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高中生物必修1第一节 第2课时酶与酶促反应教学案
资料简介
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第2课时 酶与酶促反应
1.酶是由活细胞产生的、具有催化活性的一类有
机物。
2．绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
3．酶作用的实质是降低化学反应的活化能。
4．酶具有高效性和专一性，且易受温度和pH等
的影响。
5．低温只是使酶的活性降低，其空间结构并没有
被破坏，在适宜的温度下其活性可以恢复。而高温、
过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而永久失去
活性。
1．酶的概念与特性
(1)酶的概念：
①来源：由活细胞产生。
②功能：具有催化活性。
③实质：是有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
(2)酶的特性：[连线]
2．酶促反应
(1)细胞代谢与酶促反应：
①细胞代谢是指生物体内不停地进行着的许多复杂的化学反应。
②酶促反应：指由酶催化的化学反应。
(2)影响酶促反应速率的因素：
①pH：
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a．在最适pH下，酶活性最大，高于或低于此pH，酶活性均降低。
b．pH对酶活性的影响是通过改变酶的活性中心等发挥作用的。
②温度：
a．在一定温度范围内，酶促反应速率随着温度的升高而上升，超过某个数值后，酶促反应速率反而下降。
b．温度过高会使酶变性。
③酶浓度和反应物浓度对酶促反应速率也有影响。
1．判断下列说法的正误
(1)酶是活细胞产生的有机小分子物质(×)
(2)酶的化学成分是蛋白质(×)
(3)低温和高温都会导致酶失活(×)
(4)酶的特性只有高效性和专一性(×)
(5)最适温度或pH时，酶的活性最大(√)
2．下列关于酶的叙述，错误的是( )
A．酶的组成元素都为C、H、O、N
B．酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
C．酶催化效率高是因为其降低活化能的作用显著
解析：选A 绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，其中RNA的组成元素有C、H、O、N、P。
3．人摄入的淀粉和纤维素都是由葡萄糖连接而成的大分子物质，在人体的消化道中，淀粉酶只能将淀粉分解成麦芽糖，但不能分解纤维素，这说明酶具有( )
A．高效性 B．专一性 C．稳定性
解析：选B 淀粉酶只能催化淀粉的水解，不能催化纤维素的水解，这说明酶具有专一性。
4．下列关于酶的叙述，全面而准确的是( )
A．酶是蛋白质
B．酶与无机催化剂没有本质区别
C．酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物
解析：选C 酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA。酶相对无机催化剂而言，化学本质不同，且具有高效性、专一性、需要适宜的条件等。
5．活细胞内酶合成的主要场所是( )
A．细胞核 B．核糖体 C．高尔基体
解析：选B 绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。蛋白质在核糖体上合成。
6. 能够促使淀粉酶水解的酶是( )
A．淀粉酶 B．蛋白酶 C．麦芽糖酶
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解析：选B 淀粉酶的化学本质是蛋白质，催化蛋白质水解的酶是蛋白酶。
7．下列对酶的有关叙述正确的是( )
A．最适温度都是37 ℃
B．只在活细胞内发挥作用
C．都能降低化学反应的活化能
解析：选C 不同酶的最适温度不同。酶在细胞内和细胞外都可以发挥作用。所有酶都能通过降低化学反应的活化能来提高反应速率。
核心要点验证酶特性的相关实验设计与分析
1．酶具有催化性和高效性的实验验证
(1)实验设计：
(2)典型实验：2H2O2―→2H2O＋O2↑。
①加入H2O2酶(新鲜肝脏研磨液或马铃薯片或酵母菌溶液等)。
②加入FeCl3(无机催化剂)。
③加入蒸馏水(空白对照)。
①与③对照可证明酶具有催化性；①与②对照可证明酶具有高效性。
(3)模型的建构与解读：
项目
内容
条件
酶和无机催化剂都能催化同一化学反应的进行
自变量
是否加入催化剂以及催化剂的种类
因变量
催化效率
观察指标
到达反应平衡所需要的时间长短
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结果
催化效率：加入酶＞加入无机催化剂＞加水
结论
酶具有高效性
