酶工程及酶的特性
●首先对酶进行了命名
1878年库尼首先把这种物质称为酶。
1896年巴克纳兄弟发现酵母的无细胞抽提液也能将糖发酵成酒精。
1982年 Cech 、1983年Altman等分别发现核酶。
●什么是酶工程？酶的生产与应用的技术过程成为酶工程。
酶工程的主要内容包括：微生物细胞发酵产酶、动植物细胞培养产酶，酶的提取与分离纯化，酶分子修饰，酶、细胞和原生质体固定化、酶的非水相催化、酶反应器和酶的应用。
酶工程的主要任务是经过预先设计，通过人工操作，获得人们所需的美，并通过各种方法使酶充分发挥其催化功能。
●酶的化学本质已知大多数酶的化学本质是蛋白质核酶是核糖酶
酶的专一性（特异性）
是指在一定的条件下，一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型反应的特性。1.绝对专一性
一种酶只能催化一种底物进行一种反应，这种高度的专一性称为绝对专一性。例如，乳酸脱氢酶催化丙酮酸进行加氢反应生成L-乳酸；而D-乳酸脱氢酶却只能催化丙酮酸加氢生成D-乳酸。
2.相对专一性
一种酶能够催化一类结构相似的底物进行某种相同类型的反应，这种专一性称为相对专一性。例如，酯酶可催化所有含酯键的酯类物质水解生成醇和酸。
●测定酶活力，应测定酶促反应的初速率。（即底物消耗量<5％时测得的反应速度）
测酶活的步骤
（1）根据酶的专一性，选择适宜的底物
（2）确定反应条件
（3）在一定的条件下，将一定量的酶液与底物混合均匀，记下开始反应的时间。
（4）反应到一定的时间，取出适量的反应液，运用各种生化检测技术，测定产物的生成量或底物的减少量，计算酶的活力。
●终止酶反应的方法
●酶的活力单位
酶活力单位：是指在特定条件下，在1min内能转化1微摩尔底物的酶量，或转化底物中1微摩尔有关基团的酶量。
●酶的比活力——是指在特定的条件下。每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数。
●酶的分类
（1）从化学组成上看，分为两类：
?单纯酶（单成分酶）和结合酶（双成分酶）
?结合酶：全酶=酶蛋白+辅因子
?辅因子：辅基、辅酶。辅基与酶蛋白结合的更牢固
（2）根据酶蛋白的结构特点：单体酶和寡聚酶
（3）根据酶在代谢中所处的地位、含量与活性情况，将酶分为：恒态酶和调节酶恒态酶：是指构成代谢途径和物质转化体系的基本组成成分，在细胞中的含量相对恒定，其活性仅受反应动力学系统本身的组成因素调节。
调节酶又分为潜态酶、别构酶、同工酶和多功能酶
潜态酶：是指通常以无活性的酶原状态存在，而在机体需要时再转变为活性状态的酶。
别构酶:在结构上除了具有能和底物相结合、并催化底物进行反应的活性中心外，还具有能和效应物
相结合的调节基因。
同工酶:在同一生物体中，催化相同反应，但结构基因不同，因而酶的一级结构、酶的物理化学性质以及酶的其他性质都可能有所差异的酶
（4）组成酶和诱导酶培养微生物细胞时，正常培养不产生乳糖酶，加入乳糖后产生了乳糖酶。这说明乳糖酶是诱导酶而不是细胞内的组成酶。
（5）胞内酶和胞外酶此外：抗体酶、克隆酶、突变酶
（6）酶的分类
●提高酶产量的措施
1、添加诱导物(在诱导酶的发酵生产过程中的某个适宜时机，添加适宜的诱导物，可以显著提高
酶的产量)
（1）酶的作用底物：许多诱导酶可以由其作用底物诱导产生。
（2）酶的反应产物：有些酶可以由其催化反应产物诱导产生。
（3）酶的底物类似物：有些酶的反应产物的类似物对酶的生物合成也有诱导效果。
2、控制阻遏物浓度控制阻遏物的浓度时解除阻遏、提高酶产量的有效措施。
3、添加表面活性剂（离子型表面活性剂对细胞都有毒害作用，因此生产酶要摒弃离子型活性剂）
表面活性剂可以与细胞膜相互作用，增加细胞的透过性，有利于胞外酶的分泌，从而提高酶的产量。常用的有Tween 80 、Triton X-100
4、添加产酶促进剂
产酶促进剂是指可以促进产酶、但是作用机制未阐明的物质。例如，植酸钙镁
●酶生物合成调节
1、分解代谢物阻遏作用
容易利用的碳源阻碍某些酶生物合成的作用。加入CAMP也、减少容易利用的碳源都可解除阻遏作用。
2、酶合成的诱导作用加进某种物质，使酶的生物合成开始或加速进行的现象。
3、酶生物合成的反馈阻遏作用（产物阻碍作用）
酶催化作用的产物或代谢途径的末端产物使酶的生物合成受到阻遏的现象。
●酶生物合成的模式
1、同步合成型（生长偶联型）
其生物合成伴随着细胞的生长而开始，在细胞进入旺盛生长期时，酶大量生成，当细胞生长进入平衡器后，酶的合成随着停止。所对应的mRNA很不稳定。
该类型酶的生物合成可以由其诱导酶生成，但是不受分解代谢物的阻遏作用，也不受产物的反馈阻遏作用。
2、延续合成型（适于工业发酵）
酶的合成时伴随着细胞的生长而开始的，但细胞进入平衡期后，酶还可以持续一段时间，所对应的mRNA很稳定。
3、中期合成型
酶的合成是在细胞生长一段时间后才开始的，进入平衡期后酶的合成也随之停止。
特点：酶的生物合成受到产物的反馈阻遏作用或分解代谢物阻遏作用，酶所对应mRNA稳定性较差。
4、滞后合成型（非生长偶联型）
在细胞生长一段时间或者进入平衡期以后才开始其生物合成的大量积累。
只有当细胞进行到平衡期后，酶才开始合成。
酶对应的mRNA稳定性很好。
阻遏作用可能是可利用的碳源减少产生的。
总结：影响酶生物合成模式的主要因素有两个，即mRNA的稳定性和培养基中是否存在阻遏物。
●产酶动力学 dE /dt =(αμ +β) ·X
同步合成型： dE /dt =αμX
中期合成型：α=0时，无酶产生；阻遏作用解除后与同步合成型相同。
滞后合成型： dE /dt =βX
延续合成型： dE /dt =(αμ +β) ·X
X—细胞浓度，以每升发酵液所含的干细胞重量表示（g DC/L）
μ—细胞比生长速率（1/h）
α—生长偶联的比产酶系数，以每克干细胞产酶的单位数表示(U/gDC)
β—非生长偶联的产酶速率，以每小时每克干细胞产酶的单位数表示（U/h*g DC ）
E—酶浓度，以每升发酵液中所含的酶单位数表示（U/L）
T—时间（h）
●酶的分离纯化酶分离纯化工作的基本原则（酶分离纯化工作中应注意的问题）：
1、防止酶变性失效
（1）除少数例外，所有操作必须在低温下进行，特别是在有机溶剂存在下更应小心；
（2）应控制整个系统不要过酸或过碱，同时防止调整pH时局部酸碱过量；
（3）酶和其他蛋白一样，易在溶液表面或界面形成薄膜而变性，故操作时要尽量减少泡沫的形成；（4）重金属等易引起酶失效，有机溶剂能使酶变性，微生物污染以及蛋白水解酶的存在都能使酶分解破坏，所有这些必须高度重视。
2、选择有效的分离纯化方法
纯化方法：
（1）溶解度：盐析法、有机溶剂沉淀法等
（2）分子大小：凝胶层析、超滤、超速离心
（3）电学、解离性质：吸附层析、离子交换层析、电泳
（4）酶的亲和作用：亲和层析
（5）稳定性：热变性、酸碱变性、表面变性法等
可能遗漏的内容补充：
●酶活性测定贯穿纯化过程的始终
（1）比活力用于计算某一纯化步骤后的纯化效果，即纯度的提高；
（2）总活力用于计算抽提或纯化步骤后酶的得率或回收率。
●膜分离技术——定义借助于一定口径的各种高分子薄膜，将不同大小、不同性状和特性颗粒或
分子分离的技术。
●沉淀分离方法
1．盐析沉淀法
原理:是利用不同蛋白质在不同的盐浓度下溶解度不同的特性，通过在酶液中添加一定浓度的中性盐，使酶或杂质从溶液中析出沉淀，从而使酶与杂质分离的过程。主要用于蛋白类酶的分离纯化。
盐改变蛋白质的溶解度是由于中性盐使蛋白质脱去水化层。
2．等电点沉淀法
原理：利用两性电解质在等电点时溶解度最低，以及不同的两性电解质有不同的等电点这一特性，通过调节溶液的PH值，使酶或杂质沉淀析出，从而使酶与杂质分离的方法。
3．有机溶剂沉淀法
原理：利用酶与其他杂质在有机溶剂中的溶解度不同，通过添加一定量的某种有机溶剂，使酶或杂质沉淀析出，从而使酶与杂质分离的方法。
有机溶剂使酶能沉淀析出，是由于有机溶剂的存在降低了溶液的介电常数。
4.复合沉淀法在酶液中加入某些物质，使其与酶形成复合物而沉淀下来，从而使酶与杂质分离的方法。
●离子交换层系和凝胶层析的操作
离子交换层析是利用离子交换剂上的可解离基团（活性基团）对各种离子的亲和力不同而达到分离目的的一种层析分离方法。
