量。 ( )
3．肝脏研磨液要研磨充分，以便过氧化氢酶充分释放。 ( )
×
√
√
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。 ( )
提示：酶通过降低活化能提高化学反应效率，但不为反应物供能。
5．对照实验中，除自变量外，其他无关变量都应保持相同且适宜。 ( )
×
√
任务一 实验过程及结果分析
分析“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，探究有关问题：
1．本实验的自变量有哪些？实验中滴入FeCl3溶液和肝脏研磨液时，为什么不能共用一个滴管？
提示：本实验的自变量有温度、催化剂的种类；若滴入的FeCl3溶液中混有少量的过氧化氢酶，会影响实验结果的准确性。
2．本实验的因变量是什么？如何表示？
提示：因变量是过氧化氢的分解速率；一定时间内产生气泡的数目。
3．本实验的无关变量有哪些？如何控制无关变量？
提示：无关变量有过氧化氢的浓度、实验室湿度、反应时间以及FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度等；无关变量的处理原则是相同且适宜。
4．2、3、4号三支试管都有气泡放出，但4号试管放出的气泡最多，说明了什么？
提示：加热、无机催化剂和酶都能促进过氧化氢的分解，提高反应速率，但是酶的催化效率最高。
5．有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2 mL过氧化氢溶液后，再向5号试管内加入2滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目的是什么？
提示：加入2滴煮沸过的肝脏研磨液的5号试管，可以与加入新鲜的肝脏研磨液的4号试管作对照；同理，加入2滴蒸馏水的6号试管可以作为3号试管和4号试管的对照组。
任务二 通过模型建构分析酶的作用机理
如图中曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。据图回答下列问题：
1．图中的a＋b表示的含义是什么？
提示：在无催化剂的条件下，物质A生成物质P所需要的活化能。
2．图中酶降低的活化能如何表示？
提示：图中的b表示酶降低的活化能。
3．若将曲线Ⅰ改为无机催化剂催化的该反应，则b值如何变化？
提示：b值将变小。
[深化归纳]
1．实验设计中的对照实验及其结论
对照实验 结论
1号与2号 加热能促进过氧化氢分解
1号与3号 FeCl3能催化过氧化氢的分解
1号与4号 肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解
1号、3号与4号 FeCl3和肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能催化过氧化氢的分解，且过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3中的Fe3+
2．加热与加催化剂的作用机理比较
(1)加热：给化学分子提供能量。
(2)酶与无机催化剂的共性
①降低化学反应的活化能，使反应速率加快，缩短达到平衡点的时间。
②反应前后性质、数量不变。
③只改变反应速率，不改变反应平衡点。
1．某兴趣小组设计了相关实验来比较过氧化氢在不同条件下的分解情况，实验处理及结果如表所示。下列相关叙述正确的是( )
试管号 实验处理 气泡产生速率
1 6支试管中分别注入新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液
2 mL 水浴加热 ＋＋
2 注入2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液 ＋＋＋
试管号 实验处理 气泡产生速率
3 6支试管中分别注入新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液2 mL
注入2滴质量分数为20%的肝脏研磨液 ＋＋＋＋＋＋
4 注入2滴煮沸过的质量分数为20%的肝脏研磨液 －
5 注入2滴蒸馏水
6 不作处理
(注：“＋”代表有气泡产生，“＋”越多代表气泡产生速率越快；“－”代表无明显气泡产生)
A．该实验设计的是对比实验，没有对照组，只有实验组
B．该实验中的因变量是对过氧化氢溶液的不同处理情况
C．该实验中试管4和5的目的是排除非测试因素的干扰
D．3号试管比6号产生气泡的速率快说明酶具有高效性
√
C [该实验设计的是对照实验，5号和6号是对照组，A错误；该实验中因变量是气泡产生速率，B错误；该实验中试管4和5可排除非测试因素的干扰，C正确；与无机催化剂相比，酶具有高效性，3号试管比2号产生气泡的速率快说明酶具有高效性，D错误。]
√
2．如图表示酶促反应和非酶促反应能量曲线，下列叙述正确的是( )
A．曲线a代表酶促反应，曲线b代表
非酶促反应
B．AD段可表示酶降低的活化能
C．AC段表示没有酶催化下化学反应所需能量
D．相同反应物浓度下，有酶催化产物浓度更高
C [曲线a代表非酶促反应，曲线b代表酶促反应，A错误；AB段可表示酶降低的活化能，AC段表示没有酶催化下化学反应所需能量，BC表示有酶催化时所需的活化能，AB段表示有酶催化时酶降低的活化能，B错误，C正确；相同反应物浓度下，有酶条件下单位时间内催化产物浓度更高，但最后反应完全和无酶催化产物浓度一致，D错误。]
知识点2 酶的本质
1．关于酶本质的探索
活细胞
某些物质
死亡
某些物质
蛋白质
RNA
2．酶的本质
(1)产生场所：_________。
(2)生理作用：____________。
(3)化学本质：有机物，绝大多数是_________，少部分是______。
活细胞
催化作用
蛋白质
RNA
基于对酶本质的探索的认识，判断下列表述是否正确。
1．1716年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”的主要成分就是现在所说的酒精。 ( )
提示：“酒母”的主要成分就是现在所说的酵母。
2．酶的基本组成单位是氨基酸。 ( )
提示：酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。
×
×
3．具有分泌功能的细胞才能产生酶。 ( )
提示：酶是由活细胞产生的有机物。
4．酶是活细胞产生的，只能在细胞内起催化作用。 ( )
提示：酶也可以在细胞外发挥催化作用。
5．脲酶能催化尿素分解成氨和二氧化碳。 ( )
×
√
×
任务三 酶的本质的实验拓展
1．美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取到脲酶，并证明了脲酶是蛋白质。请说明验证“脲酶是蛋白质”的实验思路。
提示：向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入双缩脲试剂，若都出现紫色反应，则说明脲酶是蛋白质。
2．为了探究酶的化学本质，某同学做了如下实验：甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性(酶催化特定化学反应的能力)与处理时间的关系如图所示，请思考：甲、乙两种酶的化学本质是否相同？为什么？
提示：不相同。观察曲线图可知：甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的水解，则甲酶的化学本质是RNA；乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶的化学本质为蛋白质。
3．20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶，该酶由20%的蛋白质和80%的RNA组成。如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2+的浓度，他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明RNaseP酶中起催化作用的是____________(填“RNA”“蛋白质”或“RNA和蛋白质”)。
提示：RNA
任务四 酶的相关知识归纳
化学本质 绝大多数是_________ 少数是_____
合成原料 氨基酸(21种) 核糖核苷酸(4种)
组成元素 C、H、O、N，有的含有S C、H、O、N、P
合成场所 _________ 主要是细胞
核(真核生物)
来源 活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)
蛋白质
RNA
核糖体
作用场所 细胞内、细胞外、生物体外
生理功能 ____________
作用机理 ______________________________
酶的底物 酶促反应的反应物
催化作用
降低化学反应的活化能
[深化归纳]
鉴定酶本质的实验原理和方法
(1)试剂鉴定法：利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应的原理设计实验方案。
(2)酶解鉴定法
√
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
D [切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能，D错误。]
√
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 [酶是由活细胞产生的，具有生物催化作用的有机物。食物中的酶进入消化道便被分解了，②错误；就酶的化学本质而言，多数是蛋白质，少数是RNA，④错误，⑤正确；就酶作用的场所而言，有胞内酶和胞外酶，活细胞一般都能产生酶，①错误，③正确；酶只起催化作用，酶在代谢中只有催化一种功能，没有调控作用，⑥⑦错误，⑧正确。]
易错提醒 有关酶的四个易错点
(1)酶并不都是蛋白质，有的酶是RNA。
(2)酶不仅在细胞内发挥作用，在细胞外和体外都可以发挥作用。
(3)酶作用的实质是降低了化学反应的活化能，不是提供能量。
(4)酶并不是具有分泌功能的细胞才能产生，一般来说，活细胞都能产生酶(哺乳动物成熟的红细胞不能产生酶，但含有酶)。
1．细胞代谢是细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，是细胞生命
活动的基础。
2．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。
3．加热使反应物获得了能量，反应速率加快。
4．与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
5．酶是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。
课堂检测 素养测评
1．(链接P77探究·实践)如图是某兴趣小组利用相关装置进行一系列的实验来研究酶的特点的示意图。下列说法错误的是( )
A．本实验探究酶具有高效性的特点
B．FeCl3溶液和肝脏研磨液作用原理相同
C．甲、乙锥形瓶中保持溶液的pH相同即可
D．此实验的因变量可以是O2产生的速率
√
C [在该实验中，通过比较FeCl3(无机催化剂)和肝脏研磨液(含有过氧化氢酶)对H2O2分解的催化作用来探究酶的高效性，A正确；FeCl3溶液和肝脏研磨液的作用原理相同，即降低化学反应的活化能，B正确；甲、乙锥形瓶中不仅要保持溶液的pH相同且适宜，还需要保持其他无关变量相同且适宜，如温度等，C错误；可以通过观察O2产生的速率来探究不同催化剂对H2O2分解的影响，O2产生的速率可以作为该实验的因变量，D正确。]
√
2．(链接P80概念检测T2)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．能缩短达到平衡点的时间