[名师点拨] 对酶催化作用的认识
(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
(3)酶只能催化已存在的化学反应。
2．酶具有专一性的实验设计与模型建构
(1)实验设计
①设计思路一：换反应物不换酶。
实验组：反应物＋相应酶溶液→反应物被分解。
对照组：另一反应物＋等量相同酶溶液→反应物不被分解。
②设计思路二：换酶不换反应物。
实验组：反应物＋相应酶溶液→反应物被分解。
对照组：相同反应物＋等量另一种酶溶液→反应物不被分解。
(2)锁钥假说
①图中A表示酶，分解反应中B、合成反应中B和C表示被催化的反应物。
②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。
(3)专一性模型的建构与解读
①在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化反应物A反应。
②在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B不催化反应物A反应。
3．温度、pH对酶活性的影响模型建构
(1)实验设计
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实验的自变量(即单一变量)为温度或pH，因变量是反应物分解的速率或存在量。在探究酶活性的最适温度时，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间；在探究酶活性的最适pH时，需先将酶置于一定的pH条件下，然后再加入反应物。
(2)模型建构
①在一定温度(或pH)范围内，随温度(或pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用逐渐减弱。
②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复酶活性。
③反应溶液酸碱度的变化不影响酶作用的最适温度。
④在一定范围内，不同的温度(或pH)的酶促反应的速率可能相同。
4．反应物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响
(1)图甲表示在其他条件适宜、酶数量一定的条件下，酶促反应速率随反应物浓度增加而加快，但当反应物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再加快。
(2)图乙表示在反应物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
[名师点拨] 研究温度和pH影响酶活性实验的两个注意点
(1)当研究温度对酶活性的影响时，温度是自变量，pH等能够影响酶活性的其他因素属于无关变量，在实验时一定要遵循无关变量保持相同且适宜。
(2)探究温度对酶活性的影响时，不能选择过氧化氢的酶促反应，用于鉴定的试剂也不能用斐林试剂，因为过氧化氢受热易分解，用斐林试剂鉴定时需要加热，加热会改变溶液的温度，两者均会对实验结果产生干扰。
[题组冲关]
1．下面图甲表示温度对淀粉酶活性的影响，图乙是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，麦芽糖积累量随温度变化的情况。下列叙述错误的是( )
A．图甲中T0表示淀粉酶催化反应的最适温度
B．图甲中Ta和Tb对酶活性的影响有区别
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C．图乙中温度超过Tb时，酶的活性达到最大
D．图乙中A点可能对应图甲中的温度为T0
解析：选C 在图甲中T0时酶的活性最高，应是最适温度；图甲中Ta是因为温度低抑制了酶的活性，但空间结构没有改变，而Tb处是温度过高，导致酶因为空间结构的改变而丧失了活性；乙图中Tb到Tc的麦芽糖积累量没有发生变化，说明温度高使酶已经失活，如果是酶活性达到最大，积累量还应该继续上升；图乙中A点对应的温度应是最适温度，即图甲中的T0。
2．现有三支试管甲、乙、丙，先向各试管内均加入2 mL可溶性淀粉溶液，再按图中所示步骤操作，然后分别用斐林试剂检验。下列叙述错误的是( )
A．甲和乙试管对照，说明酶具有专一性
B．甲和丙试管对照，说明酶的活性受温度的影响
C．实验结果是乙、丙试管内出现砖红色沉淀
D．甲和乙实验中，酶的不同种类为自变量
解析：选C 甲试管和乙试管对照，自变量是酶的种类，说明酶具有专一性；试管甲和丙比较，自变量是温度，说明酶的活性受温度的影响；实验结果是甲试管出现砖红色沉淀。
一、选择题
1．下列关于生物体内酶的叙述，正确的是( )
A．少数是RNA，大多数是蛋白质
B．能使底物发生化学变化，本身也发生化学反应
C．有的从食物中获得，有的在体内合成
D．只能在细胞内发挥作用
解析：选A 大多数酶的本质是蛋白质，少数是RNA；与无机催化剂一样，酶在反应前后本身性质不变；酶都是活细胞产生的，食物中的酶会在消化道内被消化形成氨基酸或核苷酸；酶既可以在细胞内发挥作用，也可以在细胞外发挥作用。
