降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶.

一、酶在細(xì)胞代謝中的作用.

1．細(xì)胞代謝:細(xì)胞內(nèi)(場(chǎng)所)細(xì)胞中各種化學(xué)反應(yīng)的統(tǒng)稱(實(shí)質(zhì)),細(xì)胞代謝是細(xì)胞生命活動(dòng)的基礎(chǔ)(功能).

二、實(shí)驗(yàn):比較過氧化氫在不同條件下的分解.

1．實(shí)驗(yàn)原理:水浴加熱、三氯化鐵以及肝臟研磨液中的過氧化氫酶均可影響雙氧水分解速率.

2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):

3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論:

（1）1和2對(duì)比:加熱提高反應(yīng)速率.

（2）1和3、4對(duì)比:催化劑提高反應(yīng)速率.

（3）3和4對(duì)比:有機(jī)催化劑效率高.

4．注意事項(xiàng):

（1）肝臟:新鮮,保證活性;研磨,增加反應(yīng)接觸面積,充分反應(yīng);

（2）滴管:不能混合使用,防止試劑污染.

三、酶作用機(jī)理:

1．酶在細(xì)胞代謝中的作用:使細(xì)胞(場(chǎng)所)代謝(前提)能在溫和條件下快速(高效性)進(jìn)行.

2．酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能:

（1）活化能:分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量.終態(tài)對(duì)應(yīng)產(chǎn)物;常態(tài)對(duì)應(yīng)反應(yīng)物;終態(tài)含有的能量比常態(tài)低.

（2）活化能與化學(xué)反應(yīng)速率:

① 反應(yīng)物具有的能量達(dá)到活躍狀態(tài),反應(yīng)才能進(jìn)行;

② 途徑:加熱是提供活化能,加油上坡;催化劑是降低反應(yīng)的活化能,愚公為此移山.

四、相關(guān)變量:

1．自變量(X):在實(shí)驗(yàn)中人為改變的變量,曲線圖的橫坐標(biāo).

（1）實(shí)例:溫度,試管2.催化劑,試管3,無機(jī)催化劑;試管4,有機(jī)催化劑.

2．因變量(Y):隨自變量變化而變化的量,曲線圖的縱坐標(biāo).

（1）實(shí)例:反應(yīng)速率.

3．無關(guān)變量(常數(shù)):除自變量外,實(shí)驗(yàn)中對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的變量.

（1）實(shí)例:反應(yīng)物的性質(zhì)和濃度,肝臟的新鮮程度,添加的量,反應(yīng)時(shí)間等.

五、對(duì)照實(shí)驗(yàn):除一個(gè)因素外,其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn).

1．原則:除要研究的變量外,其他變量都應(yīng)當(dāng)始終保持相同;控制、減少無關(guān)變量,以減少誤差.

2．分類:

（1）空白對(duì)照:不做任何處理,過氧化氫分解實(shí)驗(yàn)的試管1.

（2）自身對(duì)照:實(shí)驗(yàn)與對(duì)照在同一對(duì)象上進(jìn)行,即不另設(shè)對(duì)照組.植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原.

（3）條件對(duì)照:給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理,但這種處理是作為對(duì)照意義的,或者說這種處理不是實(shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的實(shí)驗(yàn)變量意義的.動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物,A組喂激素,實(shí)驗(yàn)組.B組不喂激素,條件對(duì)照.C組不喂東西,空白對(duì)照.

（4）相互對(duì)照:不另設(shè)對(duì)照組,而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互對(duì)比對(duì)照.“植物的向性”的等組實(shí)驗(yàn)中,5個(gè)實(shí)驗(yàn)組所采用的都是相互對(duì)照.

3．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):排除無關(guān)變量的影響,增加可信度和說服力.

（1）單一變量原則:其他無關(guān)變量相等且適宜的情況下,設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組作比較

（2）.平行重復(fù)原則:在同樣條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn),以消除偶然誤差.

（3）科學(xué)性原則:實(shí)驗(yàn)方案嚴(yán)謹(jǐn),選材合適,實(shí)驗(yàn)原理科學(xué). 

六、酶的概念:活細(xì)胞產(chǎn)生的(來源)有機(jī)物,絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA(本質(zhì)),催化作用(功能).

1．活細(xì)胞不都產(chǎn)生酶,哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞.

七、酶的作用場(chǎng)所.

1．細(xì)胞內(nèi):呼吸酶.

2．細(xì)胞外:胃蛋白酶.

3．體外:酵母菌的發(fā)酵酶.

八、酶的作用原理:降低化學(xué)反應(yīng)的活化能.

九、酶的意義:使化學(xué)反應(yīng)在溫和的條件(常溫、常壓、適宜pH,液體環(huán)境)下高效進(jìn)行.

十、影響因素:溫度,pH.