离子交换层析的主要操作过程：
1）装柱，有干法装柱和湿法装柱，干法装柱是将干燥的离子交换剂一边震荡一边慢慢倒入柱内，使之装填均匀，然后再缓缓加入缓冲溶液。湿法则是先装入溶液，再将处理好的离子交换剂边搅拌便倒入层析柱内，让离子交换剂慢慢自然沉降。
2）上柱（上样）离子交换柱装置好后，经过转型称为所需的可交换离子，再用缓冲液进行平衡，然后将欲分离的混合物溶液加入到离子交换柱中，即为上柱。
3）洗脱与收集采用适当的洗脱剂将交换吸附在离子交换剂上的组分逐次洗脱下来。
4）离子交换剂的再生洗脱后，为使离子交换剂恢复原状以便重复使用，离子交换剂需经再生处理。凝胶层析又称凝胶过滤层析或分子排阻层析分子筛层析凝胶渗透层析
操作过程：
（1）凝胶的处理与装柱
（2）平衡
（3）上样（柱）
（4）洗脱和收集
原理：凝胶层析柱中装有多孔凝胶，当含有各种组分的混合溶液流经凝胶层析柱时，大分子物质由于分子直径大，不能进入凝胶的微孔，只能分布在凝胶颗粒的间隙中，以较快的速度流过凝胶柱。较小的分子则能进入凝胶的微孔内，不断的进出于一个个颗粒的微孔内外，小分子物质移动速度比大分子慢。从而使各组分按照相对分子质量由大到小的顺序流出。
●凝胶电泳分成4类：
1、连续凝胶电泳
只用一层凝胶，采用相同的PH值和相同的缓冲液。此法配置凝胶时较为简便，但是分离效果稍差，使用于组分较少的样品。
2、不连续凝胶电泳
采用2层或3层性质不同的凝胶：样品胶、浓缩胶和分离胶，重叠起来使用，采用两种不同的PH
值和不同的缓冲溶液，能使浓度较低的各组分在电泳过程中浓缩成层，从而提高分辨率。
3、浓度梯度凝胶电泳
采用由上而下浓度逐渐升高、孔径逐渐减小的梯度凝胶进行电泳。梯度凝胶用梯度混合装置制成，主要用于测定球蛋白类组分的分子质量。
4、SDS—凝胶电泳 (SDS-PAGE) 主要用于蛋白质相对分子质量的测定。
●凝胶电泳制备后采用什么分离系统？
一种为阴离子系统，缓冲液PH值为8—9，上槽接负极，下槽接正极，用溴酚蓝作为指示燃料，适用于一般蛋白质和核酸的分离；另一种为阳离电泳系统，缓冲液PH4左右，上槽接正极，下槽接负极，可采用亚甲基绿做指示剂燃料，适用于碱性蛋白质的电泳分离。
●加SDS的原因
加入SDS制成SDS制成SDS-凝胶电泳，电泳时蛋白质组分的电泳迁移速率主要取决于相对分子质量，而与其形状及所带电荷无关。
●为什么SDS—凝胶电泳不会受蛋白质所带电荷及分子形状的影响？
蛋白质溶液中加入SDS和巯基乙醇后，SDS能与蛋白质结合形成蛋白质-SDS复合物，使复合物上带上相同密度的负电荷，并且SDS与蛋白质的结合，引起蛋白质构想的变化。
●论述修饰后酶的变化
1、稳定性比游离酶稳定性好，表现在：
（1）对热的稳定性提高，可以耐受较高的温度；
（2）保存稳定性好；
（3）对蛋白酶的抵抗性增强；
（4）对变性剂的耐受性提高。
2、最适温度固定化酶的最适温度与游离酶差不多，活化能也变化不大。但有些固定化酶有较明显的变化。例如：氨基酰化酶用DEAE-葡聚糖凝胶离子键结合法结合后最适温度比游离酶提高12度。
3、最适pH值
（1）载体性质的影响
载体带负电荷，固定化酶的最适pH值上升；
载体带正电荷，固定化酶的最适pH值下降；
载体不带电荷，固定化酶的最适pH值不变。
（2）产物性质的影响
产物为酸性时，固定化酶的最适pH值略高；
产物为碱性时，固定化酶的最适pH值略低；
产物为中性时，固定化酶的最适pH值不变；
4、底物特异性
固定化酶的底物特异性与游离酶比较有些不同，变化与底物分子质量的大小有一定关系。对于作用于小底物的酶，固定前后的底物特异性没有明显变化，而既作用大分子底物又作用小分子底物的酶，固定化酶的底物特异性往往发生了变化。
●修饰方法
1、氨基修饰采用某些化合物使酶分子侧链上的氨基发生改变，从而改变酶蛋白的空间构想的方法。酶活力基本不变，但是稳定性大大提高，氨基修饰剂：亚硝酸、2，4，6-三硝基苯磺酸（TNBS）、2，4-二硝基氟苯（）、丹磺酰氯、O-甲基异脲、
E-NH2 + TNBS = E-NH-TNB + H2SO3
2、羧基修饰采用各种羧基修饰剂与酶蛋白侧链的羧基进行酯化、酰基化等反应，使蛋白质的空间构想发生改变的方法称为羧基修饰。
例如，碳二亚胺可以在比较温和的条件下与酶分子的羧基发生酯化反应。
3、巯基修饰采用巯基修饰剂与酶蛋白侧链上的巯基结合，使巯基发生变化，从而改变酶的空间构想、特性和功能的修饰方法称为巯基修饰。
4、胍基修饰采用二羰基化合物与胍基反应生成稳定的杂环，从而改变酶分子的空间构想的方法。
5、酚基修饰通过修饰剂的作用使酶分子上的酚基发生变化，从而改变酶蛋白的空间构想和特性的修饰方法称为酚基修饰。经过酚基修饰，可以改变酶的某些动力学性质，提高酶的催化活性，增强酶的稳定性。酚基修饰的方法主要有：碘化法、硝化法。
6、咪唑基修饰通过修饰剂与咪唑基反应，使酶分子中的组氨酸残基发生改变，从而改变分子的构想和特性的修饰方法称为咪唑基修饰。
7、吲哚基修饰通过改变酶分子上的吲哚基而使酶分子的构象和特性发生改变的修饰方法。
N-溴代琥珀酰亚胺（NBS）可以对吲哚基进行修饰。
8、分子内交联修饰含有双功能基团的化合物如戊二醛、己二胺等，可以在酶蛋白分子中相距较近的两个侧链基团之间形成共价交联，从而提高酶的稳定性的修饰方法称为分子内教练修饰。
●固定化细胞和固定化原生质体有哪些相同与不同？
酶反应器是用于完成酶促反应的核心装置。
酶反应器是根据酶的催化特性而设计的反应设备。其设计的目标就是生产效率高、成本低、耗能少、污染少，以获得最好的经济效益和社会效益。
●设计酶反应器涉及知识点：
一、酶反应器类型
按照应用的酶的类型反应器分两种：一类是直接应用游离酶进行反应，即均相酶反应器；另一类是应用固定化酶进行反应的非均相酶反应器。
根据几何形状和结构：罐型、管型、膜型、片型
按进料出料方式：分批式、半分批式、连续式
按功能结构：膜反应器、液固反应器、气液固反应器
（一）游离酶反应器
1、搅拌罐式反应器（分批式、半分批式）
优点:无论是分批式还是连续流混合罐型的反应器，都具有结构简单、温度和pH值易控制、能处理胶体底物和不溶性底物及催化剂更换方便等优点，因而常被用于饮料和食品加工工业，缺点:即催化剂颗粒容易被搅拌桨叶的剪切力所破坏。
在连续流搅拌罐的液体出口处设置过滤器，可以把催化剂颗粒保存在反应器内，或直接选用磁性固定化酶，借助磁场吸力固定。此外，可将催化剂颗粒装在用丝网制成的扁平筐内，作为搅拌桨叶及挡板，以改善粒子与流体问的界面阻力，同时也保证了反应器中的酶颗粒不致流失。
2、超滤膜酶反应器
（二）固定化酶反应器
1、搅拌罐反应器
分批反应器
连续流搅拌管反应器
2、固定床（填充床）型反应器
把催化剂填充在固定床（填充床）中的反应器叫做固定床型反应器。
优点:单位体积的催化剂负荷量高、结构简单、容易放大、剪切力小、催化效率高等，特别适合于存在底物抑制的催化反应
缺点：
①温度和pH值难控制；
②底物和产物会产生轴向分布易引起相应的酶失活程度也呈轴向分布；
③更换部分催化剂相当麻烦；
④柱内压降相当大，底物必须加压后才能进入。
操作方式:一是底物溶液从底部进入而由顶部排出的上升流动方式，另一种则是上进下出的下降流动方式。
3、流化床反应器
流化床型反应器是一种装有较小颗粒的垂直塔式反应器。与连续流搅拌桶式反应器类似，是让适量的颗粒状酶悬浮于反应床中，不用搅拌器，底物以一定的流速从下向上流过，流过固定酶床，因此流速要适当控制。使固定化酶颗粒在流体中维持悬浮状态并进行反应，这时的固定化颗粒和流体可以被看作是均匀的流体。
优点:传热与传质特性好、不堵塞、能处理粉状底物、压降较小等，也很适合于需要排气供气的反应，缺点：需要较高的流速才能维持粒子的充分流态化，而且放大较困难。
应用：主要被用来处理一些粘度高的液体和颗粒细小的底物，如用于水解牛乳中的蛋白质。
4、膜型反应器（膜式反应器）
膜式反应器利用膜的分离功能，同时完成反应和分离过程的反应器。
这是一类仅适合于生化反应的反应器，包括了用固定化酶膜组装的平板状或螺旋卷型反应器、转盘反应器、空心酶管和中空纤维膜反应器等。
平板状和螺旋卷型反应器具有压降小放大容易等优点，但与填充塔相比，反应器内单位体积催化剂的有效面积较小。空心酶管反应器主要与自动分析仪等组装，用于定量分析。
