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第五章细胞的能量供应和利用第一节降低化学反应活化能的酶一、酶的作用和本质1．细胞代谢(1)场所：活细胞内。
(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．酶在细胞代谢中的作用——比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验原理：过氧化氢在水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3＋和肝脏研磨液中过氧化氢酶的作用下加速分解。
(2)实验步骤和实验现象试管步骤相同处理向4支试管中分别加入2 mL过氧化氢溶液不同处理不处理放在90 ℃左右的水浴中加热滴入2滴FeCl3溶液滴入2滴肝脏研磨液现象气泡基本无少较多很多带火星卫生香无复燃有复燃复燃性较强复燃性很强(3)实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，催化效率更高。
3．控制变量和对照实验(1)自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量。
(2)因变量：因自变量改变而变化的变量叫作因变量。
(3)无关变量：除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。
控制变量的科学方法：（4）对照实验：除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。
对照实验的类型和对照组、实验组的判断：1．空白对照设置两组实验，其中施加实验变量(要研究的因素)处理的为实验组，常态或未施加实验变量(要研究的因素)处理的为对照组。
自变量为实验变量的有无。
一般验证性实验采用空白对照。
2．相互对照设置三组以上的实验，每一组既作为实验组，同时又是其他组的对照。
自变量为实验变量的不同量度(或类别)。
一般“探究××最适(佳)条件”的实验采用相互对照。
3．自身对照实验组、对照组在同一实验对象上进行，即实验处理前的为对照组，处理后的为实验组，自变量为实验变量的处理与否，如“探究植物细胞的吸水和失水”实验。
4．条件对照增设了与实验变量无关的一组实验。
常结合空白对照进行，具有反证或加强作用。
如“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中：以蝌蚪为实验材料，甲组(实验组)饲喂甲状腺激素；乙组(条件对照组)饲喂甲状腺抑制剂；丙组(空白对照组)对蝌蚪不做任何处理。
第5章细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶第1课时酶的作用和本质课后篇巩固提升合格考达标练1.下列有关酶的叙述,正确的是()A.酶提供了使反应能进行所必需的活化能B.酶在催化反应时与温度和pH有关,而酶的活性与温度和pH无关C.若酶的空间结构被破坏,则其活性就会丧失D.一个酶分子只能起一次催化作用,不是提供能量;酶的催化作用与酶的活性受温度、pH 等多种因素的影响;酶的空间结构被破坏,酶会发生永久性失活;酶可以多次重复利用。
2.对盛有过氧化氢的试管加热和加入催化剂,都能够促进其分解,下列相关叙述正确的是()A.二者的基本原理是相同的B.前者是使过氧化氢分子的能量提高,而后者不影响过氧化氢分子的能量C.两者都可以降低过氧化氢分子的活化能D.酶和F e3+的作用原理是不同的,达到活化能,使反应能够进行;催化剂则是降低过氧化氢分子的活化能,从而使反应能够发生,二者的基本原理是不同的。
酶和F e3+都是催化剂,它们的作用原理是相同的,只是效率不同。
3.下列实验所采取的措施,不涉及“降低化学反应活化能”原理的是()A.利用果胶酶提高水果的出汁率B.滴加肝脏研磨液促使过氧化氢的分解C.滴加FeCl3溶液提高过氧化氢的分解速率D.利用水浴加热提高过氧化氢的分解速率,从而使果汁更易榨出;肝脏研磨液中含过氧化氢酶,可催化过氧化氢水解;FeCl3可作为无机催化剂降低化学反应的活化能,从而提高过氧化氢的分解速率;利用水浴加热提高过氧化氢的分解速率是利用温度升高,以提供能量使反应分子达到活化态的原理来加快过氧化氢的分解。
4.下图为某化学反应在有酶催化和无酶催化条件下的能量变化过程,假设酶的环境条件适宜,对于图中曲线分析错误的是()A.曲线①表示无酶条件下的能量变化B.若使用无机催化剂,则图中B点在纵轴上向上移C.该图体现出酶能提供活化能D.曲线中纵坐标所示的AB段为酶所降低的活化能①曲线为无酶催化条件,②曲线是有酶催化条件,A项正确;酶降低活化能的能力比无机催化剂强,若使用无机催化剂,则图中B点在纵轴上向上移,B项正确;酶不能提供活化能,但是酶可以降低活化能,C项错误;根据题图分析可知,CA段表示在无催化剂的条件下化学反应需要的活化能,CB段表示在有酶催化的条件下化学反应需要的活化能,AB段为有酶催化时降低的活化能,D项正确。
第五章 细胞的能量供应和利用[本章概述] 细胞的生命活动是需要能量来驱动的，太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头。
外界能量进入细胞，并为细胞所利用，是通过复杂的化学反应来实现的，本章我们来探讨细胞是如何通过化学反应来获取和利用能量的。
本章包括4节内容：1.降低化学反应活化能的酶。
2.细胞的能量“通货”ATP。
3.细胞呼吸的原理和应用。
4.光合作用与能量转化。
第1节 降低化学反应活化能的酶第1课时 酶的作用和本质1．通过实验探究，分析酶在细胞代谢中的作用。
2．通过探究实践，进一步学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，能设置对照组和重复实验。
3．通过阅读教材，了解酶的发现历程，认识到科学是在实验和争论中前进的，并加深对酶本质的理解。
1．排除胃的物理性消化。
2．是胃内的化学物质将肉块分解了。
