【教学资源】
酶是一类生物催化剂
湖北省石首市文峰中学 刘 涛
1972年诺贝尔化学奖授予三位美国生物化学家,分别是克里斯蒂安·波默·安芬森、斯坦福·摩尔和威廉·霍华德·斯坦,以表彰他们研究酶化学的基本理论。
安芬森主要研究酶及其他蛋白质的三维结构对它们的生理活力的适应, 1959年发表他的专著《进化的分子基础》,他因对蛋白质分子结构及其生物作用之间的关系的研究成果而获奖。
摩尔是现代酶化学的先驱者,利用定量分析的方法解决了有关氨基酸、多肽、蛋白质等复杂的生物化学问题,针对胰腺的核糖核酸酶的研究,促进酶化学得以进一步的发展。1973年穆尔在获奖后再次报道了脱氧核糖核酸酶A的化学结构,并开展了核糖核酸酶活性中心的化学确认工作。
斯坦从事氨基酸分析新方法的研究,1948与摩尔成功研制发明出当时世界上第一台氨基酸自动分析仪,为蛋白质的奠定和研究作出了重大的贡献。斯坦还提出核糖酶的结构式,描绘出酶的活动部位示意图。
穆尔和斯坦终生并肩合作,从蛋白质的分离和分析方法研究的基础工作出发,经过20余年的不断努力,建立了从常量(摩尔水平)到超微量的操作步骤,还从化学结构研究发展到结构中活化中心的研究,对现代医学和生物化学的发展产生了不可估量的影响。
【同步训练】
1.肝脏中含有过氧化氢酶。某同学利用动物肝脏研究酶的某些特点,实验记录如下表:
试管 实验材料及处理 产生气泡快慢
1 5毫升5%H2O2溶液+2滴蒸馏水,常温 最慢
2 5毫升5% H2O2溶液+2滴3.5%FeCl3溶液,常温 较快
3 5毫升5% H2O2溶液+2滴肝脏研磨液,常温 最快
4 5毫升5% H2O2溶液+2滴肝脏研磨液,70℃水浴加热 较慢
分析实验结果,无法得出过氧化氢酶( )
A.具有专一性 B.能加快过氧化氢分解
C.具有高效性 D.活性受温度影响
2.医务人员用3%的过氧化氢溶液为伤者处理伤口时.伤口上会看到大量的气泡.下列有关说法中,错误的是( )
A.生成的气体可能是过氧化氢分解产生的氧气
B.伤口处的生物酶可能对过氧化氢的分解起到催化作用
C.只有二氧化锰能够使过氧化氢在常温下迅速分解产生氧气
D.过氧化氢和水的分子构成不同.所以它们的化学性质不同
3.野生猕猴桃含有丰富的维生素、酶、钾、铁、锌等物质,营养价值很高。下列有关说法正确的是( )
A.铁、锌都属于微量元素 B.猕猴桃中不含无机盐
C.酶属于糖类物质 D.吃猕猴桃可预防甲状腺肿大
4.为实现二氧化碳的绿色利用,科学家用固碳酶作催化剂设计了如下转化过程。下列有关说法正确的是( )
A.反应①的化学方程式为CO2+C=CO
B.固碳酶在反应前后化学性质发生变化
C.X的化学式为CH2
D.该过程实现了无机物向有机物的转化
5.酶是一种特殊的蛋白质,淀粉、蛋白质在人体内的消化过程是通过消化液中的酶帮助进行的,帮助淀粉、蛋白质初步消化的酶分别在接近中性和较强酸性的环境中工作效率最高,下表为三种器官中消化液的近似PH:
人体器官 口腔 小肠 胃
消化液的近似PH 6.6~7.1 7.6~8.0 0.9~1.5
则淀粉、蛋白质被我们食用后,分别是在人体的_____和______中开始进行初步消化的。
6.酶的催化效率不仅与温度、酸碱度有关,还与离子种类有关,如氯离子(Cl﹣)能提高唾液淀粉酶的催化效率,铜离子(Cu2+)能降低唾液淀粉酶的催化效率,钠离子(Na+)对唾液淀粉酶的催化效率无影响。为了进一步探究硫酸根离子(SO42﹣)能否提高唾液淀粉酶的催化效率,某同学利用了37℃的水浴加热装置进行了如下实验:
第1步:取2支洁净的试管,按下表中从左到右的顺序将药品加入到相应的试管中;
第2步:在2支试管中各加入1毫升稀释唾液,然后摇匀;
第3步:_____,观察并记录现象;