转盘反应器又可细分为立式和卧式两种，主要多于废水处理装置，其中卧式反应器由于液体的上部接触空气可以吸氧，适用于需氧反应。
中空纤维反应器则是由数根醋酸纤维素制成的中空纤维构成，其内层紧密光滑，具有一定的分子量截留值，可截留大分子物质，而允许不同的小分子量物质通过；外后则是多孔的海绵状支持层，酶被固定在海绵支持层中。这种反应器不仅能承受68个标准大气压以上的压力而且还具有高的装填密度，具有很好的工业应用前景。
5、鼓泡塔型反应器
利用从反应器底部通入的气体产生大量气泡，在上升过程中提供底物和混合作用的一类反应器。
反应体系中存在固、液、气三相，又称三相流化床反应器。
6、喷射式反应器
利用高压蒸汽的喷射作用，实现酶与底物的混合，进行高温短时催化反应的一种反应器。
可能遗漏的知识点补充：
二、各种酶反应器的特点
二、酶反应器的选择
（一）根据酶的应用形式选择反应器
1、游离酶反应器的选择
（1）游离酶常用的反应器：最常用的反应器是搅拌式反应器。
（2）有气体参与的酶反应：通常采用鼓泡式反应器。
（3）酶价格高的：为了使酶能够回收利用，可以采用游离酶膜反应器。
（4）耐高温的酶：喷射式反应器。
2、固定化酶反应器的选择
（二）根据酶反应动力学性质选择反应器
1、酶与底物的混合程度，搅拌式、流化床式反应器均具有较好的混合效果。
2、底物浓度对酶反应速度的影响，酶反应速度随底物浓度的增加而升高。
3、产物的影响，反馈抑制。
4、酶催化作用的温度条件，某些耐受100摄氏度以上的酶，最好选用喷射式反应器。
（三）根据底物或产物的理化性质选择反应器
1、分子量较大时，由于底物或产物难于透过超滤膜的膜孔，所以一般不采用膜反应器。
2、溶解度较低、黏度较高时选用搅拌式或流化床式反应器。
3、底物为气体时通常选用鼓泡式反应器。
4、需要小分子物质作为辅酶时，通常不采用膜反应器。
酶反应器的设计
1.确定酶反应器的类型；
2.确定酶反应器的制造材料；
3.进行热疗衡算；
4.进行物料衡算
1、酶反应动力学参数的确定
底物的浓度、酶浓度、最适温度、最适pH值等；
2、计算底物用量
（1）产品的年产量
P(kg/年)= P d(kg/d)×300= P h(kg/h)×300×24
P—年产量；P d —日产量；P h —每小时产量
（2）产物转化率Y p/s
是指底物转化为产物的比率。 Y p/s = P/S = (S0－St)/S0
（3）产物得率（R）R=分离得到的产物量/反应生成的产物量
（4）底物用量S = P/ (Y p/s ? R)
3、计算反应液总体积Vt = S/[S]
4、计算酶用量E= [E] ? Vt
5、计算反应器数目
N = (Vd/V0) ? (t/24)
N = (Vh ? t / V0)
反应器生产强度Qp指反应器每小时每升反液所生产的产品克数。
Qp = P h / V0 = (Vh ?[P] ) / V0
N = (Qp ? t ) / [P]
酶反应器操作条件的确定以及调控
1、反应温度的确定与调节控制
反应过程中，根据酶的动力学特征，确定酶催化反应的最适温度，温度发生变化时要及时调节。
2、 pH值的确定与调节控制
PH值的调节通常采用稀酸或稀碱进行，必要时可以采用缓冲液以维持反应液的PH值。
3、底物浓度的确定与调节控制
反应器中底物浓度保持恒定：[S] = 5~10 Km
4、酶浓度的确定与调节控制
连续式固定化酶反应器应具备添加或更换酶的装置，而且要求这些装置的结构简单，操作容易。
5、搅拌速度的确定与调节控制
搅拌速度过慢，会影响混合的均匀性；过快，则产生的剪切力会使酶的结构受到影响。
6、流动速度的确定与调节控制
选择适宜的流动速度，例如流化床反应器的操作过程，要控制好流体的流速和流动状态，以保证混合均匀并且不会影响酶的催化。
喷管流动特性与管道截面变化规律的关系
喷管流动特性与管道截面变化规律的关系 摘要：针对管内流动规律的一般应用中存在的问题，着重讨论了喷管内工质流动特性与管道截面变化规律的关系，从而更准确更完整地反映了喷管内工质流动规律。 关键词：喷管；流动特性；变化规律 通常在研究喷管内工质流动特性时，只着重于对喷管外形的确定，所以总是以状态参数变化为前提，去探讨工质流动截面(即管道截面)的相应变化。这时由可逆绝热流动的基本方程组，即连续性方程、能量方程和过程方程，整理出如下两个关系式： 很明显，式(1)、(2)反映了工质流速c、压力P、截面A之间的变化关系。从数学角度而言，这几个量是可以互为变化前提的。但对具体的管内流动来说，究竟谁是其中的决定性因素，从而控制着(导致)其它两个量的相应变化，这自然是一个非常重要的问题。但这一问题在很多文献［１～3］中并无明确地阐述。 显然，要揭示清楚喷管内工质的流动规律，必须揭示清楚上式中各个量的决定与被决定关系，不然问题的实质就不会充分地显现出来，所得结论也是不完整的，也就无法满足实际应用的需要。特别是个别文献还错误地强调了这种关系，从而让人产生各种疑惑甚至是误解。这也是许多人在学习了喷管内流动特性之后，对一些管内流动现象还仍然解释不清，甚至出现概念上的错误的根本原因。 1对喷管内流动特性与管道截面变化规律关系的分析 任何一种流动都是在一定的外部条件作用下产生的。随流动条件的不同，管内流动现象才是多种多样的。就喷管流动而言，其流动条件应包括如下两个方面：(一)力学条件：即喷管前后的压差；(二)几何条件：即喷管长度L和喷管流动方向(设为x方向)的截面变化规律A=f(x)。 工质降压升速、升压减速等流动特性，即工质压力P、比容v、流速c包括流动截面A的相互变化关系，应属流体自身属性，这种属性不会自发地表现出来，它是从属于流动的外部条件而存在的。这里的力学条件是工质流动和膨胀的动力，几何条件是工质连续降压增速的保证。在流动产生前和流动过程中，其力学条件和几何条件都是客观的，两者共同确定了相应的流动特性，缺一不可。比如，即使在力学条件完全具备的情况下，若没有几何条件的保证，流体降压升速等属性也不会自发地表现出来。对此还可以用一个简单的例子来加以说明：设流动的 力学条件为初压P １与背压Ｐ b ，在流动产生之前，只有P １ 、P b 是客观存在的，P １ 与P b 之间的其它压力以及其它参数都不是客观的。只有在流动产生之后才在各
优质课酶的特性教学设计
《酶的特性》教学设计 宗健康山东省福山第一中学 一、教材分析 “酶的特性”是《普通高中课程标准生物教科书分子与细胞（必修1）》（人教版）第五单元第一节《降低化学反应活化能的酶》第二课时的内容。本节教材内容包括“酶具有高效性”、“酶具有专一性”、“影响酶活性条件的探究与分析”三大内容。其中“酶具有高效性”的内容，在前一课的“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中学生已自我构建。有关“酶具有专一性”的内容，隐含着同一种酶对不同底物的作用和不同的酶对同一种底物的作用的内容，对于这一内容，只要引导学生对前一节所学实验就底物和酶进行改变，通过亲自实验及分析，很容易突破。因此，“影响酶活性的条件”的探究实验是本节课的重心所在，而这一内容所包含的实验方案设计、实验操作过程及实验结果分析，既是前面所学的“酶的作用与本质”知识的延续和进一步理解，又是学生以后学习影响光合作用和呼吸作用因素知识与技能的基础，同时又是培养学生生物科学研究素养非常好的内容，对学生学习与研究生命科学的兴趣将产生较大的影响。 二、学情分析 本节课之前，学生学习了第1课时“酶的作用和本质”，结合初中学习的人体内消化酶知识，学生已具备了以下与本节学习相关的知识和技能基础，即对照实验的设计与操作方法、自变量和无关变量的分析与控制方法。然而，对科学探究的一般程序“提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→表达和交流→进一步探究”还缺乏理论性的指导，有关影响酶条件的实验方案设计，特别是细节问题：如底物的选择、指示剂的运用等，对学生而言，要求较高，存在相当大的困难，为此采取学生讨论和教师引导结合的教学设计思路来突破这一困难。 三、教学设计思路 酶的特性这一节的教学，是在对酶的作用和本质有了初步认识的基础上，通过实验，对酶的催化作用做进一步的认识。由于本节课内容与生活贴近，实验性强，所以本节课内容适宜进行探究性学习。探究性学习是学生自主获取知识的学习方式，其突出特点是强调学生“亲历”。通过钻研教材，我挖掘了较多的探究内容，对于酶的专一性，课本是以呈现的方式给出，为了使学生从“听和背”中解脱出来，我设计了专一性探究实验。 我的设计思想就是尽可能为学生提供亲身体验“做科学”的机会，使学生通过探究形成自己的观点，而不是全盘接受他人的结论，真正从“听和背”中解脱出来，实现