B．能改变反应平衡点
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 [与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，催化效率更高，D正确。]
√
3．(链接P78图5-1)反应物A在无酶催化条件和有酶催化条件下生成产物P所需的能量变化如图，下列有关叙述不正确的是( )
A．加热加压可使反应物分子更容易
从初态转变为活化态
B．b－c表示在有酶催化条件下，反
应物A生成产物P所需要的活化能
C．若仅增加反应物A的量，则图中曲线的原有形状不发生改变
D．曲线Ⅱ可表示最适酶促条件下的曲线，该反应只能在细胞内进行
D [加热加压可使底物分子获得能量，从而使底物分子从初态转变为活化态，A正确；b－c表示在有酶催化的条件下，该化学反应所需要的活化能，B正确；如果增加反应物A的量，酶的活性不会改变，则图中曲线的原有形状不会发生改变，C正确；酶在细胞内和细胞外都能催化化学反应，D错误。]
√
4．(链接P79思考·讨论)关于酶本质的探索，下列相关叙述错误的是 ( )
A．巴斯德提出发酵是纯化学过程，与生命活动无关
B．李比希认为引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质
C．毕希纳从酵母菌细胞中获得了含有酶的提取液
D．萨姆纳用多种方法证明了脲酶是蛋白质
A [在巴斯德之前，许多科学家认为发酵是纯化学过程，与生命活动无关，而巴斯德认为发酵需要活酵母菌细胞的参与，A错误。]
5．植物细胞内含有过氧化氢酶，可将细胞代谢产生的H2O2分解。焦性没食子酸被O2氧化后呈现橙红色。回答下列问题：
(1)为探究黄瓜细胞中是否含有过氧化氢酶，设计了如下实验：
(说明：下表中字母代表的物质分别为：
A：1%焦性没食子酸/mL
B：2%H2O2/mL
C：缓冲液/mL
D：黄瓜提取液/mL
E：煮沸冷却后的黄瓜提取液/mL)
①1、2号试管中，________试管是对照组，该实验的自变量是__________________。
编号 A B C D E
1 2 2 2 － －
2 2 2 － 2 －
3 2 2 － － 2
1号
黄瓜
提取液的有无
②3号试管不显橙红色，推测最可能的原因是________________________________________。
高温使黄瓜提取液中
的过氧化氢酶变性失活
(2)白菜细胞内也含过氧化氢酶，白菜和黄瓜细胞内过氧化氢酶的活性不同，从其分子结构分析，原因可能是__________________________________________________________________。
两种植物过氧化氢酶的氨
基酸种类、数目、排列顺序不同(或空间结构不同)
[解析] (1)①本实验目的是探究黄瓜细胞中是否含有过氧化氢酶，自变量是黄瓜提取液的有无，1、2号试管中，2号试管中加入的是黄瓜提取液，为实验组，而1号试管中加入的是缓冲液，是对照组。②3号试管中加入的是煮沸冷却后的黄瓜提取液，由于高温使黄瓜提取液中的过氧化氢酶变性失活，所以3号试管不显橙红色。(2)过氧化氢酶的本质为蛋白质，白菜和黄瓜细胞内过氧化氢酶的活性不同，从其分子结构分析，原因可能是两种植物过氧化氢酶的氨基酸种类、数目、排列顺序不同或其空间结构不同。
课时分层作业(14) 酶的作用和本质
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
题组一 酶在细胞代谢中的作用
1．为比较过氧化氢在不同条件下的分解，可利用过氧化氢、肝脏研磨液、FeCl3溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是( )
A．肝脏研磨液和FeCl3溶液的浓度是本实验的自变量
B．在实验过程中产生的氧气量是本实验的无关变量
C．根据分解过氧化氢的速率不同说明酶催化效率更高
D．实验结论为：研磨液中的酶和FeCl3都能降低活化能而加快反应
C [肝脏研磨液和FeCl3溶液的浓度是本实验的无关变量，A错误；在实验过程中产生的氧气量是本实验的因变量，B错误；酶具有高效性，与无机催化剂FeCl3相比，酶催化过氧化氢分解的速率更快，这能说明酶的催化效率更高，C正确，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
2．如图表示某反应进行时，有酶参与和无酶参与时的能量变化，相关叙述错误的是( )
A．此反应为吸能反应
B．曲线Ⅱ表示有酶参与时的能量变化
C．E2为反应前后能量的变化
D．酶参与反应时，其降低的活化能为E4
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
C [生成物乙的能量比反应物甲的能量高，因此此反应为吸能反应，A正确；曲线Ⅱ表示有酶催化条件下的能量变化，其降低的活化能为E4，B、D正确；反应前后能量的变化应为E3，C错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
3．无机催化剂和酶都可以加快化学反应的速率，下列叙述正确的是( )
A．反应前后，无机催化剂和酶自身会发生变化
B．和无机催化剂不同，酶催化化学反应的机理是降低化学反应的活化能
C．与酶相比，无机催化剂降低活化能的效果更显著
D．通过加热也可以提高化学反应的速率，但原理与催化剂的不同
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D [无机催化剂和酶反应前后自身均不发生变化，两者催化化学反应的机理相同，都是降低化学反应的活化能，酶降低活化能的效果更显著，加热提高化学反应速率的原理是提高分子的活化能，使有效的分子数增多，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
题组二 酶的本质
4．德国化学家毕希纳将酵母细胞放在石英砂中用力研磨，加水搅拌，再进行加压过滤，得到不含酵母细胞的提取液。在这些汁液中加入葡萄糖，一段时间后就冒出气泡，糖液居然变成了酒。根据以上实验，分析得出的结论错误的是 ( )
A．葡萄糖变成酒的过程中发生了化学变化
B．将糖变成酒的物质是汁液中的酿酶
C．研磨有利于酵母细胞内酿酶的释放
D．该实验证明酿酶的化学本质是蛋白质
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D [葡萄糖变成酒的过程中有气泡生成，发生了化学变化；催化该化学变化进行的是酵母细胞内产生的酿酶；研磨有利于酿酶的释放；毕希纳所做的实验，不能证明酶的化学本质是蛋白质。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
5．超氧化物歧化酶(SOD)是一种源于生命体的活性物质，能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质，能清除氧自由基，延缓细胞衰老。SOD分子含两条或四条肽链，其活性中心都含有金属离子。下列相关叙述错误的是( )
A．金属离子存在与否直接影响SOD的功能
B．SOD具有催化功能
C．SOD可以口服，达到延缓衰老的作用
D．SOD能与双缩脲试剂发生紫色反应
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
C [SOD分子含两条或四条肽链，其活性中心都含有金属离子，故金属离子存在与否直接影响SOD的功能，A正确；超氧化物歧化酶(SOD)具有催化作用，B正确；SOD的本质为蛋白质，若口服，会被酶分解，C错误；SOD的本质为蛋白质，能与双缩脲试剂发生紫色反应，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
6．(12分)现提供双缩脲试剂A液和B液、蛋清液(含蛋白质)、唾液淀粉酶溶液、蒸馏水、试管和必需的实验用品，请设计一个实验以证明“唾液淀粉酶是蛋白质”。
实验原理：_________________________________________________
___________________________________________________________
_______。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
蛋白质能与双缩脲试剂发生紫色反应，若实验中唾液淀粉酶溶液能与双缩脲试剂发生紫色反应，即可证明唾液淀粉酶是蛋白质
实验步骤：
①取三支试管，分别编上1、2、3号，贴上标签；
②_______________________________________________________；
③_________________________________________________________
_________________________________________________________。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
向三支试管中分别加入2 mL蛋清液、唾液淀粉酶溶液、蒸馏水
分别向三支试管中加入1 mL双缩脲试剂A液，摇匀，再分别滴加4滴双缩脲试剂B液，摇匀，观察并记录颜色变化
预期结果：盛有蛋清液和唾液淀粉酶溶液的两支试管中液体均出现紫色，盛有蒸馏水的试管中不出现紫色。
实验结论：___________________。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
唾液淀粉酶是蛋白质
[解析] 证明某种酶是蛋白质的实验设计：实验组是待测酶液＋双缩脲试剂→观察是否出现紫色反应；对照组是已知蛋清液＋双缩脲试剂→出现紫色反应，蒸馏水＋双缩脲试剂→不出现紫色反应。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
7．为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
组别 甲中溶液(0.2 mL) 乙中溶液(2 mL) 不同时间测定的相对压强(kPa)
0 s 50 s 100 s 150 s 200 s 250 s
Ⅰ 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0
Ⅱ FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9
Ⅲ 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1
下列叙述错误的是( )
A．实验应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
B．Ⅰ组200 s时补充肝脏研磨液，相对压强会继续增大
C．250 s时Ⅰ组反应已结束，而Ⅱ组和Ⅲ组仍在进行
D．实验结果可以说明酶的催化作用具有高效性
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
B [据表分析可知，甲中溶液是酶或无机催化剂等，乙中是底物，应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，A正确；Ⅰ组200 s时压强已经达到最大，说明反应已经完成，底物消耗完，补充肝脏研磨液，相对压强也不会改变，B错误；三组中的H2O2溶液均为2 mL，则最终产生的相对压强应相同，据表可知，250 s之前Ⅰ组反应已结束，但Ⅱ组和Ⅲ组压强仍未达到Ⅰ组的终止压强10.0 kPa，故250 s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行，C正确；对比Ⅰ、Ⅱ组可知，在相同时间内Ⅰ组(含过氧化氢酶)相对压强变化更快，说明酶的催化作用具有高效性，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
