资源简介

5.1降低化学反应活化能的酶
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
细胞代谢是细胞生命活动的基础，但细胞代谢中也会产生代谢废物，甚至会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。
细胞当中是否存在能够加速过氧化氢等有害物质分解的物质呢？
提出问题：
作出假设：(是对问题所作的尝试性回答。做假设不是凭空猜测，而是根据已有的知识和经验作出合理的推断。)
实验设计思路：
比较过氧化氢在不同条件下的分解
细胞中是否存在能够加速过氧化氢分解的物质？
细胞中存在能够加速过氧化氢分解的物质
①向两只试管中分别加入等量且适量的一定浓度的过氧化氢溶液，并标记为甲和乙。
②向甲试管中加入适量且适宜浓度的细胞提取液/组织研磨液；向乙试管中加入等量的蒸馏水。
③将两只试管放在相同且适宜的环境下，观察、记录过氧化氢分解速率，并对结果进行比较分析。
④为了减小无关因素对实验造成的偏差，每个组至少重复三次。
甲
乙
过氧化氢
+
组织研磨液
过氧化氢
+
蒸馏水
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液 (猪肝研磨液）、质量分数为3.5%的FeCl3溶液、新配制的体积分数为3%的H2O2溶液 卫生香......
1.实验材料：
比较过氧化氢在不同条件下的分解案例
试管编号
1
2
3
4
H2O2 浓度和量

H2O2 浓度







反应条件
反应条件
2滴蒸馏水
2滴蒸馏水
实验现象
——
——
2.操作：
90℃水浴
常温
2滴FeCl3
常温
2滴鲜肝研磨液
常温
气泡产生
卫生香
3%
2ml
3%
2ml
3%
2ml
3%
2ml
比较过氧化氢在不同条件下的分解案例
试管编号
1
2
3
4
H2O2 浓度和量

H2O2 浓度







反应条件
反应条件
2滴蒸馏水
2滴蒸馏水
实验现象
——
——
90℃水浴
常温
2滴FeCl3
常温
2滴鲜肝研磨液
常温
气泡产生
卫生香
3%
2ml
3%
2ml
3%
2ml
3%
2ml
较多
复燃不明显
大量
复燃明显
不明显
少量
1）与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象，这一现象说明了什么？
2号试管气泡多，加热能促进H2O2的分解，提高反应速率
2）3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明了什么？
Fe3+ 和鲜肝研磨液都能加快过氧化氢分解的速率，肝脏细胞中存在能够加速过氧化氢分解的物质
讨论：
6
比较过氧化氢在不同条件下的分解案例
3）3号试管和4号试管相比，哪只试管反应快，这说明了什么？(提示：3.5%的FeCl3溶液与质量分数为20%的肝脏研磨液相比，每滴氯化铁溶液中的铁离子的数，大约是每滴研磨液中的过氧化氢酶分子数的25万倍)
过氧化氢酶比Fe3+ 的催化效率高得多
讨论：
7
4）通过对实验结果的分析和讨论，请说说你对酶的作用形成哪些认识？
细胞中的酶可以促进(加快)化学反应的进行，且相较于无机催化剂，酶的催化效率高得多，即：酶具有高效性
比较过氧化氢在不同条件下的分解案例
试管编号
1
2
3
4
H2O2 浓度和量

H2O2 浓度







反应条件
反应条件
2滴蒸馏水
2滴蒸馏水
实验现象
——
——
90℃水浴
常温
2滴FeCl3
常温
2滴鲜肝研磨液
常温
气泡产生
卫生香
3%
2ml
3%
2ml
3%
2ml
3%
2ml
较多
复燃不明显
大量
复燃明显
不明显
少量
实验中过氧化氢的反应条件，这种人为控制的对实验对象进行处理的因素,称为“自变量”
一个实验中只能有一个自变量，其他因素或实验条件应当保持一致且适宜，该实验原则称为：单一变量原则
比较过氧化氢在不同条件下的分解案例
试管编号
1
2
3
4
H2O2 浓度和量

