第五章 第一節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶知識(shí)點(diǎn)

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1、第五章 第一節(jié) 降低反應(yīng)活化能的酶 第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第一節(jié) 降低反應(yīng)活化能的酶 一、細(xì)胞代謝與酶 1、細(xì)胞代謝的概念：細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。 細(xì)胞代謝的意義：細(xì)胞代謝是生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。 2、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。 3、酶在細(xì)胞代謝中的作用：降低化學(xué)反應(yīng)的活化能 。 4、使化學(xué)反應(yīng)加快的方法： 加熱：通過提高分子的能量來加快反應(yīng)速度； 加催化劑：通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速度；同無機(jī)催化相比，酶能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，因而催化效率更高。 5、酶的本

2、質(zhì)： 關(guān)于酶的本質(zhì)的探索： 巴斯德之前，人們認(rèn)為：發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān) 巴斯德的觀點(diǎn)：發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中某些物質(zhì)起作用。 李比希的觀點(diǎn)：引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用； 畢希納的觀點(diǎn)：酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣； 薩姆納提取酶，并證明酶是蛋白質(zhì)； 切郝、奧特曼發(fā)現(xiàn)：少數(shù)RNA也具有生物催化功能； 6、酶的概念：酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。 來源 一般來說，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶 化學(xué)本質(zhì) 絕大多數(shù)酶是

3、蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA 合成原料 氨基酸或核糖核苷酸 合成場(chǎng)所 主要是核糖體，也可在細(xì)胞核內(nèi)合成 生理作用 生物催化作用 作用機(jī)理 降低化學(xué)反應(yīng)的活化能 作用部位 生物體內(nèi)（細(xì)胞內(nèi)、外）、生物體外 7、酶的特性： 高效性：酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107－1013 倍。 專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng) 酶的作用條件較溫和：酶在最適宜的溫度和PH條件下，活性最高。溫度過高，過酸或者過堿都會(huì)使酶變性失活，并且不可恢復(fù)；低溫會(huì)使酶暫時(shí)失活，但適當(dāng)升溫活性可恢復(fù)。 二、影響酶促反應(yīng)的因素（難點(diǎn)） 1、 底物濃度（反應(yīng)物濃度）；酶濃度 2、 PH值：過酸

4、、過堿使酶失活 3、 溫度：高溫使酶失活。低溫降低酶的活性，在適宜溫度下酶活性可以恢復(fù)。 與酶有關(guān)的曲線 1、表示酶高效性的曲線 （1）催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。 （2）酶能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需時(shí)間，不改變化學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn) 2、表示酶具有專一性的曲線 （1）在A反應(yīng)物中加入酶A，反應(yīng)速率較未加酶時(shí)明顯加快，說明酶A催化底物A參加反應(yīng)。 （2）在A反應(yīng)物中加入酶B，反應(yīng)速率和未加酶時(shí)相同，說明酶B不催化底物A參加反應(yīng)。 3、影響酶活性的曲線 （1）上述兩條曲線的含義：在一定溫度（pH）范圍內(nèi)，隨溫度（pH）的升高，酶的活性增強(qiáng)；最

5、適溫度（pH）時(shí)，酶的活性達(dá)到最強(qiáng)；超過這一范圍酶的活性逐漸減弱。 （2）強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫都破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，使酶永久性失活；而低溫只是抑制酶的活性，溫度升高可恢復(fù)活性。 3、底物濃度和酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響 酶促反 應(yīng) 速 度 酶濃度 （底物量一定） （1）底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響（酶的量一定，其他條件適宜）：在底物濃度較低時(shí)，反應(yīng)速率隨著底物濃度增加而加快，反應(yīng)速率與底物濃度幾乎成正比；在底物濃度很大時(shí)，且達(dá)到一定限度時(shí)，反應(yīng)速率就達(dá)到一個(gè)最大值，此時(shí)受到酶的數(shù)量和活性的影響，即便再增加底物濃度反應(yīng)速率不變。 （2）酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響：在底物足量的失活，其他條

