WebLab STEM

Sinh học · 3. Enzyme và chuyển hóa

Enzyme, nhiệt độ và tốc độ phản ứng

Thiết kế phép thử công bằng để xác định ảnh hưởng của nhiệt độ hoặc nồng độ cơ chất.

40 phútPhiên bản nội dung: 2.1
Bắt đầu lộ trình tương tácMở thí nghiệm mô phỏng

Câu hỏi dẫn đường

Vì sao tăng nhiệt độ chỉ làm phản ứng enzyme nhanh hơn đến một giới hạn?

Phạm vi chương trình

GDPT 2018 và Cambridge: enzyme, tốc độ phản ứng và ảnh hưởng môi trường.

Phạm vi và giới hạn mô hình

Mô hình biểu diễn xu hướng lý tưởng; nhiệt độ tối ưu phụ thuộc từng enzyme, pH và sinh vật.

Mục tiêu học tập

  • Giải thích tác động của nhiệt độ lên va chạm và biến tính.
  • Xác định biến độc lập, phụ thuộc và kiểm soát.
  • Tính tốc độ từ lượng sản phẩm hoặc cơ chất theo thời gian.

Kiến thức cần biết trước

  • Protein và cấu trúc không gian
  • Khái niệm tốc độ

Kiến thức trọng tâm

Dưới nhiệt độ tối ưu

Tăng nhiệt độ thường làm tăng động năng và tần suất va chạm hiệu quả.

Trên nhiệt độ tối ưu

Liên kết duy trì cấu trúc bị phá vỡ; trung tâm hoạt động đổi dạng và tốc độ giảm.

Phép thử công bằng

Nếu khảo sát nhiệt độ, phải giữ enzyme, cơ chất, pH, thể tích và thời gian đo nhất quán.

Ví dụ mẫu có giải thích

Nếu tạo 18 cm³ sản phẩm trong 3 phút, tốc độ trung bình là 6 cm³/phút; phải so sánh trong cùng khoảng thời gian và điều kiện.

Ngộ nhận cần tránh

  • Enzyme làm giảm năng lượng hoạt hóa nhưng không làm đổi ΔG hay vị trí cân bằng.
  • Biến tính không đơn giản là enzyme “chết”; cấu trúc và hoạt tính bị thay đổi, đôi khi không thuận nghịch.

Quy trình thí nghiệm mô phỏng: Động học enzyme

  1. Chọn một biến độc lập: nhiệt độ hoặc nồng độ cơ chất.
  2. Đặt ít nhất 5 mức và lặp lại từng mức nếu có thể.
  3. Ghi sản phẩm theo thời gian, tính tốc độ ban đầu và vẽ đồ thị.

An toàn và lưu ý

  • Trong phòng thật, dùng bể cách thủy và dụng cụ bảo hộ phù hợp.
  • Không khái quát nhiệt độ tối ưu của một enzyme cho mọi enzyme.

Bằng chứng cần thu thập

  • Bảng điều kiện–tốc độ với đơn vị và các biến kiểm soát.
  • Đồ thị có vùng tăng, cực đại và giảm cùng giải thích ở mức phân tử.
Mở thí nghiệm mô phỏng

Kiểm tra đầu vào

1. Enzyme chủ yếu làm thay đổi đại lượng nào của phản ứng?

  1. Năng lượng hoạt hóa
  2. Năng lượng tổng của sản phẩm
  3. Vị trí cân bằng cuối
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Năng lượng hoạt hóa

Enzyme cung cấp con đường có năng lượng hoạt hóa thấp hơn.

2. Khi khảo sát nhiệt độ, đại lượng nào nên được giữ cố định?

  1. pH
  2. Nhiệt độ
  3. Tốc độ thu được
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: pH

Nhiệt độ là biến độc lập; pH là một biến kiểm soát quan trọng.

3. Tốc độ có thể tính bằng công thức nào?

  1. Thay đổi lượng / thời gian
  2. Thời gian / thay đổi lượng
  3. Lượng × thời gian
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Thay đổi lượng / thời gian

Tốc độ trung bình là độ thay đổi đại lượng chia khoảng thời gian.

Luyện tập vận dụng

1. Tạo 24 cm³ khí trong 60 s. Tốc độ trung bình là bao nhiêu?

  1. 0,40 cm³/s
  2. 2,5 cm³/s
  3. 1440 cm³/s
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: 0,40 cm³/s

24/60 = 0,40 cm³/s.

2. Vì sao tốc độ giảm mạnh trên nhiệt độ tối ưu?

  1. Trung tâm hoạt động đổi dạng do biến tính
  2. Mọi phân tử ngừng chuyển động
  3. Cơ chất biến thành enzyme
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Trung tâm hoạt động đổi dạng do biến tính

Nhiệt phá vỡ các tương tác duy trì cấu trúc protein.

3. Kết luận tốt nhất từ đồ thị cần có gì?

  1. Xu hướng, số liệu bằng chứng và giới hạn
  2. Chỉ nói “đồ thị tăng”
  3. Chép lại mục tiêu
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Xu hướng, số liệu bằng chứng và giới hạn

Kết luận khoa học phải liên kết nhận định với bằng chứng đo được.

Nguồn kiểm tra chuyên môn

  1. OpenStax Biology 2e — sinh học nền tảng đã bình duyệt

Nội dung được duy trì theo các nguồn trích dẫn bên dưới. Mô phỏng là mô hình học tập và không thay thế quy trình an toàn của phòng thí nghiệm thực.

Đơn vị xuất bản nội dung
WebLab STEM
Phụ trách kỹ thuật
Đức Tiến — Kỹ sư Điều khiển và Tự động hóa