【人教版】生物必修一：课时15《酶的作用和本质》导学案(含答案)

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必修1课时15 酶的作用和本质

班级:__________姓名:__________设计人__________日期__________

课前预习· 预习案

【学习目标】

1．说明酶在细胞代谢中的作用和本质。

2．通过阅读分析"关于酶本质的探索"的资料，认同科学是在不断的探索和争论中前进的。

3．学会控制自变量，观察和检测因变量的变化。

【自主梳理】

1．细胞代谢：

(1)场所：_________内。

(2)实质：各种_________的统称。

(3)意义：细胞生命活动的_________。

2．比较过氧化氢在不同条件下的分解的实验原理：水浴加热、FeCl3溶液中的_________以及肝脏研磨液中的__________________均可影响H2O2分解为H2O和O2的速率。

3．比较过氧化氢在不同条件下的分解的实验过程和现象：

4．比较过氧化氢在不同条件下的分解的实验结论：在常温常压下，酶可以________完成对化学反应的催化。

5．活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的________状态所需要的能量。6．酶的作用原理：降低化学反应的________。

7．酶的作用意义：使细胞代谢能在________条件下快速进行。

8．酶的探索历程：

巴斯德之前：发酵是纯化学过程，与生命活动无关

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9．酶的合成场所：_________。

10．人体不同消化液中酶的最适pH(连线)

消化液最适pH

a.唾液I.0.9?1.5

b.胃液II.7.6

c.小肠液III.6.2?7.4

11．不同生物体内酶的最适温度(连线)

生物最适温度

a.动物I.有的可达70 °C

b.植物II.35?40 °C

c.细菌、真菌III.40?50 °C

12．酶的化学本质：绝大多数是_________，少数是_________。

【预习小测】

1．判断正误：酶催化作用的实质——提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行。2．判断正误：酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。

3．判断正误：酶为化学反应提供了活化能。

4．思考问题：

(1)酶的基本组成单位是什么？

(2)加酶洗衣粉的洗涤效果为什么优于普通洗衣粉？

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5．判断正误：无关变量是对实验没有影响的变量。

6．判断正误：酶起催化作用后立即被降解。

7．判断正误：酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。

8．判断正误：酶对生物体的生命活动具有调节作用。

知识拓展· 探究案

【探究一比较过氧化氢在不同条件下的分解】

1．在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中选用的肝脏为什么必须是新鲜的？

2．在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中为什么要将肝脏剪碎、研磨成溶液，而不是加入整块的肝脏？

3．比较过氧化氢在不同条件下的分解的实验操作：

(1)实验中滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液的滴管能否混用？为什么？

(2)分析对照实验中的各支试管，完成下表。

气泡产生量的不同结论

1号和2号相比_________试管气泡产生量多

3号和4号相比_________试管气泡产生量多

(3)该实验中可采用哪些方法检测过氧化氢的分解速率？

4．比较过氧化氢在不同条件下的分解的实验的变量、对照分析：

(1)该实验的自变量：______________________________。

(2)该实验的因变量：______________________________。

(3)无关变量：______________________________，

各组应该控制______________________________。

(4)实验组：分别在___________、___________、___________条件下处理过氧化氢。

(5)对照组：在___________条件下处理过氧化氢。

【典例精析】

为了研究酶的作用，取2支洁净的试管并编号为A、B，各注入2 mL体积分数为3%的H2O2溶液；再向A管滴入2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液，向B管滴入2滴质量分数为20%的肝脏研磨液；堵住管口，轻轻振荡；用带火星的卫生香检验；观察并记录结果。

(1)本实验的主要目的是探究_________________。

(2)如果两支试管的现象均不明显，从实验材料分析，原因可能是

_____________________。

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(3)过氧化氢酶能催化H2O2的分解，产生的O2能使溶于水的无色焦性没食子酸氧化生成橙红色沉淀。为了鉴定马铃薯块茎是否含有过氧化氢酶，设计了如图所示实验。

参照上图所给信息，回答下列问题。

①3号试管内加入的物质是

_______________________________________________________________。

②设计2号试管作为对照的具体目的是

_______________________________________________________________。

③如果2号试管未产生颜色反应，则出现橙红色沉淀的是___________号试管。

【变式训练】

已知2H2O22H2O+O2↑，可以通过观察反应过程中氧气的生成速率(即气泡从溶液中释放的速率)来判断H2O2分反应的速率。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。

