【必修Ⅰ】§5.1 降低反应活化能的酶

实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解

1)实验原理

Fe^3＋能催化过氧化氢的分解，新鲜肝脏中则含有过氧化氢酶。经测算，每滴FeCl₃溶液（质量分数3.5%）中的Fe^3＋数，大约是每滴肝脏研磨液（质量分数20%）中过氧化氢酶分子的25万倍。

2)材料、仪器与用具

Ⅰ、新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液

Ⅱ、量筒、试管、滴管、试管架，卫生香，火柴，酒精灯，试管夹，大烧杯，三脚架，石棉网，温度计

Ⅲ、新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为3.5%的FeCl₃溶液

3)实验结果

1号试管（常温无处理）几乎没有气泡产生。2号试管（酒精灯加热）缓慢产生少量小气泡。3号试管（加FeCl₃溶液）较快地产生较多的小气泡，带火星的卫生香复燃。4号试管（加肝脏研磨液）快速地产生很多的大气泡，带火星的卫生香复燃极其猛烈。

酶能显著降低反应的活化能

比较过氧化氢在不同条件下的分解的实验说明酶（过氧化氢酶）比无机催化剂（Fe^3＋）具有更高的催化效率

酶能比无机催化剂催化效率更高，是因为酶能更显著地降低反应的活化能

说明：活化能是指分子从常态变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。

例如：无机催化剂和酶对反应影响的比较如下图所示

注意：酶只能降低反应所需的活化能，而不能为反应提供能量；也不能改变最终的化学反应平衡状态。

酶是生物体产生具有催化作用的有机物

酶是活细胞产生的，能够起生物催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少部分酶是核酸

酶具有高效性、专一性和作用条件温和等特性

酶具有高效性

与无机催化剂相比，酶能更显著地降低反应的活化能（而不是提供能量）。

酶具有专一性

一种酶只能催化一种或一类化合物的反应（类似一把钥匙开一把锁）。

酶的作用条件温和

Ⅰ、在适宜的条件下，酶活性最强。

例如：最适pH或最适温度（如下图所示）时酶的活性最高。

Ⅱ、高温、过酸或过碱等会破坏酶的空间结构，导致酶变性失去活性，且难以恢复。

Ⅲ、低温不破坏酶的空间结构，只能降低酶的活性；升高温度后活性可以恢复。

探究温度或pH为酶活性的影响

实验分析：

Ⅰ、实验的选择

①可以选择淀粉酶促进淀粉分解的实验来探究温度对酶活性的影响（因为碘和强碱可发生反应，斐林试剂可与酸发生反应，此实验不适宜探究pH对酶活性的影响）。

②可以选择过氧化氢酶促进过氧化氢的分解实验来探究pH对酶活性的影响（因为温度对过氧化氢的分解影响很大，此实验不适宜探究温度对酶活性的影响）。

Ⅱ、自变量的控制

设置自变量梯度。

例如：如探究温度对酶活性的影响，可以设置0℃、20℃、40℃、60℃、80℃共5个温度梯度。

Ⅲ、无关变量的控制

每组实验中除自变量的差异外，应保持无关变量处于适宜且相同的状态。

例如：如探究温度对酶活性影响时，应保证反应在适宜的pH和条件下进行，每个实验组所加的试剂种类和试剂的量都相等。

Ⅳ、因变量检测指标的选择

因变量的检测指标要具体，能够反映或说明需要探究的问题。

例如：用淀粉酶促进淀粉分解的实验来研究温度对酶活性的影响时，一般不选还原糖作为因变量观测指标，因为还原糖鉴定的过程中，需要加热（这就可能改变自变量）。通常会用碘液来检测淀粉的分解情况。