3．收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
知识点1 酶在细胞代谢中的作用请仔细阅读教材第76～78页，完成下面的问题。
1．细胞代谢 (1)场所：细胞中。
(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 (1)实验原理①2H 2O 2――→加热2H 2O ＋O 2；②2H 2O 2――→过氧化氢酶2H 2O ＋O 2； ③2H 2O 2――→FeCl 32H 2O ＋O 2。
过氧化氢在自然条件下分解缓慢，用新鲜的肝脏研磨液、Fe 3＋以及加热的方法使过氧化氢分解，通过观察气泡数目和比较对卫生香的助燃程度可以了解过氧化氢酶的作用和意义。
(2)实验材料：新鲜的肝脏研磨液。
(3)实验步骤以及变量控制实验中变量的控制 ①相关概念⎩⎪⎨⎪⎧自变量：实验过程中可以人为改变的变量。
因变量：随着自变量的变化而变化的变量称做因变量。
无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。
②结合上述概念，试着分析该实验中的自变量、因变量、无关变量、对照组、实验组，填入下表。
第5章细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶第1课时酶的作用和本质1．在过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率比较实验中，把肝脏制成研磨液的目的是( ) A．有利于过氧化氢酶的释放B．保护过氧化氢酶C．提高过氧化氢酶的活性D．以上说法都不对答案：A2．下列有关酶的叙述不正确的是( )A．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸B．酶是生物催化剂C．酶能降低化学反应的活化能D．产生酶的细胞均有分泌功能答案：D3．在如图所示的实验中，属于自变量的是( )A．催化剂B．过氧化氢分解的速率C．产生气泡量D．试管中的过氧化氢溶液的量答案：A4．20世纪80年代，科学家发现了一种RnaseP酶，是由20%的蛋白质和80%的RNA组成，如果将这种酶中的蛋白质除去，并提高Mg2＋的浓度，他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明( )A．RNA具有生物催化作用B．酶是由RNA和蛋白质组成的C．酶的化学本质是蛋白质D．绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA答案：A5．下图为酶的作用模型，识图并结合有关知识判断下列叙述有误的是( )A．无酶催化时，发生化学反应所需的活化能较高B．酶起作用的部位是细胞内或细胞外C．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸D．图中的a指发生化学反应需提供的能量答案：D6．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：(2)在实验过程中单一的变量称作自变量。
上述实验中，属于自变量的是________，随着________的变化而变化的变量称为因变量。
上述实验中，因变量为________。
(3)上述实验中还运用了一个重要的实验原则，即______原则。
对照组是__________，实验组是________(填试管编号)。
(4)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____________。
答案：(1)控制变量(2)温度和催化剂的种类自变量过氧化氢的分解速率(3)对照性1号试管2、3、4号试管(4)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A级基础巩固1．1773年，科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：让鹰吞下装有肉块的小铁笼，一段时间后，取出铁笼，发现肉块消失了。
依据该实验下列说法正确的是( ) A．该实验由于只有一组实验，所以没有形成对照B．小铁笼的巧妙之处在于排除了胃物理性消化的干扰C．本实验可以得出是胃蛋白酶将肉块消化分解的结论D．本实验也能说明酶可以在细胞外起调节生命活动的作用解析：该实验只有一组实验，形成前后自身对照，A错误；小铁笼的巧妙之处在于排除了胃物理性消化的干扰，B正确；本实验可以得出是胃产生了物质将肉块消化分解的结论，但是不能确定是胃蛋白酶的作用，C错误；该实验证明了胃部产生的化学物质可以在细胞外发挥作用，D错误。
答案：B2．对盛有过氧化氢的试管水浴加热和加入催化剂，都能够促进其分解，下列相关叙述正确的是( )A．加热和加入催化剂的基本原理是不同的B．加热和加入催化剂都可以使过氧化氢分子的能量提高C．加热和加入催化剂都可以降低过氧化氢分子的活化能D．酶和Fe3＋的作用原理是不同的解析：加热可以使过氧化氢分子的能量提高，加入催化剂可以降低过氧化氢分解反应的活化能。
答案：A3．下列有关酶的叙述正确的是( )①酶是具有分泌功能的细胞产生的②有的从食物中获得，有的是体内转化而来③酶是活细胞产生的④绝大多数酶的化学本质是蛋白质⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇⑥酶在代谢中有多种功能⑦酶只是起催化作用⑧酶只在细胞内发挥作用A．①②⑤B．③④⑧C．③④⑦D．④⑤⑥解析：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质类物质，少数酶为RNA。
酶只有催化作用。
答案：C4．将少许的二氧化锰和鸡肝匀浆分别加入到等量等浓度的过氧化氢溶液中，检测两者产生的气体量。
下列有关该实验结果的预测，正确的是(注：实线为加入二氧化锰产生氧气的速率，虚线为加入鸡肝匀浆产生氧气的速率)( )解析：本题通过曲线考查酶的高效性，二氧化锰与鸡肝匀浆中的过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解，与无机催化剂二氧化锰相比，过氧化氢酶降低活化能更明显，反应速率更高，即相对产氧速率更高，故只有A图曲线符合题意，BCD不符合题意。
