2020-2021学年 北师大版 必修一 酶的化学本质及作用、酶的特性 教案

第一节酶第1课时酶的化学本质及作用、酶的特性课标要求核心素养素养对接素养水平1.概述酶的化学本质和作用。

2．阐明酶的高效性和专一性。

3．有关酶的实验的分析。

生命观念：认同细胞代谢离不开酶。

水平一科学探究：学会控制实验的变量和设置对照实验。

水平二一、酶的化学本质及作用1．实验证据(1)巴斯德和李比希都不否认酵母菌在发酵中的重要作用，但巴斯德强调酵母菌必须保持存活和结构的完整才能发挥作用，而李比希不认同这一点。

(2)萨姆纳等科学家发现酶是蛋白质。

(3)切赫等科学家发现有些RNA也能起催化作用。

2．概念：酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物，绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶的化学本质是RNA。

3．作用原理：酶是通过降低反应的活化能来加快反应速率的。

酶在反应前后总量和化学性质不发生变化也不会被消耗。

二、酶的特性及其原因1．特性(1)高效性：一般来说，无机催化剂能使反应速率提高100～1 000倍，而酶可以使反应速率提高108～1012倍。

(2)专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。

2．原因：“诱导契合”学说(1)过氧化氢酶、Fe3＋、加热都能降低反应的活化能从而使H2O2分解速率加快。

(×)(2)酶均是由氨基酸在核糖体上脱水缩合而成的。

(×)(3)酶可以使反应速率提高100～1 000倍。

(×)(4)酶的专一性是指一种酶只能催化一种化学反应。

(×)知识点一酶的化学本质及作用1．酶的化学本质及生理功能2．酶的作用机理(1)酶在细胞代谢中的作用在细胞代谢过程中，酶的作用只是催化化学反应的进行，并不为反应提供物质和能量。

(2)酶能降低化学反应的活化能1．(2020·荣昌高一月考)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应，由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是()A．蛋白酶B．RNA聚合酶C．RNA D．逆转录酶解析：选C。

核糖体由蛋白质和RNA组成，用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质后，剩余部分为RNA，处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应，说明核糖体中能催化该反应的物质是RNA，故C正确。

2．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，下列图解正确的是()解析：选C。

活化能是指反应物达到过渡态所需要的能量。

酶的作用是降低化学反应的活化能，从而使化学反应能够高效快速地进行，但反应过程仍然需要能量，只是有酶时所需能量少，没有酶时所需能量多，故C正确。

知识点二酶的特性1．酶的高效性的实验 (1)实验原理①2H 2O 2――→过氧化氢酶2H 2O ＋O 2 ②2H 2O 2――→FeCl 32H 2O ＋O 2③质量分数为3.5%的FeCl 3溶液中Fe 3＋的摩尔浓度约为质量分数为20%的肝脏研磨液中过氧化氢酶摩尔浓度的25万倍。

④分别用一定量的过氧化氢酶和Fe 3＋催化H 2O 2的分解，通过观察溶液中产生气泡的速率可以比较二者的催化效率。

(2)实验材料：质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液，体积分数为3%的H 2O 2溶液，质量分数为3.5%的FeCl 3溶液，蒸馏水等。

(3)实验过程及变量控制 ①过程(下图)试管 编号 新配制的体积分数为 3%的H 2O 2溶液实验处理12 mL滴加2滴质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液2 2 mL 滴加2滴质量分数为3．5%的FeCl 3溶液 32 mL滴加2滴蒸馏水试管编号气泡的多少点燃的卫生香检测 结果分析1 很多 助燃性更强 过氧化氢酶有催化H 2O 2分解的作用，且效率更高2 较多 助燃性较强 Fe 3＋能催化H 2O 2分解 3几乎无不燃蒸馏水不能催化H 2O 2分解(4)实验结论：过氧化氢酶的催化效率更高，具有高效性。

[温馨提示]H2O2在不同条件下的分解结果酶和无机催化剂一样，不改变化学反应平衡点的位置，只是改变化学反应的速率，使化学反应更快地达到平衡点。

而自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化。

2．酶的专一性实验设计(1)实验原理①淀粉、蔗糖均为非还原糖，不能与本尼迪特试剂共热产生砖红色沉淀。

②淀粉酶可以催化淀粉水解为还原糖，但不能催化蔗糖水解。

(2)实验设计思路步骤1淀粉＋淀粉酶蔗糖＋淀粉酶2等量本尼迪特试剂，水浴加热相同时间现象出现砖红色沉淀无颜色变化结论酶具有专一性①自变量：反应物的不同。

②无关变量：溶液的量、温度等。

③因变量：溶液是否出现砖红色沉淀。

3．酶的专一性(1)表示酶专一性的曲线①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。

②加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶具有专一性。

(2)原理：“诱导契合”学说底物与酶的反应基团皆需有特定的空间构象，酶催化反应时，酶分子能否与底物分子结合，取决于酶分子的活性部位与底物分子在空间构象上是否对应。

因此，酶对底物就表现出专一性，同时也可以解释为什么酶变性后就不再具有催化作用。

1．下列关于酶的实验的叙述，不正确的是()A．上述反应中的自变量是催化剂的种类B．该实验能证明酶催化的效率高C．该实验如果将肝脏进行研磨，效果会更好D．该实验的因变量是肝脏质量的变化解析：选D。