实验材料与用具:适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5% FeCl3溶液，0.01%的过氧化氢酶溶液,恒温水浴锅，试管。

(1)实验步骤：

①取3支试管，各加入______________________________________，放入37°C恒温水浴锅中保温适当时间。

②分别向上述3支试管中加入________________________________。

③观察各管中________________________________。

(2)实验结果预测及结论：

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整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速率从快到慢依次

是:________________________________________。

由此可得出的结论是_____________________________________________。

【探究二酶的作用机理和本质】

5．什么是化学反应的活化能？结合运动员跳高谈谈你的理解。

6．加热、无机催化剂和酶都能加快H2O2的分解，分析三者的作用原理有何不同。

7．为什么加入过氧化氢酶的试管比加入FeCl3溶液的试管中的H2O2分解速率快？

8．结合物质鉴定的实验原理思考如何设计实验来证明某种酶是蛋白质。

实验组：待测酶液+_____________→是否出现______反应。

对照组：_____________+双缩脲试剂→出现_____________反应。

9．结合物质鉴定的实验原理思考如何设计实验来证明某种酶是RNA。

实验组：待测酶液+___________染液→是否出现_____色。

对照组：__________+吡罗红染液→出现_____色。

【典例精析】

下列有关酶的叙述，正确的是

①是由分泌细胞产生的②有的从食物中获得，有的在体内转化而来③凡是活细胞都能产生酶④酶在体内不能更新⑤有的酶是蛋白质，有的酶是固醇⑥绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用

A.③⑥

B.③④⑤

C.③⑥⑦

D.①②⑥⑦

【变式训练】

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

【随堂自测】

1．不能催化H2O2生成H2O和O2的是

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A.FeCl3中的Fe3+

B.FeCl3中的Cl-

C.肝脏研磨液

D.马铃薯块茎研磨液

2．下列图像中，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，表示正确的是

3．在"比较过氧化氢在不同条件下的分解"实验中，对实验结果分析正确的是

A.在过氧化氢酶的作用下，H2O2的分解速率更快，是因为质量分数为20%的肝脏研磨液的浓度高于质量分数为3.5%的FeCl3溶液的浓度

B.质量分数为3.5%的FeCl3溶液催化H2O2分解速率慢是因为浓度过高，影响了其功能的正常发挥

C.肝脏研磨液催化H2O2分解速率快，是因为酶的催化效率比一般无机催化剂的催化效率高

D.如果将试管都放在90℃水浴中，加肝脏研磨液的试管反应速率仍为最快

4．如图所示的实验中属于自变量的是

A.催化剂的种类

B.过氧化氢的分解速率

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C.试管的大小

D.试管中的过氧化氢溶液的量

5．下列关于酶的叙述，不正确的是 A.绝大多数的酶是蛋白质，少数酶是RNA

B.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物

C.食物的消化过程需要酶催化，而细胞内的其他化学反应不需要酶催化

D.有些酶可在核糖体上合成

6．根据下列探究不同物质对过氧化氢分解速率影响的实验，回答有关问题。 序号 反应物 加入物质 条件 现象

① 过氧化氢 无

室温 几乎无气泡

② 过氧化氢

FeCl 3溶液 室温

③ 过氧化氢 土豆浸出液 室温 ④

过氧化氢

新鲜唾液 室温

(1)将实验②③④的实验现象填写在表中相应位置。

(2)在实验③的土豆浸出液中，对此实验起作用的物质是_______________，与实验②加入的物质相比，此物质的作用具有________。

(3)与实验③相比，实验④的现象可说明____________________________。 (4)实验③的条件如改为加热煮沸，将会出现什么现象？如何解释这种现象？ ______________________________________________________________________________________________________________________________。 【探究归纳】 1．教材提炼：

2．酶的作用机理是降低化学反应的活化能 如图所示。

(1)图中AC段和BC段分别表示无酶催化和有酶催化时反应进行所需要的活化能。

(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。

3．酶的作用本质：

化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA 基本组成单位氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体细胞核

来源一般来说，活细胞都能产生酶

生理功能催化化学反应

作用原理降低化学反应的活化能

4．【方法规律】有关酶的正误说法归纳：

错误说法正确说法

产生场所具有分泌功能的细胞活细胞

化学本质蛋白质

有机物(大多数为蛋白质，少

数为RNA)

