高中生物 412 酶的本质与作用同步导学案 苏教版必修1.docx
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高中生物412酶的本质与作用同步导学案苏教版必修1
2014--2015学年生物（苏教版）必修一同步导学案
4.1.2酶的本质与作用
一、目标导航
1．说出酶的本质和作用。
2．举例说明酶的特性。
3．概述酶促反应的原理。
二、知识网络
1．酶与酶促反应
（1）酶的概念：
通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的一类特殊蛋白质，又称为生物催化剂。
近年来，发现某些核酸也具有生物催化作用，它们被称为核酶。
（2）酶促反应：
由酶催化的化学反应称为酶促反应。
（3）酶活性：
酶对化学反应的催化效率称为酶活性。
（4）酶的特性
①高效性。
②特异性。
一种酶只能对一定的底物发生催化作用。
③酶易失活。
凡使蛋白质变性的因素，如强酸、强碱、高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性。
三、导学过程
知识点一酶的特性和酶的催化作用机理
1．酶的特性
（1）高效性：
酶在常温常压等温和条件下具有很高的催化效率。
如一个过氧化氢酶分子在室温条件下可催化500万个过氧化氢分子的分解反应。
（2）特异性：
指一种酶只能对一定的底物发生催化作用。
如淀粉酶只能催化淀粉的水解，不能催化蛋白质和脂质等的水解。
（3）多样性：
指生物体内具有种类繁多的酶。
（4）易变性：
由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏。
蛋白质的空间结构发生改变或破坏，这种现象称为变性。
（5）反应条件的温和性：
酶促反应要在常温、常压、生理pH等条件下进行。
2．酶的催化作用机理
一个化学反应的发生，其反应物分子首先要获得足够的能量变到激活状态，这样的分子称为活化分子，其所需要的能量称为活化能（如图所示）。
增加活化分子的数目就能加快反应的速率。
酶的催化作用就是降低反应的活化能，从而提高了活化分子的数目，加快了反应速率。
现在认为，酶进行催化作用时，首先要和底物结合，形成中间络合物，它很容易转变为产物和酶。
该过程可表示为：
S（底物）＋E（酶）SE（中间络合物）E（酶）＋P（反应产物）。
（1）酶是一种生物催化剂，不能改变反应途径，其作用是降低化学反应的活化能。
（2）酶在代谢中仅起催化作用，本身性质和数量均不发生变化。
【例1】（2014·南京国际实验学校期末）下列关于酶的叙述，不正确的是（ ）
A．有些酶是核酸
B．酶的数量因参与化学反应而减少
C．酶的活性与温度有关
D．酶的催化效率很高
解析：
酶在催化反应前后，自身的性质和含量不会发生变化。
答案：
B
知识点二验证酶具有催化性和特异性的实验
1．验证酶具有催化性的实验
（1）实验原理
过氧化氢（H2O2）在一定催化剂的作用下，可以分解为水和氧气。
2H2O2
2H2O＋O2↑
新鲜酵母菌液中的过氧化氢酶能催化上述化学反应的进行，而蒸馏水中不含此酶，不能催化此反应。
（2）实验过程及现象记录如下表
操作序号
项目
1号试管
2号试管
1
3%的H2O2溶液
3mL
3mL
2
催化剂
2滴新鲜酵母菌液
2滴蒸馏水
3
振荡试管
振荡
振荡
4
现象记录
产生气泡快且多，气泡使卫生香燃烧猛烈
无明显变化
（3）实验小结
从以上实验可以看出，1号试管迅速产生大量气泡，由于放出的气泡是过氧化氢分解产生的氧气，所以1号试管中的卫生香猛烈燃烧。
由此可以证明，酶是生物催化剂，具有催化作用且效率较高。
2．验证酶具有特异性的实验
（1）实验原理
酶的催化作用具有特异性的特点，即每种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应。
如淀粉酶只能催化淀粉水解成麦芽糖，对蔗糖则不起催化作用。
下面通过一个实验来证明酶的特异性。
淀粉在淀粉酶的催化作用下，能够水解成麦芽糖。
在煮沸的条件下，斐林试剂能使麦芽糖氧化，自身则还原成砖红色的氧化亚铜沉淀。
因此，斐林试剂可以用来鉴定溶液中是否有麦芽糖，进而看出淀粉酶是否只能催化淀粉水解，不能催化其他糖类的水解。
（2）实验过程与现象记录如下表
操作顺序
项目
试管号
注意事项
1
2
1
可溶性淀粉溶液
2mL
—
2
蔗糖溶液
—
2mL
3
淀粉酶溶液
2mL
2mL
轻轻振荡试管
4
保温时间
5min
5min
试管下部入水
5
加入斐林试剂
2mL
2mL
现配现用
6
水浴加热时间