6、件適宜的情況下，反應(yīng)系統(tǒng)不含有抑制酶活性的物質(zhì)及其他不利于酶發(fā)揮作用的因素時(shí)，酶促反應(yīng)的速率與酶的濃度成正比；但底物量一定時(shí)，受到底物量的影響，即便酶的濃度增加，反應(yīng)速率不變。 三、實(shí)驗(yàn) 控制變量法：變量、自變量（實(shí)驗(yàn)中人為控制改變的變量）、因變量（隨自變量而變化的變量）、無關(guān)變量的定義。 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)。通常設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要遵循的原則：對(duì)照原則、單一變量原則、等量原則。 1. 比較過氧化氫酶在不同條件下的分解 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)： ⑴由于酶具有高效性，若滴入的FeCl3溶液中混有少量的過氧化氫酶，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性. ⑵為

7、何要用新鮮的肝臟？因?yàn)檫^氧化氫酶是蛋白質(zhì)，放置過久，可受細(xì)菌作用而分解，使肝臟組織中酶分子數(shù)減少，活性降低。 ⑶為何要有肝臟的研磨液？研磨可破壞肝細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞內(nèi)的酶釋放出來，增加酶與底物的接觸面積。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：酶具有催化作用，并且催化效率要比無機(jī)催化劑Fe3+高得多。 2. 驗(yàn)證唾液淀粉酶專一性的實(shí)驗(yàn) 已知：⑴ 滴加斐林試劑水浴后若出現(xiàn)磚紅色沉淀，證明還原糖的存在； ⑵ 唾液淀粉酶將淀粉水解成麥芽糖，但不能水解蔗糖成為葡萄糖和果糖。麥芽糖、果糖、葡萄糖具有還原性，淀粉和蔗糖不具有還原性。 問：在淀粉酶分解淀粉和蔗糖的實(shí)驗(yàn)中鑒定試劑只能用斐林試劑而不能用碘液？ 答：⑴淀粉、蔗

8、糖和斐林試劑沸水浴都無磚紅色沉淀，淀粉、蔗糖的水解產(chǎn)物和斐林試劑沸水浴都有磚紅色沉淀，所以斐林試劑檢測(cè)，只要有磚紅色沉淀就是發(fā)生水解的試管。所以用斐林試劑檢測(cè)既能確定淀粉有無水解，又能確定蔗糖有無水解。 ⑵.因蔗糖和蔗糖的水解產(chǎn)物和碘液都不變藍(lán)，所以用碘液不能確定蔗糖有無水解。 3. 影響酶活性的條件（要求用控制變量法，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)） 建議用淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響，用過氧化氫酶探究PH對(duì)酶活性的影響。 探究溫度對(duì)酶活性的影響（注意操作順序不能錯(cuò)） 實(shí)驗(yàn)原理： 1．淀粉遇碘后，形成紫藍(lán)色的復(fù)合物。 2．淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麥芽糖和葡萄糖（淀粉水解過程中，不同階段的中間產(chǎn)

9、物遇碘后，會(huì)呈現(xiàn)紅褐色或紅棕色。）麥芽糖和葡萄糖遇碘后不顯色。注：市售a-淀粉酶的最適溫度約600C 步驟順序 試管1 試管1’ 試管2 試管2’ 試管3 試管3’ 3%淀粉液 2ml 2ml 2ml 2%α淀粉酶液 2ml 2ml 2ml 溫度預(yù)處理 0℃ 60℃ 100℃ 反應(yīng) 混合 混合 混合 恒溫時(shí)間 5分鐘 5分鐘 5分鐘 加碘 1滴 1滴 1滴 預(yù)期現(xiàn)象 藍(lán)色 不變藍(lán) 藍(lán)色 問：在溫度影響酶的實(shí)驗(yàn)中鑒定試劑只能用碘液而不能用斐林試劑？ 答：因?yàn)橛渺沉衷噭┬杷〖訜?，兩次加熱，不是單變量了，也?huì)對(duì)酶的活性產(chǎn)生影響，使實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果不可靠 探究PH值對(duì)酶活性的影響（注意操作順序不能錯(cuò)） ⑴ 用過氧化氫酶探究PH對(duì)酶活性的影響 步驟順序 試管1 試管2 試管3 20%肝臟研磨液 1滴 1滴 1滴 調(diào)節(jié)pH 5%HCl 2ml 蒸餾水2ml 5%NaOH 2ml 2% H2O2液 2ml 2ml 2ml 預(yù)期現(xiàn)象 無氣泡 大量氣泡 無氣泡 4