苏教版(2019）高中生物 必修1 第三章 第一节 第1课时　酶与酶促反应（学案+课时对点练 word版含解析）

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第一节　生命活动需要酶和能源物质第1课时　酶与酶促反应[学习目标]　1.概述酶的本质及作用实质。2.阐明酶的特性。3.探究酶催化的高效性和专一性。一、酶的本质及作用的实质1．酶的本质(1)酶本质的探索历程①1857年，法国科学家巴斯德证实酒精发酵是由酵母菌引起的。②1897年，德国科学家毕希纳证明引起发酵的是酵母菌所含的酶。③1926年，美国科学家萨姆纳分离并提纯了脲酶结晶，并证明脲酶是蛋白质。④1936年，科学家制取蛋白酶结晶，确立酶是蛋白质的观念。⑤20世纪80年代，科学家发现少数RNA具有生物催化功能，并将其称为核酶。(2)酶的本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA。2．酶的作用实质(1)酶促反应：指由酶催化的化学反应。(2)活化能：在一定温度下，分子从基态转变为容易发生化学反应的过渡态所需的能量。(3)活化分子①概念：处于过渡态的分子称为活化分子。②规律：在一个化学反应体系中，活化分子越多，反应速率就越快。③增多途径a．加热或光照等方法。b．使用催化剂降低活化能。(4)酶催化作用实质：降低生化反应所需的活化能，使生化反应在较低能量水平上进行，从而加快生化反应。(5)酶的催化作用通常是在常温、常压下进行的。酶是由活细胞产生的，一般在细胞内、外均具有催化活性。判断正误(1)酶的基本组成单位都是氨基酸(　　)(2)酶可以通过食物直接获取(　　)(3)酶能够为化学反应提供能量(　　)(4)酶一定能够使化学反应的速度加快(　　)答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×酶催化作用的实质如图表示催化剂降低化学反应活化能的示意图。(1)无催化剂时，反应所需要的活化能是多少？有无机催化剂时，反应所需要的活化能是多少？有酶催化时，反应所需要的活化能又是多少(用图中字母表示)？与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用有什么特点？提示　DA。DB。DC。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。(2)酶是否为化学反应提供能量？酶加快反应速率的机理是什么？提示　酶不能为化学反应提供能量。酶是通过降低生化反应所需的活化能来加快反应速率的。酶相关分析1．(2022·江苏扬州高一期末)下列对酶的叙述，正确的是(　　)A．酶的组成单位都是氨基酸B．酶在催化反应前后本身的性质会发生改变C．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性D．酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能答案　D解析　酶的化学本质是蛋白质或RNA，其基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，A错误；酶在催化反应前后本身的性质不变，B错误；酶既可以在细胞内发挥作用，也可以在细胞外发挥作用，C错误。2.活化能是指在一定温度下，分子从基态转变为容易发生化学反应的过渡态所需要的能量。如图所示为酶的作用模型，请据图回答下列问题：(1)从图中可以看出，没有酶催化时，发生化学反应需要的活化能________，有酶催化时，发生化学反应需要的活化能________，a指______________，因此，酶催化作用的本质是_______________________________________。(2)酶的化学本质是________________，酶起作用的部位是________________。答案　(1)高　低　酶所降低的活化能　降低化学反应的活化能　(2)蛋白质或RNA　细胞内或细胞外二、酶的特性1．探究酶的高效性(1)过程(2)结论：酶具有催化作用，且与无机催化剂相比具有高效性。2．酶具有专一性(1)含义：一种酶只能催化一种或一类生化反应。(2)专一性机制：酶催化作用的专一性与酶的活性中心和底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系相关，当酶的活性中心与底物分子结合时，就启动了化学反应。