H2O2 浓度







反应条件
反应条件
2滴蒸馏水
2滴蒸馏水
实验现象
——
——
90℃水浴
常温
2滴FeCl3
常温
2滴鲜肝研磨液
常温
气泡产生
卫生香
3%
2ml
3%
2ml
3%
2ml
3%
2ml
较多
复燃不明显
大量
复燃明显
不明显
少量
像过氧化氢分解速率这种因自变量改变而变化的变量,称为“因变量”，气泡产生速率和卫生香复燃情况，可作为观测过氧化氢分解速率的指标
比较过氧化氢在不同条件下的分解案例
比较过氧化氢在不同条件下的分解案例
试管编号
1
2
3
4
H2O2 浓度和量

H2O2 浓度







反应条件
反应条件
2滴蒸馏水
2滴蒸馏水
实验现象
——
——
90℃水浴
常温
2滴 FeCl3
常温
2滴 鲜肝研磨液
常温
气泡产生
卫生香
3%
2ml
3%
2ml
3%
2ml
3%
2ml
较多
复燃不明显
大量
复燃明显
不明显
少量
像过氧化氢的浓度和量、????????????+与鲜肝研磨液的量等；这些在实验过程中会对实验结果造成影响，但又不是目前所要研究 的可变因素(即：不是自变量)，称为“无关变量”；无关变量应保持相同且适宜！
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，称为对照实验
?
试管编号
1
2
3
4
H2O2 浓度和量