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2．唾液淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，这说明酶具有( )
A．专一性 B．高效性
C．多样性 D．稳定性
解析：选A 唾液淀粉酶只能催化淀粉的水解，这说明了一种酶只作用于一种化合物的化学反应，这是由酶结构的特异性决定的，体现了酶的专一性。
3.右图反映某种酶的活性与温度的关系，由图可知( )
A．该酶的最适温度是b
B．当温度高于d时，该酶依然具有活性
C．随着温度的升高，该酶的活性一直升高
D．该酶在c温度下的活性比a温度下的活性低
解析：选A 由图可知，温度为b时，酶的活性最高，故该酶的最适温度是b；温度为d时，酶已经失活；在一定范围内，随着温度的升高，酶活性升高，超过一定温度，酶活性随温度的升高而下降，直至将为0；该酶在c温度下的活性比在a温度下的活性高。
4．如图为酶作用的模式图。据图所示，下列叙述错误的是( )
A．该模型中b为催化该反应的酶
B．该模型能体现酶活性易受温度的影响
C．该模型中c为该反应的底物
D．该模型能体现酶具有专一性
解析：选B 该酶作用的模式图中未涉及温度，所以该模型不能体现酶易受温度的影响。
5．酶具有极强的催化功能，其原因是( )
A．提高了化学反应的活化能
B．使反应物断开化学键所需的能量降低
C．降低了反应物分子的活化能
D．增加了与反应物之间的接触面积
解析：选C 酶起催化作用的原理是因为酶能降低化学反应的活化能，由于与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的效果更显著，因此酶具有极强的催化作用。
6．以下对酶的表述正确的是( )
A．酶的基本组成单位是多肽链
B．酶可以在死细胞中合成
C．酶的活性随温度升高而不断升高
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D．一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应
解析：选D 酶的本质是蛋白质或RNA，故其基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸；酶只能在活细胞中合成；低于最适温度时，酶的活性随温度升高而不断升高，高于最适温度时，随温度升高而降低；酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应。
7．如果酶的数量一定，下列最确切反映反应速率与底物浓度关系的是( )
解析：选B 当酶的数量一定时，在一定的范围内，反应速率随底物浓度的增加而加快，当底物浓度增加到一定的程度，反应速率不再增加，与B选项中的曲线图相符合。
8．某研究性学习小组设计如图所示实验，第一步：向3支试管内分别加入2 mL新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液；第二步：向3支试管内分别加入等量的蒸馏水、质量分数为5%的氢氧化钠溶液、质量分数为5%的盐酸溶液，并振荡试管；第三步：向3支试管内各滴入2滴新鲜鸡肝研磨液。下列相关叙述，正确的是( )
A．pH可以影响过氧化氢酶的活性
B．温度不会影响过氧化氢酶的活性
C．2号和3号试管内产生气泡较多
D．此实验的自变量是过氧化氢溶液
解析：选A 酶的活性受pH的影响；温度也会影响酶的活性；2号pH过高，3号试管pH过低，都会降低酶的活性，产生气泡速率较低；此实验的自变量是pH。
9．据表分析，下列叙述正确的是( )
组别
①
②
③
3%淀粉溶液
2 mL
2 mL
2 mL
2%α淀粉酶溶液
1 mL
1 mL
1 mL
反应温度
0 ℃
60 ℃
100 ℃
碘液
2滴
2滴
2滴
A.α淀粉酶溶液的用量是无关变量
B．本实验探究的是淀粉酶是否具有专一性
C．淀粉溶液和酶溶液可直接混合后再在相应温度下保温
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D．①③组实验结果均出现蓝色，其原因都是酶永久失活
解析：选A 本实验的自变量是温度，其他条件如α淀粉酶溶液的用量是无关变量；本实验探究的是温度对酶活性的影响；探究温度对酶活性的影响时，应先将淀粉酶溶液和淀粉溶液分别控制到相同温度后再混合；0 ℃时，淀粉酶活性很低，淀粉几乎未分解，所以0 ℃的试管中溶液颜色变蓝。100 ℃时，淀粉酶变性失活，淀粉酶不能催化淀粉水解，所以100 ℃的试管中溶液颜色变蓝。
10．如图表示酶的催化反应过程，有关叙述错误的是( )
A．适当增大①的浓度会提高酶促反应的速率
B．如果探究底物浓度对酶促反应速率的影响，②的数量就是实验的自变量
C．③或④的生成速率可以表示酶促反应的速率
D．④的浓度增加一定会抑制反应速率
