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5.1.1酶的作用和本质学案
【学习目标】
1.通过学习理解细胞代谢的概念。
2.通过学习比较酶和无机催化剂的异同,举例说明酶在细胞代谢中的作用。
3.通过学习理解酶的化学本质。
【学习重难点】
一、学习重点：酶的作用、本质
二、学习难点：1．酶降低化学反应活化能的原理
2．控制变量的科学方法
【预习新知】
酶在细胞代谢中的作用
一、比较过氧化氢在不同条件下的分解
1实验的步骤
组别及处理 1 2 3 4
加入物质 3%的H2O22ml 3%的H2O22ml 3%的H2O22ml 3%的H2O22ml
实验条件 常温 90℃加热 3.5%的FeCl32滴 新鲜肝脏研磨液2滴
观察结果 基本无气泡 ① ② ③
2.实验结果与结论
结果：①＿＿＿＿＿　　②＿＿＿＿＿　　③＿＿＿＿＿　
结论：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
3.控制变量和对照实验的设置
（1）该实验中的自变量是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，因变量是＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿等都属于无关变量。
（2）对照实验一般要设置对照组和实验组，该实验中作为对照组的是＿＿＿＿＿，实验组是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）有同学认为该实验可以在原有的基础上增加5号试管和6号试管，5号加入煮沸过的肝脏研磨液2滴，6号加入2滴蒸馏水，这样做的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（4）甲同学认为4号试管一段时间后气泡不再产生是底物H2O2已消耗完，而乙同学认为是肝脏研磨液中的过氧化氢酶消耗完了。你如何设计实验来判断谁的观点正确？
　
4.酶的作用有原理
如图表示酶催化反应的机理与过程，图中E1、E2、E3都表示活化能。
（1）使用无机催化剂和酶都没有为反应提供能量，为什么能提高反应的速度？
（2）酶的催化效率为什么比无机催化剂更高？
（3）无机催化剂能降低的活化能可以表示为＿＿＿＿＿＿，酶能降低的活化能可以表示为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（4）在细胞内，能否通过加热来提高反应的速率？
（5）为什么酶对细胞内的代谢反应顺利进行至关重要？
酶的本质
1.酶本质的探索
(1)巴斯德之前,许多化学家认为发酵是　　　　　,与　　　　无关。
(2)1857年巴斯德提出发酵是由于　　　　　　　　的存在,即有　　　　的参与才能引起发酵;而德国化学家李比希却坚持认为引起发酵的是　　　　　　　　,但这些物质只有在酵母细胞　　　　后才能发挥作用。两种观点争执不下。
(3)德国化学家毕希纳发现不含酵母细胞的　　　　与活酵母是一样的,都能引起发酵,他将引起发酵的物质称为　　　　。
(4)最早从刀豆种子提取出脲酶的是美国科学家　　　　,他用多种方法证明了酶是　　　　。
(5)20世纪80年代,美国科学家切赫和奥特曼发现少数　　　　也有生物催化功能。
2.酶的本质
酶是　　　　产生的,具有　　　　　　　　作用的有机物,其中决大多数的酶是　　　　,少数是　　　　。　
3.酶的作用:　　　　　　　
思考:(1)酶是活细胞产生的,只在活细胞中发挥作用吗 　　　　　　。
(2)所有活细胞都能产生酶吗 　　　　　　。
(3)酶的本质(即:化学成分):　　　　　　　;鉴定试剂　　　　　　　　;合成酶的原料是什么 　　　　　　　　　　　　　
(4)合成酶的主要场所 　　　　　　　
(5)作用场所 　　　　　　　
【易错提示】
(1)实验时，必须用新鲜的刚从活体动物内取出的肝脏作实验材料。因为新鲜肝脏中的酶能保持其原有的活性。
(2)肝脏要研磨充分，以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中H2O2的接触面积，从而加速H2O2的分解。
(3)滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液时不能合用一支滴管，以免影响实验效果。
(4)由于反应速率快，实验时要特别注意比较产生气泡的多少、冒气泡时间的长短、卫生香的燃烧情况等。
(5)H2O2具有一定的腐蚀性，使用时不要让其接触皮肤。
【巩固训练】
1.下列有关生物体内酶的说法，正确的是( )
A.低温、高温、过酸或过碱都会使酶的空间结构改变而失活
B.酶能为化学反应的顺利进行提供活化能
C.酶的活性与温度、pH的变化都有关系
