1.酶概念的理解及有關(guān)實驗驗證
⑴酶概念的理解
來源
一般來說,活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶
化學(xué)本質(zhì)
大多數(shù)是蛋白質(zhì),少量是RNA
合成原料(單體)
氨基酸或核糖核苷酸
合成場所
主要是在核糖體上,也可在細(xì)胞核內(nèi)
生理作用
具有生物催化作用
作用機(jī)理
降低化學(xué)反應(yīng)的活化能
⑵酶的本質(zhì)和生理作用的實驗驗證
①酶是蛋白質(zhì)
設(shè)計思路:對照組:標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液+雙縮脲溶液檢測→出現(xiàn)紫色反應(yīng);實驗組:待測酶溶液+雙縮脲溶液檢測→是否出現(xiàn)紫色。通過對照,實驗組若出現(xiàn)紫色,則證明待測酶溶液是蛋白質(zhì),否則不是蛋白質(zhì)?梢钥闯鰧嶒炛凶宰兞渴谴郎y酶溶液和標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液,因變量是否出現(xiàn)紫色反應(yīng)。同理,也可用吡咯紅來鑒定酶是RNA的實驗。
②酶的催化作用
設(shè)計思路:對照組:反應(yīng)物+清水 檢測→反應(yīng)物不被分解;實驗組:反應(yīng)物+等量的相應(yīng)酶溶液 檢測→反應(yīng)物被分解。實驗中的自變量是相應(yīng)的酶溶液的有無,因變量是底物是否被分解。
2.有關(guān)酶特性的實驗探究
⑴酶的專一性
此實驗中的自變量可以是不同反應(yīng)物,也可以是不同酶溶液,因變量是反應(yīng)物是否被分解。
設(shè)計思路一:換反應(yīng)物不換酶。實驗組:反應(yīng)物+相應(yīng)酶溶液檢測→反應(yīng)物被分解;對照組:另一反應(yīng)物+等量相同酶溶液檢測→反應(yīng)物不被分解。
設(shè)計思路二:換酶不換反應(yīng)物。實驗組:反應(yīng)物+相應(yīng)酶溶液檢測→反應(yīng)物被分解;對照組:相同反應(yīng)物+等量另一種酶溶液檢測→反應(yīng)物不被分解。
此實驗過程中要注意:①選擇好檢測反應(yīng)物的試劑。如反應(yīng)物選擇淀粉和蔗糖,酶溶液為淀粉酶,驗證酶的專一性,檢測反應(yīng)物是否被分解的試劑宜選用?林試劑,不能選用碘液 高中歷史,因為碘液無法檢測蔗糖是否被水解。②要保證蔗糖的純度和新鮮程度是做好實驗的關(guān)鍵。
⑵酶的高效性
設(shè)計思路:對照組:反應(yīng)物+無機(jī)催化劑檢測→底物分解速度;實驗組:反應(yīng)物+等量酶溶液檢測→底物分解速度。實驗中自變量是無機(jī)催化劑和酶,因變量是底物分解速度。
⑶酶的適宜條件的探究
實驗的自變量(即單一變量)為溫度或pH,因變量是反應(yīng)物分解的速度或存在量。
①適宜的溫度:
設(shè)計思路:反應(yīng)物+ t1 +酶溶液,反應(yīng)物 + t2 +酶溶液,反應(yīng)物+ t3 +酶溶液,…… ,
反應(yīng)物+ tn +酶溶液 檢測→反應(yīng)物分解的速度或存在的量
在實驗步驟中要注意:a.在酶溶液和反應(yīng)物混合之前,需要把兩者先分別放在各自所需溫度下保溫一段時間。b.若選擇淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度,檢測反應(yīng)物被分解的試劑宜選用碘液,不應(yīng)該選用?林試劑,因?林試劑需水浴加熱,而該實驗中需嚴(yán)格控制溫度。
②適宜的pH :
設(shè)計思路:反應(yīng)物+ pH1 +酶溶液,反應(yīng)物+ pH 2 +酶溶液,反應(yīng)物+ pH 3 +酶溶液,……
反應(yīng)物+ pH n +酶溶液 檢測→反應(yīng)物分解的速度或存在的量
3.與酶有關(guān)的圖表、曲線解讀
⑴表示酶的高效性的曲線
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酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需時間,不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點。
⑵表示酶專一性的圖解
①圖中A表示酶,B表示被催化的反應(yīng)物。②酶和被催化的反應(yīng)物分子都有特定的結(jié)構(gòu)。
⑶影響酶活性的曲線
①在一定溫度(pH)范圍內(nèi),隨著溫度(pH)的升高,酶的催化作用增強(qiáng);超過酶的最適溫度(pH)后,隨著溫度(pH)的升高,酶的催化作用減弱。
②過酸、過堿、高溫都會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,使酶失去活性;而低溫只是使酶的活性降低,酶的分子結(jié)構(gòu)未遭到破壞,溫度升高可恢復(fù)其活性。