1min
1min
试管下部入水
7
现象
生成砖红色沉淀
无砖红色沉淀生成
（3）实验小结
从以上实验结果可以看出，1号试管内有砖红色沉淀，说明试管内有麦芽糖生成，即淀粉酶将淀粉分解成麦芽糖。
2号试管内无砖红色沉淀生成，说明试管内无还原性糖生成，即淀粉酶不能催化蔗糖的水解。
这就是说，酶的催化作用具有特异性。
总结：
①在实验中，要将试管的下半部浸到60℃的温水中，以使淀粉酶获得发挥其催化特性的最适宜温度。
否则，由于温度对酶活性的影响，将影响该实验的实验效果。
②酶的催化作用具有特异性，是指生物体内的酶能够催化一种或一类化合物的化学反应。
有些酶能够催化某些分子结构相近的物质发生化学反应，如二肽酶可以水解为由任何两种氨基酸组成的二肽。
总之，酶作为生物催化剂，具有自己独特的特点。
【例2】（2014·江苏扬州调研）为了认识酶作用的特性，以质量分数为2%的过氧化氢溶液为反应底物的一组实验结果如下表所示，通过分析实验结果，能够得出相应的结论。
在下列有关结论的描述中，从表中得不到实验依据的一项是（ ）
方法
观察结果
1.常温下自然分解
氧气泡少而小
2.常温下加入Fe3＋
氧气泡稍多而小
3.常温下加入鲜肝提取液
氧气泡极多而大
4.加入煮沸后冷却的肝脏提取液
氧气泡少而小
A.从催化反应条件看，酶有温和性
B．从催化活性看，酶变性后就失活
C．从催化底物范围看，酶有专一性
D．从催化反应效率看，酶有高效性
解析：
题干信息反映了酶具有高效性且酶的催化作用要受到温度的影响，没有与酶催化作用具有专一性的相关信息，因而得不出该结论。
答案：
C
四、达标检测
1．（2014·南京国际实验学校期末）能催化淀粉水解的酶是（ ）
A．肽酶B．蛋白酶
C．脂肪酶D．淀粉酶
解析：
由于酶具有特异性，只有淀粉酶才能催化淀粉水解成麦芽糖。
答案：
D
2．下图表示酶的有关实验：
取甲、乙两支洁净的试管分别注入3mL淀粉糊。
然后在甲试管中注入2mL新鲜的小麦淀粉酶滤液，在乙试管中注入2mL清水，振荡这两支试管。
下列说法不正确的是（ ）
A．往两支试管中分别滴入1滴碘液，在35℃水浴中保温5min，乙试管变蓝
B．两支试管内各物质的量要求相同，是为了排除物质用量的不同对实验结果的影响
C.35℃是小麦淀粉酶起作用的最适温度
D．若用该装置来验证酶的特异性，可以用斐林试剂检验颜色变化
解析：
淀粉遇碘变蓝，是淀粉的特性，乙试管淀粉没有被分解，所以A项正确。
B项是遵循等量原则，正确。
D项可以用斐林试剂检验淀粉是否分解成还原性糖，正确。
C项不能说明小麦淀粉酶催化的最适温度。
答案：
C
3．下列图中，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。
正确的图解是（ ）
解析：
酶的催化作用是降低化学反应的活化能。
答案：
C
五、依据考点，归纳总结
【例1】酶是由活细胞产生的。
下列关于酶的叙述中，都正确的一组是（ ）
①酶是一类具有生物催化作用的蛋白质 ②酶的活性与pH有关 ③酶在化学反应前后种类和数量都不会发生改变 ④酶之所以能够改变化学反应速率是因为提供了化学反应所需的活化能 ⑤只要条件适宜，酶在生物体外也可催化相应的化学反应 ⑥温度过高和过低对酶活性影响的原理相同
A.②③⑤B.①④⑥C.①②⑤①产生的[H]和①③⑥
解析：
绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，酶改变化学反应速率的机理在于酶能降低化学反应的所需要的活化能。
温度过高会使酶变性失活，而低温只是抑制了酶的活性。
答案：
A
【例2】下表是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验设计的相关内容。
请回答：
试管
编号
加入材料
处理方法
实验现象
1
2mLH2O2溶液＋2滴清水
室温
无气泡
2
2mLH2O2溶液＋2滴清水
90℃水
浴加热
少量气泡，带火星的卫生香不复燃
3
2mLH2O2溶液＋2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液
室温
较多气泡，带火星的卫生香复燃
4
2mLH2O2溶液＋2滴肝脏研磨液
室温
大量气泡，带火星的卫生香猛烈复燃
（1）对照组是____________，实验组是__________________（填试管编号）。
（2）比较1号和2号试管，你得出的结论是___________________；比较3号和4号试管，你得出的结论是______________________________________________________。