酶的本质和特性
酶 一、酶的本质：酶是由活细胞产生的具有催化活性和高度选择性的特殊蛋白质。按其组成的不同，将酶分成单纯蛋白质和结合蛋白质两大类。例如，大多数水解酶属单纯由蛋白质组成的酶; 黄素单核苷酸酶则属由酶蛋白和辅助因子组成的结合蛋白酶。结合蛋白质中的酶蛋白为蛋白质部分，辅助因子为非蛋白质部分，两者结合成全酶，只有全酶才有催化活性 二、酶的形态结构 所有的酶都含有C、H、O、N四种元素。按照酶的化学组成可将酶分为单纯酶和复合酶两类。 单纯酶分子中只有氨基酸残基组成的肽链。 结合酶分子中则除了多肽链组成的蛋白质，还有非蛋白成分，如金属离子、铁卟啉或含B 族维生素的小分子有机物。结合酶的蛋白质部分称为酶蛋白，非蛋白质部分统称为辅助因子（cofactor），两者一起组成全酶；只有全酶才有催化活性，如果两者分开则酶活力消失。非蛋白质部分如铁卟啉或含B族维生素的化合物若与酶蛋白以共价键相连的称为辅基（prosthetic group），用透析或超滤等方法不能使它们与酶蛋白分开；反之两者以非共价键相连的称为辅酶（coenzyme），可用上述方法把两者分开。辅助因子有两大类，一类是金属离子，且常为辅基，起传递电子的作用；另一类是小分子有机化合物，主要起传递氢原子、电子或某些化学基团的作用。 结合酶中的金属离子有多方面功能，它们可能是酶活性中心的组成成分；有的可能在稳定酶分子的构象上起作用；有的可能作为桥梁使酶与底物相连接。辅酶与辅基在催化反应中作为氢（H+和e）或某些化学基团的载体，起传递氢或化学基团的作用。体内酶的种类很多，但酶的辅助因子种类并不多，常见到几种酶均用某种相同的金属离子作为辅助因子的例子，同样的情况亦见于辅酶与辅基，如3-磷酸甘油醛脱氢酶和乳酸脱氢酶均以NAD+作为辅酶。酶催化反应的特异性决定于酶蛋白部分，而辅酶与辅基的作用是参与具体的反应过程中氢（H+和e）及一些特殊化学基团的运载。 酶属生物大分子，分子质量至少在1万以上，大的可达百万。酶的催化作用有赖于酶分子的一级结构及空间结构的完整。若酶分子变性或亚基解聚均可导致酶活性丧失。一个值得注意的问题是酶所催化的反应物即底物（substrate），却大多为小分物质它们的分子质量比酶要小几个数量级。 酶的活性中心（active center）只是酶分子中的很小部分，酶蛋白的大部分氨基酸残基并不与底物接触。组成酶活性中心的氨基酸残基的侧链存在不同的功能基团，如-NH2。-COOH、-SH、-OH和咪唑基等，它们来自酶分子多肽链的不同部位。有的基团在与底物结合时起结合基团（binding group）的作用，有的在催化反应中起催化基团（catalytic group）的作用。但有的基团既在结合中起作用，又在催化中起作用，所以常将活性部位的功能基团统称为必需基团（essential group）。它们通过多肽链的盘曲折叠，组成一个在酶分子表面、具有三维空间结构的孔穴或裂隙，以容纳进入的底物与之结合并催化底物转变为产物，这个区域即称为酶的活性中心。 而酶活性中心以外的功能集团则在形成并维持酶的空间构象上也是必需的，故称为活性中心以外的必需基团。对需要辅助因子的酶来说，辅助因子也是活性中心的组成部分。酶催化反应的特异性实际上决定于酶活性中心的结合基团、催化基团及其空间结构。
第1课时 酶的作用和本质
第1节降低化学反应活化能的酶第1课时酶的作用和本质 内容标准要求核心素养对接 学业质量水平 1.概述酶的作用和本质。 2.通过对有关酶实验的分析，学会控制变量和设计对照实验。1.生命观念——结构与功能观：酶的功能 是由其独特的空间结构决定的。 水平一2.科学探究——实验思路及设计：能够根 据实验目的，设计比较过氧化氢在不同 条件下的分解实验，分析结果得出结论。 水平二研读教材·梳理探究 酶在代谢中的作用 ———————————————知识梳理——————————————— 一、酶在细胞代谢中的作用 1.剖析细胞代谢的概念 (1)场所：活细胞内。 (2)实质：各种化学反应的总称。 细胞中的能量释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实现 (3)意义：细胞生命活动的基础。 2.比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1)实验原理：
(2)实验过程和现象： 试管编号加入物质处理现象 1 2 mL H2O2溶液加2滴蒸馏水基本无气泡产生 2 2 mL H2O2溶液加2滴FeCl3溶液有较多气泡产生 3 2 mL H2O2溶液加2滴肝脏研磨液有大量气泡产生 每滴溶液中Fe3＋数大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。———————————————素养提升———————————————科学探究——比较过氧化氢在不同条件下的分解 下图为比较过氧化氢在不同条件下的分解的实验，探讨下列问题： (1)实验材料的选择和处理 ①实验中使用的肝脏为什么必须是新鲜的？ 提示新鲜肝脏细胞中过氧化氢酶活性较高。 ②实验中为什么把肝脏制备成肝脏“研磨液”？ 提示制成肝脏研磨液会增大酶与过氧化氢的接触面积，加快分解速率。 ③实验中滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液的滴管能否混用？为什么？ 提示不能。因为酶具有高效性，少量的酶带入FeCl3溶液会干扰实验结果。 (2)实验过程和结果分析 ①实验中可用哪些方法检测过氧化氢分解的速率大小？ 提示 a.气泡目测法：可以通过反应时单位时间内产生气泡的多少来判定H2O2分解速率的大小。 b.卫生香复燃法：可以通过带火星的卫生香复燃剧烈程度来判定H2O2分解速率的大小。 ②第一组和第二组对照、第一组和第三组对照，可得出什么结论？ 提示FeCl3及过氧化氢酶都可以促进H2O2的分解，说明FeCl3和过氧化氢酶都具有催化作用。
减压器特性实验指导书
减压器特性实验 1 实验目的 （1）深入了解减压器工作原理及其工作特性。 （2）研究减压器的静态特性，掌握测定减压器静态特性的方法，掌握减压器静态特性的一般规律。 （3）了解减压器的过渡过程压力曲线测定方法，增加对减压器动态特性的感性认识。 2 实验背景 2.1减压器的应用 减压器不仅广泛应用于油、气工业、化工行业、能源工业、基础设施建设等行业，在航空航天领域也发挥着重要作用。在航天行业中，减压器可应用于地面设备(包括地面试验设备)、导弹/运载火箭和卫星航天器。具体而言，减压器可用于： （1）地面试验吹除系统。受系统工作压力的限制，此类减压器出口压力较低，精度要求也不是很高，但质量流量大，要求有较好的启动稳定性。 （2）地面试验或弹箭体供气系统。对于使用气体推进剂的地面发动机试验系统或弹箭体而言，其供气系统中都必须使用到减压器，以保证稳定的压力和流量供应，对减压器的精度!动态特性要求较高。 （3）地面试验或弹箭体液体推进剂输运系统。减压器为推进剂储箱提供恒定的压力，进而为发动机提供需要的推进剂，其出口压力影响到发动机的工作状态，直接关系到整个系统推进剂供应的准确性与安全性，是影响整个发动机推力稳定性的一个重要因素，因此对减压器精度要求较高。 （4）航天器的姿态和轨道控制。在卫星、探空火箭、宇航控制系统、空间站对接操纵系统中以及弹体姿态控制系统中的的冷气推进系统中，减压器出口的气体直接送至喷管进行姿态或轨道控制，具有开启次数频繁，流量变化大的特点，对动态特性、工作范围、控制精度、可靠性和寿命都有较高的要求。 （5）提供基准压力或控制其它调节器。利用减压器出口压力稳定的特点，
揭秘05 关于酶的本质和特性的探究-2020年高考生物实验全揭秘(原卷版)