⑷反應(yīng)物濃度和酶濃度對酶促反應(yīng)的影響
①在其他條件適宜,酶濃度一定條件下,酶促反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度增加而加快;但當(dāng)反應(yīng)物達(dá)到一定濃度后,受酶數(shù)量和酶活性限制,酶促反應(yīng)速率不再增加。
②在反應(yīng)物充足,其他條件適宜的條件下,酶促反應(yīng)的反應(yīng)速率與酶濃度成正比。
4.教材中有關(guān)的酶
⑴代謝中的酶
①淀粉酶:主要有唾液淀粉酶、胰淀粉酶和腸淀粉酶?纱呋矸鬯獬甥溠刻牵虎邴溠刻敲福褐饕幸塞溠刻敲负湍c麥芽糖酶?纱呋溠刻撬獬善咸烟牵虎壑久福褐饕幸戎久负湍c脂肪酶。可催化脂肪分解為脂肪酸和甘油;④蛋白酶:主要有胃蛋白酶和胰蛋白酶?纱呋鞍踪|(zhì)水解成多肽鏈;⑤肽酶:由腸腺分泌。可催化多肽鏈水解成氨基酸;⑥過氧化氫酶:催化過氧化氫催化水解成氧氣和過氧化氫;⑦DNA酶:催化DNA水解的酶。除此之外,還有常見的光合作用酶、呼吸氧化酶、ATP合成酶、水解酶,酪氨酸酶、淀粉分支酶、溶菌酶等。
⑵遺傳變異中的酶
①解旋酶:在DNA復(fù)制或者轉(zhuǎn)錄時,解旋酶可以將DNA分子的兩條多脫氧核苷酸鏈中配對的堿基從氫鍵處斷裂,從而使兩條螺旋的雙鏈解開。②DNA聚合酶和RNA聚合酶:分別催化脫氧核苷酸聚合成DNA鏈以及核糖核苷酸聚合成RNA鏈的反應(yīng)。③逆轉(zhuǎn)錄酶:催化以RNA為模板、以脫氧核糖核苷酸為原料合成DNA的過程。
⑶生物工程中的酶
①限制核酸內(nèi)切酶:主要存在于微生物中。一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列,并且能在特定的位點上切割DNA 分子。在基因工程中可用限制酶可切割獲得所需要的目的基因或運(yùn)載體。②DNA連接酶:是在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵,不是在單個核苷酸與DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。可以在基因工程中用以連接目的基因和運(yùn)載體。③纖維素酶和果膠酶:在植物細(xì)胞工程中植物體細(xì)胞雜交時,需用纖維素酶和果膠酶去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁,從而獲得有活力的原生質(zhì)體。④胰蛋白酶或膠原蛋白酶:在動物細(xì)胞培養(yǎng)中,需要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶將取自動物胚胎或幼齡動物的器官和組織分散成單個的細(xì)胞,然后配制成細(xì)胞懸浮液進(jìn)行原代培養(yǎng)。當(dāng)細(xì)胞貼滿瓶壁后,要重新用胰蛋白酶等處理讓細(xì)胞從?壁上脫落下來分散成單個細(xì)胞,繼續(xù)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。
5. 酶的分布、分類、合成和分泌過程
⑴酶的分布:
酶既可以在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用,比如線粒體內(nèi)的呼吸氧化酶和葉綠體中的光合作用酶等;也可以分泌到細(xì)胞外起作用,比如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等各種消化酶。不僅如此,在體外適宜的條件下酶也具有催化作用,比如可以把唾液淀粉酶加入到試管里,在適宜的條件下催化淀粉的水解反應(yīng)。
⑵酶的分類:
①根據(jù)酶在細(xì)胞中的分布可分為:胞外酶(如各種消化酶)、胞內(nèi)酶(如呼吸酶、與光合作用有關(guān)的酶)。
②根據(jù)酶的作用反應(yīng)物和產(chǎn)生器官分為:胃蛋白酶、胰蛋白酶、唾液淀粉酶、胰和腸麥芽糖酶、胰脂肪酶、腸脂肪酶等等。
③根據(jù)酶所催化的化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)分為:水解酶、氧化酶、轉(zhuǎn)錄酶、逆轉(zhuǎn)錄酶、合成酶等。
⑶酶的合成過程:①遵循中心法則,②蛋白質(zhì)類酶的合成包括轉(zhuǎn)錄和翻譯,原料是氨基酸;而RNA酶的合成過程只有轉(zhuǎn)錄,原料是核糖核苷酸。
⑷酶的分泌過程:胞外酶合成之后要分泌到細(xì)胞外發(fā)揮催化作用,因此胞外酶的分泌過程也就是分泌蛋白的形成過程。它的合成、加工和分泌過程,有核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體等的參與。
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