（3）某同学按照表中方法做了这个实验，结果3号试管和4号试管的现象刚好相反，他的实验失败的原因可能是：
___________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）实验过程中可以变化的因素称为变量，其中人为改变的变量称为自变量，随着自变量的变化而变化的变量称为因变量。
（2）从表中数据得出什么结论，关键看自变量是什么，然后看结果是什么。
（3）实验误差分析主要从材料的选择是否合理、操作步骤是否规范等方面进行分析。
答案：
（1）1号试管 2、3、4号试管
（2）加热能提高过氧化氢分解速率 过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高得多
（3）①肝脏研磨液不新鲜；②没有换滴管，用滴过肝脏研磨液的滴管滴FeCl3溶液
【温馨提示】
（1）变量：
实验过程中可以变化的因素。
（2）自变量：
实验要研究的因素，即人为改变的量。
（3）因变量：
随自变量的变化而变化的变量。
（4）无关变量：
不是要研究的因素，但对实验结果会造成影响，这样的变量称为无关变量。
（5）实验原则：
实验设计时，除自变量外，其余因素都保持不变的设计为对照实验，对照实验贯彻了三大原则：
单因子变量原则；对照原则；等量原则。
（6）实验组与对照组
接受自变量处理的实验为实验组；没接受自变量处理的实验为对照组。
六、布置作业
1.人的血液中碳酸酐酶的一个分子每分钟可催化分解1900万个碳酸分子，这说明酶具有的特性是（ ）
A.多样性
B.特异性
C.催化活性受温度、酸碱度的影响
D.高效性
2.下列关于酶的化学成分的叙述，不正确的一项是（ ）
A.一般地说，酶的化学成分是蛋白质
B.酶是由蛋白质和核酸组成的
C.绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA
D.淀粉酶和过氧化氢酶都是蛋白质
3.酶在水解过程中，通常能得到多肽，最后能得到氨基酸，这说明（ ）
A.酶是由活细胞产生的
B.酶是生物催化剂
C.绝大多数酶的化学本质是蛋白质
D.酶的基本组成单位是多肽
4.下列有关酶的叙述中，正确的结论有（ ）
①产生酶的细胞都有分泌功能
②酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸
③酶是生物催化剂
④生长激素与呼吸酶可来自于同一个细胞
A.2个B.3个
C.4个D.1个
5.果子酒放久了易产生沉淀，只要加入少量蛋白酶就可使沉淀消失，而加入其他酶则无济于事，这说明（ ）
A.酶的催化作用具有特异性
B.酶的化学成分是蛋白质
C.酶的催化作用受环境影响
D.酒中的这种沉淀是氨基酸
6.有工厂利用酶将废弃动、植物油脂与甲醇等反应生产生物柴油，最适用于该过程的酶是
（ ）
A.胆碱酯酶B.固醇酯酶
C.脂肪酶D.磷脂酶
7.我国科学家研制成功检测SARS病毒的酶联免疫试剂，专用于“非典”的快速诊断。
此试剂具有准确、灵敏、快速、方便和经济等优点，一个测试板可同时测96个样品，1小时左右获得检测结果。
它应用的是（ ）
A.酶的高效性和特异性原理
B.酶的特异性原理
C.酶的识别原理
D.酶的高效性
8.如图为蔗糖酶作用机理示意图，下列说法正确的是（ ）
A.蔗糖酶的化学本质是RNA
B.该示意图说明酶具有高效性
C.一分子蔗糖可以水解为2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
能力提升
9.下列试管中各注入10mL2%的过氧化氢溶液，实验中产生气泡最多的是（ ）
10.下列各图中，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。
正确的图解是（ ）
11.下图中的曲线是用过氧化氢作实验材料，根据有关实验结果绘制的。
其中能说明酶具有高效性的是（ ）
[:
]
12.用纯唾液和用稀释10倍的唾液做唾液淀粉酶的催化实验，其效果完全相同，这说明酶具有（ ）
A.特异性B.多样性
C.高效性D.多变性
13.一透析袋（其膜为半透膜）中装有物质M和分解它的酶，此袋放在盛有蒸馏水的容器中，第二天检查时，在蒸馏水中发现有物质X，根据这一观察，下列哪项是正确的（ ）
①酶分解了物质X ②M被分解 ③X是物质M的组成成分 ④X能透过透析袋
A.①②③B.②③④
C.①③④D.①②④
14.据图给定的条件，回答下列问题：
（1）产生气泡多的试管是______________。
原因是__________________________。