热点05 关于酶的本质和特性的探究 探究酶的催化作用、专一性、高效性及影响酶活性的因素，是近年高考的热点。 该类实验要注意的问题：①分清实验组和对照组； ②分析实验设计中的单一变量和因变量； ③注意实验操作步骤的前后顺序要有逻辑性（前因后果），步步有理，环环相扣，各操作步骤要严密、完整； ④注意实验用具与试剂的选用及需要控制的实验条件； ⑤注意实验结果的观察（确定观察内容和观察方法）、记录和分析，最后对实验结果作出科学的解释并得出正确的结论。 考向1 酶本质的探究——试剂检测法 用“试剂检测法”探究酶的本质 （1）实验原理和方法： （2）实验设计方案
项目实验组对照组 材料待测酶溶液已知蛋白液（等量）或RNA 试剂分别加入等量的双缩脲试剂（吡罗红染液） 现象是否呈现紫色（红色）呈现紫色（红色） 结论实验组呈现紫色（红色）说明该酶的化学本质是蛋白质（RNA）；否则该酶的化学本质不是蛋白质（RNA） 1．下列有关酶的叙述，正确的是（） A．胃蛋白酶的化学本质是蛋白质或RNA B．煮熟的肝脏中的过氧化氢酶仍有活性 C．酶可在细胞内、细胞外或体外发挥作用 D．酶能够为生物体的生命活动提供能量 【答案】C 【解析】 【分析】 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。 2、酶的特性：专一性、高效性、作用条件温和。 3、酶促反应的原理：酶能降低化学反应的活化能。 【详解】 A、胃蛋白酶的本质是蛋白质，而不是RNA，A错误； B、过氧化氢酶的本质是蛋白质，在高温条件下会变性，所以没有活性，B错误； C、酶可在细胞内、细胞外或体外发挥作用，C正确； D、酶降低化学反应的活化能，但不能为生物体的生命活动提供能量，D错误。 故选C。 2．下列关于酶以及相关实验的叙述中，错误的是（） ①酶是活细胞产生的 ②淀粉在淀粉酶的催化作用下的产物能与斐林试剂生成砖红色沉淀 ③酶都能被蛋白酶水解
热工学实验
实验十 渐缩(缩放)喷管内压力分布和流量测定 一、实验目的 1．验证并加深对喷管中的气流基本规律的理解，树立临界压力，临界流速，最大流量等喷管临界参数的概念，把理性认识和感性认识结合起来。 2．对喷管中气流的实际复杂过程有概略的了解。 3．通过渐缩喷管气流特性的观测，要明确：在渐缩喷管中压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量仍不能大于最大流量。 4．根据实验条件，计算喷管（最大）流量的理论值，并与实侧值进行对比。 二、实验设备 本设备由2x 型真空泵，PG －Ⅲ型喷管（见图10-1）和计算机（控制与显示设备）构成。由于真空泵的抽吸，空气自吸气口2进入进气管1，流过孔板流量计3，流量的大小可以从U 型管压差计4读出。喷管5用有机玻璃制成，有渐缩、缩放两种型式（见图10-2、10-3），可根据实验要求，松开夹持法兰上的螺丝，向右推开进气管的三轮支架6，更换所需的喷管。喷管各截面上的压力是由插在其中，外径0.2mm 的测压探针连至可移动真空表8测得，探针的顶封死，中段开有测压小孔，摇动手轮——螺杆机构9，即可移动探针，从而改变测压小孔在喷管中的位置，实现对喷管不同截面的压力测量。在喷管的排气管上装有背压真空表10，排气管的下方为真空罐12，起稳定背压的作用，背压的高低用调节阀11调节。罐前的调节阀用作急速调节，罐后的调节阀作缓慢调节，为减少震动，真空罐与真空泵之间用软管13连接。 在实验中必须观测四个变量：（1）测压孔所在截面至喷管进口的距离x ；（2）气流在该截面上压力P ；（3）背压P b ；（4）流量m 。这些变量除可分别用位移指针的位置、移动真空表，背压真空表及 U 形管压差计的读数来显示读出外，还可分别用位移电位器、负压传感器、压差传感器把它们转换为电信号，由计算机显示并绘出实验曲线。位移电位器将在螺杆之旁，它实际上是一只滑杆变阻器。负压传感器和压差传感器分别装在真空表和U 形管压差计附近，其内部结构为一直流电桥，压力和压差改变时将改变电桥中两臂的电阻，从而获得电桥的不平衡电压输出。为了使这些传感器可靠而稳定地工作，都由直流稳压电源供电。 三、实验原理 1．喷管中气流的基本规律 气流在喷管中稳定流动后，喷管任何截面上的质量流量m 均相等，有连续性方程： M= 2 2 21 1 1C A C A AC υυυ = = =定值，[kg/s] （10-1） 式中：A —— 截面积[m 2] C —— 气体流速[m/ s] υ —— 气体比容[m 3/kg] 下标1—— 喷管进口 下标2——喷管出口 气体在喷管中作绝热膨胀，C 1＜C 2，工质为理想流体时，喷管的理论流量可按下式计算： ])()[(121 1 22 12112 2 2 2k k k p p p p p k k A C A m +-?-== υυ （10-2） 式中： k —— 绝热指数，对于空气k=1.4 P 1 —— 喷管进口压力（初压） [N/ m 2] P 2 —— 喷管出口压力 [N/ m 2] 喷管中气体状态参数P 、υ和流动参数C 的变化规律和流通截面积A 的变化以及喷管
人教版高一生物必修一酶的特性习题
上学期高一生物限时练习 命题人：做题人：满分：90分时间：45分钟2013 一、选择题（每题2分，共60分） 1.在人体和高等植物体内，pH由5上升到12的过程中，酶的催化速率将（） A.先升后降 B.不断上升C?不断下降 D ?先降后升 2?进入冬眠的动物体，代谢极为缓慢，最根本的原因是（） A、体内酶活性降低 B、气温低 C、进食少 D、消耗能量少 3 ?下图纵轴为生成物量，横轴为反应时间，其中能正确表示酶浓度增加， 而其他条件不变时，生成物量变化的曲线图是（图中虚线表示酶浓度增加后的变化曲线） 5.在唾液淀粉酶在催化淀粉水解的试验中，将唾液稀释果 一样，这表明酶具有（） A.专一性B高效性 C多样性D稳定性 6?唾液淀粉酶进入胃后，将（） A.继续催化淀粉水解 B.停止催化淀粉水解 C.自身被其他酶催化水解 D.受胃液保护不被水解 7.将乳清蛋白、淀粉、唾液淀粉酶、胃蛋白酶和适量水混合装入容器，调节PH=2, 保存于37E C曲线C D曲线D 10倍与用唾液原液的效4.有一种酶催化反应P+ Q—R。下图中实线表示在没有酶时此反应的进程。在t1 时，将催化此反应的酶加入反应混合物中。图中表示此反应进行过程的曲线是 P、Q、R的浓度）
水浴锅内，过一段时间后，容器内剩余的物质是（）A、淀粉胃蛋白酶多肽水
B唾液淀粉酶麦芽糖胃蛋白酶多肽水 C唾液淀粉酶胃蛋白酶多肽水 D唾液淀粉酶淀粉胃蛋白酶水 8.果酒放久了易产生沉淀，只要加入少量蛋白酶沉淀就能消失，而加入其他酶则无济于事，这说明（） A酶的催化作用具有专一性 B酶的化学成分是蛋白质 C酶的催化作用受环境影响 D酒中的沉淀是氨基酸 9?向蔗糖滞液中注入适量的新鲜a 一淀粉酶溶液，放在60C下保温5 min，然后用斐林试剂检测发现（） A.生成了砖红色沉淀 B.混合溶液变成了紫色 C.混合溶液的颜色不变 D ?生成了橘红色的小颗粒 10.在不损伤高等植物细胞内部结构的情况下，下列哪种物质适用于除去细胞壁 （） A蛋白酶B盐酸C纤维素酶D淀粉酶 11分别用0C和100C的温度处理某种酶后，酶都没有活性，但 （） A经过0C处理的酶的活性能够恢复 B经过100C处理的酶的活性能够恢复 C经过0C处理的酶的空间结构能够恢复 D经过100 °C处理的酶被水解成氨基酸 12?蛋白酶水解蛋白质，破坏了蛋白质的（） A全部肽键B空间结构C氨基酸D双螺旋结构 13、将可溶性淀粉酶溶液与某液体混合后，再分别滴加适量的新鲜淀粉溶液，在适宜温度下经过一定时间，再滴入碘液不变蓝，该液体是（） A.蒸馏水 B.、盐酸溶液 C.氢氧化钠溶液 D.浓石灰水 14?根据下图依次指出每一图形最可能代表了什么因素对酶的作用的影响。曲线中纵坐标表示反应速度，横坐标表示影响因素。则a、b、c、d四曲线分别表示 ①酶浓度②底物的浓度③温度④pH A ①②③④ B ②③④① C ③④①② D ④③②① 15.人在发高烧时，常常没有食欲，最根本的原因是（） A.所吃食物不能消化 B.食物残渣不能排出 C?体温超过37C，消化酶的活性下降D.胃没有排空 16.在影响酶活性的条件”实验的最后阶段，加碘液不变蓝的试管是（） A. 37C温水中放置的试管 B.沸水中放置的试管 C.冰块中放置的试管 D. A、B、C三项均可
