人教版高中生物必修一知识讲解巩固练习教学资料补习资料07酶与细胞代谢.docx

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人教版高中生物必修一知识讲解巩固练习教学资料补习资料07酶与细胞代谢

酶与细胞代谢

【学习目标】

1、重点理解酶的概念，掌握酶在细胞代谢中的作用。

2、重点掌握酶催化功能的特性：

高效性、专一性、酶的作用条件温和。

3、明确控制变量在实验过程中的方法和作用（难点）。

4、酶降低化学反应活化能的原理（难点）。

【要点梳理】　

要点一、酶在细胞代谢中的作用

1、细胞代谢

（1）场所：

细胞内

（2）实质：

各种化学反应的总称

（3）意义：

细胞生命活动的基础

2、比较过氧化氢在不同条件下的分解实验

（1）实验原理：

水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3+以及肝脏研磨液中的过氧化氢酶均可影响H2O2分解为H2O和O2的速率。

（2）实验的设计与分析

试管号

3%过氧化氢溶液

控制变量

点燃的卫生香检测

结果分析

实验处理

H2O2分解速率（气泡多少）

2ｍＬ

无助燃性

H2O2自然分解缓慢

2ｍＬ

90℃水浴加热

很少

有助燃性

加热能促进H2O2分解

2ｍＬ

滴加3.5%FeCl32滴

较多

助燃性较强

Fe3+能催化H2O2分解

2ｍＬ

滴加20%肝脏研磨液2滴

很多

助燃性更强

过氧化氢酶有催化H2O2分解的作用，且效率高

（3）实验的变量和对照分析

自变量

因变量

无关变量

对照组

实验组

2号：

90℃水浴加热

用产生气泡的数目多少表示H2O2分解速度

加入试剂的量，实验室的温度，肝脏研磨液的新鲜程度

1号试管

2、3、4号试管

3号：

滴加3.5%FeCl32滴

4号：

滴加20%肝脏研磨液2滴

要点诠释：

对照组与试验组：

对照组——设置的实验结果已知的组别；实验组：

设置的要探究的未知结果的组别。

（4）实验结论

酶具催化效应

酶具有高效性

同无机催化剂一样，都具有加快化学反应速率的作用

同无机催化剂相比，酶的催化效率更高

3、酶降低化学反应的活化能

H2O2分解所需活化能比较：

（1）同无机催化剂比较，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。

（2）细胞内由于存在酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。

要点二、酶的本质

1、概念：

酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。

2、酶的本质

化学本质

多数是蛋白质

少数是RNA

组成单位

氨基酸

核糖核苷酸

来源

核糖体的合成

DNA的转录

生理作用

具有催化作用

作用原理

降低化学反应的活化能

要点诠释：

蛋白质类的酶具蛋白质的特性：

（1）能被蛋白酶水解而失活

（2）高温、强酸、强碱等可使酶变性

（3）与双缩脲试剂反应呈紫色。

3、酶本质的实验验证

组别

证明酶是蛋白质

证明酶是RNA

实验设计

结果

实验设计

结果

实验组

待测酶液+双缩脲试剂

是否出现紫色

待测酶液+吡罗红染液

是否出现红色

对照组

已知蛋白质+双缩脲试剂

出现紫色

已知RNA液+吡罗红染液

出现红色

要点三、酶的特性

1、酶的特性【酶与细胞代谢】

（1）高效性：

酶的催化效率是无机催化效率的107~1013倍，这说明酶具有高效性的特点。

（特别提醒：

酶的高效性是和无机催化剂相比较来说的。

）

（2）专一性：

每一种酶只能催化一种化合物或某一类化合物的化学反应，这说明酶的催化作用具有专一性的特点。

（3）温和性：

绝大多数的酶是蛋白质，过酸过碱和高温都能使蛋白质分子空间结构破坏（除肽键以外的其他化学键的断裂），从而引起蛋白质分子变性，使酶永久失活，但低温只能是使酶活性下降，适宜的温度下，酶活性可以恢复。