试管号 1%淀粉溶液 1%稀硫酸 蒸馏水 碘液 实验现象
1 2mL 0 1mL 2滴 蓝色褪去
2 2mL 1mL 0 2滴 蓝色不褪去
⑴请你补充完成实验步骤中第3步 ;
⑵实验过程中是通过观察 来比较酶的催化效率的。
⑶上述实验还不能确定硫酸根离子(SO42﹣)能否提高唾液淀粉酶的催化效率,请分析不合理的原因为 。
7.富含淀粉的谷物、甘薯等可以酿酒.在酿酒过程中淀粉在酶的作用下转化为葡萄糖,葡萄糖发酵为酒精.香甜的酒酿就是利用该原理.用酒曲酶(俗称酒药)制作的.家庭一般制作酒酿的简单流程图如图:(注:有机反应化学方程式可用箭号表示)
⑴配平化学方程式:(C6H10O5)n(淀粉)+ H2O→nC6H12O6(葡萄糖)
⑵如果温度、水分等因素控制不当,易导致乳酸量过多而味偏酸,请完成该反应的化学方程式:C6H12O6→2______(乳酸)。
⑶成熟的酒酿放置时间越长酒味越浓,因为更多的葡萄糖在酒化酶作用下发酵分解为酒精(C2H5OH)和二氧化碳,写出该反应的化学方程式 。
⑷若用1kg大米酿米酒,假设其中有0.81kg的淀粉全部转化为酒精,则理论上可酿制含酒精质量分数为10%的米酒______kg。
(提示:由淀粉转化为酒精的关系式为(C6H10O5)n~2nC2H5OH)。
8.“民以食为天”。合理膳食,均衡营养对维持人体的生长反应和身体健康非常重要。
⑴如图是调查小组进行调查活动时准备的午餐
从均衡营养的角度看,你认为他们的午餐中缺乏的营养素是 .高钙饼干中的“钙”指的是 (填“原子”或“元素”)。
⑵淀粉在人体内的消化过程为:
⑶人们吃进的米饭在消化系统中,经各种酶的催化作用最终变为 ,被人体所吸收,为人体提供能量。
9.某同学家里常备了一个急救小药箱。
⑴3%的双氧水作为治疗外伤的消毒剂,与伤口、脓液或污物相遇时,人体中的过氧化
物酶促使它立即分解生成氧气,该反应的化学方程式为 。
⑵“斯达舒”可用于缓解胃酸过多引起的胃痛,其主要成分之一是氢氧化铝。氢氧化
铝与胃酸(主要成分为稀盐酸)发生中和反应的化学方程式为 。
10.二氧化锰和过氧化氢酶均能催化过氧化氢分解制取氧气。为比较两者的催化能力,某同学按图甲所示装置进行了如下实验。
①取1.5毫克过氧化氢酶和8毫升蒸馏水加入容器中,搅拌后塞紧橡皮塞。
②用注射器A从容器中抽出2毫升气体,用注射器B将2毫升H2O2溶液注入容器中,采集数据.直至反应结束。
③用3.1毫克、3.6毫克过氧化氢酶及1.5毫克、5.6毫克、10.7毫克二氧化锰重复上述实验,获取数据如图乙。
⑴步骤②将注射器B中的2mL H2O2溶液全部注入容器前,用注射器A先从容器中抽出2毫升气体,其目的是 。
⑵该同学分析相关数据,得出“过氧化氢酶对过氧化氢的催化能力比二氧化锰强”这一结论,其依据是 。
⑶查阅资料得知:过氧化氢分解为放热反应。于是推测:过氧化氢酶质量过大,可能导致实验过程中过氧化氢分解突然变慢。请说明其理由 。
参考答案
1~4.A、C、A、D;
5.口腔;胃。
6.⑴第1步中,2号试管内所加稀硫酸改成1毫升1%的硫酸钠溶液;⑵2号试管中的液体先褪色;⑶操作简单、方便;无需加热,节约燃料;利用人的体表(或手心)温度接近37℃等。
7.⑴n;⑵C3H6O3;⑶C6H12O6→2C2H5OH+2CO2↑;⑷4.6。
8.⑴维生素;钙元素;⑵H2O;⑶葡萄糖。
9.⑴2H2O22H2O+O2↑;⑵Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O。
10.⑴使加入反应物后瓶内的初始气压与原气压相同;⑵相等质量的催化剂使相等质量的过氧化氢达到相同气压,过氧化氢酶所需的时间更短;⑶过氧化氢酶的质量过大,可能导致反应过快,温度过高,降低了酶的活性。