一、酶在細胞代謝中的作用1.細胞代謝:細胞中每時每刻都進行著許多化學反應,統(tǒng)稱為細胞代謝。細胞代謝是細胞生命活動的基礎。2.酶的作用原理(1)活化能:分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。(2)原理:與無機催化劑相比,酶降低活化能的作用更顯著,催化效率更高。(3)意義:使細胞代謝能在溫和條件下快速有序地進行。
預習反饋1.判斷正誤。(1)酶的作用是為化學反應提供能量。( × )(2)酶通過為反應物供能和降低活化能來提高化學反應速率。( × )(3)酶在生物體內有催化和調節(jié)作用。( × )
2.酶的作用原理是(　　)A.降低化學反應的活化能B.增加反應物之間的接觸面積C.降低反應物之間的接觸面積D.提供使反應開始所必需的活化能答案 A解析 酶能降低化學反應的活化能,從而加快化學反應的速率。
二、比較過氧化氫在不同條件下的分解1.實驗原理H2O2H2O+O2
要點筆記 每滴FeCl3溶液中的Fe3+數(shù)大約是每滴肝臟研磨液中過氧化氫酶分子數(shù)的25萬倍。
3.實驗結論(1)酶具有催化作用。(2)與無機催化劑相比,酶的催化效率更高。三、酶的本質1.合成場所:活細胞中。2.化學本質:絕大多數(shù)是蛋白質,極少數(shù)是RNA。
預習反饋1.判斷正誤。(1)酶是具有催化作用的有機物。( √ )(2)有些酶中含有核糖。( √ )(3)酶只有在活細胞內才能發(fā)揮作用。( × )(4)酶可以從食物中直接獲取。( × )(5)與無機催化劑相比,酶催化效率更高的原因是酶降低活化能的作用更顯著。( √ )
3.在實驗中需要控制各種變量,其中人為改變的變量是(　　)A.因變量B.自變量C.無關變量D.控制變量答案 B解析 在實驗中,需要控制相應的一些變量,以免影響實驗結果。其中,人為改變的變量稱為自變量;隨著自變量的變化而變化的變量稱為因變量;除自變量外,對實驗結果能造成影響的一些可變因素稱為無關變量。
在化學實驗中,很多反應需要加熱才能進行,是因為加熱使反應物獲得了能量,從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)。細胞的代謝,其本質就是化學反應,細胞代謝不是通過加熱的方式,而是利用酶的作用保證其順利進行。酶的作用原理是什么?
1.請概述曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的含義。答案 曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別表示沒有催化劑作用時的反應能量變化曲線、無機催化劑催化時的反應能量變化曲線、酶催化時的反應能量變化曲線。2.圖中a、b、c分別表示相應的能量值,請利用圖中字母表示出相應反應進行所需能量值的多少。由此說明什么問題?答案 沒有催化劑作用時反應所需的活化能為a+b+c,無機催化劑催化反應所需的活化能為b+c,酶催化反應所需的活化能為c。通過曲線可知,酶和無機催化劑都能降低反應活化能,但是酶降低化學反應活化能的作用更顯著。
【歸納提升】1.與酶有關的知識總結
2.酶與無機催化劑的共同點(1)能催化化學反應的進行,并不為化學反應提供物質和能量,本身不被消耗,不改變化學反應的方向。(2)降低化學反應的活化能,使反應速率加快,但不改變生成物的量。易錯提醒有關酶的四點提醒(1)酶不僅在細胞內發(fā)揮作用,在細胞外和生物體外也能發(fā)揮作用。(2)酶作用的機理是降低化學反應的活化能,不能為反應提供能量。加熱能為反應提供能量。(3)酶可改變化學反應的反應速率,但反應前后自身的性質和數(shù)量不變。(4)合成酶的原料為氨基酸或核糖核苷酸。
【探究應用】1.絕大多數(shù)酶徹底水解后的產(chǎn)物為(　　)A.多肽B.氨基酸C.核苷酸D.核糖核苷酸答案 B解析 絕大多數(shù)酶的化學本質為蛋白質,少數(shù)酶為RNA,故絕大多數(shù)酶徹底水解后的產(chǎn)物為氨基酸,B項正確。
2.下列關于活化能的敘述,不正確的是(　　)A.活化能是指分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量B.無機催化劑、水浴加熱都可以降低化學反應的活化能C.酶可以降低化學反應的活化能D.同無機催化劑相比,酶降低活化能的作用效果更顯著答案 B解析 酶和無機催化劑均能降低化學反應的活化能,同無機催化劑相比,酶降低活化能的作用效果更顯著;水浴加熱可以給化學反應提供能量,但不能降低化學反應的活化能。