喷管特性实验
压传感器读出。喷管用有机玻璃制成，配有渐缩喷管和缩放喷管各一只。根据实验的要求，可松开夹持法兰上的固紧螺丝，向左推开进气管的三轮支架，更换所需的喷管。喷管各截面上的压力是由插入喷管内的测压探针（外径φ1.2）连至“可移动真空表”测得，由于喷管是透明的，测压探针上的测压孔（φ0.5）在喷管内的位置可从喷管外部看出，它们的移动通过螺杆机构移动，标尺或位移传感器实现测量读数。喷管的排气管上还装有“背压真空表”，其压力大小用背压调节阀进行调节。真空罐直径φ400，起稳定压力的作用。罐的底部有排污口，供必要时排除积水和污物之用。为减小震动，真空罐与真空泵之间用软管连接。在实验中必须测量四个变量，即测压孔在喷管内的不同截面位置X、气流在该 、流量m，这些量可分别用位移指针的位置、可移动真截面上的压力P、背压P b 空表、背压真空表以及U形管压差计的读数来显示。 实验装置特点： 1.可方便地装上渐缩喷管或缩放喷管，观察气流沿喷管各截面的压力变化。 2.可在各种不同工况下（初压不变，改变背压），观察压力曲线的变化和流量的变化，从中着重观察临界压力和最大流量现象。 3.除供定性观察外，还可作初步的定量实验。压力测量采用精密真空表，精度0.4级。流量测量采用低雷诺数锥形孔板流量计，适用的流量范围宽，可从流量接近为零到喷管的最大流量，精度优于2级。 4.采用真空泵为动力，大气为气源。具有初压初温稳定，操作安全，功耗和噪声较小，试验气流不受压缩机械的污染等优点。喷管用有机玻璃制作，形象直观。 5.采用一台真空泵，可同时带两台实验台对配给的渐缩、缩放喷管做全工况观测。因装卸喷管方便，本实验台还可用作其他各种流道喷管和扩压管的实验。 三、实验原理 1、喷管中气流的基本规律 （1）由能量方程： 及 可得 可见，当气体流经喷管速度增加时，压力必然下降。 （2）由连续性方程： 有 及过程方程
喷管特性实验
喷管特性实验 一、实验目的 1.验证喷管中气流的基本规律，加深对临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的理解。 2.比较熟练地掌握压力、压差及流量的测量方法。 3.重要概念1的理解：应明确在渐缩喷管中，其出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量。 4.重要概念2的理解：应明确在缩放喷管中，其出口处的压力可以低于临界压力，流速可高于音速，而流量不可能大于最大流量。 二、实验装置 整个实验装置包括实验台、真空泵（规格为1401型，排气量3200L/min）。实验台由进气管、孔板流量计、喷管、测压探针、真空表及其移动机构、调节阀、真空罐等几部分组成，如图6-4所示。 图6-4 喷管实验台 1-进气管；2-空气吸气口；3-孔板流量计；4-U形管压差计；5-喷管； 6-三轮支架； 7- 测压探针； 8-可移动真空表； 9-位移螺杆机构及位移传感器； 10-背压真空表； 11-背压用调节阀；12-真空罐；13-软管接头；14-仪表箱；15-差压传感器；16-被压传感器；17-移动压力传感器 进气管为φ57×3.5无缝钢管，内径φ50。空气从吸气口入进气管，流过孔板流量计。孔板孔径φ7，采用角接环室取压。流量的大小可从U形管压差计或微
压传感器读出。喷管用有机玻璃制成，配有渐缩喷管和缩放喷管各一只。根据实验的要求，可松开夹持法兰上的固紧螺丝，向左推开进气管的三轮支架，更换所需的喷管。喷管各截面上的压力是由插入喷管内的测压探针（外径φ1.2）连至“可移动真空表”测得，由于喷管是透明的，测压探针上的测压孔（φ0.5）在喷管内的位置可从喷管外部看出，它们的移动通过螺杆机构移动，标尺或位移传感器实现测量读数。喷管的排气管上还装有“背压真空表”，其压力大小用背压调节阀进行调节。真空罐直径φ400，起稳定压力的作用。罐的底部有排污口，供必要时排除积水和污物之用。为减小震动，真空罐与真空泵之间用软管连接。 在实验中必须测量四个变量，即测压孔在喷管内的不同截面位置X 、气流在该截面上的压力P 、背压P b 、流量m ，这些量可分别用位移指针的位置、可移动真 空表、背压真空表以及U 形管压差计的读数来显示。 实验装置特点： 1.可方便地装上渐缩喷管或缩放喷管，观察气流沿喷管各截面的压力变化。 2.可在各种不同工况下（初压不变，改变背压），观察压力曲线的变化和流量的变化，从中着重观察临界压力和最大流量现象。 3.除供定性观察外，还可作初步的定量实验。压力测量采用精密真空表，精度0.4级。流量测量采用低雷诺数锥形孔板流量计，适用的流量范围宽，可从流量接近为零到喷管的最大流量，精度优于2级。 4.采用真空泵为动力，大气为气源。具有初压初温稳定，操作安全，功耗和噪声较小，试验气流不受压缩机械的污染等优点。喷管用有机玻璃制作，形象直观。 5.采用一台真空泵，可同时带两台实验台对配给的渐缩、缩放喷管做全工况观测。因装卸喷管方便，本实验台还可用作其他各种流道喷管和扩压管的实验。 三、实验原理 1、喷管中气流的基本规律 （1）由能量方程： 221dc dh dq += 及 dp dh dq ν-= 可得 cdc dp =-ν 可见，当气体流经喷管速度增加时，压力必然下降。 （2）由连续性方程： 有 及过程方程 常数=k p ν 常数=?=??????=?=?νννc A c A c A 222111c dc d A dA -=νν
酶的特性
酶的特性 第2节一．教材版本及章节普通高中课程标准实验教科书《分子与细胞（必修1）》（人教版）第五章第一节第二部分。二．内容分析酶是生物新陈代谢过程中的重要物质，是多项生物化学反应的联系纽带。光合作用和细胞呼吸这两个过程由许许多多的生物化学反应组成，这些反应都需要酶的参与。因此，本节内容即酶的三个特性是本章的基础。即酶的高效性、酶的专一性及酶的作用条件较温和。本节的“科学·技术·社会”，通过多个侧面，体现出酶与人类社会生活的密切关系。课时安排：一课时三．教学目标①知识目标理解酶的特性；理解酶特性的实质和意义；②能力目标通过多种方式的教学活动，对学生进行思维能力、语言表达能力、分析和实验操作能力以及用学到的生物学知识解决某些实际问题能力的培养；③情感、态度、价值观目标通过参与酶的特性的实践，使学生体验设计对照实验的科学思想，促进质疑、求实、实践的科学精神和科学态度的养成，通过探讨、交流，促进探索、创新、合作精神的养成。四．教学重点酶的特性和实质及影响酶活性的条件的探究方法。五．教学难点组织学生设计，实践，主动探究酶的特性，分析实验结果，准确描述影响
酶活性的各种因素。六．多媒体及实验器材电脑、投影仪、视频展示仪、powerpoint课件；试管、滴管、试管架、火柴、卫生香、酒精灯、试管夹、小烧杯、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计、玻璃棒、ph试纸、新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液、稀释200倍的新鲜唾液溶液、新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、质量分数3%的蔗糖溶液、质量分数为5%的盐酸、质量分数为5%的naoh溶液、蒸馏水、热水、冰快、碘液、斐林试剂。各代表展示实验结果 教师提问，适当补充 学生归纳总结，反馈练习 结束 开始 新课导入 酶的特性 分组设计实验方案 回忆推理 教师指导 各代表组介绍实验方案
《酶的作用和本质》教案
