降低化學反應活化能的酶
細胞生存的條件是很溫和的,那么細胞內數量如此巨大的生物化學反應如何在常溫、常壓、水溶液環境、ph接近中性的條件下,迅速高效地進行呢?在化學反應中有沒有提高化學反應的方法呢?
過氧化氫在不同條件下的分解
實驗前介紹:動植物在代謝中產生的過氧化氫,對機體是有毒的。機體通過過氧化氫酶,催化過氧化氫迅速分解成水和氧氣而解毒。鐵離子也可催化這一反應。
2h2o2 h2o+o2
問:如何獲得過氧化氫酶?
答:新鮮肝臟中含有較多的過氧化氫酶,所以新鮮肝臟研磨液含有較多的過氧化氫酶。
按以下實驗步驟來進行實驗:
試管編號
1
2
3
4
實驗原理
過氧化氫在高溫或fe3+或過氧化氫酶的作用下都可分解成水和氧氣
第一步
每支試管各加入2 ml 3%的h2o2溶液
第二步
90 ℃熱水浴
用滴管加2滴
3.5%fecl3溶液
用滴管加2滴質量分數為20%肝臟研磨液
觀 察
觀察氣泡冒出情況,并記錄
現象
無
較多
較多
很多
將點燃的衛生香
放在液面上
沒變化
火頭變亮
火頭變亮
復燃
原 因
沒有生
成氧氣
生成了少量氧氣
生成了少量氧氣
生成了大量氧氣
結 論
酶的催化效率比無機催化劑的催化作用更顯著
對上述實驗進行分析,對照實驗的特點。
問:上述實驗分成了1、2、3、4號四支試管,哪些是四支試管共同的條件?兩兩比較不同的條件有幾個?
答:共同點:都在試管中加入2 ml h2o2溶液,都在相同的壓力下進行。
不同點:1和2:只有溫度不同;1和3:3多了2滴fecl3溶液;1和4:4多了2滴肝臟研磨液;3和4:加入的催化劑不同。
問:1號試管沒有加任何試劑,它起的作用是什么?
答:它起的是對照的作用。
結論:進行該實驗的其他因素相同,而只有其中某一因素不同,觀察其對實驗結果的影響。如果結果不同,那么影響該結果的就是這一不同的因素。在上述實驗3試管和4試管只有加入的催化劑不同,那么該實驗的結果3放的氧氣少,4放出氧氣多就是因為加入到4號催化劑的催化效率比加入到3號的高。即酶具有高效性。
問:2和4試管現象基本相同,能否在生物體中也利用2的方法來解毒?
答:不能。加熱到這樣的溫度會造成生物的細胞死亡。
問:能否用同一滴管給3和4試管加fecl3溶液和肝臟研磨液?
答:不能。共用滴管會讓肝臟研磨液(或fecl3溶液)殘留在滴管內,難以判斷出過氧化氫的分解是哪種滴加液的作用,影響實驗結果的準確。
問:為何酶的催化效率會比無機催化劑更高呢?
答:酶降低了活化能;罨芫褪欠肿訌某B轉化變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量。活化能越大,反應就越不容易進行,反之就容易進行。
[教師精講]
在生物體中,生物體內的化學反應每時每刻進行著。以人為例:據估計人體細胞內每分鐘大約要發生幾百萬次的化學反應,這么多的化學反應能在人體中順利而迅速地完成,完全是靠酶的催化作用。它和無機催化劑相比,具有更高的催化效率。
酶在細胞內的物質變化過程中起著重要作用,這個作用是其他物質無法代替的。它降低了化學反應中的活化能,而自身卻沒有發生變化,所以是一種催化劑。它是細胞內產生的,所以它也是細胞中具有高效催化效率的生物催化劑。它的作用就是降低活化能。
[評價反饋]
1.選用新鮮肝臟來比較過氧化氫在不同的條件下分解的實驗,是因為新鮮的肝臟中