(3)证明酶具有专一性的实验。判断正误(1)蛋白酶只能催化蛋白质的水解而不能催化淀粉的水解，这一现象体现了酶的专一性(　　)(2)由于酶在化学反应前后性质和数量没有改变，所以酶具有高效性(　　)(3)酶的专一性与酶的活性中心和底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系相关(　　)答案　(1)√　(2)×　(3)√分析酶的特性1．资料　1913年生物化学家 Michaelic和 Menten提出了酶的中间产物学说。他们认为：酶降低活化能的原因是酶参加了反应，即酶分子与底物分子先结合形成不稳定的中间产物(中间结合物)，这个中间产物不仅容易生成，而且容易分解出产物，释放出原来的酶。如果以E表示酶，S表示底物，ES表示中间产物，P表示反应终产物，其反应过程可表示如下：E＋S→ES→E＋P。中间产物学说解释了酶的作用有什么特点？提示　该学说认为酶参与了底物的反应，生成了不稳定的中间产物，因而使反应沿着活化能较低的途径迅速进行，因此该学说解释了酶的高效性。2．根据蔗糖酶的作用过程示意图回答下列问题：(1)蔗糖酶只能水解蔗糖的原因是什么？提示　蔗糖酶的活性中心只能与蔗糖分子的空间结构相匹配。(2)该示意图体现了酶的什么特性？提示　专一性。3．酶和无机催化剂都能催化化学反应。与无机催化剂相比，酶所特有的是(　　)A．能为反应物提供能量 B．能降低化学反应的活化能C．所有的酶都是蛋白质 D．催化化学反应更高效答案　D4．(2022·江苏徐州高一期末)如图表示某类酶作用的模型。下列相关叙述正确的是(　　)A．酶只能在活细胞中发挥催化作用B．图中模型可用来解释酶的催化具有高效性C．图中A表示酶，反应前后化学性质不发生变化D．酶的作用实质是提供化学反应的活化能答案　C解析　在细胞内或外，只要条件适宜，酶都能发挥作用，A错误；图示中A表示某种酶；B表示底物；C和D表示水解产物，该模型可以解释酶的专一性，B错误；酶作用的机理是降低化学反应的活化能，D错误。题组一　酶的本质及作用实质1．下列关于酶的叙述，正确的是(　　)A．酶彻底水解的产物都是氨基酸B．酶能为生物体内的化学反应提供能量C．酶通过降低或提高化学反应的活化能来提高化学反应速率D．所有的酶都含有C、H、O、N四种元素答案　D解析　酶彻底水解的产物是氨基酸或核糖核苷酸，A错误；酶不能为生物体内的化学反应提供能量，B错误；酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率，C错误。2．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．蛋白质 B．脂肪酶C．RNA D．淀粉酶答案　C3．(2022·江苏南京高一期末)如图表示物质S在酶E的催化下水解成P的反应图解，下列叙述正确的是(　　)S＋H2Oeq \o(――→,\s\up7(酶E))2PA．酶E可为该反应提供活化能B．酶E的基本组成单位是葡萄糖C．若S代表二肽，则酶E、P分别代表肽酶、氨基酸D．若S是麦芽糖，则可用斐林试剂来检测P的生成情况答案　C解析　酶在反应过程中起催化作用，可以降低化学反应所需活化能，A错误；酶大多数为蛋白质，少数为RNA，其基本单位为氨基酸或核糖核苷酸，B错误；肽链在肽酶的作用下可以水解成氨基酸，若S代表二肽，即由两个氨基酸组成的二肽，在肽酶的作用下，S水解成两个氨基酸，因此E、P可分别代表肽酶、氨基酸，C正确；麦芽糖和麦芽糖的水解产物葡萄糖均为还原糖，无论是否有葡萄糖的产生，斐林试剂均可与其反应产生砖红色沉淀，故不可用斐林试剂检测P的生成情况，D错误。4．(2022·江苏泰州中学高一期末)如图所示，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有催化剂的反应曲线，下列图中的 E 可以表示酶所降低的活化能的是(　　)答案　B题组二　酶的特性5．(2022·江苏淮安高一期末)下图表示一个酶促反应过程示意图，它所反映的酶的一个特性和a、b、c最可能的物质依次是(其中O表示组成物质b的单体)(　　)A．专一性；淀粉酶、淀粉、麦芽糖B．专一性；麦芽糖酶、麦芽糖、葡萄糖C．高效性；蛋白酶、蛋白质、多肽D．高效性；脂肪酶、脂肪、甘油和脂肪酸答案　A6．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RNAB．