十一、與無機(jī)催化劑的比較:

1．共同點(diǎn):

（1）改變化學(xué)反應(yīng)速率,本身不被消耗(數(shù)量、質(zhì)量、種類、性質(zhì)不變).

（2）只能催化已存在的化學(xué)反應(yīng).

（3）降低活化能,提高反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)時(shí)間.

（4）但不改變平衡點(diǎn):平衡點(diǎn),反應(yīng)結(jié)束點(diǎn);達(dá)到平衡點(diǎn),反應(yīng)結(jié)束;不改變平衡點(diǎn),不改變產(chǎn)物的生成量.

2．異同點(diǎn):見酶特性.

十二、酶的特性.

1．高效性:

（1）無機(jī)催化劑的10的7~13次方倍.

（2）意義:保證細(xì)胞代謝順利進(jìn)行.

2．專一性.

（1）鎖鑰學(xué)說:每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng).

（2）意義:保證細(xì)胞代謝有序進(jìn)行.

3．作用條件較溫和:過酸、過堿、高溫都會(huì)破壞蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)而變性,引起酶失活.

（1）溫度:

① 在一定范圍內(nèi),隨溫度的升高,酶的催化作用增強(qiáng):在最適溫度前,抑制活性,分子運(yùn)動(dòng)加快.

② 超過這范圍,酶的催化作用將減弱:開始失活.

③ 高溫使酶失活.

④ 低溫只抑制活性,結(jié)構(gòu)未破壞:升溫可恢復(fù)活性;低溫用來保存酶;蟾蜍的冰凍復(fù)活;

⑤ 解讀:

1）隨著溫度升高,升至最適點(diǎn)期間,活性增加至最高↗;從最適點(diǎn)升溫,活性降低至失活↘;

2）逆著溫度降低,降至最適點(diǎn)期間,活性不變←;從最適點(diǎn)降低,活性降低↙.

⑥ 最適溫度:動(dòng)物體內(nèi)的酶最適溫度在35-40℃;植物體內(nèi)的酶最適溫度在40-50℃,利用溫度差,升溫殺死害蟲;細(xì)菌和真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別大.

（2）pH:在最適pH時(shí),酶的催化作用最強(qiáng).

① 低于或高于最適pH,酶的催化作用減弱:開始失活,空間結(jié)構(gòu)開始受影響.

② 過酸、過堿,使酶失活:空間結(jié)構(gòu)破壞.

③ 解讀:

1）在最適點(diǎn)時(shí),活性最高.

2）從最適點(diǎn)降低至強(qiáng)酸,活性降低失活↙.

3）從最適點(diǎn)升高至強(qiáng)堿,活性降低失活↘.

4）從強(qiáng)酸/堿至最適,已經(jīng)全部失活.

5）酸/堿至最適,活性不變→/←:已經(jīng)部分失活.

④ 最適pH:動(dòng)物體內(nèi)的酶最適pH大多在6.5-8.0;唾液淀粉酶中性,在胃里失活,成反應(yīng)底物;胃蛋白酶1.5;小腸堿性;pH的不同,可以反應(yīng)出酶的專一性,各司其職;酶可作為反應(yīng)物;植物體內(nèi)的酶最適pH大多在4.5-6.5.

（3）溫度與pH關(guān)系:

① 反應(yīng)液pH的變化不影響酶作用的最適溫度;

② 反應(yīng)液溫度的變化不影響酶作用的最適pH;    

③ 雙自變量的圖,縱坐標(biāo)相同,對(duì)比曲線;橫坐標(biāo)相同,對(duì)比曲線;順曲線看,對(duì)比縱坐標(biāo).

十三、酶是蛋白質(zhì)或RNA.

1．試劑法:雙縮脲檢測(cè)呈紫色,是蛋白質(zhì);吡羅紅檢測(cè)呈紅色,是RNA.

2．水解法:蛋白酶水解產(chǎn)物為氨基酸;RNA水解酶產(chǎn)物為核糖核苷酸;反應(yīng)后無活性.

十四、酶的催化作用.

1．酶活性:酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率.

2．設(shè)計(jì)思路:對(duì)比酶和蒸餾水催化底物的反應(yīng)速率.

3．設(shè)計(jì)方案:

（1）材料(無關(guān)變量)同種等量底物;

（2）試劑(自變量):實(shí)驗(yàn)組,相應(yīng)酶的溶液;對(duì)照組,等量蒸餾水.

（3）現(xiàn)象(因變量):實(shí)驗(yàn)組,底物被分解;對(duì)照組,底物不被分解.

4．實(shí)例:過氧化氫添加酶和蒸餾水的反應(yīng).

十五、酶的高效性.

1．設(shè)計(jì)思路:對(duì)比酶與無機(jī)催化劑催化底物的反應(yīng)速率.