H2O2 浓度







反应条件
反应条件
2滴蒸馏水
2滴蒸馏水
实验现象
——
——
90℃水浴
常温
2滴 FeCl3
常温
2滴 鲜肝研磨液
常温
气泡产生
卫生香
3%
2ml
3%
2ml
3%
2ml
3%
2ml
较多
复燃不明显
大量
复燃明显
不明显
少量
未经过实验处理的一组或实验结果已知的一组，称为对照组；经过实验因素处理的，人为改变条件的一组或实验结果未知的一组,称为实验组
比较过氧化氢在不同条件下的分解案例
一个实验通常需要分为实验组和对照组，可以排除实验过程中无关变量的影响，增加实验结果的可信度和说服力, 这一原则称为：对照原则
活化能(P74)
能量
反应过程
请根据刚才的描述画出过氧化氢分解过程中能量的变化情况！并标出活化能！（已知：能量1<能量2）
??????????????????
?
活化态
(????????????????)
?
能量1
??????????????+ ????????
?
能量2
??????????????????
?
活化态
(????????????????)
?
??????????????+ ????????
?
C
细胞中的酶是怎么让反应物在常温常压下进入到过渡态呢？
能量
反应过程
C
b
c
a
②怎么理解酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
酶的催化使细胞代谢在温和的条件下快速有序的进行(P74)
??????????????????
?
??????????????+ ????????
?
①酶通过降低化学反应所需的活化能来加快化学反应进行，请从化学能的角度试着分析，为什么酶相对于无机催化剂催化效率要高得多？
与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更加显著，催化效率更高！
酶催化
无催化
1.图中的鲜肝匀浆与H2O2接触后产生的现象及推测,错误的是(　　)。
A.若迅速产生大量气体,可推测鲜肝匀浆中含有过氧化氢酶
B.若增加鲜肝匀浆的量,量筒中产生气体的速率将加快
C.一段时间后,气体量不再增加是因为鲜肝匀浆量有限
D.为保证实验的严谨性,需要控制温度等无关变量
C
当堂检测　
2.（不定选项）图示的曲线分别表示底物在没有催化剂、使用无机催化剂、使用酶作催化剂三种条件下，生成对应产物时，需能量的变化过程 ，下列相关叙述正确的是( 　　)。
A.E1表示无机催化剂降低的活化能
B.E2表示使用酶催化时，反应所需的活化能
C.E2- E3表示酶降低的活化能
D.E1- E3表示酶比无机催化剂多降低的活化能
当堂检测　
C D
1857年巴斯德(法)
认为酿酒的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞的参与，糖类不可能转变为酒精！
李比希(德)
认为：发酵是酵母菌细胞中某些物质引起的，这些物质只有在酵母菌死亡并裂解后才能发挥作用。
酶本质的探索历程(人教版P76-80)
1897年毕希纳(德)
研究证实：促使酒精发酵的是酵母菌细胞内的某种物质，并将该物质命名为“酿酶”，但未对酶提纯鉴定
1926年萨姆纳(美)
用丙酮作为溶剂对“脲酶” 进行了提纯，并通过多种方法证实“脲酶” 本质是蛋白质
20世纪80年代初切赫和奥特曼
发现少数特殊的酶是RNA,后将这种本质是核糖核酸的酶称为“核酶”
①酶的本质是什么？可以用什么方法去探究某一种酶的化学本质是什么？
②结合酶本质的探索史，尝试给酶下一个定义！
酶本质的探索历程(人教版P76-80
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
酶的特性
——高效性（相对于无机催化剂而言）
请结合上面的图像，解释：为什么酶具有高效性？
无机催化剂催化的化学反应范围比较广，酶可以像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？
探究问题：酶可以像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？
酶a
反应体系A
反应体系B
酶a
反应体系A
酶b
实验设计思路：
阅读教材P81-82，“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”，回答以下问题：
①：实验当中的自变量是什么？因变量是什么？
②：实验当中的无关变量有哪些？
③：实验当中哪一个是实验组？哪一个是对照组？
⑤：为什么两只试管要在60℃恒温水浴中保温？
④：如果你恰好没有蔗糖，但却有蔗糖酶，你又会如何开展实验？
可溶性淀粉溶液
+
新鲜淀粉酶溶液
蔗糖
溶液
+
新鲜淀粉酶溶液
试管1
试管2
请结合本图尝试解释：为什么酶具有专一性？
(P82)
每一种酶只能催化一种或一类化学反应，即：酶具有专一性
20世纪60年代前，医院里，用盐酸催化淀粉水解的方法生产葡萄糖，但是该反应需要在245kPar高压和140~150OC的高温下进行。
许多无机催化剂能在高温、高压、强酸、强碱条件下催化化学反应。
酶起催化作用需要什么样的条件呢？
酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。
酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率(即：酶促反应速率)表示 (P82)。
你觉得哪些因素会影响酶的活性?
温度
pH
等
激活剂、抑制剂
①先用所探究的因素去影响酶的活性
探究思路：
②再检测、比较 酶的活性
让同条件处理后的底物和酶在设定的条件下反应，通过检测、比较反应酶促反应速率，比较酶的活性
实验思路：
2. 选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？为什么？
淀粉酶
1.自变量是什么？
通过检测淀粉的水解情况来检测因变量，选用碘液作为鉴定试剂
实验材料及用具：
质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、沸水、蒸馏水、冰块，碘液、试管、量筒、烧杯、酒精灯、温度计、三脚架、石棉网等。
