第三章細胞的代謝第二節(jié)酶是生物催化劑一、酶的發(fā)現(xiàn)及探究歷程1.酶的發(fā)現(xiàn)2.酶的本質(zhì)(1)概念：酶是活細胞產(chǎn)生的一類生物催化劑，大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。酶的作用：催化作用；酶的作用機理：降低反應的活化能。酶具有促使反應物發(fā)生化學變化，改變反應的速率，在催化學反應前后自身性質(zhì)和數(shù)量(改變/不變)。(3)合成酶的原料：氨基酸或核糖核苷酸。(4)合成酶的主要場所：核糖體。(注：還有細胞核、線粒體、葉綠體)(5)酶的作用場所：可以在細胞內(nèi)外發(fā)揮催化作用。3.酶作用機理曲線分析加熱促進過氧化氫分解為水和氧氣，加熱使過氧化氫分子得到能量，從常態(tài)變?yōu)榛钴S狀態(tài)。分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能。酶在細胞代謝中的作用是降低活化能。酶沒有為反應提供能量，反應前后酶的性質(zhì)和總量沒有改變。無機催化劑也能降低活化能，但沒有酶的顯著。加熱的作用不是降低活化能，是使反應分子得到能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追磻幕钴S狀態(tài)。細胞中幾乎所有的化學反應都是由酶催化的。酶催化特定化學反應的能力稱為酶活性。如用1g淀粉酶在1min內(nèi)催化多少克淀粉水解來表示。二、酶的特性及實驗1.酶的高效性高效性：酶的催化效率大約是無機催化劑的107～1013倍。同無機催化劑相比，酶降低反應的活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。2.實驗及實驗設計原則實驗原理：探究生物催化劑過氧化氫酶和化學催化劑二氧化錳的催化效率。反應式：2H2O2eq\o(──────────────→,\s\up7(常溫、加熱、Fe3＋、過氧化氫酶))2H2O＋O2↑3.拓展：控制變量和設計對照實驗★變量:實驗過程中的變化因素。(1)自變量:人為控制的對實驗對象進行處理的因素,如對H,0,的不同處理。(2)因變量:因自變量改變而變化的變量,如過氧化氫分解速率。(3)無關變量:除自變量外,實驗過程中還存在的一些對實驗結(jié)果造成影響的可變因素，如H,0,溶液濃度、反應時間等。★原則：對照原則、單一變量原則、等量原則、可重復原則4.實驗中變量分析(自變量、因變量、無關變量)①實驗條件常溫、加熱、二氧化錳溶液、肝臟研磨液屬于自變量。②H2O2分解速率(指標：氣泡產(chǎn)生數(shù)量、衛(wèi)生香燃燒情況)屬于因變量。③試管中H2O2溶液的性質(zhì)、濃度和用量、二氧化錳和肝臟的新鮮程度、加入試劑的量等屬于無關變量。(2)對照實驗①對照實驗一般要設置對照組和實驗組，對照組起對照作用。②在對照實驗中，除了要觀察的變量(自變量)外，其他變量(無關變量)都應當始終保持一致。拓展：對照的幾種形式對照實驗的四種類型(歸納總結(jié))①空白對照:不給對照組做任何實驗處理,通常加入等量的清水、蒸餾水或生理鹽水來替代實驗因素,進行對照。②自身對照:自身對照是指對照組和實驗組都在同一研究對象上進行,不另設對照組。例如質(zhì)壁分離與復原實驗。③條件對照;條件對照是指雖給對照組施以某種實驗因素的處理,但這種處理是作為對照因素的,不是所要研究的實驗因素。④相互對照:相互對照是指不另設對照組,而是幾個實驗組之間相互對照,其中的每一組既是實驗組也是其他組的對照組。(3)實驗分析1組和2組對照，自變量是酶的種類，說明H2O2酶催化效率更顯著，即酶的催化作用具有高效性。(4)加熱、二氧化錳、H2O2酶促進H2O2分解的原理①加熱能促進H2O2分解是因為提供了能量。②二氧化錳、H2O2酶能促進H2O2分解是因為降低反應的活化能。（5）曲線表示2.酶的專一性（1）含義：一種酶只能催化一種或相似幾種底物的反應。（2）實驗過程（3）實驗分析①1組和2組實驗在本實驗中的作用：對照作用，檢測淀粉和蔗糖是否與本尼迪特試劑發(fā)生反應。②實驗中自變量是酶的種類或底物的種類，因變量是顏色變化。注意：不能用碘液檢測，因為碘液不能檢測蔗糖是否水解曲線表示酶的催化功能受多種條件的影響溫度和PH0最適溫度溫度酶促反應速率0最適pHpH酶促反應速率①在最適宜的溫度和0最適溫度溫度酶促反應速率0最適pHpH酶促反應速率②強酸、強堿或溫度過高，會使酶的空間結(jié)構遭到破壞，使酶永久失活。③低溫抑制酶的活性，但酶的空間結(jié)構相對穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以升高。④酶制劑適于在低溫、最適pH下保存。常見曲線分析1.類型一①平衡點指生成物總量。②曲線a與c對照，說明酶具有催化作用。③曲線a與b對照，自變量是催化劑種類，說明酶具有高效性。④曲線a、b、c反應速率從快到慢依次是a＞b＞c，說明催化劑只能改變達到平衡點的時間，不能改變平衡點的高低。平衡點高低取決于反應物的數(shù)量，增加反應物，平衡點上移。(2)乙圖：OP段限制因素是反應物濃度(數(shù)量)，P點后限制因素是酶的濃度(數(shù)量)。(3)丙圖：在底物充足的前提下，反應速率與酶濃度呈正比。(4)丁圖：表示酶的專一性，其中A代表酶，B代表反應物，C、