2．設(shè)計(jì)方案:

（1）材料(無關(guān)變量):同種等量底物.

（2）試劑(自變量):實(shí)驗(yàn)組,相應(yīng)酶的溶液;對(duì)照組,等量無機(jī)催化劑.

（3）現(xiàn)象(因變量):實(shí)驗(yàn)組,反應(yīng)速率快、反應(yīng)時(shí)間短;對(duì)照組,反應(yīng)速率慢、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng).

3．實(shí)例:過氧化氫添加酶和三氯化鐵催化的反應(yīng).

十六、酶的專一性.

1．設(shè)計(jì)思路:對(duì)比底物是否被分解:

（1）底物不同但酶相同.

（2）底物相同但酶不同.

2．設(shè)計(jì)方案一.

（1）材料(自變量):實(shí)驗(yàn)組,與酶對(duì)應(yīng)的底物;對(duì)照組,另一種底物.

（2）試劑(無關(guān)變量):同一種酶(等量).

（3）現(xiàn)象(因變量):實(shí)驗(yàn)組,發(fā)生反應(yīng);對(duì)照組,不反應(yīng).

（4）實(shí)例:淀粉、蔗糖與唾液淀粉酶反應(yīng).檢測(cè):斐林檢測(cè)麥芽糖,是否出現(xiàn)磚紅色.

3．設(shè)計(jì)方案二.

（1）材料(無關(guān)變量):同種等量底物.

（2）試劑(自變量):實(shí)驗(yàn)組,與底物對(duì)應(yīng)的酶;對(duì)照組,另一種酶.

（3）現(xiàn)象(因變量):實(shí)驗(yàn)組,發(fā)生反應(yīng);對(duì)照組,不反應(yīng).

（4）實(shí)例:淀粉與唾液淀粉酶、胃蛋白酶反應(yīng);檢測(cè):碘溶液,是否變藍(lán).

十七、酶的催化作用需要適宜條件.

1．設(shè)計(jì)方法:梯度法;定量分析.

2．設(shè)計(jì)思路:設(shè)置一系列不同溫度/pH的實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行相互對(duì)照.

3．設(shè)計(jì)方案:

（1）材料(無關(guān)變量):同種等量底物.

（2）處理(單一變量):一系列不同溫度/pH;其他反應(yīng)條件適宜且相同;酶相同.

（3）現(xiàn)象:底物分解速率;底物剩余量;產(chǎn)物生成量.

4．實(shí)例一:淀粉在不同溫度下和淀粉酶的反應(yīng).不宜用過氧化氫,受熱分解.

（1）檢測(cè):碘液,是否出現(xiàn)藍(lán)色,是否有活性;藍(lán)色的深淺,活性的大小.

（2）不用斐林,需水浴加熱,而本實(shí)驗(yàn)要嚴(yán)格控制溫度.

5．實(shí)例二:過氧化氫在不同pH下與過氧化氫酶的反應(yīng).

（1）檢測(cè):氧氣產(chǎn)生的速率.

6．注意:

（1）先調(diào)節(jié)溫度/pH再反應(yīng);

（2）不可用對(duì)溫度/pH有要求的試劑和材料.

十八、酶促反應(yīng)的影響因素:酶促反應(yīng),除了酶的種類、溫度、pH影響因素外,還有其他因素.

1．底物濃度與酶促反應(yīng):

（1）在其他條件適宜且酶量一定的條件下,酶促反應(yīng)隨底物濃度增加而加快;

（2）飽和現(xiàn)象:當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定限度時(shí),所有的酶與底物結(jié)合,反應(yīng)速率達(dá)到最大,反應(yīng)速率不再增加.

2．酶濃度與酶促反應(yīng):在底物充足且其他條件適宜的情況下,酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比

3．反應(yīng)時(shí)間與酶促反應(yīng):

（1）隨著反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)物因被消耗而減少,生成物因生成而增多;

（2）前段,因反應(yīng)物充足,所以反應(yīng)速率較快,反應(yīng)物消耗較快,生成物生成速度快;

（3）后段,因反應(yīng)物減少,所以反應(yīng)速率降低,反應(yīng)物消耗較慢,生成物生成速度慢;

（4）結(jié)束,反應(yīng)物消耗干凈,生成物也不再增加,反應(yīng)速率=0.

十九、酶的應(yīng)用.

1．多酶片:含多種消化酶.

2．加酶洗衣粉:酶工程產(chǎn)品,更穩(wěn)定;含脂肪酶、蛋白酶等.

3．果膠酶:分解果肉細(xì)胞壁中的果膠,提高果汁產(chǎn)量,使果汁清亮.

4．含酶牙膏:分解細(xì)菌,使牙齒亮潔,口氣清新.

5．溶菌酶:溶解細(xì)菌的細(xì)胞壁,抗菌消炎.