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—底物复合物答案　D解析　蔗糖酶的化学本质是蛋白质，A错误；图示表明蔗糖酶只能催化分解蔗糖，说明了酶的专一性，B错误；一分子蔗糖可以水解为一分子葡萄糖和一分子果糖，C错误；由图示可知，蔗糖酶只能催化分解蔗糖，而不能催化分解麦芽糖，其原因是酶与底物不能结合形成酶—底物复合物，D正确。7．(2022·江苏连云港高一期末)下表是某生物兴趣小组研究酶的某一特性的实验，下列相关分析正确的是(　　)A.该实验能证明淀粉酶具有专一性B．第⑥步水浴加热的温度应维持在37 ℃C．该实验使用的是α­淀粉酶，不是唾液淀粉酶D．实验中将斐林试剂改为碘液，也能得出相同结论答案　A解析　本实验的自变量是底物的种类，因变量是底物是否被分解，实验的设计思路是采用同种酶不同底物的思路来证明淀粉酶具有专一性，A正确；第⑥步水浴加热的温度应维持在50～65 ℃，B错误；根据实验温度可推测，该实验使用的是唾液淀粉酶，不是α­淀粉酶，因为唾液淀粉酶的最适温度在37 ℃左右，C错误；实验中将斐林试剂改为碘液，不能得出相同结论，因为用碘液无法检测出蔗糖是否被水解，D错误。8．某研究性学习小组按下表进行了实验操作，发现试管2比试管1产生了明显多的气泡。该实验说明了(　　)A.酶具有专一性 B．酶具有高效性C．酶具有多样性 D．酶是蛋白质答案　B解析　根据表中信息可以看出，该实验的自变量是催化剂的种类(酶和无机催化剂)，因变量是过氧化氢分解速度的快慢；根据题干“试管2比试管1产生了明显多的气泡”可推知，过氧化氢酶的催化效率比无机催化剂FeCl3要高，因此该实验说明了酶具有高效性，B正确。选择题9～10题为单选题，11～13题为多选题。9．(2022·江苏省响水中学高一期中)下列有关酶的叙述错误的是(　　)A．酶可以由C、H、O、N、P元素组成B．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸C．酶具有催化作用是因为酶能给化学反应提供能量D．一种酶能催化一种或一类化学反应答案　C解析　酶催化作用的原理是降低化学反应的活化能，不能给化学反应提供能量，C错误。10．(2022·江苏盐城伍佑中学高一期末)某科研小组从木瓜内提取到一种蛋白酶——木瓜蛋白酶。下列对该酶的叙述，正确的是(　　)A．木瓜蛋白酶空间结构改变后不能与双缩脲试剂反应呈紫色B．木瓜蛋白酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率C．利用木瓜蛋白酶、蔗糖酶和蛋白块可探究木瓜蛋白酶的专一性D．不加酶与加木瓜蛋白酶两组实验对照，可说明木瓜蛋白酶具有高效性答案　B解析　木瓜蛋白酶空间结构改变后可以与双缩脲试剂反应呈紫色，因为肽键没有断裂，A错误；要探究木瓜蛋白酶的专一性需要用同一种酶分别和不同的底物进行实验，C错误；酶具有高效性是通过与无机催化剂相比得出的，因此不加酶与加木瓜蛋白酶两组实验对照，无法说明木瓜蛋白酶具有高效性，D错误。11．(2022·南京高一检测)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图所示。下列分析正确的是(　　)A．甲酶不能够抗该种蛋白酶降解B．甲酶可能是具有催化功能的RNAC．乙酶的化学本质为RNAD．乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变答案　BD解析　分析题干及图可知，甲酶的化学本质不是蛋白质，有可能是具有催化作用的RNA，B正确；乙酶的化学本质为蛋白质，C错误。12．某生物研究所在一种专门用于分解PET塑料的水解酶研究方面取得重要突破，未来将据此培育出专“吃”PET塑料的新酶种，通过生物降解方法帮助解决日益严重的塑料垃圾污染问题。下列关于这种新酶的叙述，正确的是(　　)A．该酶分解塑料以后，自身被消耗B．该酶的化学本质最可能是蛋白质C．用该酶进行生物降解塑料，比传统的化学分解效率高，污染小D．该酶的作用机理是降低化学反应的活化能答案　BCD解析　酶只是起催化作用，在反应前后，酶的数量和性质不发生变化，A错误。13．如图所示是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的4个组别。下列相关叙述错误的是(　　)A．组别①号与②号对照，说明加热能降低化学反应的活化能B．组别①号与④号对照，说明酶具有高效性C．组别③号与④号实验均可置于90 ℃水浴中进行D．