2、酶的催化特性的实验验证

特性

实验组

对照组

结论及分析

高效性

H2O2

水+氧气

H2O2

水＋氧气

燃烧酶催化：

强

情况Fe3+催化：

弱

专一性

淀粉

麦芽糖

蔗糖

斐林淀粉：

砖红色沉淀

试剂

检验蔗糖：

无变化

作用条件温和

酶在最适条件下（最适温度、PH）的实验组

酶在低温、高温或过酸过碱条件下的对照组

酶的催化需适宜的温度和适当的PH（一般中性）

要点诠释：

（1）酶的高效性是酶与无机催化剂对照说明的。

（2）酶高效性的验证，所用的实验材料必须是新鲜的。

3、影响酶活性的条件的探究实验

（1）温度对酶活性的影响：

①原理解读：

a．

b.温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅判断酶的活性。

②实验设计

试管

加入可溶性淀粉溶液

2ML

提供环境温度

60℃的水

沸水

冰块

时间

5min

注入新鲜的淀粉酶溶液

1ML

时间

5min

滴入碘液

1滴

现象

无明显变化

蓝色

③实验结论：

温度会影响酶的活性，酶活性有一定的最适温度。

要点诠释：

本实验不宜用斐林试剂，因为斐林试剂与还原糖的反应需要加热，而本实验必须严格控制温度。

（2）pH对H2O2酶活性的影响

①实验原理：

a.H2O2

水＋氧气

b.pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量

②实验设计：

项目

试管

实验步骤

注入鲜肝研磨液

2滴

注入蒸馏水

1ML

---

注入5%NaOH溶液

---

1ML

---

注入5%的盐酸

---

1ML

注入过氧化氢溶液

2ML

现象

有无气泡冒出

有

无

③实验结论：

pH影响酶的活性，酶活性有一定的最适pH范围。

4、有关酶活性（或酶促反应）的曲线

（1）表示酶高效性的曲线

催化剂可以加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。

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。

（2）表示酶专一性的曲线

加入酶B的反应速率与无酶A条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用，酶具有专一性。

（3）温度、pH影响酶活性的曲线【酶与细胞代谢】

在一定温度（PH）范围内，随温度（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。

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，温度升高可恢复活性。

【特别提醒】温度和ph对酶活性的影响不完全一样。

当温度过低时，只能使酶的活性不表现出来，而酶的本身并没有变性，一旦温度升高，酶的活性可在一定范围内随温度升高而增强。

当温度升高时，就会破坏酶分子的结构，使其失去生物的活性，再降低温度时，酶的活性也无法恢复。

而ph不管过高或过低都能破坏酶分子的结构，再改变条件，酶的活性再也无法恢复。

（4）底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响

甲乙（在底物足量额情况下）

在其他条件适宜，酶数量一定时，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。

在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。

【典型例题】　

类型一：

酶的本质

例1、甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如下图所示。

下列分析错误的是（）

A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解

B.甲酶是不可能具有催化功能的RNA

C.乙酶的化学本质为蛋白质

D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变

【答案】B

【解析】本题考查酶的本质。

绝大部分酶的本质是蛋白质，只有少数酶是RNA，用蛋白酶处理后，乙酶活性降低，说明乙酶的成分是蛋白质，被蛋白酶处理后被分解；而甲酶的活性没变，说明甲酶的成分可能是RNA或者能够抗这种蛋白酶的降解。