答案：A5．当某种RNA存在时，生物体内的某种化学反应能正常进行，当这种RNA被有关的酶水解后，此种化学反应的速率便慢了下来。
由此可以说明( )A．RNA是核酸的一种B．RNA也可起生物催化剂的作用C．RNA主要存在于细胞质中D．RNA是该种生物的遗传物质解析：根据题意分析可知，RNA能催化化学反应的进行，是一种生物催化剂。
答案：B6．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。
_____________________________________________________。
答案：(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B级能力训练7．下列关于活化能的叙述，正确的是( )A．活化能是分子从活跃状态转变为常态所需要的能量B．无机催化剂、水浴加热都可以降低化学反应的活化能C．酶提供了化学反应的活化能D．同无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用效果更显著解析：酶和无机催化剂均能降低化学反应的活化能。
相比之下，酶降低活化能的作用效果更显著。
水浴加热虽然能加快化学反应速度，但并没有降低反应的活化能。
答案：D8．某种酶是由419个氨基酸组成的蛋白质。
科学家利用生物技术做出了5种不同长度的该酶的片段，并分别测定其活性如图所示。
分析该酶最可能具有活性的部分是( )A．第1号氨基酸到第43号氨基酸B．第44号氨基酸到第85号氨基酸C．第196号氨基酸到第419号氨基酸D．第197号氨基酸到第302号氨基酸解析：分析图示可知：1－196片段具有活性，说明酶具有活性的部位在第1号至第196号氨基酸之间；86－419片段没有活性，说明酶具有活性的部位在第86号氨基酸之前；44－4 19片段具有活性，说明酶具有活性的部位在第44号氨基酸之后。
综上分析，酶具有活性的部位是第44号氨基酸至第85号氨基酸，B项正确，A、C、D三项均错误。
答案：B9．猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示。
在35 ℃水浴中保温一段时间后，1、2中加入适量双缩脲试剂，3、4不加任何试剂，下列实验能达到目的的是( )A．实验① B．实验②C．实验①、实验②都能D．实验①、实验②都不能解析：因猪笼草分泌液中有蛋白酶，本质为蛋白质，1、2中加双缩脲试剂都有显紫色反应，所以实验①不可以；而3、4中可以通过对比蛋白块的大小来看是否进行了反应，本实验中自变量是有无分泌液，遵循单一变量原则，所以实验②可以。
答案：B10．如图曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化条件和酶催化条件下生成物质P所需的能量变化过程。
下列相关叙述正确的是( )A．ad段表示在无催化剂条件下，物质A生成物质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．若仅增加反应物A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：物质A生成物质P需要的活化能用ac表示。
酶降低活化能比无机催化剂更明显，若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将向上移动。
若仅增加反应物A的量，图中曲线的原有形状不会发生改变。
若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，所需活化能增加，b在纵轴上将向上移动。
答案：D11．下表是有关H2O2的系列实验，请回答有关问题：(1)序号3的实验现象是_________________________________。
(2)序号3的土豆浸出液中含有的对此实验起作用的物质是________，土豆浸出液能否重复使用？________(填“能”或“不能”)。
(3)若表中X的内容是收集100 mL气体所需的时间，你预测X1、X2、X3、X4的大小关系是 ________。
解析：(1)序号3中加入土豆浸出液，含有过氧化氢酶，产生大量气泡。
(2)土豆浸出液中起作用的物质为过氧化氢酶，由于酶在反应前后“质”和“量”都不发生改变，所以可以重复利用。
(3)由于酶具有专一性，4中含有唾液淀粉酶，对H2O2分解不起催化作用，故X1≈X4>X2>X3。
答案：(1)产生大量气泡(2)过氧化氢酶能(3)X1≈X4>X2>X312．下面的三个图是某研究小组围绕探究H2O2分解条件而获得的实验结果。
试回答下列问题：(1)图1、2、3所代表的实验中，实验自变量依次为_____________、______________、________________。
(2)根据图1可以得出的实验结论是_____________________________________________________________________________。
(3)图2曲线BC段产生的最可能原因是__________________________________________________________________________。
(4)根据你的理解，图3曲线纵坐标最可能代表___________。
解析：(1)图1为比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，催化剂的种类是自变量；图2显示氧气的产生速率随H2O2浓度的变化而变化，因此H2O2浓度是自变量，氧气产生速率为因变量；同理图3中温度为自变量。
(2)由图可看出加过氧化氢酶的速率要大于加Fe3＋的速率，说明酶的催化作用具有高效性。
(3)图示显示，氧气产生量不再随H2O2浓度的增加而增加，应该是酶已达到饱和，即反应受过氧化氢酶数量(浓度)的限制。
