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发布时间:2013-12-19 09:32:52  

本章知识网络

一、考试要求 1.了解酶发现过程中的经典实 验,理解酶的概念,掌握酶的本质。 2.理解酶的三个特性,分析比 较酶与无机催化剂的不同 3.掌握验证酶的高效性实验的 基本操作方法,并具备应用相关知 识设计验证实验的能力。探究影响 酶活性的因素,培养学生探究能力。

二、知识整理
1.细胞代谢
概念: 细胞代谢是细胞中每时每刻都进行着许多化学反应 的统称。

2.酶

概念:活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。 来源:活细胞产生的。(死细胞不产生酶,凡是活细胞都一定 能产生酶。) 本质:绝大多数是蛋白质,少数酶是RNA。 合成原料:氨基酸 或 核糖核苷酸(组成RNA) 功能:生物催化剂: a.在催化某一反应时,与其他一般无机催化剂 一样,能 显著降低反应的活化能,提高反应速率,缩短达到平衡的时间, 但并不改变反应的方向和平衡常数; b.反应前后酶的性质和数量均没有变化。
作用分布:细胞外(胞外酶:如各种消化酶);细胞内(胞内酶:如呼吸氧化酶)

酶的功能作用机理: 1、分子从常态转变为容易发生化学反应的活 跃状态所需要的能量称为活化能。 2、酶在生化反应中起的催化的作用,主要是 降低了反应的活化能,酶在反应前后质量 和性质不变化

看两道题

下图示酶促反应,甲、乙、丙、丁中属于酶 的是( A )

A、甲

B、乙

C、丙

D、丁

科学家发现了一种合成物质(神经毒气),这种物 质能够钝化参与神经递质(乙酰胆碱)形成乙酰 胆碱酯酶。乙酰胆碱酯酶的活性部位内含有丝氨 酸,这种抑制剂通过与酶活性部位的丝氨酸反应 而起作用。胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和胰肽酶E 被证明也受该神经毒气的钝化。随后,科学家又 发现血管紧张肽原酶和胃蛋白酶的活性部位内都 ACD 含天冬氨酸。根据上述材料能推测到的是( ) A.胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和胰肽酶E的活性 部位都含有丝氨酸 B.上述这些酶的活性部位具有完全相同的结构 和功能特点 C.血管紧张肽原酶和胃蛋白酶由于结构上的相 似可归属于同一类别 D.血管紧张肽原酶和胃蛋白酶可能会被某一类 物质钝化

关于酶的本质的探索: ⑴1857年,法国微生物学家巴斯德提出:酿酒中的发酵 是由于 的存在,没有 的参与, 糖类不可能变成酒精。 ⑵德国化学家李比希坚持认为:引起发酵的 是 ,但这些物质只有在 后 才能发挥作用。 ⑶德国化学家毕西纳得到 ,加入葡萄糖 后变成酒,他将引起发酵的物质称为 。 ⑷美国科学家萨姆纳用 作溶剂,得到 的 结晶,这种结晶溶于水后能够催化 分解 成 ,然后他用多种方法证明该物质是 。 ⑸

后来,科学家又相继获得 、 等 许多酶的结晶,并证明这些酶都是 。 ⑹20世纪80年代,美国科学家切赫和奥特曼发现少数 也 具有生物催化功能。

酶的特性: a.高效性; b.专一性; c.需要适宜的条件:适宜的 温度和适宜的pH。

3.酶在细胞代谢中的作用
实验:比较过氧化氢在不同条件下的分解,如下表
试管编号 加入物质 1 2mLH2O2溶液 处理 不作处理 观察 基本无气泡产生

2
3 4

2mLH2O2溶液
2mLH2O2溶液 2mLH2O2溶液

90℃水浴加热
加2滴Fecl3溶液 加2滴肝脏研磨液

有气泡产生
有较多气泡产生 有大量的气泡产生

通过1号与2号相比,2号试管明显的气泡产生,说明升高温度 能加快过氧化氢的分解反应。 3号和4号试管中都有大量的气泡产生,说明FeCl3溶液和肝脏 研磨液都能催化过氧化氢的分解反应;4号比3号的反应速度快, 说明酶的催化效率比Fecl3高。 结论:酶在细胞代谢中具有催化作用,且酶具有高效性。

控制变量与对照实验 1、自变量:实验中人为控制改变的变量。 2、因变量:随自变量而变化的变量。 3、无关变量:除自变量外,实验过程中 可能还会存在的一些可变因素,对实验 结果造成影响。 4、对照实验:除了一个因素以外,其余 因素都保持不变的实验叫做对照实验。 5、对照实验一般要设置对照组与实验组。