8．(不定项)幽门螺杆菌(Hp)可引发胃炎、慢性咽炎和口腔溃疡等消化性疾病，临床上可通过13C尿素呼气试验来检测Hp感染情况。受试者口服13C标记的尿素胶囊后，尿素可被Hp产生的脲酶催化分解为NH3和13CO2，定时收集受试者吹出气体并测定其中是否含有13CO2可检测Hp感染情况。下列叙述不正确的是( )
A．感染者呼出的13CO2是由人体细胞呼吸产生的
B．Hp的遗传物质是DNA，彻底水解可得到4种小分子物质
C．脲酶在催化尿素分解后，仍能与双缩脲试剂产生紫色反应
D．脲酶是一种分泌蛋白，需要经过内质网和高尔基体的加工
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
9．(13分)1897年德国化学家毕希纳发现，利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵；还有研究发现，乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子物质和离子辅助。某研究小组为验证上述结论，利用下列材料和试剂进行了实验。回答下列问题：
材料和试剂：酵母菌、酵母汁、A溶液(含有酵母汁中的各类生物大分子)、B溶液(含有酵母汁中的各类小分子物质和离子)、葡萄糖溶液、无菌水。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
实验共分6组，其中4组的实验处理和结果如表。
题号
1
3
5
2
4
6
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7
9
组别 实验处理 实验结果
① 葡萄糖溶液＋无菌水 －
② 葡萄糖溶液＋酵母菌 ＋
③ 葡萄糖溶液＋A溶液 －
④ 葡萄糖溶液＋B溶液 －
注：“＋”表示有乙醇生成，“－”表示无乙醇生成。
(1)除表中4组外，其他2组的实验处理分别是__________________；__________________________。本实验中，这些起辅助作用的小分子物质和离子存在于酵母菌、____________和___________中。
(2)若为了确定B溶液中是否含有多肽，可用____________试剂来检测。若为了研究B溶液中离子M对乙醇发酵是不是必需的，可增加一组实验，该组的处理是_____________________________________
______。
题号
1
3
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6
8
7
9
葡萄糖溶液＋酵母汁
葡萄糖溶液＋A溶液＋B溶液
酵母汁(1分)
B溶液(1分)
葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了离子M的B溶液
双缩脲(1分)
(3)制备无细胞的酵母汁，酵母菌细胞破碎处理时需加入缓冲液，缓冲液的作用是_____________________________________________，
以确保酶的活性。
(4)如何检测酵母汁中是否含有活细胞？(写出2项原理不同的方法及相应原理)__________________________________________________
_________________________________。
题号
1
3
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4
6
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9
保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH
染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透过性；酵母汁接种培养观察，原理是酵母菌可以繁殖
[解析] (1)本实验的目的是验证无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵，并且乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子物质和离子辅助。为证明上述结论，需要分组验证酵母汁、A溶液、B溶液与葡萄糖溶液的相互作用关系，因此，除表中所示分组外，还应设计葡萄糖溶液＋酵母汁和葡萄糖溶液＋A溶液＋B溶液两组实验。由题意可知，乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子物质和离子辅助，上述物质主要存在于酵母菌、酵母汁及B溶液中。(2)双缩脲试剂可用来检测含有肽键的物质，因此，确定B溶液中是否含有多肽，可用双缩脲
题号
1
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试剂来检测。若为了研究B溶液中离子M对乙醇发酵是不是必需的，可将该物质去除，与含有该物质的组别进行对照，具体设计为葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了离子M的B溶液。(3)制备无细胞的酵母汁，酵母菌细胞破碎处理时需加入缓冲液，缓冲液的作用是保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH，以确保酶的活性。(4)若检测某液体中是否含有活细胞，可依据活细胞的细胞膜具有选择透过性、活细胞能够增殖等原理进行，具体操作及原理如下：①染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透过性；②酵母汁接种培养观察，原理是酵母菌可以繁殖。
题号
1
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(教师用书独具)
1．绝大多数酶的本质是蛋白质，其作用机理是酶的活性部位与底物结合后起催化作用，有的抑制剂与底物结构类似，能与酶活性部位结合，但不破坏酶活性部位。下图是某种酶活性部位的形成过程，下列相关说法正确的是( )
A．肽链折叠过程发生在核糖体中
B．酶活性部位具有特异识别功能
C．高温能使必需基团的肽键断裂
D．不破坏活性部位酶就能起作用
√
B [氨基酸脱水缩合的场所在核糖体，肽链折叠过程一般发生在内质网和高尔基体，A错误；由题意可知，酶的作用机理是酶的活性部位与底物结合后起催化作用，有的抑制剂与底物结构类似，能与酶活性部位结合，故酶活性部位具有特异识别功能，B正确；高温一般使氢键断裂，C错误；有些抑制剂与底物结构类似，能与酶活性部位结合，但不破坏酶活性部位，这种情况下酶不能起作用，D错误。]
√
2．成书于1716年的《康熙字典》收录了酶字，对“酶”的解释为“酒母也”；酶本质的发现经历了几代人的努力。下列有关酶本质的探索发现过程的叙述，错误的是( )
A．巴斯德和李比希关于“糖类是怎么变成酒精的”观点都有其局限性
B．萨姆纳从刀豆种子中提取出纯酶，并进一步证明了少数酶不是蛋白质
C．毕希纳将从酵母菌细胞中提取到的、能将糖液变成酒的物质称为酿酶
D．施旺发现，胃腺分泌物与盐酸混合物对肉类的分解能力明显高于盐酸
B [巴斯德认为只有活细胞才能参与发酵过程，忽视了物质的作用，德国化学家李比希认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用，显然二者的观点具有局限性，A正确；酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物，1926年美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取了脲酶，又用多种方法证明了脲酶是蛋白质，没有证明少数酶不是蛋白质，B错误；德国化学家毕希纳证明活细胞中的某些物质也可引起发酵，并把能将糖液转变成酒的物质称为酿酶，C正确；德国科学家施旺通过实验发现，将盐酸与胃腺分泌物中的一种物质混合后，该混合物对肉类的分解作用远大于盐酸的单独作用，后来证明这种物质就是胃蛋白酶，D正确。]
3．为了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示。在37 ℃水浴中保温一段时间后，1、2中加入适量双缩脲试剂，3、4中不加任何试剂，下列实验能达到目的的是( )
A．实验②
B．实验①
C．实验①、实验②都能
D．实验①、实验②都不能
√
A [双缩脲试剂检测的是蛋白质，蛋白酶也是蛋白质，1号试管反应结束后试管中还剩余蛋白酶，导致1、2号试管加入双缩脲试剂后都呈紫色，所以实验①无法达到目的；实验②可以通过观察3、4号试管中蛋白块的变小或消失来达到实验目的，所以A正确。]
4．酶是生物催化剂，为研究其催化生物化学反应过程中的特点，活动小组进行如下实验。下列相关叙述错误的是( )
试管编号 3% H2O2 清水 3.5% FeCl3 新鲜肝脏研磨液 5% HCl
1 2 mL 2滴 2滴 － －
2 2 mL 4滴 － － －
3 2 mL 2滴 － 2滴 －
4 2 mL － － 2滴 2滴
注：实验室中可使用3.5% FeCl3作为催化剂完成上述化学反应。
A．试管1和3的实验结果证明酶具有高效性
B．试管3和4的实验结果证明酸性条件会影响酶的催化作用
C．各试管中试剂添加顺序都应按表中从左往右依次添加
D．各组实验应该保持相同且适宜的温度条件
√
C [试管1中加入的FeCl3溶液是可以使过氧化氢分解的催化剂，而试管3中加入的新鲜肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，利用这两支试管作对比，可以证明酶的催化效率比FeCl3要高，A正确；试管3和试管4的不同之处是试管3加入了水，试管内为中性环境，而试管4加入了盐酸溶液，试管内环境是酸性的，两者对比可以说明酸性环境对酶活性的影响，B正确；由于过氧化氢与FeCl3或新鲜肝脏研磨液接触后将立即反应，所以应遵守最后加入FeCl3或新鲜肝脏研磨液的原则，除此之外其他液体的添加顺序对实验结果不产生影响，不需要严格按照自左至右的顺序添加，且对于试管4来说，按照自左至右的顺序添加将使得实验结果不准确，C错误；该实验的自变量是催化剂的种类或pH，所以温度等其他无关变量应保持相同且适宜，D正确。]
5．已知乙醛在乙醛脱氢酶的作用下分解为乙酸，而碳酸氢钠在酸性条件下能产生CO2。某研究小组为了探究乙醛脱氢酶的化学本质进行了相关实验，实验处理如下表所示。下列相关叙述不正确的是 ( )
第1组 第2组 第3组
乙醛脱氢酶 1 mL 1 mL 1 mL
加入试剂种类 蛋白酶1 mL RNA酶1 mL ？
乙醛 1 mL 1 mL 1 mL
保温 适宜温度保温5 min
碳酸氢钠溶液 2 mL 2 mL 2 mL
A．第3组为对照组，“？”为加入蒸馏水1 mL
B．若乙醛脱氢酶的化学本质是蛋白质，则第2、3组能产生气泡
C．若第1组能产生气泡，则证明乙醛脱氢酶的化学本质为RNA
D．本实验可进行的前提之一是酶可以在细胞外发挥作用
√
A [本实验的目的是探究乙醛脱氢酶的化学本质，即探究乙醛脱氢酶是蛋白质还是RNA，则自变量为加入试剂种类，结合表格可知，第3组为对照组，实验中要保持单一变量原则，因此“？”为加入生理盐水1 mL，A错误；若乙醛脱氢酶的成分是蛋白质，则第1组中的乙醛脱氢酶会被蛋白酶分解，从而使碳酸氢钠不能产生二氧化碳，则第1组没有气泡产生，而第2、3组中的乙醛脱氢酶没有被分解，因此碳酸氢钠能产生二氧化碳，则第2、3组会产生气泡，B正确；若第1组能产生气泡，说明乙醛脱氢酶的化学本质不是蛋白质，因此乙醛脱氢酶的化学本质为RNA，C正确；本实验可进行的前提之一是酶可以在细胞外发挥作用，否则水解反应无法发生，则无法达到探究的目的，D正确。]课时分层作业(14) 酶的作用和本质