第五章第1节降低化学反应活化能的酶 一、酶的作用和本质 一、教材分析 新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础，而新陈代谢的进行又离不开酶的催化作用，因此，了解酶的作用和本质,为理解细胞中复杂的生命活动的顺利进行奠定了基础。本节内容还与选修模块的相关内容有着内在联系。例如，选修模块中有关酶的应用等，都是以“酶与代谢”部分的相关内容为基础的。此外,学生通过有关酶的的探究性学习活动获得的技能，对进一步学习生物技术实践等知识起到保证作用。 二、教学目标 1. 知识目标 (1）、说明酶在细胞代谢中的作用、本质。 （2）、阐述细胞代谢的概念 2. 能力目标 （1）、通过自主学习，培养学生推理、比较、分析、归纳总结的能力。 （2）、通过有关的实验和探究，学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。 （3)、在有关实验、资料分析、思考与讨论、探究等的问题讨论中，提高运用语言表达的能力以及分享信息的能力。 ３. 情感态度与价值观目标 （1）、通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的,。认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸 收不同意见中的合理成分,还要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神和态度。 (２）、通过小组间的讨论、合作与交流，培养学生的合作互助精神。 （3)、通过让学生了解酶的发现过程,使学生体会实验在生物学研究中的作用和地位； 通过讨论酶在生产、生活中的应用，使学生认识到生物科学技术与社会生产、生 活的关系。 三、教学重点和难点 1、教学重点:酶的作用、本质 2、教学难点：酶降低化学反应活化能的原理 四、学情分析 学生通过初三、高一阶段化学的学习,对于纯化学反应已比较熟悉,但是对于细胞内部的化学反应及生物催化剂──酶的认识有限。工业制氨的化学反应是在高温高压并且催化剂作用下进行的,细胞内部却是常温常压的温和状态，而细胞代谢包括一系列的化学反应,这些化学反应的进行应该有生物催化剂──酶的参与,才能使其高效有序的进行，由此从学生熟悉的知识引入对酶相关知识的学习。
酶的作用与特性导学案
第五章第一节酶的作用与特性导学案 编制：胡玉苹审核:张凤霞 2012.8.30 【考纲解析】 知识目标：（1）细胞代谢的概念（2）酶的作用和本质（3）探究影响酶活性的因素学习重点：酶的作用和特性 学习难点：1.酶降低活化能的原理。 2.实验中控制变量的科学方法。 【基础整理】 一、酶在细胞代谢中的作用 1.概念 ①细胞代谢：。 ②活化能：。 ③原理：同无机催化剂相比，酶__________的作用更显著，因而催化效率__________。 ④意义：使细胞代谢能在________条件下______进行。 2、酶在细胞代谢中的作用： 2H2O2 △２H2O＋O22H2O2２H2O＋O2实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验步骤：【问题探讨】 1.与１号试管相比，２号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？ 2.3号试管和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？ 催化剂(酶)的作用原理是： 3.酶的催化效率和无机催化剂相比谁更高？为什么？ 4.为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？ 5.本实验最后得出了什么结论？ 【实验总结】 1.变量、自变量、因变量、无关变量的概念： 本实验的自变量： 本实验的因变量： 本实验的无关变量： 2.对照实验、对照组、实验组的概念： 对照实验： 对照组：本实验的对照组：实验组：本实验的实验组：
【小结1】控制变量： 【小结2】酶在细胞代谢中的作用： 二、酶的本质 探究一：酶的高效性的实验验证 (1)实验原理 ①________________________________________________________________________。 ②H 2O 2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe 3＋ 等不同条件下气泡产生的________或卫生香燃烧的________不同。 (2)实验过程 (3)实验结论：酶具有________，与无机催化剂相比，酶的催化效率________。 探究二：酶的专一性的验证实验 (1)实验原理 ①?????? ??? ?淀粉非还原性糖――→酶麦芽糖蔗糖非还原性糖――→酶葡萄糖＋果糖还原糖＋斐林试剂― →________________ ②用________分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而验证酶的________。 (2)实验程序 （3）实验结论： 探究三：影响酶活性的条件 1．温度对酶活性的影响 (1)实验原理 ①淀粉――→淀粉酶 麦芽糖 ↓碘液 ↓碘液 ②温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解程度。滴加碘液，根据________________________来判断酶的活性。 (2)实验设计程序 淀粉 淀粉酶 ↓ ↓ 各自在所控制的温度下处理一段时间 ↓ 淀粉与 下的淀粉酶混合 ↓ 在各自所控制的温度下保温一段时间 ↓ 滴加 ，观察颜色变化 2．pH 对酶活性的影响 (1)实验原理 ①2H 2O 2――→过氧化氢酶________ ②pH 可影响酶活性，从而影响O 2的产生情况，可根据__________
实验1 酶的特性
实验1 酶的特性 一、实验目的 1、了解pH、温度对酶活力的影响。 2、加深对酶性质的认识 二、实验原理 酶的特点之一对环境酸碱度敏感，酶表现最大活力时的pH值称为酶的最适pH值，一般酶的最适pH值在4～8之间；酶的催化作用受温度的影响很大，反应速度达到最大值时的温度称为酶的最适温度。大多数动物酶的最适温度为37～40℃，大多数植物酶的最适温度为50～60℃，有些酶的干燥制剂，虽加热到100℃其活性无明显变化，但在100℃的溶液中却很快的完全失活；低温能降低或抑制酶的活性，但不能使酶失活。 淀粉与各级糊精遇碘呈现不同的颜色。在不同pH、温度以及激活剂、抑制剂存在下，唾液淀粉酶对淀粉水解活力的高低可通过水解混合物遇碘呈现颜色的不同来判断。 三、器材及试剂 1、器材：恒温水浴锅、pH试纸等 2、试剂： 新配制的溶于0.3％NaCl的0.5％淀粉溶液； 0.2mol／L Na 2HPO 4 溶液、0.1mol／L柠檬酸溶液 KI－碘溶液：将碘化钾20克及碘10克溶于100ml蒸馏水中，使用前稀释10倍； 3、材料：唾液淀粉酶溶液：用矿泉水漱口清除食物残渣，再含一口矿泉水，半分钟后流入量筒并稀释200倍（稀释倍数可调节），混匀备用。 四、实验步骤 1. 温度对酶活力的影响——最适温度测定 温度对淀粉酶活力的影响：取试管5支，编号后按下表加入试剂： 摇匀，将2号试管放入37℃恒温水浴中，1号试管放入冰水中,3号管放入沸水浴。用KI－碘溶液检验各管内淀粉被水解的程度。记录水解时间。
2.pH值对酶活力的影响 （1）反应时间的确定 取一支试管加入2ml 0.5%淀粉液（0.3%氯化钠）和2滴KI-I溶液，加入1ml唾液淀粉酶，37℃保温，记录颜色褪去的时间。 然后按下表所列的次序操作： 摇匀后放入37℃恒温水浴锅中保温,检测淀粉水解程度,并测定淀粉完全水解所需的时间。按照第（1）步试管的保温时间保温后将各管迅速取出，并立即加入KI－碘溶液1滴。观察各管呈现的颜色，观察pH对唾液淀粉酶活力的影响，并确定其最适pH。 五、实验结果与分析 记录实验现象，分析pH值、温度对酶活力的影响 六、思考题 1. 什么是酶的最适温度？有何实践意义？ 2. 什么是酶的最适pH？它是否是一个常数？它与哪些因素有关？这种性质对于选择测定酶活力的条件有什么意义？
工程热力学喷管特性实验