【总结升华】本题考查酶的本质。

绝大部分酶是蛋白质，只有少数酶是RNA。

还考查学生从图中提取信息的能力。

【举一反三】：

【变式一】

下列对酶的叙述中，正确的是（）

A.酶的产生和催化都在活细胞内

B.酶都是蛋白质

C.酶是一类有机物

D.酶反应前后的质和量可变

【答案】C

【变式二】

下列关于酶的叙述，正确的一项是（）

A.酶提供反应开始时所必须的能量

B.酶是由活细胞产生的，只在生物体内发挥作用

C.酶的化学本质并非都是蛋白质

D.一个酶分子只起一次作用，然后就被破坏了

【答案】C

【变式三】

大多数酶在水解过程中，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

【答案】C

类型二：

酶的特性

例2、下表是某同学为了认识酶的作用的特性，以10%的过氧化氢溶液为反应物所做的一实验．通过分析实验步骤2和3，可以得出的结论是（　　）

步骤

方法

观察结果

常温下自然分解

氧气泡小而少

常温下加入铁离子

氧气泡稍多而少

常温下加入鲜肝提取液

氧气泡极多而大

加入煮沸后冷却鲜肝提取液

同自然分解一样

A.酶的的催化效率受温度影响

B.酶的催化具有高效性

C.酶的催化具有专一性

D.高温会使酶失去活性

【答案】B

【解析】本题考查酶的作用特性。

A、通过分析实验步骤3和4，可以说明酶的催化效率受温度影响，通过分析实验步骤2和3不能得出该结论，因为它们的温度都是常温，故A错误；

B、实验步骤2加入Fe3+氧气泡稍多而少说明反应速度慢，实验步骤3加入鲜肝提取液氧气泡极多而大说明反应速度很快，通过对比可知酶的催化具有高效性，故B正确；

C、要想说明酶的催化具有专一性，要设计两个对比实验，一个加入鲜肝提取液反应速度很快，一个加入鲜肝提取液反应速度不变，所以实验步骤2和3不能说明催化具有专一性；

D、通过分析实验步骤3和4，可以说明高温会使酶失去活性，实验步骤2和3不能说明，因为它们的温度都是常温，故D错误．

【总结升华】本题考查酶的作用特性。

催化剂的特点与催化作用、实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素。

【举一反三】：

【变式1】将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内，调整pH至2.0，保存于370C的水浴锅内。

过一段时间后，容器内剩余的物质是（　　）

A．淀粉、胃蛋白酶、多肽、水

B．唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水

C．唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水

D．唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水

【答案】A

例3、下图表示在不同条件下，酶催化反应的速度（或生成物）变化，有关叙述不正确的是（）

A．图①虚线表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速度关系

B．图②虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量变化的示意曲线

C．若图②中的实线表示Fe3+的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率

D．图③不能表示在反应开始后的一段时间内，反应速度与时间的关系

【答案】D

【解析】本题考查酶的作用特性曲线图。

【总结升华】本题考查酶的作用特性曲线图。

重在使学生掌握酶的作用特性以及学会分析其关系图。

【巩固练习】

一、单项选择题：

1．能够促使唾液淀粉酶水解的酶是（　　）

A.淀粉酶B.脂肪酶C.蛋白酶D.麦芽糖酶

2．下列关于酶的叙述中，不正确的是（　　）

A．酶是具有催化能力的蛋白质或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．绝大多数的酶是蛋白质，少数酶是RNA