(本套共9小题，共40分。第1～5、7小题，每小题2分；第8小题3分；第6小题12分；第9小题13分。)
题组一 酶在细胞代谢中的作用
1．为比较过氧化氢在不同条件下的分解，可利用过氧化氢、肝脏研磨液、FeCl3溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是( )
A．肝脏研磨液和FeCl3溶液的浓度是本实验的自变量
B．在实验过程中产生的氧气量是本实验的无关变量
C．根据分解过氧化氢的速率不同说明酶催化效率更高
D．实验结论为：研磨液中的酶和FeCl3都能降低活化能而加快反应
2．如图表示某反应进行时，有酶参与和无酶参与时的能量变化，相关叙述错误的是( )
A．此反应为吸能反应
B．曲线Ⅱ表示有酶参与时的能量变化
C．E2为反应前后能量的变化
D．酶参与反应时，其降低的活化能为E4
3．无机催化剂和酶都可以加快化学反应的速率，下列叙述正确的是( )
A．反应前后，无机催化剂和酶自身会发生变化
B．和无机催化剂不同，酶催化化学反应的机理是降低化学反应的活化能
C．与酶相比，无机催化剂降低活化能的效果更显著
D．通过加热也可以提高化学反应的速率，但原理与催化剂的不同
题组二 酶的本质
4．德国化学家毕希纳将酵母细胞放在石英砂中用力研磨，加水搅拌，再进行加压过滤，得到不含酵母细胞的提取液。在这些汁液中加入葡萄糖，一段时间后就冒出气泡，糖液居然变成了酒。根据以上实验，分析得出的结论错误的是( )
A．葡萄糖变成酒的过程中发生了化学变化
B．将糖变成酒的物质是汁液中的酿酶
C．研磨有利于酵母细胞内酿酶的释放
D．该实验证明酿酶的化学本质是蛋白质
5．超氧化物歧化酶(SOD)是一种源于生命体的活性物质，能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质，能清除氧自由基，延缓细胞衰老。SOD分子含两条或四条肽链，其活性中心都含有金属离子。下列相关叙述错误的是( )
A．金属离子存在与否直接影响SOD的功能
B．SOD具有催化功能
C．SOD可以口服，达到延缓衰老的作用
D．SOD能与双缩脲试剂发生紫色反应
6．(12分)现提供双缩脲试剂A液和B液、蛋清液(含蛋白质)、唾液淀粉酶溶液、蒸馏水、试管和必需的实验用品，请设计一个实验以证明“唾液淀粉酶是蛋白质”。
实验原理：__________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
实验步骤：
①取三支试管，分别编上1、2、3号，贴上标签；
②___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________；
③___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
预期结果：盛有蛋清液和唾液淀粉酶溶液的两支试管中液体均出现紫色，盛有蒸馏水的试管中不出现紫色。
实验结论：_________________________________________________。
7．为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
组别 甲中溶液(0.2 mL) 乙中溶液(2 mL) 不同时间测定的相对压强(kPa)
0 s 50 s 100 s 150 s 200 s 250 s
Ⅰ 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0
Ⅱ FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9
Ⅲ 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1
下列叙述错误的是( )
A．实验应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
B．Ⅰ组200 s时补充肝脏研磨液，相对压强会继续增大
C．250 s时Ⅰ组反应已结束，而Ⅱ组和Ⅲ组仍在进行
D．实验结果可以说明酶的催化作用具有高效性
8．(不定项)幽门螺杆菌(Hp)可引发胃炎、慢性咽炎和口腔溃疡等消化性疾病，临床上可通过13C尿素呼气试验来检测Hp感染情况。受试者口服13C标记的尿素胶囊后，尿素可被Hp产生的脲酶催化分解为NH3和13CO2，定时收集受试者吹出气体并测定其中是否含有13CO2可检测Hp感染情况。下列叙述不正确的是( )
A．感染者呼出的13CO2是由人体细胞呼吸产生的
B．Hp的遗传物质是DNA，彻底水解可得到4种小分子物质
C．脲酶在催化尿素分解后，仍能与双缩脲试剂产生紫色反应
D．脲酶是一种分泌蛋白，需要经过内质网和高尔基体的加工
9．(13分)1897年德国化学家毕希纳发现，利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵；还有研究发现，乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子物质和离子辅助。某研究小组为验证上述结论，利用下列材料和试剂进行了实验。回答下列问题：
材料和试剂：酵母菌、酵母汁、A溶液(含有酵母汁中的各类生物大分子)、B溶液(含有酵母汁中的各类小分子物质和离子)、葡萄糖溶液、无菌水。
实验共分6组，其中4组的实验处理和结果如表。
组别 实验处理 实验结果
① 葡萄糖溶液＋无菌水 －
② 葡萄糖溶液＋酵母菌 ＋
③ 葡萄糖溶液＋A溶液 －
④ 葡萄糖溶液＋B溶液 －
注：“＋”表示有乙醇生成，“－”表示无乙醇生成。
(1)除表中4组外，其他2组的实验处理分别是__________________；________________________。本实验中，这些起辅助作用的小分子物质和离子存在于酵母菌、________和______________________________________________
________________________________中。
(2)若为了确定B溶液中是否含有多肽，可用________试剂来检测。若为了研究B溶液中离子M对乙醇发酵是不是必需的，可增加一组实验，该组的处理是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)制备无细胞的酵母汁，酵母菌细胞破碎处理时需加入缓冲液，缓冲液的作用是__________________________________________________________________
_____________________________________________________________________，
以确保酶的活性。
(4)如何检测酵母汁中是否含有活细胞？(写出2项原理不同的方法及相应原理)__________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)课时分层作业(14)
1 2 3 4 5 7 8
C C D D C B ABD
6．(每空3分，共12分)蛋白质能与双缩脲试剂发生紫色反应，若实验中唾液淀粉酶溶液能与双缩脲试剂发生紫色反应，即可证明唾液淀粉酶是蛋白质 ②向三支试管中分别加入2 mL蛋清液、唾液淀粉酶溶液、蒸馏水 ③分别向三支试管中加入1 mL双缩脲试剂A液，摇匀，再分别滴加4滴双缩脲试剂B液，摇匀，观察并记录颜色变化 唾液淀粉酶是蛋白质
9．(除标注外，每空2分，共13分)(1)葡萄糖溶液＋酵母汁 葡萄糖溶液＋A溶液＋B溶液 酵母汁(1分) B溶液(1分)
(2)双缩脲(1分) 葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了离子M的B溶液 (3)保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH (4)染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透过性；酵母汁接种培养观察，原理是酵母菌可以繁殖
1．C [肝脏研磨液和FeCl3溶液的浓度是本实验的无关变量，A错误；在实验过程中产生的氧气量是本实验的因变量，B错误；酶具有高效性，与无机催化剂FeCl3相比，酶催化过氧化氢分解的速率更快，这能说明酶的催化效率更高，C正确，D错误。]
2．C [生成物乙的能量比反应物甲的能量高，因此此反应为吸能反应，A正确；曲线Ⅱ表示有酶催化条件下的能量变化，其降低的活化能为E4，B、D正确；反应前后能量的变化应为E3，C错误。]
3．D [无机催化剂和酶反应前后自身均不发生变化，两者催化化学反应的机理相同，都是降低化学反应的活化能，酶降低活化能的效果更显著，加热提高化学反应速率的原理是提高分子的活化能，使有效的分子数增多，D正确。]
4．D [葡萄糖变成酒的过程中有气泡生成，发生了化学变化；催化该化学变化进行的是酵母细胞内产生的酿酶；研磨有利于酿酶的释放；毕希纳所做的实验，不能证明酶的化学本质是蛋白质。]
5．C [SOD分子含两条或四条肽链，其活性中心都含有金属离子，故金属离子存在与否直接影响SOD的功能，A正确；超氧化物歧化酶(SOD)具有催化作用，B正确；SOD的本质为蛋白质，若口服，会被酶分解，C错误；SOD的本质为蛋白质，能与双缩脲试剂发生紫色反应，D正确。]
6．证明某种酶是蛋白质的实验设计：实验组是待测酶液＋双缩脲试剂→观察是否出现紫色反应；对照组是已知蛋清液＋双缩脲试剂→出现紫色反应，蒸馏水＋双缩脲试剂→不出现紫色反应。
7．B [据表分析可知，甲中溶液是酶或无机催化剂等，乙中是底物，应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，A正确；Ⅰ组200 s 时压强已经达到最大，说明反应已经完成，底物消耗完，补充肝脏研磨液，相对压强也不会改变，B错误；三组中的H2O2溶液均为2 mL，则最终产生的相对压强应相同，据表可知，250 s之前Ⅰ组反应已结束，但Ⅱ组和Ⅲ组压强仍未达到Ⅰ组的终止压强10.0 kPa，故250 s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行，C正确；对比Ⅰ、Ⅱ组可知，在相同时间内Ⅰ组(含过氧化氢酶)相对压强变化更快，说明酶的催化作用具有高效性，D正确。]
8．ABD [据题干可知，幽门螺杆菌能产生脲酶，可将受试者口服的13C标记的尿素分解为NH3和，因此感染者呼出的13CO2不是由人体细胞呼吸产生的，A错误；幽门螺杆菌为细胞生物，其遗传物质是DNA，彻底水解可得到6种小分子物质，分别是4种含氮碱基、脱氧核糖和磷酸，B错误；酶反应前后性质和数量不变，脲酶化学本质为蛋白质，因此脲酶在催化尿素分解后，仍能与双缩脲试剂产生紫色反应，C正确；幽门螺杆菌为原核生物，细胞中没有内质网和高尔基体，D错误。]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
说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，少数酶是RNA。
知识点1 酶在细胞代谢中的作用
1．细胞代谢
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理
(2)实验步骤和实验现象
步骤 试管
相同处理 向4支试管中分别加入2 mL过氧化氢溶液
不同处理 不处理 放在90 ℃左右的水浴中加热 滴入2滴FeCl3溶液 滴入2滴肝脏研磨液
现象 气泡 基本无 少 较多 很多
点燃的卫生香 / / 复燃不明显 复燃明显
(3)实验结论：酶具有催化作用，与无机催化剂相比，催化效率更高。