温度是组别③号与④号的无关变量答案　ABC解析　加热能使一部分过氧化氢分子获得能量而成为活化分子，不是降低反应的活化能，A错误；组别①号与④号对照，说明酶具有催化作用，B错误；在90 ℃水浴中过氧化氢会分解产生氧气，故组别③号和④号实验不能置于90 ℃水浴中进行，C错误。14．有学生发现新鲜土豆和新鲜猪肝有同样的催化过氧化氢分解的效果。他们利用新鲜土豆完成了一组过氧化氢在不同条件下的分解的实验，请回答有关的问题：(1)实验原理：新鲜的土豆研磨液中含有____________，Fe3＋是无机催化剂，它们都可以催化过氧化氢分解为水和氧气。材料用具：量筒、试管、滴管、大烧杯、酒精灯等；新鲜的质量分数为30%的土豆研磨液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为3.5%的FeCl3溶液、蒸馏水。方法步骤：(2)观察实验现象，实验的因变量是_________________________________。(3)结果预测：①1号试管和2号试管相比，1号试管中几乎没有气泡产生，2号试管中有____________产生。这一现象说明____________________________________。②3号试管和4号试管相比，4号试管中产生的气体量大。这一结果的对比，说明酶具有________________(填酶的特性)。答案　(1)过氧化氢酶　(2)过氧化氢的分解速率(3)①少量气泡　加热能促进过氧化氢分解　②高效性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、蔗糖溶液、淀粉溶液、斐林试剂、试管、水浴锅。(1)若“＋”代表加入适量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙、丙、丁可代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。(2)实验步骤：①按照上表中的设计，取试管、加溶液。②混匀，37 ℃恒温水浴一段时间。③取出试管，分别加入适量的__________，混匀，在________条件下隔水加热一段时间。④观察实验现象并记录实验结果。(3)结果预测：_________________________________________________。(4)结论：__________________________________________________。答案　(1)如表所示(2)③斐林试剂　50～65 ℃　(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)酶的催化作用具有专一性化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体细胞核(真核生物)作用场所细胞内、外或生物体外均可起作用作用原理降低化学反应活化能来源活细胞生理功能具有生物催化作用编号加入物质处理现象13 mL体积分数为3%的H2O2溶液滴入等量蒸馏水基本无气泡，木条不复燃2滴入等量质量分数为5%的FeCl3溶液有较多气泡，木条复燃3滴入等量新鲜酵母菌液(含过氧化氢酶)有更多气泡，木条猛烈燃烧试管编号12可溶性淀粉溶液2 mL－蔗糖溶液－2 mL淀粉酶溶液2 mL2 mL37 ℃保温5 min新配制的斐林试剂2 mL2 mL水浴加热1 min实验现象有砖红色沉淀没有砖红色沉淀实验结论酶具有专一性操作顺序项目试管号注意事项12①可溶性淀粉溶液2 mL—②蔗糖溶液－2 mL③淀粉酶溶液2 mL2 mL轻轻振荡试管④37 ℃下保温时间5 min5 min试管下部入水⑤加入斐林试剂2 mL2 mL⑥水浴加热时间1 min1 min试管下部入水⑦结果操作顺序具体操作试管12①加入体积分数为3%的H2O2溶液2 mL2 mL②滴加质量分数为5%的FeCl3溶液2滴—滴加质量分数为20%的肝脏研磨液(含过氧化氢酶)—2滴分组步骤　　1号试管2号试管3号试管4号试管第一步2 mL H2O22 mL H2O22 mL H2O22 mL H2O2第二步2滴蒸馏水2滴蒸馏水，90 ℃水浴加热2滴FeCl3溶液2滴土豆研磨液　　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　　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－＋＋－