3.关于酶的叙述，正确的是（　　）

A．酶提供了反应过程所必需的活化能

B．酶活性的变化与酶所处的环境的改变无关

C．酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失

D．酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸

4．将胃液的PH值从10降到2的过程中，胃液中胃蛋白酶的活性变化是（）

A．不断上升B．没有变化C．先升后降D．先降后升

5.关于生物学实验中的变量，下列说法不正确的是（）

A．任何生物学实验中都需要设置变量

B．对照试验中应遵循单一变量原则

C．对照实验中一定存在自变量

D．无关变量并不是与实验结果没有关系

6．下图实线表示联苯水解酶催化的反应速率与酶浓度的关系，虚线表示在其他条件不变的情况下，底物浓度增加一倍，反应速度与酶浓度的关系，能正确表示两者关系的是＿＿＿。

7.某学生做了如下实验：

他用碘液检验一块干面包，面包变成了深蓝色。

然后他嚼碎了另一块干面包，并用本尼迪特溶液（一种用来检验麦芽糖的试剂）检验之，嚼碎的面包变成了红色，（麦芽糖与本尼迪特试剂反应的颜色）。

因此，他得出结论，认为当面包被嚼碎时，淀粉变成了麦芽糖。

这位学生的实验设计不正确之处在于（）

A．未对嚼碎的面包做淀粉检验B．未对唾液做淀粉检验

C．未对干面包做麦芽糖的检验D．未考虑面包的制作时间

8．在煮过的和没煮过的马铃薯片上分别滴几滴过氧化氢。

在马铃薯片X上出现泡沫，在马铃薯片Y上没有泡沫，以下哪一项是正确的解释？

（　　）

A、马铃薯片X是煮过的，因为过氧化氢只影响碳水化合物分解成单糖

B、马铃薯片Y是煮过的，因为没煮过的马铃薯片酶能使过氧化氢不起作用

C、马铃薯片X是没煮过的，因为过氧化氢分解马铃薯片中的酶

D、马铃薯片X是没煮过的，马铃薯中含有促使过氧化氢分解的酶，但酶会在高温中失活

二、非选择题

　1．为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响，实验如下。

（1）操作步骤：

①在1～5号试管中分别加人0.5%淀粉液2mL。

②加完淀粉液后，向各试管中加人相应缓冲液100mL，使各试管中反应液的pH依次稳定在5.00、6.20、6.80、7.40、9.00。

③分别向1～5号试管中加入0.5%唾液1mL，然后进行37℃恒温水浴。

④反应过程中，每隔1min从第3号试管中取出1滴反应液，滴在比色板上，加1滴碘液显色，待呈橙黄色时，立即取出5支试管，加碘液显色并比色，记录结果。

（2）结果见下表：

处理试管编号

5.00

6.20

6.80

7.40

8.00

结果（颜色）

＋＋

十

橙黄色

＋

＋＋

“＋”表示蓝色程度。

　　请回答：

（1）实验过程中为什么要选择370C恒温？

（2）3号试管加碘液后出现橙黄色，说明什么？

（3）如果反应速度过快，应当对唾液做怎样调整？

（4）该实验得出的结论是什么？

　　2．下列A、B、C三张图依次表示酶浓度一定时，反应速度和反应物浓度、温度、PH值的关系，请据图回答下列问题：

（1）图A中，反应物达到某一浓度时，反应速度不再上升，其原因是________。

（2）图B中，a点所对应的温度称________。

（3）图B中，a点到b点曲线急剧下降，其原因是________。

（4）将装有酶与反应物的甲、乙两试管分别放入12℃和75℃水浴锅中，20分钟后取出转入37℃的水浴锅中保温，两试管内反应分别应为：

甲________，乙________。

（5）图C表示了________催化反应的速率变化曲线。

　　　A．唾液淀粉酶　　　B．胃蛋白酶　　　C．胰蛋白酶　　　D．植物淀粉酶

3.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淀粉酶的催化作用具有专一性。

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、淀粉四种溶液，菲林试剂、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　　

—　　

（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）在上述试验中，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_______________。

4.右图实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响，先将酶和乳汁放入2个试管，然后将2个试管放入同一水浴（温度用T℃表示）环境中持续15min，再将酶和乳汁倒入同一试管中混合，保温并记录凝乳所需的时间。

通过实验记录在不同的温度下凝乳所需的时间，结果如下表：

装置

水浴温度（℃）

凝乳时间（min）

∞不凝固

7.0

4.0

1.5

4.0

∞不凝固

（1）为什么酶和乳汁混合之前在同一水浴环境中保温15min，实验结果更准确？

（2）若将酶和乳汁直接放入同一试管内混合并保温对实验结果有何影响？

（3）比较并解释装置B和D的结果。

（4）解释以下两种处理时实验结果有无什么变化。

①将装置A内混合物加温至40℃______________。

②将装置F内混合物冷却至40℃______________。

（5）除了温度，再指出一种能影响酶活性的因素。

______________。

5.为探究高温对酶活性的影响，某同学设计了如下实验：

（1）实验过程与结果：

①取两个洁净试管，编号1和2：

②在l号管中加入2ml3％新鲜过氧化氢溶液，2号管中加入1ml20％新鲜肝脏研磨液。

分别置于100℃恒温水浴5分钟；

③将2号试管中的肝脏研磨液加入l号管，振荡摇匀，再置于100℃恒温水浴5分钟，结果未观察到气泡产生；

（2）结果分析：

推断观察不到气泡产生的两种可能原因。

（3）验证性实验:

请在原实验的基础上设计实验验证你的推断（实验材料自选）：

【答案与解析】

一、单项选择题

1.【答案】C

【解析】酶的本质是有机物，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。

唾液淀粉酶的本质是蛋白质,根据酶的专一性，能使蛋白质水解的酶是蛋白酶。

所以C答案正确。

2.【答案】C

【解析】本题考查酶的化学本质及概念。

酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物。

这些有机物中，绝大多数是蛋白质，少数的RNA具有催化作用，也是酶。

生物的新陈代谢由一系列的化学反应组成，其中的每一个化学反应都是由酶来催化的，所以说新陈代谢离不开酶。

3.【答案】C

【解析】本题考查酶的相关知识。

酶能降低反应的活化能，本身不提供能量。

酶的活性易受酸、碱、高温、金属离子和抑制剂影响，与环境关系密切。

酶绝大多数是蛋白质，可被分解为氨基酸，少数酶是RNA，可被降解成核苷酸片段。

4.【答案】B

【解析】胃液正常的pH值是2，当pH值为10的时候，胃蛋白酶结构已破坏，故尽管从10降到2，胃蛋白酶也不会有变化。

5.【答案】A

【解析】只有对照实验才需设置变量，纯粹的观察实验（如用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体）则无需设置变量。

6.【答案】B

【解析】考查酶促反应速度与酶浓度的关系。

增加底物浓度，酶的量不改变，单位时间催化生成产物比之前增多，反应速度增大。

7.【答案】C

【解析】干面包里是否有麦芽糖，假如干面包里原先含有麦芽糖，那么嚼碎之后变红，就不能证明是有淀粉转化而来的了。

D中即使面包变质也不会转化为麦芽糖，因为只有酶才会使淀粉转化为麦芽糖。

8.【答案】D

【解析】马铃薯片X是没煮过的，马铃薯中含有促使过氧化氢分解的酶，但酶会在高温中失活.马铃薯细胞中的过氧化氢酶能催化过氧化氢分解成水和氧气，所以产生气泡。

假如高温处理过，则该酶失去活性，上述反应不会发生。

二、非选择题：

1．【答案】

（1）在该实验中，只有在恒温条件下，才能排除温度对结果的干扰。

37℃是唾液淀粉酶起催化作用的最适宜温度。

（2）淀粉已完全水解。

（3）提高唾液的稀释倍数。

（4）唾液淀粉酶的最适pH是6.8，高于或低于此pH时，酶活性逐渐降低。

　【解析】本题考查外界条件对酶活性的影响。

酶的活性受环境中pH影响很大，一种酶要发挥其催化活性，必须在一定的pH范围之内。

如唾液淀粉酶催化作用的最适宜pH是6.80，所以3号试管中的淀粉被彻底分解，而其他试管中的淀粉未被分解完。

2．【答案】

（1）受反应液中的酶浓度的抑制

（2）酶反应的最适温度

（3）温度升高使酶活性下降

（4）速度加快无催化反应

（5）C

【解析】本题主要考查酶的特性之一：

酶需要适宜的条件。

同时还需要分析高温和低温条件下酶催化效率低的本质区别。

（1）在一定范围内，随着反应物浓度上升，酶的催化反应速度上升，但当与酶作用饱和后，其反应速度几乎不再改变而保持稳定。

（2）在一定温度范围内，酶的催化作用随温度升高而加快并逐渐达到最大，此时的温度是酶反应的最适温度。

（3）从温度对酶催化作用的影响的曲线图中可以看出，高温对酶的抑制作用要比低温强。

（4）一般地说，超过60℃，绝大多数的酶已失去活性。

失去活性的酶即使恢复到最适温度，也不能起催化作用了。

（5）所给的4个选项中只有胰蛋白酶的最适pH值在8左右。

3.【答案】

（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，沸水浴一段时间；④观察实验现象并记录实验结果。

（3）含有蔗糖和淀粉酶溶液的试管（试管甲），以及含有淀粉和淀粉酶溶液的试管（试管乙）中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀；

（4）（哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶）酶的催化作用具有专一性；

（5）20℃　低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少。

【解析】本题考查酶的催化作用与温度的关系。

4.【答案】

（1）使两者混合时温度一致，即酶催化反应温度维持恒定；

（2）凝乳时间会延长，因为混合保温达到指定温度需一定时间；

（3）说明在一定范围内（20℃～40℃）酶的活性随温度升高而升高；

（4）①能凝乳②不能凝乳；

（5）pH值

【解析】考查学生对酶的性质、酶的作用条件是否掌握。

这种具实验背景的理论题值得注意。

5.【答案】

（2）高温使过氧化氢酶变性，失去活性；高温使底物过氧化氢全部分解完毕。

（或既有过氧化氢酶变性，又有底物被全部分解。

）

（3）方案①:

将试管温度慢慢降至37℃,无气泡产生。

继续向试管中

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