3.如何观察或检测因变量，选择什么样的鉴定试剂？
温度
设计实验：探究温度对酶活性的影响
H2O2受温度影响也会分解
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}步骤
试管1
试管2
试管3
试管3
试管4
试管5
试管5
试管6
一
2mL淀粉溶液
2mL淀粉溶液
2mL淀粉溶液
2mL淀粉溶液
2mL淀粉溶液
1mL淀粉酶溶液
1mL淀粉酶溶液
1mL淀粉
酶溶液
二
三
四
五
实验现象
冰浴5min
60℃，水浴5min
沸水浴5min
试管2中的溶液倒入试管1中混合
试管4中的溶液倒入试管3中混合
试管6中的溶液倒入试管5中混合
冰浴2min
60℃，水浴2min
沸水浴2min
自来水冲凉(恢复淀粉结构，同时防止碘挥发)
加入2滴碘液，观察颜色变化
浅蓝色
蓝色
棕黄色
t/℃
υ/mmol. s-1
酶活性受温度影响示意图
????????
?
酶促反应速率
温度
温度对反应物分子的影响
温度对酶空间结构的影响
????????
?
酶活性
实验结论：
说明酶的催化作用存在一个最适温度范围
(动物:35~40oC；植物:40~50oC之间；微生物最适温度差别很大)
温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，因此，酶制剂适宜在低温下保存。
温度偏高或偏低酶活性都会降低
实验思路：
2. 选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？为什么？
H2O2酶
1.自变量是什么？
通过观察气泡产生的速率来观察因变量
实验材料及用具：
20%的新鲜肝脏研磨液、0.01mol/L的??????????????溶液， 0.01mol/L的??????????????????溶液、蒸馏水、量筒、滴管、试管、试管架 等。
?
3.如何观察或检测因变量？
pH值
设计实验：探究pH对酶活性的影响
酸可以催化淀粉水解
探究问题：运用上述材料用具，你会如何开展实验操作？
过氧化氢溶液
1号试管
2号试管
3号试管
实验步骤
一
二
三
实验现象
结论
pH 过高或过低，酶的活性都会降低
大量气泡产生
少量气泡产生
少量气泡产生
加入2滴新鲜肝脏研磨液
加入1ml
蒸馏水
加入1ml
0.01mol/L的??????????????
?
加入1ml
0.01mol/L的??????????????????
?
加入2ml 3%的??????????????????溶液，震荡试管，观察气泡产生速率
?
酶通常在一定 pH范围内才起作用，而且在某一pH 下作用最强。不同的酶最适的pH范围可能很窄,也可能较宽，这取决于不同酶的特性。
pH改变不会导致酶的最适温度发生变化！
反应物的相对剩余量
温度
0
pH=1
pH=7
pH=13
t/℃
υ/mmol. s-1
酶活性受温度影响示意图
????????
?
酶活性
酶活性受pH影响示意图
与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。在适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
激活剂和抑制剂对酶活性的影响
①在一定条件下，使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质称为激活剂
如：???????可作为唾液淀粉酶的激活剂，????????????+是硝酸还原酶的激活剂
?
②抑制剂：
温度
pH
激活剂、抑制剂
重金属离子
影响酶促反应速率的因素有哪些呢？
酶促反应速率
酶的空间结构
（酶活性）
底物浓度
温度(影响底物分子的能量)
酶的浓度
1.图中曲线反映了温度或pH对A、B、C三种酶活性的影响。下列相关叙述正确的是(　　)
A.酶B和酶C的最适pH不同，最适温度也一定不同
B.图甲中a点和c点，酶A的活性相同，空间结构也相同
C.图乙中d点，酶B和酶C的空间结构都有一定的破坏
D. 酶B从pH=11的环境转移至pH=2的环境中，酶活性逐渐提高
C
当堂检测
2.某同学在进行某一酶促反应实验时，第一次测得产物生成量随时间变化如图中曲线a所示，第二次实验对第一次实验中的条件进行了一处调整，实验结果如曲线b所示。该同学改变的条件可能是 (　　)
A.改变了酶的种类
B.改变了反应温度
C.改变了酶的用量
D.改变了底物浓度
D
当堂检测
2.幽门螺杆菌是一种富含脲酶的细菌,可通过脲酶水解尿素产生氨,在菌体周围形成“氨云”保护层,是目前已知的能在人胃中生存的唯一微生物。幽门螺杆菌感染可引起胃炎、消化道溃疡甚至胃癌等疾病。下列叙述正确的是(　　)
A.幽门螺杆菌的DNA和RNA集中分布在拟核区域
B.幽门螺杆菌利用宿主核糖体合成脲酶的过程中消耗水
C.幽门螺杆菌合成脲酶所需的能量主要由线粒体提供
D.幽门螺杆菌在菌体周围形成的“氨云”可中和胃酸
D
《固学案》P25
4.我国著名微生物学家汤飞凡先生长期从事传染病及疫苗研究,是世界上首位分离出沙眼衣原体的科学家。沙眼衣原体是一类原核生物,有较复杂的、能进行一定代谢活动的酶系统,但不能合成高能化合物,营严格的细胞内寄生生活。下列说法正确的是(　　)。
A.沙眼衣原体是独立的生命系统,其系统的边界是细胞壁
B.沙眼衣原体的遗传物质主要是DNA
C.沙眼衣原体不能合成高能化合物,可能是因为细胞内缺乏相关的酶
D.沙眼衣原体细胞内核糖体的形成与核仁有关
C
《固学案》P25
7.农谚有云“谷连谷,坐着哭”,指在同一块土地上连续多年只种谷子,其产量会逐年下降。下列相关叙述错误的是(　　)。
A.谷子根部吸收的无机盐既参与物质组成,又能维持细胞的形态和功能
B.不同的农作物对土壤无机盐离子的需求是有差异的
C.“谷连谷,坐着哭”可能与土壤缺乏某些无机盐离子有关
D.谷子秸秆充分晒干后,其体内剩余的物质主要是无机盐
D
《固学案》P26
10.下图是某种加压素的氨基酸组成,图中每种氨基酸用连续的三个字母表示。下列说法正确的是(　　)。