在本实验中应该注意哪些事项?
1.实验时肝脏必须要新鲜。肝脏如果不新鲜,实验 效果不好。因为酶是蛋白质,如果取材过早,肝细胞内 的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解, 使组织中酶的数量减少且活性降低。 2.要使用肝脏的研磨液,这样可加大肝细胞内过氧 化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积,从而加速过氧化 氢的分解。 3.滴加氯化铁和肝脏研磨液不能合用一支滴管。原 因是酶的催化效率具有高效性,少量酶带入氯化铁溶液 中也会影响实验结果的准确性,导致得出错误的结论。 4.由于反应速度快,要注意观察实验的现象。 5.过氧化氢具有一定的腐蚀性,使用时不要让其接 触皮肤。

4.实验探究出影响酶活性的条件
a.酶的确定:淀粉酶不适合做研究pH对酶活性的影响的实验 ,是 由于在碱性条件下,碘与淀粉的反应不能进行;氧化氢酶不适合做 研究温度对酶活性的影响的实验,是由于温度能影响过氧化氢分解 反应的速度。 b.实验原理:用淀粉和淀粉酶做实验时,可利用加碘液后看溶液是 否变蓝来判断淀粉是否水解,从而了解淀粉酶的活性;用过氧化氢 酶做实验时, 可根据产生气泡的数量和速度来判断酶的活性。 c.变量的确定:本实验的自变量是温度或pH,因变量是酶的活性。 温度的控制可用冰块降温

或水浴加热,用温度计随时测量;pH的控 制可加入强酸或强碱,用pH试纸进行测量。 d.对照组的设置:应将温度或pH调到该酶的最适温度或pH水平上, 其他条件与实验组相同。 e.实验组的设置:探究pH对酶活性的影响,实验组至少要设置2组, 一组pH明显高于对照组,一组pH明显低于对照组,其他条件实验组 和对照组均相同。探究温度对酶活性的影响,实验组至少要设置2 组,一组温度明显高于对照组,一组温度明显低于对照组,其他条 件实验组和对照组均相同。

三、知识拓展
1.影响酶活性的因素:除温度和PH 对酶活性的 影响外,酶浓度和反应底物的浓度也能影响酶促反 应的速度。









温度: 一般而言,温度越高化学反应越快,但酶是 蛋白质,若温度过高会发生变性而失去活性, 因而酶促反应一般是随着温度升高反应加快, 直至某一温度活性达到最大,超过这一最适 温度,由于酶的变性,反应速度会迅速降低。 大多数酶,在30-40℃范围内显示最高活 性。低温不会使酶失去活性,低温时酶活性 降低,但若再给予适宜的温度,酶活性又增 强。高温可导致酶失去活性,绝大多数酶在 70℃以上,其空间结构即被破坏。 热对酶活性的影响对食品很重要,如, 绿茶是通过把新鲜茶叶热蒸处理而得,经过 热处理,使酚酶、脂氧化酶、抗坏血酸氧化 酶等失活,以阻止儿茶酚的氧化来保持绿色。 红茶的情况正相反,是利用这些酶进行发酵 来制备的。

pH值:在极端的酸性或碱 性条件下会变性而完全失 去活性,大多数酶的最适 PH值为4.5-8.0范围内。 (1)动物体内的酶最适 宜pH大多在6.5—8之间。 唾液pH为6.2—7.4,胃液 的pH为0.9—1.5,小肠液 的pH为7.6。 (2)植物体内的酶最 适pH大多在4.5—6.5之间。

酶的浓度:在有足够底物 而又不受其它因素的影响 的情况下,则酶促反应速 率与酶浓度成正比。 底物浓度:当酶浓度、温 度和PH恒定时,在底物 浓度很低的范围内,反应 速率与底物浓度成正比, 当底物浓度达到一定限度 时,所有的酶与底物结合, 反应速率达到最大,再增 加底物演义,反应速率不 再增加。

如果酶的数量一定,下列哪个图示最确切地 反映了反应速率与底物浓度的数量关系 ( A )

下图纵轴为酶反应速度,横轴为底物浓度,其中正 确表示酶量增加1倍时,底物浓度和反应速度关系 的是( B ) 此题见于课后拓展题

注意酶与激素、蛋白质、维生素、脂质的关系: ? 问:能产生激素的细胞一定能产生酶吗? ? 能产生酶的细胞一定能产生激素吗? 用数学集合怎样表示??