解析：选D ④表示生成物，在非可逆反应中，生成物的浓度对反应速率无影响；而在可逆反应中，生成物的浓度会抑制反应速率。
二、非选择题
11．完成下列有关酶实验的问题：
(1)在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，FeCl3溶液和肝脏研磨液都属于本实验的______变量，而__________________________则是本实验的因变量。此外，试管的洁净程度、是否准确滴加FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液等都是本实验的______________变量。
(2)在37 ℃、pH＝6.8时，用过氧化氢酶催化过氧化氢分解比用FeCl3作催化剂所释放的氧气量多，由此可以得出结论是_________________________________。
(3)某同学想使用淀粉溶液和唾液淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，那么本实验的原
理有：
①淀粉遇碘后，形成________________的复合物。
②淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖，麦芽糖遇碘______________(填“显”或“不显”)蓝色 。
③温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液后，根据
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________________________来判断酶的活性。
解析：(1)根据题意分析，自变量是FeCl3溶液和肝脏研磨液，因变量是过氧化氢分解速率。而试管的洁净程度、是否准确滴加FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液等都是本实验的无关变量。(2)因为酶具有高效性，所以用过氧化氢酶催化过氧化氢分解比用FeCl3作催化剂所释放的氧气量多。(3)①淀粉遇碘变蓝是因为形成了蓝色的复合物；②麦芽糖遇碘不变蓝；③温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液后，若不变蓝，说明淀粉已经水解，酶的活性高；若变蓝或蓝色变浅，说明淀粉没有水解，则酶失活或活性低。
答案：(1)自 过氧化氢分解速率 无关 (2)酶具有高效性 (3)①蓝色 ②不显 ③溶液是否变蓝色及蓝色的深浅
一、选择题
1．科学家证实：RNaseP酶由蛋白质和RNA组成，将这种酶中的蛋白质和RNA分开，在适宜条件下，RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，而蛋白质不具有。这一结果表明( )
A．酶都是由蛋白质和RNA组成的
B．RNA具有催化作用
C．酶的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸
D．绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA
解析：选B 将该酶中的蛋白质除去后，剩下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，说明剩余的RNA也具有生物催化作用。
2．下列有关酶的叙述不正确的是( )
A．酶通过提供反应所需的能量来提高反应速率
B．酶活性最高时的温度并不适合该酶的长期保存
C．酶在一定pH范围内才起作用且受pH变化的影响
D．一种酶只能催化一种或一类底物的化学反应
解析：选A 酶通过降低化学反应的活化能提高化学反应速率；酶活性最高时的温度应该是其作用温度，酶的保存要保持其低活性，一般在低温下保存；pH过高过低，都可使酶失活，故酶在一定pH范围内才起作用且受pH变化的影响；一种酶只能催化一种或一类底物的化学反应。
3．下列对酶的叙述，正确的是( )
A．所有的酶都是蛋白质
B．酶具有催化作用
C．酶都具有消化作用
D．酶与无机催化剂的催化效率相同
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解析：选B 酶是蛋白质或RNA；酶是具有催化作用的有机物；酶具有催化作用，而不是消化作用；酶是有机催化剂，与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性。
4．下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．同一种酶可以存在于不同的活细胞中
B．酶的合成不需要消耗能量
C．酶是由内分泌腺细胞合成的，具有高效性和专一性
D．低温下酶的活性较低是因为酶的空间结构被破坏
解析：选A 许多酶可以存在于不同的活细胞中。
5.用同一种蛋白酶处理甲、乙两种酶，酶活性与处理时间的关系如右图。下列叙述错误的是( )