A.加压素是由9种氨基酸脱水缩合形成的九肽化合物
B.图中“—S—S—”对维持加压素的空间结构有重要作用
C.加压素经沸水浴处理后遇双缩脲试剂不变色
D.加压素形成过程中相对分子质量减少了144
B
《固学案》P26
11.根据图示判断下列相关叙述,不正确的是(　　)
A.化学元素a包括C、H、O、N、P
B.一分子b由一分子五碳糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸组成
C.c的基本组成单位是脱氧核酸,d的基本组成单位是核糖核酸
D.一般情况下,在生物体的细胞中c具有两条链,d具有一条链
C
《固学案》P26
8.下图为氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图,下表选项中正确的是
(　　)
D
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}选项
管腔中氨基酸→上皮细胞
管腔中Na+→上皮细胞
上皮细胞中氨基酸→组织液
A
主动运输
被动运输
主动运输
B
被动运输
被动运输
被动运输
C
被动运输
主动运输
被动运输
D
主动运输
被动运输
被动运输
《固学案》P31
1.“古法制饴”过程如下:将萌发的小麦种子打碎,与蒸熟冷却的糯米(含淀粉)搅拌均匀,保温6 h后大火熬至黏稠得到麦芽糖。下列相关叙述正确的是(　　)。
A.打碎的小麦种子为反应的进行提供能量
B.打碎的小麦种子为反应提供生物催化剂
C.“大火”为反应提供适宜温度
D.“古法制饴”属于脱水缩合反应
B
《固学案》P33
3.下图是在不同条件下化学反应的速率曲线,其中1、2、3代表的反应条件分别是(　　)。
A.无机催化剂、酶、未加催化剂
B.酶、无机催化剂、未加催化剂
C.未加催化剂、酶、无机催化剂
D.酶、未加催化剂、无机催化剂
B
《固学案》P33
10.食虫植物是一种会捕获并消化动物的植物,如猪笼草。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。在适宜温度的水浴中保温一段时间后,试管1、2中加入适量双缩脲试剂,试管3、4不加任何试剂。下列有关实验的叙述错误的是(　　)。

A.实验①、实验②的自变量均为是否加猪笼草分泌液
B.实验①、实验②均能达到实验目的
C.试管1中溶液和试管2中溶液均呈紫色
D.实验①的因变量观察指标为溶液颜色,实验②的因变量观察指标为蛋白块体积
B
《固学案》P33

展开更多......

收起↑