(P77探究·实践)为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
提示：细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
3．酶的作用机理
(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)酶的作用机理：通过降低化学反应所需要的活化能，从而加快反应速率。
(3)与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
(4)数学模型
表示使用无机催化剂的是E1，不使用催化剂的是E2，使用酶作催化剂的是E3，使用酶作催化剂时，酶所降低的化学反应的活化能是E2－E3。
酶能否增加化学反应中产物的总量？理由是什么？
提示：否。酶只是缩短了化学反应达到平衡所需的时间，并不能改变化学反应的平衡点。
4．控制变量和设计对照实验
(1)自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量。
(2)因变量：因自变量改变而变化的变量叫作因变量。
(3)无关变量：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。
(4)对照实验：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。
基于对酶在细胞代谢中的作用的理解，判断下列表述是否正确。
1．酶在生物体内有催化和调节作用。 (×)
提示：酶在生物体内有催化作用，没有调节作用。
2．加热能够促进H2O2分解，是因为加热使H2O2得到了能量。 (√)
3．肝脏研磨液要研磨充分，以便过氧化氢酶充分释放。 (√)
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。 (×)
提示：酶通过降低活化能提高化学反应效率，但不为反应物供能。
5．对照实验中，除自变量外，其他无关变量都应保持相同且适宜。 (√)
实验过程及结果分析
分析“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，探究有关问题：
1．本实验的自变量有哪些？实验中滴入FeCl3溶液和肝脏研磨液时，为什么不能共用一个滴管？
提示：本实验的自变量有温度、催化剂的种类；若滴入的FeCl3溶液中混有少量的过氧化氢酶，会影响实验结果的准确性。
2．本实验的因变量是什么？如何表示？
提示：因变量是过氧化氢的分解速率；一定时间内产生气泡的数目。
3．本实验的无关变量有哪些？如何控制无关变量？
提示：无关变量有过氧化氢的浓度、实验室湿度、反应时间以及FeCl3溶液和肝脏研磨液的新鲜程度等；无关变量的处理原则是相同且适宜。
4．2、3、4号三支试管都有气泡放出，但4号试管放出的气泡最多，说明了什么？
提示：加热、无机催化剂和酶都能促进过氧化氢的分解，提高反应速率，但是酶的催化效率最高。
5．有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2 mL过氧化氢溶液后，再向5号试管内加入2滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目的是什么？
提示：加入2滴煮沸过的肝脏研磨液的5号试管，可以与加入新鲜的肝脏研磨液的4号试管作对照；同理，加入2滴蒸馏水的6号试管可以作为3号试管和4号试管的对照组。
通过模型建构分析酶的作用机理
如图中曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。据图回答下列问题：
1．图中的a＋b表示的含义是什么？
提示：在无催化剂的条件下，物质A生成物质P所需要的活化能。
2．图中酶降低的活化能如何表示？
提示：图中的b表示酶降低的活化能。
3．若将曲线Ⅰ改为无机催化剂催化的该反应，则b值如何变化？
提示：b值将变小。
[深化归纳]
1．实验设计中的对照实验及其结论
对照实验 结论
1号与2号 加热能促进过氧化氢分解
1号与3号 FeCl3能催化过氧化氢的分解
1号与4号 肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解
1号、3号与4号 FeCl3和肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能催化过氧化氢的分解，且过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3中的Fe3+
2．加热与加催化剂的作用机理比较
(1)加热：给化学分子提供能量。
(2)酶与无机催化剂的共性
①降低化学反应的活化能，使反应速率加快，缩短达到平衡点的时间。
②反应前后性质、数量不变。
③只改变反应速率，不改变反应平衡点。
1．某兴趣小组设计了相关实验来比较过氧化氢在不同条件下的分解情况，实验处理及结果如表所示。下列相关叙述正确的是( )
试管号 实验处理 气泡产生速率
1 6支试管中分别注入新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液2 mL 水浴加热 ＋＋
2 注入2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液 ＋＋＋
3 注入2滴质量分数为20%的肝脏研磨液 ＋＋＋＋＋＋
4 注入2滴煮沸过的质量分数为20%的肝脏研磨液 －
5 注入2滴蒸馏水 －
6 不作处理 －
(注：“＋”代表有气泡产生，“＋”越多代表气泡产生速率越快；“－”代表无明显气泡产生)
A．该实验设计的是对比实验，没有对照组，只有实验组
B．该实验中的因变量是对过氧化氢溶液的不同处理情况
C．该实验中试管4和5的目的是排除非测试因素的干扰
D．3号试管比6号产生气泡的速率快说明酶具有高效性
C [该实验设计的是对照实验，5号和6号是对照组，A错误；该实验中因变量是气泡产生速率，B错误；该实验中试管4和5可排除非测试因素的干扰，C正确；与无机催化剂相比，酶具有高效性，3号试管比2号产生气泡的速率快说明酶具有高效性，D错误。]
2．如图表示酶促反应和非酶促反应能量曲线，下列叙述正确的是( )
A．曲线a代表酶促反应，曲线b代表非酶促反应
B．AD段可表示酶降低的活化能
C．AC段表示没有酶催化下化学反应所需能量
D．相同反应物浓度下，有酶催化产物浓度更高
C [曲线a代表非酶促反应，曲线b代表酶促反应，A错误；AB段可表示酶降低的活化能，AC段表示没有酶催化下化学反应所需能量，BC表示有酶催化时所需的活化能，AB段表示有酶催化时酶降低的活化能，B错误，C正确；相同反应物浓度下，有酶条件下单位时间内催化产物浓度更高，但最后反应完全和无酶催化产物浓度一致，D错误。]
知识点2 酶的本质
1．关于酶本质的探索
2．酶的本质
(1)产生场所：活细胞。
(2)生理作用：催化作用。
(3)化学本质：有机物，绝大多数是蛋白质，少部分是RNA。
基于对酶本质的探索的认识，判断下列表述是否正确。
1．1716年《康熙字典》收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酒精。 (×)
提示：“酒母”的主要成分就是现在所说的酵母。
2．酶的基本组成单位是氨基酸。 (×)
提示：酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。
3．具有分泌功能的细胞才能产生酶。 (×)
提示：酶是由活细胞产生的有机物。
4．酶是活细胞产生的，只能在细胞内起催化作用。 (×)
提示：酶也可以在细胞外发挥催化作用。
5．脲酶能催化尿素分解成氨和二氧化碳。 (√)
酶的本质的实验拓展
1．美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取到脲酶，并证明了脲酶是蛋白质。请说明验证“脲酶是蛋白质”的实验思路。
提示：向脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入双缩脲试剂，若都出现紫色反应，则说明脲酶是蛋白质。
2．为了探究酶的化学本质，某同学做了如下实验：甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性(酶催化特定化学反应的能力)与处理时间的关系如图所示，请思考：甲、乙两种酶的化学本质是否相同？为什么？
提示：不相同。观察曲线图可知：甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的水解，则甲酶的化学本质是RNA；乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶的化学本质为蛋白质。
3．20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶，该酶由20%的蛋白质和80%的RNA组成。如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2+的浓度，他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明RNaseP酶中起催化作用的是____________(填“RNA”“蛋白质”或“RNA和蛋白质”)。
提示：RNA
酶的相关知识归纳
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
合成原料 氨基酸(21种) 核糖核苷酸(4种)
组成元素 C、H、O、N，有的含有S C、H、O、N、P
合成场所 核糖体 主要是细胞 核(真核生物)
来源 活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)
作用场所 细胞内、细胞外、生物体外
生理功能 催化作用
作用机理 降低化学反应的活化能
酶的底物 酶促反应的反应物
[深化归纳]
鉴定酶本质的实验原理和方法
(1)试剂鉴定法：利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应的原理设计实验方案。
(2)酶解鉴定法
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
D [切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能，D错误。]
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 [酶是由活细胞产生的，具有生物催化作用的有机物。食物中的酶进入消化道便被分解了，②错误；就酶的化学本质而言，多数是蛋白质，少数是RNA，④错误，⑤正确；就酶作用的场所而言，有胞内酶和胞外酶，活细胞一般都能产生酶，①错误，③正确；酶只起催化作用，酶在代谢中只有催化一种功能，没有调控作用，⑥⑦错误，⑧正确。]
有关酶的四个易错点
(1)酶并不都是蛋白质，有的酶是RNA。
(2)酶不仅在细胞内发挥作用，在细胞外和体外都可以发挥作用。
(3)酶作用的实质是降低了化学反应的活化能，不是提供能量。
(4)酶并不是具有分泌功能的细胞才能产生，一般来说，活细胞都能产生酶(哺乳动物成熟的红细胞不能产生酶，但含有酶)。
1．细胞代谢是细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，是细胞生命活动的基础。
2．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。
3．加热使反应物获得了能量，反应速率加快。
4．与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