作用场所只在细胞内发挥作用

可在细胞内、细胞外、体外发

挥作用

温庹影响低温和高温均使酶变性失活

低温只抑制酶的活性，不会

使酶变性失活，高温使酶变性

失活

作用具有调节、催化等多种功能只起催化作用

来源有的可来源于食物只在活细胞内合成

5．【提醒】在反应前后，作为催化剂的酶的种类、数量和性质不发生改变。

必修1课时15 酶的作用和本质

详细答案

课前预习· 预习案

【自主梳理】

1．细胞化学反应基础

2．Fe3+过氧化氢酶

3．基本无气泡产生 90℃水浴加热有大量气泡产生

4．高效地

5．活跃

6．活化能

7．温和

8．活酵母细胞的参与酵母细胞死亡并裂解后释放出的某种物质

脲酶脲酶是蛋白质少数RNA

9．活细胞内

10．a—Ⅲ b—Ⅰ c—Ⅱ

11．a—Ⅱb—Ⅲ

12．蛋白质RNA

【预习小测】

1．×

2．√

3．×提示：酶能够降低化学反应的活化能，而不是为化学反应提供活化能。4．(1)提示：氨基酸或核糖核苷酸。

(2)提示：加酶洗衣粉中的酶制剂具有高效的催化作用，能够催化污渍快速地分解。5．×提示：无关变量会对实验结果造成影响。

6．×提示：酶为化学反应的催化剂，在化学反应前后不发生变化。

7．×提示：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，多数是蛋白质，少数是RNA。8．×提示：酶具有催化作用，不具有调节作用。

知识拓展· 探究案

【探究一比较过氧化氢在不同条件下的分解】

1．提示：肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶就会在腐生细菌的作用下分解而失去催化作用。

2．提示：将肝脏剪碎、研磨，可使过氧化氢酶释放出来，使过氧化氢酶与试管内的过氧化氢分子充分接触，加速过氧化氢的分解。

3．(1)提示：不能。酶的催化效率比无机催化剂的催化效率高，既使少量的酶混入FeCl3溶液中，也会干扰实验结果的准确性，增大实验误差。

(2) 2号加热能促进过氧化氢分解 4号酶比无机催化剂催化效率更高

(3)提示：①气泡目测法，通过反应时产生气泡的多少来判定过氧化氢分解速率的快慢。

②卫生香复燃法，通过带火星的卫生香复燃剧烈程度来判定过氧化氢分解速率的快慢。4．(1)不同的催化条件

(2)过氧化氢的分解速率

(3)过氧化氢的浓度、用量等相同且适宜

(4)过氧化氢酶 FeCl3溶液加热(5)常温

【典例精析】

(1)过氧化氢酶和Fe3+催化效率的高低

(2) H2O2溶液放置时间过长，已经分解

(3)①2mL焦性没食子酸溶液，2滴H2O2溶液，2mL马铃薯块茎提取液

②排除马铃薯块茎提取液中的其他物质对实验结果的影响

③3

【解析】(1)该实验通过比较FeCl3和过氧化氢酶催化分解H2O2的过程来探究酶的催化效率。

(2)如果2支试管的现象均不明显，则最可能是底物H2O2已经分解。

(3)比较各试管中加入的物质，可知3号试管内加入的物质是2mL焦性没食子酸溶液、2滴H2O2溶液、2mL马铃薯块茎提取液； 2号试管作为对照的具体目的是排除马铃薯块茎提取液中的其他物质对实验结果的影响；3号试管中的H2O2能够被分解生成O2而使无色焦性没食子酸氧化生成橙红色沉淀。

【备注】(1)1、4号试管中也有少量的橙红色沉淀生成。因为H2O2在常温下也能够少量分解产生O2。

(2)2号试管中没有橙红色的沉淀生成，因为2号试管中没有底物H2O2溶液。

该实验在不同条件下分解过氧化氢，通过产生的氧气的量来判断不同条件下过氧化氢的分解速率。结果表明，在加热条件下及催化剂参与下，均可促进过氧化氢的分解，且酶的催化效率比无机催化剂的催化效率高。