D.酶的基本组成单位是氨基酸
2.洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是( )
A.碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活
B.加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的
C.添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果
D.添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染
3.红茶制作工艺流程包括萎凋、揉捻、发酵、烘焙、复焙等。在制作过程中，红茶风味形成的关键是多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素。下列叙述错误的是( )
A.萎凋后部分酶仍保持活性以保障后续发酵的进行
B.揉捻有利于破坏细胞结构，实现多酚氧化酶与茶多酚接触
C.发酵产生的有机酸不会影响多酚氧化酶活性
D.高温烘焙使多酚氧化酶失活以防止发酵过度
4.麦芽糖酶只能催化麦芽糖分解为葡萄糖不能催化淀粉分解，这说明了酶的( )
A.作用条件温和 B.多样性 C.专一性 D.高效性
5.绝大多数酶的基本组成单位是( )
A.果糖 B.脂肪 C.葡萄糖 D.氨基酸
6.胃液的成分有胃蛋白酶原、盐酸、粘液等。盐酸使胃蛋白酶原变成有生物活性的胃蛋白酶，并为胃蛋白酶发挥作用提供酸性环境。下列有关胃蛋白酶的叙述正确的是( )
A.进入小肠的胃蛋白酶不能催化蛋白质水解，说明酶具有专一性
B.经高温处理的胃蛋白酶，加入双缩脲试剂后不会出现紫色
C.胃蛋白酶的催化效率比盐酸高，原因是胃蛋白酶可以为蛋白质提供更多的活化能
D.不能用胃蛋白酶、蛋白液、盐酸和双缩脲试剂作实验材料，验证酶的高效性
参考答案
1.答案：C
解析：A、高温、过酸或过碱都会使酶的空间结构改变而失活。低温酶的活性受到抑制，但是酶的空间结构稳定，A错误；
B、酶的作用机理是降低化学反应的活化能，不能为化学反应提供活化能，B错误；
C、温度、pH的变化都会影响酶的活性，C正确；
D、酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，RNA 的基本单位是核糖核苷酸，D错误。
故选C。
2.答案：B
解析：本题考查酶、蛋白质的变性等。由题意可知，碱性蛋白酶部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并自溶失活，A项正确；由题图可知，加热可使碱性蛋白酶部分解折叠，空间构象发生改变，降温后部分解折叠的碱性蛋白酶又可以恢复天然状态的空间构象，B项错误；添加酶稳定剂对维持碱性蛋白酶活性有一定作用，因此可以提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果，C项正确；碱性蛋白酶能够催化血渍、奶渍等蛋白类污染物降解，且酶具有高效性，因此添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂用量，减少环境污染，D项正确。
3.答案：C
解析：A、萎凋后部分酶仍保持活性以保障后续发酵的进行，A正确;
B、红茶制作时揉捻能破坏细胞结构，使细胞释放的多酚氧化酶与茶多酚充分接触，B正确;
C、发酵产生的有机酸会改变发酵过程中的pH，因而会影响多酚氧化酶活性，C错误;
D、高温烘焙使多酚氧化酶的空间结构发生改变，因而表现为失活，这样可以防止发酵过度，提高红茶的品质，D正确。
4.答案：C
解析：麦芽糖酶只能催化麦芽糖水解成葡萄糖，而不能催化其他物质的分解，这说明酶的催化作用具有专一性。
5.答案：D
解析：酶大多数是蛋白质，少数是RNA，蛋白质的基本单位为氨基酸，RNA的基本单位为核糖核苷酸，因此绝大多数酶的基本组成单位是氨基酸。
6.答案：D
解析：A、胃液的pH为0.9～1.5，小肠液的pH为7.6，胃蛋白酶进入小肠后，由于pH不适宜，胃蛋白酶失去活性，不能催化蛋白质水解，不能体现酶的专一性，A错误；
B、双缩脲试剂可与蛋白质的肽键产生紫色反应，胃蛋白酶高温变性后空间结构被破坏，但肽键没有被破坏，故双缩脲试剂与变性后的胃蛋白酶产生紫色反应，B错误；
C、酶具有高效性，能显著降低化学反应所需的活化能，不能提供活化能，故胃蛋白酶的催化效率比盐酸高，C错误；
D、胃蛋白酶化学本质为蛋白质，也能与双缩脲试剂反应，故不能用胃蛋白酶、蛋白液、盐酸和双缩脲试剂作实验材料，验证酶的高效性，D正确。
故选D。

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