5．酶是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。
1．(链接P77探究·实践)如图是某兴趣小组利用相关装置进行一系列的实验来研究酶的特点的示意图。下列说法错误的是( )
A．本实验探究酶具有高效性的特点
B．FeCl3溶液和肝脏研磨液作用原理相同
C．甲、乙锥形瓶中保持溶液的pH相同即可
D．此实验的因变量可以是O2产生的速率
C [在该实验中，通过比较FeCl3(无机催化剂)和肝脏研磨液(含有过氧化氢酶)对H2O2分解的催化作用来探究酶的高效性，A正确；FeCl3溶液和肝脏研磨液的作用原理相同，即降低化学反应的活化能，B正确；甲、乙锥形瓶中不仅要保持溶液的pH相同且适宜，还需要保持其他无关变量相同且适宜，如温度等，C错误；可以通过观察O2产生的速率来探究不同催化剂对H2O2分解的影响，O2产生的速率可以作为该实验的因变量，D正确。]
2．(链接P80概念检测T2)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．能缩短达到平衡点的时间
B．能改变反应平衡点
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 [与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，催化效率更高，D正确。]
3．(链接P78图5-1)反应物A在无酶催化条件和有酶催化条件下生成产物P所需的能量变化如图，下列有关叙述不正确的是( )
A．加热加压可使反应物分子更容易从初态转变为活化态
B．b－c表示在有酶催化条件下，反应物A生成产物P所需要的活化能
C．若仅增加反应物A的量，则图中曲线的原有形状不发生改变
D．曲线Ⅱ可表示最适酶促条件下的曲线，该反应只能在细胞内进行
D [加热加压可使底物分子获得能量，从而使底物分子从初态转变为活化态，A正确；b－c表示在有酶催化的条件下，该化学反应所需要的活化能，B正确；如果增加反应物A的量，酶的活性不会改变，则图中曲线的原有形状不会发生改变，C正确；酶在细胞内和细胞外都能催化化学反应，D错误。]
4．(链接P79思考·讨论)关于酶本质的探索，下列相关叙述错误的是 ( )
A．巴斯德提出发酵是纯化学过程，与生命活动无关
B．李比希认为引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质
C．毕希纳从酵母菌细胞中获得了含有酶的提取液
D．萨姆纳用多种方法证明了脲酶是蛋白质
A [在巴斯德之前，许多科学家认为发酵是纯化学过程，与生命活动无关，而巴斯德认为发酵需要活酵母菌细胞的参与，A错误。]
5．植物细胞内含有过氧化氢酶，可将细胞代谢产生的H2O2分解。焦性没食子酸被O2氧化后呈现橙红色。回答下列问题：
(1)为探究黄瓜细胞中是否含有过氧化氢酶，设计了如下实验：
(说明：下表中字母代表的物质分别为：
A：1%焦性没食子酸/mL
B：2%H2O2/mL
C：缓冲液/mL
D：黄瓜提取液/mL
E：煮沸冷却后的黄瓜提取液/mL)
编号 A B C D E
1 2 2 2 － －
2 2 2 － 2 －
3 2 2 － － 2
①1、2号试管中，________试管是对照组，该实验的自变量是_______________
____________________________________________________________________。
②3号试管不显橙红色，推测最可能的原因是_____________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)白菜细胞内也含过氧化氢酶，白菜和黄瓜细胞内过氧化氢酶的活性不同，从其分子结构分析，原因可能是___________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)①本实验目的是探究黄瓜细胞中是否含有过氧化氢酶，自变量是黄瓜提取液的有无，1、2号试管中，2号试管中加入的是黄瓜提取液，为实验组，而1号试管中加入的是缓冲液，是对照组。②3号试管中加入的是煮沸冷却后的黄瓜提取液，由于高温使黄瓜提取液中的过氧化氢酶变性失活，所以3号试管不显橙红色。(2)过氧化氢酶的本质为蛋白质，白菜和黄瓜细胞内过氧化氢酶的活性不同，从其分子结构分析，原因可能是两种植物过氧化氢酶的氨基酸种类、数目、排列顺序不同或其空间结构不同。
[答案] (1)①1号 黄瓜提取液的有无 ②高温使黄瓜提取液中的过氧化氢酶变性失活 (2)两种植物过氧化氢酶的氨基酸种类、数目、排列顺序不同(或空间结构不同)
课时分层作业(14) 酶的作用和本质
题组一 酶在细胞代谢中的作用
1．为比较过氧化氢在不同条件下的分解，可利用过氧化氢、肝脏研磨液、FeCl3溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是( )
A．肝脏研磨液和FeCl3溶液的浓度是本实验的自变量
B．在实验过程中产生的氧气量是本实验的无关变量
C．根据分解过氧化氢的速率不同说明酶催化效率更高
D．实验结论为：研磨液中的酶和FeCl3都能降低活化能而加快反应
C [肝脏研磨液和FeCl3溶液的浓度是本实验的无关变量，A错误；在实验过程中产生的氧气量是本实验的因变量，B错误；酶具有高效性，与无机催化剂FeCl3相比，酶催化过氧化氢分解的速率更快，这能说明酶的催化效率更高，C正确，D错误。]
2．如图表示某反应进行时，有酶参与和无酶参与时的能量变化，相关叙述错误的是( )
A．此反应为吸能反应
B．曲线Ⅱ表示有酶参与时的能量变化
C．E2为反应前后能量的变化
D．酶参与反应时，其降低的活化能为E4
C [生成物乙的能量比反应物甲的能量高，因此此反应为吸能反应，A正确；曲线Ⅱ表示有酶催化条件下的能量变化，其降低的活化能为E4，B、D正确；反应前后能量的变化应为E3，C错误。]
3．无机催化剂和酶都可以加快化学反应的速率，下列叙述正确的是( )
A．反应前后，无机催化剂和酶自身会发生变化
B．和无机催化剂不同，酶催化化学反应的机理是降低化学反应的活化能
C．与酶相比，无机催化剂降低活化能的效果更显著
D．通过加热也可以提高化学反应的速率，但原理与催化剂的不同
D [无机催化剂和酶反应前后自身均不发生变化，两者催化化学反应的机理相同，都是降低化学反应的活化能，酶降低活化能的效果更显著，加热提高化学反应速率的原理是提高分子的活化能，使有效的分子数增多，D正确。]
题组二 酶的本质
4．德国化学家毕希纳将酵母细胞放在石英砂中用力研磨，加水搅拌，再进行加压过滤，得到不含酵母细胞的提取液。在这些汁液中加入葡萄糖，一段时间后就冒出气泡，糖液居然变成了酒。根据以上实验，分析得出的结论错误的是 ( )
A．葡萄糖变成酒的过程中发生了化学变化
B．将糖变成酒的物质是汁液中的酿酶
C．研磨有利于酵母细胞内酿酶的释放
D．该实验证明酿酶的化学本质是蛋白质
D [葡萄糖变成酒的过程中有气泡生成，发生了化学变化；催化该化学变化进行的是酵母细胞内产生的酿酶；研磨有利于酿酶的释放；毕希纳所做的实验，不能证明酶的化学本质是蛋白质。]
5．超氧化物歧化酶(SOD)是一种源于生命体的活性物质，能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质，能清除氧自由基，延缓细胞衰老。SOD分子含两条或四条肽链，其活性中心都含有金属离子。下列相关叙述错误的是( )
A．金属离子存在与否直接影响SOD的功能
B．SOD具有催化功能
C．SOD可以口服，达到延缓衰老的作用
D．SOD能与双缩脲试剂发生紫色反应
C [SOD分子含两条或四条肽链，其活性中心都含有金属离子，故金属离子存在与否直接影响SOD的功能，A正确；超氧化物歧化酶(SOD)具有催化作用，B正确；SOD的本质为蛋白质，若口服，会被酶分解，C错误；SOD的本质为蛋白质，能与双缩脲试剂发生紫色反应，D正确。]
6．(12分)现提供双缩脲试剂A液和B液、蛋清液(含蛋白质)、唾液淀粉酶溶液、蒸馏水、试管和必需的实验用品，请设计一个实验以证明“唾液淀粉酶是蛋白质”。
实验原理：__________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
实验步骤：
①取三支试管，分别编上1、2、3号，贴上标签；
②___________________________________________________________________
____________________________________________________________________；
③___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
预期结果：盛有蛋清液和唾液淀粉酶溶液的两支试管中液体均出现紫色，盛有蒸馏水的试管中不出现紫色。
实验结论：____________________________________________________________
________。
[解析] 证明某种酶是蛋白质的实验设计：实验组是待测酶液＋双缩脲试剂→观察是否出现紫色反应；对照组是已知蛋清液＋双缩脲试剂→出现紫色反应，蒸馏水＋双缩脲试剂→不出现紫色反应。
[答案] (每空3分，共12分)蛋白质能与双缩脲试剂发生紫色反应，若实验中唾液淀粉酶溶液能与双缩脲试剂发生紫色反应，即可证明唾液淀粉酶是蛋白质 ②向三支试管中分别加入2 mL蛋清液、唾液淀粉酶溶液、蒸馏水 ③分别向三支试管中加入1 mL双缩脲试剂A液，摇匀，再分别滴加4滴双缩脲试剂B液，摇匀，观察并记录颜色变化 唾液淀粉酶是蛋白质
7．为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。
组别 甲中溶液(0.2 mL) 乙中溶液(2 mL) 不同时间测定的相对压强(kPa)
0 s 50 s 100 s 150 s 200 s 250 s
Ⅰ 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0
Ⅱ FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9
Ⅲ 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1
下列叙述错误的是( )
A．实验应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
B．Ⅰ组200 s时补充肝脏研磨液，相对压强会继续增大
C．250 s时Ⅰ组反应已结束，而Ⅱ组和Ⅲ组仍在进行
D．实验结果可以说明酶的催化作用具有高效性
B [据表分析可知，甲中溶液是酶或无机催化剂等，乙中是底物，应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，A正确；Ⅰ组200 s时压强已经达到最大，说明反应已经完成，底物消耗完，补充肝脏研磨液，相对压强也不会改变，B错误；三组中的H2O2溶液均为2 mL，则最终产生的相对压强应相同，据表可知，250 s之前Ⅰ组反应已结束，但Ⅱ组和Ⅲ组压强仍未达到Ⅰ组的终止压强10.0 kPa，故250 s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行，C正确；对比Ⅰ、Ⅱ组可知，在相同时间内Ⅰ组(含过氧化氢酶)相对压强变化更快，说明酶的催化作用具有高效性，D正确。]
8．(不定项)幽门螺杆菌(Hp)可引发胃炎、慢性咽炎和口腔溃疡等消化性疾病，临床上可通过13C尿素呼气试验来检测Hp感染情况。受试者口服13C标记的尿素胶囊后，尿素可被Hp产生的脲酶催化分解为NH3和13CO2，定时收集受试者吹出气体并测定其中是否含有13CO2可检测Hp感染情况。下列叙述不正确的是( )