维生素 脂质 激素

蛋白质



生物体所有

的细胞都能产生酶吗?
一般来说,只要活细胞都是可以产生酶的。 成熟的红细胞是没有细胞核的,也没有大多 数的细胞器,红细胞一旦成熟,将不再合 成酶。

典型例题
1、将乳清蛋白,淀粉,胃蛋白酶,唾液淀粉酶和适量的水混合 装入一容器内,调整PH至2.0,保存在37摄氏度的温水内,过 一段时间后,容器内剩余的物质是( A ) A 淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B 唾液淀粉酶、麦芽酶、胃蛋白酶、多肽 C 唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D 唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水 2、将胃液的PH从10降到2的过程中,胃液中胃蛋白酶的活性的 变化是( B ) A 一直上升 B 没有变化 C 先升后降 D 先降后升

3、加酶洗衣粉不能用沸水溶解,这说明了酶的作用(
A 适于低温下催化 B 具有高效性 C 具有专一性 D 需要适宜的温度

D



4、下列叙述不正确的是(

C)

A 酶的主要作用是降低反应所需的活化能 B 酶以相同的能量能使更多的分子活化,从而加速反应的进行 C 酶加速反应的进行,使给反应物提供能量 D 酶同无机催化剂相比,降低活化能的能力显著

5、蛋白酶使蛋白质水解为多肽,但不能使多肽水解为氨基酸, 这说明酶有( B )
A 高效性 B 专一性 C 多样性 D 稳定性

6、下图为某同学根据实验所做的不同温度下, A、B、C、D四种酶的催化效率曲线图,请据 图回答下列问题: (1) A酶的催化效率达到最 高值时温度约为_____。 (2) _____曲线能反映出温 度对人体内酶的影响。 (3) _________ 曲线很可能 是错误的,因为_____。

(1)15℃(2)B(3)C,超过60℃,绝大多数的酶失去活性。

7.(2006年广东,27)下表是探究淀粉酶对淀粉和 蔗糖的作用实验设计及结果。

根据实验结果,以下结论正确的是 ( ) A.蔗糖被水解成非还原糖 B.淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖 C.淀粉酶活性在60℃比40℃高 D.淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性

根据实验结果,以下结论正确的是 ( ) A.蔗糖被水解成非还原糖 B.淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖 C.淀粉酶活性在60℃比40℃高 D.淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
[思路解析]读表格中的信息可知:淀粉酶能够 催化分解淀粉(试管①②③),而对蔗糖不起 作用(试管④⑤⑥),说明酶具有专一性,一 种酶只能催化一种或一类物质的化学反应。从 砖红色的深浅可以看出,不同温度条件下,淀 粉酶对淀粉的水解作用不同,以60℃时最高, 说明酶的催化效率的高低受温度的影响较大。 [答案] BC

8、动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酸,能专一催化 1 mol谷氨酸分解为1mol r-氨基丁酸和1 mol CO2。 某科研小组从小鼠的脑中得到该酶后,

在谷氨酸起始浓 度为10mmol/L、最适温度、最适pH值的条件下,对该 酶的催化反应过程进行研究,结果见图38-1和图38-2。

图1产物CO:浓度随时间变化曲线图 图2酶催化反应速率随酶浓度变化曲线 (注:酶浓度固定) (注:反应物浓度过量) 请根据以上实验结果,回答下列问题:

(1)在图1画出反应过程中谷氨酸浓度随时间变化的曲 线(请用“1”标注)。 (2)当一开始时,将混合物中谷氨酸脱羧酸的浓度增加 50%或降低反应温度10℃,请在图1中分别画出理想条 件下CO2 浓度随时间变化的曲线(请用“2”标注酶浓 度增加后的变化曲线,用"3”标注温度降低后的变化曲 线),并分别说明原因。

【答案】(1)见曲线1(评分依据:每分解1 mmol谷氨 酸则产生1 mmol CO2,根据CO2浓度变化曲线,可得 到严格的谷氨酸浓度随时间变化曲线)。 (2)当谷氨酸脱竣酶的浓度增加50%时,见曲线2, 其原因:酶量增加50%,酶催化反应速率相应提高, 反应完成所需时间减少。当温度降低10℃时,见曲线3, 其原因:温度降低,酶催化反应速率下降,但酶并不 失活,反应完成所需时间增加。

(3)重金属离子能与谷氨酸脱羧酸按比例牢固结合,不 可解离,迅速使酶失活。在反应物浓度过量的条件下, 向反应混合物中加入一定量的重金属离子后,请在图2 中画出酶催化反应速率随酶浓度变化的曲线(请用“4” 标注),并说明其原因。

(3)见曲线4(注:曲线4为一条不经过原点的平行直线, 平移距离不限)。原因:一定量的重金属离子使一定量 的酶失活,当加入的酶量使重金属离子完全与酶结合后, 继续加入的酶开始表现酶活力,此时酶的催化反应速率 与酶浓度变化的直线关系不变。

立意:重点考查酶的作用以及影响酶活性的因素等相关知识;考查考生对实验
现象和结果进行解释、分析和处理、运用图表形式准确地描述实验现象以及推理 能力;考查考生对建立模型分析的科学研究方法的掌握。


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