（2）使用的肝脏要尽量剪碎制成研磨液，原因是____________________________________。
（3）向两试管内滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个吸管？
为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）除观察卫生香燃烧是否猛烈外，请再给出一种简单的定性描述酶有较强活性的方法。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
15.请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和唾液淀粉酶的催化作用具有特异性。
要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：
适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，斐林试剂、试管、37℃恒温水浴锅、沸水浴锅。
（1）若“＋”代表加入适量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。
溶液
试管
蔗糖溶液
淀粉溶液
蔗糖酶
溶液
唾液淀粉
酶溶液
甲
＋
－
＋
－
乙
丙
丁
（2）实验步骤：
①按照上表中的设计，取试管、加溶液。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________。
（3）结果预测：
_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）结论：
_____________________________________________________________。
（5）在上述实验中，如果仅将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现砖红色试管中的颜色会比37℃时的浅，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
个性拓展
16.据所学知识回答下列问题：
（1）利用H2O2为反应底物，怎样设计实验证明酶具有高效性？
（2）能用碘液进行酶特异性实验的检验吗？
为什么？
（3）除教材所示方案外，证明酶具有特异性还有其他方案吗？
如果有，请写出实验思路。
1．D 2．B 3．C 4．B 5．A 6．C 7．A 8．D 9．A 10．C 11．A 12.C 13.B
14．
（1）甲 过氧化氢酶比Fe3＋的催化效率高
（2）剪碎研磨能使过氧化氢酶与H2O2的接触面积大大增加，进而加快反应速度 （3）不能。
因为用吸过肝脏研磨液的吸管再去吸FeCl3溶液，吸管内残留的过氧化氢酶混入到滴加FeCl3的试管内，因酶具有高效性，使两试管产生的气泡一样多，从而影响实验结果的准确性 （4）可用肉眼观察两支试管内放出气泡的多少
15．
（1）
溶液
试管
蔗糖
溶液
淀粉
溶液
蔗糖酶
溶液
唾液淀粉
酶溶液
甲
＋
－
＋
－
乙
－
＋
－
＋
丙
＋
－
－
＋
丁
－
＋
＋
－
（2）②混匀，37℃恒温水浴一段时间 ③取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，水浴加热一段时间 ④观察实验现象并记录实验结果 （3）含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和唾液淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀 （4）酶的催化作用具有特异性 （5）20℃低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原性糖少
16．
（1）
实验设计
结果
实验组
2H2O2
2H2O＋O2↑
大量气泡
对照组
2H2O2
2H2O＋O2↑
较多气泡
（2）不能。
因为碘液能检验淀粉是否被分解，但不能确认蔗糖是否被分解。
（3）实验组：
a底物＋A酶液
底物被分解（或有产物形成）
对照组：
a底物＋B酶液
底物不分解（或无产物形成）
七、课后反思
同学们，通过这节课学习，你有哪些收获和体会，存在哪些疑问，请把它填在下面的表格中，以便及时总结、弥补知识缺漏。
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