A．感染者呼出的13CO2是由人体细胞呼吸产生的
B．Hp的遗传物质是DNA，彻底水解可得到4种小分子物质
C．脲酶在催化尿素分解后，仍能与双缩脲试剂产生紫色反应
D．脲酶是一种分泌蛋白，需要经过内质网和高尔基体的加工
ABD [据题干可知，幽门螺杆菌能产生脲酶，可将受试者口服的13C标记的尿素分解为NH3和，因此感染者呼出的13CO2不是由人体细胞呼吸产生的，A错误；幽门螺杆菌为细胞生物，其遗传物质是DNA，彻底水解可得到6种小分子物质，分别是4种含氮碱基、脱氧核糖和磷酸，B错误；酶反应前后性质和数量不变，脲酶化学本质为蛋白质，因此脲酶在催化尿素分解后，仍能与双缩脲试剂产生紫色反应，C正确；幽门螺杆菌为原核生物，细胞中没有内质网和高尔基体，D错误。]
9．(13分)1897年德国化学家毕希纳发现，利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵；还有研究发现，乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子物质和离子辅助。某研究小组为验证上述结论，利用下列材料和试剂进行了实验。回答下列问题：
材料和试剂：酵母菌、酵母汁、A溶液(含有酵母汁中的各类生物大分子)、B溶液(含有酵母汁中的各类小分子物质和离子)、葡萄糖溶液、无菌水。
实验共分6组，其中4组的实验处理和结果如表。
组别 实验处理 实验结果
① 葡萄糖溶液＋无菌水 －
② 葡萄糖溶液＋酵母菌 ＋
③ 葡萄糖溶液＋A溶液 －
④ 葡萄糖溶液＋B溶液 －
注：“＋”表示有乙醇生成，“－”表示无乙醇生成。
(1)除表中4组外，其他2组的实验处理分别是________________；__________________________。本实验中，这些起辅助作用的小分子物质和离子存在于酵母菌、________和________中。
(2)若为了确定B溶液中是否含有多肽，可用____________试剂来检测。若为了研究B溶液中离子M对乙醇发酵是不是必需的，可增加一组实验，该组的处理是___________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)制备无细胞的酵母汁，酵母菌细胞破碎处理时需加入缓冲液，缓冲液的作用是___________________________________________________________________
___________________________________________________________________，
以确保酶的活性。
(4)如何检测酵母汁中是否含有活细胞？(写出2项原理不同的方法及相应原理)__________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)本实验的目的是验证无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵，并且乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子物质和离子辅助。为证明上述结论，需要分组验证酵母汁、A溶液、B溶液与葡萄糖溶液的相互作用关系，因此，除表中所示分组外，还应设计葡萄糖溶液＋酵母汁和葡萄糖溶液＋A溶液＋B溶液两组实验。由题意可知，乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子物质和离子辅助，上述物质主要存在于酵母菌、酵母汁及B溶液中。(2)双缩脲试剂可用来检测含有肽键的物质，因此，确定B溶液中是否含有多肽，可用双缩脲试剂来检测。若为了研究B溶液中离子M对乙醇发酵是不是必需的，可将该物质去除，与含有该物质的组别进行对照，具体设计为葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了离子M的B溶液。(3)制备无细胞的酵母汁，酵母菌细胞破碎处理时需加入缓冲液，缓冲液的作用是保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH，以确保酶的活性。(4)若检测某液体中是否含有活细胞，可依据活细胞的细胞膜具有选择透过性、活细胞能够增殖等原理进行，具体操作及原理如下：①染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透过性；②酵母汁接种培养观察，原理是酵母菌可以繁殖。
[答案] (除标注外，每空2分，共13分)(1)葡萄糖溶液＋酵母汁 葡萄糖溶液＋A溶液＋B溶液 酵母汁(1分) B溶液(1分) (2)双缩脲(1分) 葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了离子M的B溶液
(3)保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH (4)染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透过性；酵母汁接种培养观察，原理是酵母菌可以繁殖
(教师用书独具)
1．绝大多数酶的本质是蛋白质，其作用机理是酶的活性部位与底物结合后起催化作用，有的抑制剂与底物结构类似，能与酶活性部位结合，但不破坏酶活性部位。下图是某种酶活性部位的形成过程，下列相关说法正确的是( )
A．肽链折叠过程发生在核糖体中
B．酶活性部位具有特异识别功能
C．高温能使必需基团的肽键断裂
D．不破坏活性部位酶就能起作用
B [氨基酸脱水缩合的场所在核糖体，肽链折叠过程一般发生在内质网和高尔基体，A错误；由题意可知，酶的作用机理是酶的活性部位与底物结合后起催化作用，有的抑制剂与底物结构类似，能与酶活性部位结合，故酶活性部位具有特异识别功能，B正确；高温一般使氢键断裂，C错误；有些抑制剂与底物结构类似，能与酶活性部位结合，但不破坏酶活性部位，这种情况下酶不能起作用，D错误。]
2．成书于1716年的《康熙字典》收录了酶字，对“酶”的解释为“酒母也”；酶本质的发现经历了几代人的努力。下列有关酶本质的探索发现过程的叙述，错误的是( )
A．巴斯德和李比希关于“糖类是怎么变成酒精的”观点都有其局限性
B．萨姆纳从刀豆种子中提取出纯酶，并进一步证明了少数酶不是蛋白质
C．毕希纳将从酵母菌细胞中提取到的、能将糖液变成酒的物质称为酿酶
D．施旺发现，胃腺分泌物与盐酸混合物对肉类的分解能力明显高于盐酸
B [巴斯德认为只有活细胞才能参与发酵过程，忽视了物质的作用，德国化学家李比希认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用，显然二者的观点具有局限性，A正确；酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物，1926年美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取了脲酶，又用多种方法证明了脲酶是蛋白质，没有证明少数酶不是蛋白质，B错误；德国化学家毕希纳证明活细胞中的某些物质也可引起发酵，并把能将糖液转变成酒的物质称为酿酶，C正确；德国科学家施旺通过实验发现，将盐酸与胃腺分泌物中的一种物质混合后，该混合物对肉类的分解作用远大于盐酸的单独作用，后来证明这种物质就是胃蛋白酶，D正确。]
3．为了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示。在37 ℃水浴中保温一段时间后，1、2中加入适量双缩脲试剂，3、4中不加任何试剂，下列实验能达到目的的是( )
A．实验②
B．实验①
C．实验①、实验②都能
D．实验①、实验②都不能
A [双缩脲试剂检测的是蛋白质，蛋白酶也是蛋白质，1号试管反应结束后试管中还剩余蛋白酶，导致1、2号试管加入双缩脲试剂后都呈紫色，所以实验①无法达到目的；实验②可以通过观察3、4号试管中蛋白块的变小或消失来达到实验目的，所以A正确。]
4．酶是生物催化剂，为研究其催化生物化学反应过程中的特点，活动小组进行如下实验。下列相关叙述错误的是( )
试管编号 3% H2O2 清水 3.5% FeCl3 新鲜肝脏研磨液 5% HCl
1 2 mL 2滴 2滴 － －
2 2 mL 4滴 － － －
3 2 mL 2滴 － 2滴 －
4 2 mL － － 2滴 2滴
注：实验室中可使用3.5% FeCl3作为催化剂完成上述化学反应。
A．试管1和3的实验结果证明酶具有高效性
B．试管3和4的实验结果证明酸性条件会影响酶的催化作用
C．各试管中试剂添加顺序都应按表中从左往右依次添加
D．各组实验应该保持相同且适宜的温度条件
C [试管1中加入的FeCl3溶液是可以使过氧化氢分解的催化剂，而试管3中加入的新鲜肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，利用这两支试管作对比，可以证明酶的催化效率比FeCl3要高，A正确；试管3和试管4的不同之处是试管3加入了水，试管内为中性环境，而试管4加入了盐酸溶液，试管内环境是酸性的，两者对比可以说明酸性环境对酶活性的影响，B正确；由于过氧化氢与FeCl3或新鲜肝脏研磨液接触后将立即反应，所以应遵守最后加入FeCl3或新鲜肝脏研磨液的原则，除此之外其他液体的添加顺序对实验结果不产生影响，不需要严格按照自左至右的顺序添加，且对于试管4来说，按照自左至右的顺序添加将使得实验结果不准确，C错误；该实验的自变量是催化剂的种类或pH，所以温度等其他无关变量应保持相同且适宜，D正确。]
5．已知乙醛在乙醛脱氢酶的作用下分解为乙酸，而碳酸氢钠在酸性条件下能产生CO2。某研究小组为了探究乙醛脱氢酶的化学本质进行了相关实验，实验处理如下表所示。下列相关叙述不正确的是 ( )
第1组 第2组 第3组
乙醛脱氢酶 1 mL 1 mL 1 mL
加入试剂种类 蛋白酶1 mL RNA酶1 mL ？
乙醛 1 mL 1 mL 1 mL
保温 适宜温度保温5 min
碳酸氢钠溶液 2 mL 2 mL 2 mL
A．第3组为对照组，“？”为加入蒸馏水1 mL
B．若乙醛脱氢酶的化学本质是蛋白质，则第2、3组能产生气泡
C．若第1组能产生气泡，则证明乙醛脱氢酶的化学本质为RNA
D．本实验可进行的前提之一是酶可以在细胞外发挥作用
A [本实验的目的是探究乙醛脱氢酶的化学本质，即探究乙醛脱氢酶是蛋白质还是RNA，则自变量为加入试剂种类，结合表格可知，第3组为对照组，实验中要保持单一变量原则，因此“？”为加入生理盐水1 mL，A错误；若乙醛脱氢酶的成分是蛋白质，则第1组中的乙醛脱氢酶会被蛋白酶分解，从而使碳酸氢钠不能产生二氧化碳，则第1组没有气泡产生，而第2、3组中的乙醛脱氢酶没有被分解，因此碳酸氢钠能产生二氧化碳，则第2、3组会产生气泡，B正确；若第1组能产生气泡，说明乙醛脱氢酶的化学本质不是蛋白质，因此乙醛脱氢酶的化学本质为RNA，C正确；本实验可进行的前提之一是酶可以在细胞外发挥作用，否则水解反应无法发生，则无法达到探究的目的，D正确。]
21世纪教育网(www.21cnjy.com)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
说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，少数酶是RNA。
知识点1 酶在细胞代谢中的作用
1．细胞代谢
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理
(2)实验步骤和实验现象
步骤 试管
相同处理 向4支试管中分别加入____ mL过氧化氢溶液
不同处理 不处理 放在90 ℃左右的水浴中加热 滴入2滴FeCl3溶液 滴入2滴肝脏研磨液
现象 气泡 基本无 ____ 较多 ____
点燃的卫生香 / / 复燃不明显 ______
