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第五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
一、酶的作用和本质
1、酶本质的探索过程
时间
人物
说明
巴斯德之前
发酵是纯化学反应,与生命活动无关
1857年
巴斯德(法国)
酿酒过程中的发酵是由于酵母菌的存在
李比希(德国)
引起发酵的是酵母细胞中的某些物质,但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
毕希纳(德国)
酵母细胞总的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用,就像在活酵母细胞中一样
1926年
萨姆纳(美国)
用丙酮提取出了刀豆种子中的脲酶,并证明了脲酶是蛋白质
许多酶是蛋白质
20世纪80年代
切赫和奥特曼(美国)
发现少数RNA也具有催化功能
2、实验探究过氧化氢在不同条件下的分解
实验SEQ实验\*ARABIC7探究过氧化氢在不同条件下的分解
实验原理
(1)。
(2)比较H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3+等不同条件下气泡产生多少或卫生香燃烧剧烈程度,了解过氧化氢酶的作用和意义。
实验过程
①取4支洁净的试管,,本别标号1/2/3/4,并向其中各加入2ml过氧化氢溶液,然后按照序号放在试管架上
②将2号试管放在90℃水浴中加热,观察气泡冒出的情况,并将其与1号试管内的溶液作比较
③向3号试管中滴入2滴溶液,向4号试管中滴入2滴肝脏研磨液,观察气泡产生的情况
④2~3min后,将点燃的卫生香分别放入3号和4号试管内页面的上方,观察哪只卫生香燃烧得更剧烈
实验现象
编号
3%的过氧化氢溶液
控制变量
点燃的卫生香检测
助燃性
实验处理
H2O2分解速度
(气泡的多少)
=1\*GB3①
2ml
∕
无
无
=2\*GB3②
2ml
90℃水浴加热
很少
有
=3\*GB3③
2ml
滴加3.5%的FeCl3溶液
较多
较强
=4\*GB3④
2ml
滴加20%的肝脏研磨液
很多
很强
①H2O2自然分解缓慢
②加热能促进H2O2分解
③Fe3+能催化H2O2分解
④H2O2酶(肝脏研磨液)能催化分解H2O2且效率高
实验结论
酶在细胞代谢中具有催化作用,同无机催化剂相比,酶的催化效率更高
备注
1、酶与一般五级催化剂的共同点:
①改变化学反应速率,本身不被消耗
②只能催化已存在的化学反应
③降低活化能,使反应速率加快
④缩短达到平衡的时间,但不改变化学反应方向和平衡点
3、变量与对照
自变量、因变量与无关变量
实验过程中可以变化的因素称为变量。其中人为地改变变量称为自变量。在上述的实验中,溶液和肝脏研磨液都属于自变量;随着自变量的变化而变化的变量称为因变量,在上述的实验中,过氧化氢分解速率就是因变量。除自变量外,实验过程中可能还存在一些可变因素,会对实验结果造成影响,这些变量称为无关变量
对照组与实验组
除一个因素以外,其余因素保持不变的实验叫做对照试验。在上述的实验中,只有反应条件是改变的,其余因素(例如反应物的性质和浓度)都没有变化。一般实验都要设置对照组和实验组,上述的实验中,1号试管就是对照组,2号、3号、4号试管就是实验组。在对照实验中,除了要观察变量外,其他变量都应该始终保持相同
注意
学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。
二、酶的本质及实验探究
1、酶的本质
表格SEQ表格\*ARABIC36酶
化学本质
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
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)
来源
一般来说,活细胞都能产生酶
生理功能
生物催化剂
作用原理
降低化学反应的活化能
特点
①化学反应前后自身不改变
②降低活化能,加快化学反应速率
影响酶促反应速率的因素
①温度
②pH值
③酶的浓度
④底物的浓度
特性
①高效性: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。酶的催化效率大约是五级催化剂的107~1013倍。
②专一性:一种酶能催化一种或一类化学反应。没得专一性能使细胞代谢高度有序进行。该特性常用下面的模型解释:
途中,A表示酶,B表示被催化底物,C、D表示不能被该酶催化的物质,E、F表示B被分解后的物质。
③作用条件温和:常温常压,但需要适宜的温度和pH值。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,而酶起催化作用需要的条件一般比较温和。
备注
酶的本质验证:
=1\*GB3①验证酶是蛋白质
实验组:酶液+双缩脲试剂
对照组:蛋白质溶液+双缩脲试剂
=2\*GB3②验证酶是RNA
实验组:酶液+吡罗红
对照组:RNA溶液+吡罗红
2、探究影响淀粉酶活性的条件
实验SEQ实验\*ARAB
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