实 验 报 告 评分 实验题目：喷管特性实验 实验目的：验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，建立临界压力、临界流速 和最大流量等喷管临界参数的概念；比较熟练地掌握用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量的方法；明确渐缩喷管出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量；明确缩放喷管中的压力可以低于临界压力，流速可高于当地音速，而流量不可能大于最大流量；对喷管中气流的实际复杂过程有所了解，能定性解释激波产生的原因。 实验原理： 1．喷管中气流的基本原理 由连续方程、能量方程和状态方程结合声速公式KPV a =得： c dc M A dA ? ?? ? ?-=12 马赫数M=c/a 显然，要使喷管中气流加速，当M<1时，喷管应为渐缩型（dA<0）；当气流M>1时， 喷管应为渐扩型（dA>0）。 2．气体流动的临界概念 喷管中气流的特征是dp<0，dc>0，dv>0，三者之间互相制约。当某一截面的速度达到当地音速时，气流处于从亚音速变为超音速的转折点，通常称为临界状态。 临界压力比112-? ?? ??+=K K K ν ，对于空气，ν=0.528 当渐缩喷管出口处气流速度达到音速或缩放喷管喉部达到音速时，通过喷管的气体流量 便达到了最大值，或成临界流量。可由下式确定： 1112 1212m i n m a x V P K K K K A m ?-??? ??++= 式中： min A —最小截面积（对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积；对于缩放喷管即为喉部的面 积。本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44）。 3．气体在喷管中的流动 （1）渐缩喷管 渐缩喷管因受几何条件（dA<0）的限制。有式（4）可知：气体流速只能等于或低于音速（a C ≤）；出口截面的压力只能高于或等于临界压力（c P P ≥2）；通过喷管的流量只能等于或小于最大流量（max m m =）。 （2）缩放喷管
酶的特性
第2课时 酶的特性 班级 姓名 【学习目标】 1.阐明酶的高效性、专一性和作用条件较温和。 2.通过探究“影响酶活性的条件”发展科学探究能力。 【基础感知】 一、酶的特性 1．酶的特性及验证实验 (1)酶的高效性 含义：酶的催化效率比 高很多，大约是 的107～1013倍。 意义：可以使生命活动更加高效地进行。 (2)酶的专一性 含义：每一种酶只能催化 化学反应。如过氧化氢酶只能催化 分解。脲酶除了催化 分解外，对其他化学反应不起作用。 意义：使细胞代谢能够有条不紊地进行。 (3)酶的作用条件较温和 酶所催化的化学反应一般是在 的条件下进行的。过酸、过碱或温度过高，都会使酶的 遭到破坏，使酶永久 。低温只能使酶活性降低，不会使酶失活。 特别提醒 酶与无机催化剂的共同点 (1)只改变化学反应速率，不改变化学反应的方向。 (2)不为化学反应提供物质和能量，本身不被消耗。 (3)降低化学反应的活化能，使反应速率加快，缩短达到平衡点的时间。 2．酶特性的验证实验 (1)酶高效性的实验分析 实验组：底物＋ →底物分解速率(或产物形成的速率) 对照组：底物＋ →底物分解速率(或产物形成的速率) (2)酶专一性的实验分析 ①? ???? 实验组：底物＋相应酶液――→检测 底物被分解对照组：另一底物＋相同酶液――→检测底物没被分解 ②? ???? 实验组：底物＋相应酶液――→检测底物被分解对照组：相同底物＋另一酶液――→检测底物没被分解
③实例：实验验证淀粉酶具有专一性 ①效率更高；率，不改变生成物的量 ①率比未加酶时明显加快，A 入酶同，说明酶二、探究影响酶活性的条件 1．酶活性的含义：酶对化学反应的 。 2．探究酶活性的适宜条件 思路： ? ????底物＋t 1(或pH 1)＋酶液底物＋t 2(或pH 2)＋酶液 ? ? ? 底物＋t n (或pH n )＋酶液――→检测 底物分解速率或剩余量 实例：
工程热力学喷管特性实验
工程热力学喷管特性实验 实验报告评分 实验题目:喷管特性实验 实验目的:验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，建立临界压力、临界流速 和最大流量等喷管临界参数的概念;比较熟练地掌握用热工仪表测量压力 (负压)、压差及流量的方法;明确渐缩喷管出口处的压力不可能低于临界 压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量;明确缩放喷管中的压力可以低于临界压力，流速可高于当地音速，而流量不可能大于最大流量; 对喷管中气流的实际复杂过程有所了解，能定性解释激波产生的原因。实验原理: 1(喷管中气流的基本原理 a,KPV由连续方程、能量方程和状态方程结合声速公式得: dAdc2,,,M,1,,,,Ac 马赫数M=c/a 显然，要使喷管中气流加速，当M<1时，喷管应为渐缩型(dA<0);当气流M>1时，喷管应为渐扩型(dA>0)。 2(气体流动的临界概念 喷管中气流的特征是dp<0，dc>0，dv>0，三者之间互相制约。当某一截面的速度达到当地音速时，气流处于从亚音速变为超音速的转折点，通常称为临界状态。 K 2,,K,1,,,,K，1,, 临界压力比，对于空气，,=0.528 当渐缩喷管出口处气流速度达到音速或缩放喷管喉部达到音速时，通过喷管的气体流量便达到了最大值，或成临界流量。可由下式确定:
2P2K2,,K,11，m,A,,,maxminK，1K，1V,,1 式中: A—最小截面积(对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积;对于缩放喷管即为喉部的面min 积。本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44)。 3(气体在喷管中的流动 (1)渐缩喷管 渐缩喷管因受几何条件(dA<0)的限制。有式(4)可知:气体流速只能等于或低于音 P,P2cC,a速();出口截面的压力只能高于或等于临界压力();通过喷管的流量只能等 ，，m,mmax于或小于最大流量()。 (2)缩放喷管 缩放喷管的喉部dA=0，因而气流可达到音速(c=a);扩大段dA>0，出口截面处的流速可超音速(c>a)，其压力可低于临界压力(P2 说明：本实验由四个小实验组成，其中第一个实验（酶的专一性）必做，其他三个小实验选做（至少做一个） 写实验报告时，可以只写需要做的实验内容！ 实验四酶的特性实验 一、实验目的 酶是生物催化剂，生物体内化学反应基本上都是在酶的催化下进行的。通过本实验了解酶催化的特异性、温度对酶活力的影响、PH对酶活力的影响、激活剂和抑制剂对酶活力的影响，对于进一步掌握代谢反应及其调控机理具有十分重要的意义。 二、实验内容 本实验由酶的专一性实验、温度对酶活力的影响、PH对酶活力的影响、激活剂和抑制剂对酶活力的影响4个小实验组成。 （一）酶的专一性 1、实验原理 本实验以唾液淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用为例，来说明酶的专一性。淀粉和蔗糖无还原性，唾液淀粉酶水解淀粉生成有还原性二糖的麦芽糖，但不能催化蔗糖的水解。用班氏试剂检查糖的还原性。班氏试剂为碱性硫酸铜，能氧化具还原性的糖，生成砖红色沉淀氧化亚铜。 2、材料、仪器与试剂 (1)材料：新鲜配制的唾液及其稀释液 (2)仪器：恒温水浴；沸水浴；试管及试管架； (3)试剂：2%蔗糖溶液；溶于0.3% NaCl的0.5%淀粉溶液；班氏试剂。 3、实验操作 （1）稀释唾液的制备 ①唾液的获取 用一次性杯取一定量的饮用水，漱口以清洁口腔，然后在嘴中含10-20ml饮用水，轻漱2min左右时间，即可获得唾液的原液，内含唾液淀粉酶。 ②不同稀释度唾液的制备（用大试管） 本实验需制备1：1、1：5、1：20、1：50、1：200等五个不同浓度的稀释唾液。 举例说明：1:5指的是稀释了5倍的唾液，制备方法为1份原液+4份蒸馏水。 1：20指的是稀释了20倍的唾液，制备方法为1份1：5的稀释液+3分蒸馏水。（2）唾液淀粉酶最佳稀释度的确定（严格按表1添加顺序做实验，用小试管做实验） 表1 唾液淀粉酶稀释度的确定 （2）淀粉酶的专一性 表2 淀粉酶专一性实验 （二）温度对酶活力的影响 1、实验原理 酶的催化作用受温度的影响。在最适温度下，酶的反应速度最高。淀粉和可溶性淀粉遇碘呈蓝色，糊精按其分子的大小，遇碘可呈蓝色、紫色、暗褐色或红色。最简单的糊精遇碘不呈颜色，麦芽糖遇碘也不呈色，在不同温度下，淀粉被唾液淀粉酶水的程度可由水解混合实验四 酶的特性实验