(3)实验结论：酶具有______作用，与无机催化剂相比，________更高。
(P77探究·实践)为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
3．酶的作用机理
(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________。
(2)酶的作用机理：通过降低化学反应所需要的________，从而加快反应速率。
(3)与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用________，催化效率更高。
(4)数学模型
表示使用无机催化剂的是________，不使用催化剂的是________，使用酶作催化剂的是________，使用酶作催化剂时，酶所降低的化学反应的活化能是________。
酶能否增加化学反应中产物的总量？理由是什么？
4．控制变量和设计对照实验
(1)自变量：人为控制的对实验对象______________的因素叫作自变量。
(2)因变量：因________改变而变化的变量叫作因变量。
(3)无关变量：除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成________的可变因素，叫作无关变量。
(4)对照实验：除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都________，并将结果进行________的实验叫作对照实验。
基于对酶在细胞代谢中的作用的理解，判断下列表述是否正确。
1．酶在生物体内有催化和调节作用。 ( )
2．加热能够促进H2O2分解，是因为加热使H2O2得到了能量。 ( )
3．肝脏研磨液要研磨充分，以便过氧化氢酶充分释放。 ( )
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。 ( )
5．对照实验中，除自变量外，其他无关变量都应保持相同且适宜。 ( )
实验过程及结果分析
分析“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，探究有关问题：
1．本实验的自变量有哪些？实验中滴入FeCl3溶液和肝脏研磨液时，为什么不能共用一个滴管？
2．本实验的因变量是什么？如何表示？
3．本实验的无关变量有哪些？如何控制无关变量？
4．2、3、4号三支试管都有气泡放出，但4号试管放出的气泡最多，说明了什么？
5．有同学在原有实验的基础上增加了5号和6号试管，向其中分别加入2 mL过氧化氢溶液后，再向5号试管内加入2滴煮沸过的肝脏研磨液，向6号试管内加入2滴蒸馏水。这样做的目的是什么？
通过模型建构分析酶的作用机理
如图中曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化条件下生成物质P所需能量的变化过程。据图回答下列问题：
1．图中的a＋b表示的含义是什么？
2．图中酶降低的活化能如何表示？
3．若将曲线Ⅰ改为无机催化剂催化的该反应，则b值如何变化？
[深化归纳]
1．实验设计中的对照实验及其结论
对照实验 结论
1号与2号 加热能促进过氧化氢分解
1号与3号 FeCl3能催化过氧化氢的分解
1号与4号 肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解
1号、3号与4号 FeCl3和肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能催化过氧化氢的分解，且过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3中的Fe3+
2．加热与加催化剂的作用机理比较
(1)加热：给化学分子提供能量。
(2)酶与无机催化剂的共性
①降低化学反应的活化能，使反应速率加快，缩短达到平衡点的时间。
②反应前后性质、数量不变。
③只改变反应速率，不改变反应平衡点。
1．某兴趣小组设计了相关实验来比较过氧化氢在不同条件下的分解情况，实验处理及结果如表所示。下列相关叙述正确的是( )
试管号 实验处理 气泡产生速率
1 6支试管中分别注入新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液2 mL 水浴加热 ＋＋
2 注入2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液 ＋＋＋
3 注入2滴质量分数为20%的肝脏研磨液 ＋＋＋＋＋＋
4 注入2滴煮沸过的质量分数为20%的肝脏研磨液 －
5 注入2滴蒸馏水 －
6 不作处理 －
(注：“＋”代表有气泡产生，“＋”越多代表气泡产生速率越快；“－”代表无明显气泡产生)
A．该实验设计的是对比实验，没有对照组，只有实验组
B．该实验中的因变量是对过氧化氢溶液的不同处理情况
C．该实验中试管4和5的目的是排除非测试因素的干扰
D．3号试管比6号产生气泡的速率快说明酶具有高效性
2．如图表示酶促反应和非酶促反应能量曲线，下列叙述正确的是( )
A．曲线a代表酶促反应，曲线b代表非酶促反应
B．AD段可表示酶降低的活化能
C．AC段表示没有酶催化下化学反应所需能量
D．相同反应物浓度下，有酶催化产物浓度更高
知识点2 酶的本质
1．关于酶本质的探索
2．酶的本质
(1)产生场所：________。
(2)生理作用：________。
(3)化学本质：有机物，绝大多数是____________，少部分是________。
基于对酶本质的探索的认识，判断下列表述是否正确。
1．1716年《康熙字典》的主要成分收录了酶字，并将“酶”解释为“酒母也”。“酒母”就是现在所说的酒精。 ( )
2．酶的基本组成单位是氨基酸。 ( )
3．具有分泌功能的细胞才能产生酶。 ( )
4．酶是活细胞产生的，只能在细胞内起催化作用。 ( )
5．脲酶能催化尿素分解成氨和二氧化碳。 ( )
酶的本质的实验拓展
1．美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取到脲酶，并证明了脲酶是蛋白质。请说明验证“脲酶是蛋白质”的实验思路。
2．为了探究酶的化学本质，某同学做了如下实验：甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性(酶催化特定化学反应的能力)与处理时间的关系如图所示，请思考：甲、乙两种酶的化学本质是否相同？为什么？
3．20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶，该酶由20%的蛋白质和80%的RNA组成。如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2+的浓度，他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明RNaseP酶中起催化作用的是________(填“RNA”“蛋白质”或“RNA和蛋白质”)。
酶的相关知识归纳
化学本质 绝大多数是________ 少数是________
合成原料 氨基酸(21种) 核糖核苷酸(4种)
组成元素 C、H、O、N，有的含有S C、H、O、N、P
合成场所 ________ 主要是细胞核(真核生物)
来源 活细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)
作用场所 细胞内、细胞外、生物体外
生理功能 ________
作用机理 ________________
酶的底物 酶促反应的反应物
[深化归纳]
鉴定酶本质的实验原理和方法
(1)试剂鉴定法：利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应的原理设计实验方案。
(2)酶解鉴定法
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
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
有关酶的四个易错点
(1)酶并不都是蛋白质，有的酶是RNA。
(2)酶不仅在细胞内发挥作用，在细胞外和体外都可以发挥作用。
(3)酶作用的实质是降低了化学反应的活化能，不是提供能量。
(4)酶并不是具有分泌功能的细胞才能产生，一般来说，活细胞都能产生酶(哺乳动物成熟的红细胞不能产生酶，但含有酶)。
1．细胞代谢是细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，是细胞生命活动的基础。
2．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。
3．加热使反应物获得了能量，反应速率加快。
4．与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
5．酶是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。
1．(链接P77探究·实践)如图是某兴趣小组利用相关装置进行一系列的实验来研究酶的特点的示意图。下列说法错误的是( )
A．本实验探究酶具有高效性的特点
B．FeCl3溶液和肝脏研磨液作用原理相同
C．甲、乙锥形瓶中保持溶液的pH相同即可
D．此实验的因变量可以是O2产生的速率
2．(链接P80概念检测T2)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．能缩短达到平衡点的时间
B．能改变反应平衡点
C．能在温和条件下催化化学反应
D．催化化学反应更高效
3．(链接P78图5-1)反应物A在无酶催化条件和有酶催化条件下生成产物P所需的能量变化如图，下列有关叙述不正确的是( )
A．加热加压可使反应物分子更容易从初态转变为活化态
B．b－c表示在有酶催化条件下，反应物A生成产物P所需要的活化能
C．若仅增加反应物A的量，则图中曲线的原有形状不发生改变
D．曲线Ⅱ可表示最适酶促条件下的曲线，该反应只能在细胞内进行
4．(链接P79思考·讨论)关于酶本质的探索，下列相关叙述错误的是 ( )
A．巴斯德提出发酵是纯化学过程，与生命活动无关
B．李比希认为引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质
C．毕希纳从酵母菌细胞中获得了含有酶的提取液
D．萨姆纳用多种方法证明了脲酶是蛋白质
5．植物细胞内含有过氧化氢酶，可将细胞代谢产生的H2O2分解。焦性没食子酸被O2氧化后呈现橙红色。回答下列问题：
(1)为探究黄瓜细胞中是否含有过氧化氢酶，设计了如下实验：
(说明：下表中字母代表的物质分别为：
A：1%焦性没食子酸/mL
B：2%H2O2/mL
C：缓冲液/mL
D：黄瓜提取液/mL
E：煮沸冷却后的黄瓜提取液/mL)
编号 A B C D E
1 2 2 2 － －
2 2 2 － 2 －
3 2 2 － － 2
①1、2号试管中，________试管是对照组，该实验的自变量是_______________
____________________________________________________________________。
②3号试管不显橙红色，推测最可能的原因是_____________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)白菜细胞内也含过氧化氢酶，白菜和黄瓜细胞内过氧化氢酶的活性不同，从其分子结构分析，原因可能是___________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
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