【变式训练】

(1)①等量且适量的H2O2溶液

②等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液

③释放气泡的快慢

(2)加过氧化氢酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管

酶具有催化作用和高效性

【解析】分析该实验验证的问题可知，实验目的有两个：一是验证酶具有催化作用,可通过设置有酶和无酶的两组实验进行研究；二是验证酶具有高效性，可通过酶和FeCl3溶液的比较进行研究。因此本实验可分为三组：分别加入蒸馏水、过氧化氢酶溶液、FeCl3溶液。验证性实验的结果是确定的，即加入过氧化氢酶溶液的一组O2释放速率最快，实验结论与实验验证的问题一致。【备注】验证性实验的设计思路

验证性实验通常是指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。验证性实验是建立在巳知结论基础上的，实验原理、实验结果是已知的，因此实验步骤的设计也应合乎实验结果产生的必然。

实验设计思路及方法：

(1)如果需要提取、配制、处理实验材料，则把提取、配制等操作作为第一步。

(2)分组标号。研究对象、器皿等要分组标号，设立实验组和对照组；注意控制无关变量，在措辞中往往有“相同”“一致”等字眼。如果有测量应测量记录初始值。

(3)实验处理。分别对实验组和对照组施加单一变量；实验处理要遵循“单一变量和对照原则”。

(4)培养(或饲养)、观察、记录等。依然在措辞中体现对无关变量的控制，经常有“相同条件下”等字眼描述，观察记录实验现象或记录测定的实验数据。

【探究二酶的作用机理和本质】

5．提示：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称为活化能，相当于运动员跳高时需要克服的重力势能。

6．降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能

7．提示：因为过氧化氢酶比FeCl3更能显著降低化学反应的活化能。

8．双缩脲试剂紫色已知蛋白质溶液紫色

9．吡罗红红已知RNA溶液红

【典例精析】

A

【解析】酶是活细胞产生的，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；酶在体内不断更新；酶可在细胞内、细胞外、体外发挥催化作用，无调控作用。所以只有③⑥正确。

【备注】加热、无机催化剂、酶均能加快过氧化氢的分解速率。加热是为反应物提供能量而加快反应速率；无机催化剂和酶是通过降低化学反应的活化能而加快反应速率，其中酶更能显著降低化学反应的活化能。酶是活细胞产生的一种有机物，多数是蛋白质，少数是RNA。

【变式训练】

B

【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。酶的本质是蛋白质或RNA，故都含有C、H、O、N四种元素，在核糖体或细胞核中合成。反应前后，酶本身不变，但在人体内的酶仍会不断更新。

【备注】无

【随堂自测】

1．B

【解析】肝脏、马铃薯块茎中都含有过氧化氢酶这种催化剂，FeCl3中的Fe3+是一种无机催化剂，均可以催化H2O2分解成H2O和O2。

【备注】无

2．C

【解析】没有酶催化时反应所需的能量多，有酶催化时反应所需的能量少，两者之间的差值就是酶所降低的活化能。

【备注】无

3．C

【解析】质量分数为20%的肝脏研磨液，其中酶的数量并不多，酶分子数大约是质量分数为3.5%的FeCl3溶液中Fe3+数的二十五万分之一。催化剂浓度大，不会影响其活性。酶降低化学反应活化能的作用要比无机催化剂效果更显著，催化效率更高。过氧化氢酶的化学本质是蛋白质，在90℃水浴中将会变性而失去催化能力，Fe3+却仍起催化作用。

【备注】无

4．A

【解析】图示实验的自变量是加入的催化剂的种类，因变量是过氧化氢的分解速率，过氧化氢溶液的量及试管的大小属于无关变量。

【备注】无

5．C

【解析】酶是活细胞产生的具有催化作用的一类特殊有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA，蛋白质在核糖体上合成，A、B、D三项正确；只要条件适宜，不论在细胞内还是细胞外，甚至在生物体外，酶都可催化化学反应，C项错误。

【备注】无

6．(1)少量气泡大量气泡几乎无气泡

(2)过氧化氢酶高效性

(3)唾液中不含有过氧化氢酶

(4)仍有气泡产生，但速率变慢。高温破坏了过氧化氢酶的空间结构，使之失活，但高温会加快过氧化氢的分解

【解析】加热、过氧化氢酶、FeCl3均可催化过氧化氢的分解，土豆浸出液中含有过氧化氢酶，唾液中不含有过氧化氢酶。过氧化氢分解产生水和氧气，试管中有气泡产生。过氧化氢酶比FeCl3的催化效率高。

【备注】无