本实验中用的是肝脏(含过氧化氢酶)和氯化铁溶液两种不同的催化剂，所以催化剂的种类是本实验的自变量，而加入肝脏(含过氧化氢酶)的试管1反应更快，说明了酶催化效率高；因变量是产生氧气的快慢。

2．下图为蔗糖酶作用机理示意图，下列叙述正确的是()A．该示意图说明酶具有高效性B．图示过程能够保证酶保持较高的催化活性C．一分子蔗糖可以水解为两分子葡萄糖D．蔗糖酶不能催化麦芽糖水解是因为它们不能结合形成酶－底物复合物解析：选D。

酶的高效性是与无机催化剂作对照，该图只是显示了酶的专一性，不能显示酶的高效性，A、B项错误；据图分析可知，蔗糖的两个组成单位不同，因此一分子蔗糖不能水解成两个相同的单位，C项错误；蔗糖酶不能与麦芽糖结合形成酶－底物复合物，因此蔗糖酶不能催化麦芽糖水解，D项正确。

验证酶专一性的实验中不能使用碘液代替本尼迪特试剂作为鉴定试剂。

因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。

核心知识小结[要点回眸] [答题必备]酶是生物催化剂，其催化作用的机理是降低化学反应的活化能。

酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。

合成酶的原料是氨基酸或核糖核苷酸。

合成酶的场所是核糖体或细胞核等。

酶具有高效性：无机催化剂能使反应速率提高100～1 000 倍，而酶可以使反应速率提高108～1012倍。

[随堂检测]1．下列有关酶的叙述，不正确的是()A．所有酶都含有C、H、O、N四种元素，是由单体组成的生物大分子B．有些酶和相应的化学试剂作用呈现紫色反应C．活细胞产生酶的场所都是细胞质中的核糖体D．催化反应前后酶的性质和数量不变解析：选C。

绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA，都是生物大分子，蛋白质和RNA都含有C、H、O、N四种元素，分别是由氨基酸、核糖核苷酸组成的，A正确；蛋白质类的酶和双缩脲试剂作用呈现紫色反应，B正确；活细胞产生蛋白质类酶的场所都是细胞质中的核糖体，但是RNA类酶是在细胞核中产生的，C 错误；酶是生物催化剂，催化反应前后酶的性质和数量不变，D正确。

2．下列能说明酶有专一性的一组实例是()①唾液淀粉酶和胰淀粉酶都能水解淀粉却不能水解纤维素②二肽酶能水解二肽③啤酒等放久后会产生蛋白质沉淀使酒变混浊，加入少量蛋白酶可以将其分解④人的血液中碳酸酐酶的一个分子，每分钟可以催化分解1 900万个碳酸分子A．①②B．①③C．①②③④D．①②③解析：选D。

人的血液中碳酸酐酶的一个分子，每分钟可以催化分解1 900万个碳酸分子，说明的是酶具有高效性。

3．(2020·南川高一期中)纺织工业上的褪浆工序通常有两类：化学法和加酶法。

化学法，需要7～9 g/L的NaOH溶液，在70～80 ℃条件下作用12 h，褪浆率仅为50%～60%；而加酶法，用少量细菌淀粉酶在适宜的条件下，只需作用5 min，褪浆率即可达到98%，这一事实说明()A．酶具有多样性B．酶具有高效性C．酶具有专一性D．酶具有稳定性解析：选B。

化学法作用12 h，褪浆率仅为50%～60%，而加酶法仅需5 min，褪浆率能达到98%，可见酶具有高效性，故B正确。

4．绿茶中含有茶多酚，因而具有抗癌作用，多酚氧化酶能将茶多酚氧化从而使其变成褐色，下图是多酚氧化酶催化茶多酚氧化的示意图。

图中a、b、c、d 分别代表4种物质，其中代表酶的是()A．a B．bC．c D．d解析：选A。

a物质能够将b、c物质合成d物质，但反应前后其自身保持不变，所以代表酶的为a物质，故A正确。

5．下图中的新鲜土豆片与H2O2接触后，下列产生的现象及推测错误的是()A．若有气体大量产生，可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶B．若增加新鲜土豆片的数量，量筒中产生气体的速率加快C．一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限D．为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量解析：选C。

土豆片中含有过氧化氢酶能够催化H2O2的分解，增加土豆片的数量，可以加快反应速率使氧气释放速率加快；由于瓶中的反应物(H2O2)是有限的，所以一段时间后气体的量不再增加；为保证实验的严谨性，要保证单一变量，控制好温度等无关变量，因为高温情况下H2O2会自动分解。

6．下表是有关H2O2的系列实验，请回答下列有关问题：(1)(2)序号3的土豆浸出液中含有的对此实验起作用的物质是________________，土豆浸出液__________(填“能”或“不能”)重复使用。

(3)若表中的X的内容是收集100 mL气体所需的时间，你预测X1、X2、X3的大小关系是________________。

解析：(1)序号3中加入的土豆浸出液中含有过氧化氢酶，会产生大量气泡。

(2)土豆浸出液中起作用的物质为过氧化氢酶，由于酶在反应前后“质”和“量”都不发生改变，所以可以重复利用。

答案：(1)产生大量气泡(2)过氧化氢酶能(3)X1>X2>X3。