3.下圖表示某反應“甲→乙”進行過程中,有酶參與和無酶參與時的能量變化,則下列敘述不正確的是(　　)A.此反應不能說明酶的高效性B.E1為反應前后能量的變化C.E2表示在酶參與下化學反應需要的活化能D.酶參與反應時,所降低的活化能為E4
答案 B解析 由圖可知,該反應只能說明酶具有催化作用,不能說明酶具有高效性,A項正確;E1表示在無催化劑的條件下化學反應需要的活化能,B項錯誤;酶可以降低化學反應的活化能,因此曲線Ⅱ表示有酶參與,E2表示在酶參與下化學反應需要的活化能,C項正確;由此可以看出,酶促反應的原理是降低化學反應的活化能,酶參與反應時,所降低的活化能為E4,D項正確。
1.本實驗的自變量有哪些?實驗中為什么把肝臟制備成肝臟研磨液?答案 本實驗的自變量有溫度、催化劑的種類。制成肝臟研磨液會增大酶與過氧化氫的接觸面積,加快過氧化氫分解速率。2.試管1和試管2組成的對照實驗,能說明什么問題?答案 加熱能使H2O2得到能量,促進H2O2分解。3.除了上述的對照實驗,請再找出一組對照實驗,并指出該組對照實驗說明的問題。答案 ①試管1和試管3,說明FeCl3能催化H2O2的分解;②試管1和試管4,說明肝臟研磨液中的過氧化氫酶能催化H2O2的分解;③試管1、試管3和試管4,說明FeCl3和肝臟研磨液中的過氧化氫酶都能催化H2O2的分解,且過氧化氫酶的催化效率高于FeCl3。(答出任意一條即可)
【歸納提升】實驗中變量的控制變量:實驗過程中的變化因素稱為變量。自變量:在實驗過程中人為控制的對實驗對象進行處理的因素,如上述實驗中加熱、FeCl3溶液、肝臟研磨液。因變量:隨著自變量的改變而變化的變量。如上述實驗中H2O2分解速率。無關變量:除自變量外,實驗過程中可能還會存在一些對實驗結果造成影響的可變因素,叫作無關變量。如反應物的濃度、反應時間、試劑的用量、實驗室溫度等。
特別提醒 實驗中應注意的問題(1)肝臟必須是新鮮的,過氧化氫酶是一種蛋白質,不新鮮的肝臟,酶的活性較低。(2)肝臟要磨碎,充分研磨有利于過氧化氫酶從細胞中釋放出來并與過氧化氫充分接觸。(3)滴加肝臟研磨液和FeCl3溶液時不能共用一支滴管。原因是少量酶混入FeCl3溶液中也會影響實驗結果的準確性,導致得出錯誤的結論。
【探究應用】1.在下圖所示的實驗中,屬于自變量的是(　　)A.試管中的過氧化氫溶液的量B.過氧化氫分解的速率C.氣泡產(chǎn)生的速率D.催化劑的種類答案 D解析 試管中的過氧化氫溶液的量為無關變量,A項錯誤;過氧化氫分解的速率是因變量,B項錯誤;氣泡產(chǎn)生的速率也是因變量,C項錯誤;在題圖所示的實驗中屬于自變量的是無機催化劑“氯化鐵”與有機催化劑“過氧化氫酶”,即催化劑的種類,D項正確。
2.關于下圖所示實驗的敘述,錯誤的是(　　)A.甲裝置是實驗組,乙裝置是對照組B.H2O2溶液的濃度屬于無關變量C.乙試管產(chǎn)生氣泡的速率比甲試管快D.兩支試管中H2O2溶液的體積應相同答案 A解析 用新鮮肝臟研磨液處理的為實驗組,加清水的為對照組,其他的變量,如H2O2溶液的濃度等引起反應速率改變的變量稱為無關變量,應遵守等量原則。
3.下列“關于比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗的敘述,錯誤的是(　　)A.加熱能提高過氧化氫的分解速率,但不能降低活化能B.該實驗中加肝臟研磨液和FeCl3的兩組可構成對比實驗C.若所用肝臟不新鮮,等量過氧化氫徹底分解所得氧氣將減少D.該實驗能得出過氧化氫酶具有催化作用以及高效性的結論

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高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細胞》電子課本

一 酶的作用和本質

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修1《分子與細胞》

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