A．甲酶已失活
B．甲酶能够抗这种蛋白酶的降解
C．乙酶的化学本质是蛋白质
D．乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变
解析：选A 甲酶用蛋白酶处理后，酶的活性不变，说明甲酶能够抗该种蛋白酶降解；乙酶用蛋白酶处理后，随时间推移酶的活性降低，说明乙酶的本质是蛋白质；蛋白酶使乙酶分子结构改变，从而降低了乙酶的活性。
6．下图1是麦芽糖酶活性受温度影响的曲线，图2是在麦芽糖含量一定、最适温度和pH时，麦芽糖分解产生的葡萄糖量随时间的变化曲线。下列叙述正确的是( )
A．温度为a和d时，麦芽糖酶失活
B．温度为c时，e点不变，f点右移
C．温度为d时，e点为0
D．若温度由d下降到c时，e点不变，f点左移
解析：选B 温度为a时，麦芽糖酶活性降低，不会失活；温度为c时，酶活性比最适温度时低，反应速率降低，但生成物的总量不变，故e点不变，f点右移；酶的作用是降低反应的活化能，使反应速率加快，并不改变原来的反应，温度为d时，酶失活，但反应依然能进行，故e点不为0；若温度由d下降到c时，酶的活性不能恢复，f点右移。
7．如图曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质m在无催化条件和有酶催化条件下生成产物P所需的能量变化过程。下列相关叙述正确的是( )
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A．ad段表示在无催化剂条件下，物质m生成产物P需要的活化能
B．若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向下移动
C．若仅增加物质m的量，则图中曲线的原有形状均发生改变
D．若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，则b在纵轴上将向上移动
解析：选D 如果曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，降低化学反应活化能的效果最显著，改变酶促条件后，酶降低化学反应活化能的效果减弱，达到活化状态需要的能量增加，b在纵轴上将向上移动。
二、非选择题
8. [实验探究] 某同学为验证pH对淀粉酶催化淀粉水解速率的影响，制定了下列实验方案。请回答：
实验方案：
a．取5支试管标上A、B、C、D、E。
b．在 A、B、C、D、E 5支试管中各加入1 mL 2%的新鲜淀粉酶溶液。
c．然后再各加入10 mL的3%可溶性淀粉溶液。
d．在A试管中加入2 mL 2%盐酸，B试管中加入2 mL 5%盐酸，C试管中加入2 mL蒸馏水，D试管中加入2 mL 2%氢氧化钠，E试管中加入2 mL 5%氢氧化钠，摇匀。
e．实验进行5 min后测定试管中可溶性淀粉含量。
(1)请指出上述实验方案中存在的两处错误，并加以改正。
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)某同学对上述实验方案修正后，进行了实验，记为实验一。同时还做了如下实验二：将加入5支试管中淀粉酶溶液的量减半，重复上述实验。在相同时间内，分别测得两次实验中淀粉含量变化并绘制成如图所示的曲线。
①实验一中的自变量是__________________，因变量是_________________________
_____________________________________________________________________________。
②曲线甲是第________次实验的结果，原因__________________________________
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________________________________________________________________________。
③曲线甲和乙中，淀粉含量的最低点位于横坐标同一位置的原因是_____________
____________________________________________________________；造成a、b两点不同的原因是实验中________________________________________________________。
答案：(1)①实验中c、d顺序不对，应先进行d再进行c。
②没有对温度等无关变量的控制，步骤e应改为：将5支试管放在适宜的恒温水浴中，进行实验5 min后测定试管中淀粉含量。(2)①pH 可溶性淀粉的变化量 ②二 甲与乙所用时间相同，但甲分解的淀粉量较少，说明甲中所含酶的量较少 ③同一种酶的最适pH值是一定的，不会由于酶浓度的不同而改变 酶的用量不同，相同时间内分解的淀粉量不同
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