3.2 酶是生物催化剂 课件（共36张PPT）

(共36张PPT)
第三章 细胞的代谢
第二节 酶是生物催化剂
一、酶的发现史
观点:人们一直认为胃只有物理性消化，而没有化学性消化。
提出问题：究竟有没有化学性消化？
讨论：
1.为什么要把肉装在金属笼子里？
排除物理性消化的可能。
2.这个实验可以得出什么结论？
胃内有一种能消化肉的物质。
（意大利）斯帕兰扎尼实验
一、酶的发现史
巴斯德 微生物学家
证实发酵过程酒精产量与活酵母菌的繁殖量成正比，认为酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果，
主要强调细胞的整体作用。
李比希 化学家
认为发酵仅仅是一种化学反应，
与酵母菌的活动无关，
最多只需要酵母菌中某种物质的参与而已。
一、酶的发现史
1897年，化学家毕希纳
过程：
酵母细胞研磨→加水搅拌→加压过滤
→无细胞的酵母汁→加入葡萄糖
现象：
冒出气泡
结论：
促使酒精发酵的是酵母中的某种物质，
而不是酵母菌本身。
一、酶的发现史
1926年，美国科学家萨姆纳
从刀豆中提取脲酶的结晶，并且通过化学实验证实脲酶是一种蛋白质。
一、酶的发现史
20世纪80年代以来，美国科学家切赫和奥特曼
发现少数RNA也具有生物催化作用——核酶。
切赫
奥特曼
二、酶的概念
1.来源：活细胞产生
2.作用：生物催化作用
3.化学本质：绝大多数是蛋白质，
少数是RNA。
酶是如何促进化学反应的呢？
二、酶的概念
酶是如何促进化学反应的呢？
酶是生物催化剂,
具有促使反应物发生化学变化而本身却不发生化学变化的特点。
受酶催化而发生化学反应的分子成为底物。
酶能催化底物分子发生反应，
是因为酶分子有一定的空间结构，
能和底物分子结合。
“锁和钥匙”模型
底物分子可进行化学反应的部位与酶蛋白上具有催化能力的必需集团（活性中心）之间，
在结构上是紧密互补的，就如同一把钥匙开一把锁那样。
诱导契合模型
当酶分子与底物分子接近时，
酶蛋白受底物分子的诱导，
其构象发生有利于底物结合的变化，
酶与底物在此基础上相互契合，发生反应。
X—射线衍射分析已证明酶与底物结合时，
酶分子确实有显著的构象改变。
二、酶的概念
二、酶的概念
酶作用的强弱可用酶活性表示。
酶活性一般是指单位时间内底物的消耗量或产物的生成量。
1g蔗糖酶在1min内使多少克蔗糖水解，就代表蔗糖酶的活性是多少。
三、酶的催化原理
终态
过渡态
初态
活化能（EA）
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为活化能
显著降低化学反应的活化能，不提供能量
知识储备
准确认识酶的本质
(1)多数酶的本质是蛋白质,少部分酶是RNA(如核酶)。但具体到某一种酶,一定是蛋白质或RNA。
(2)酶的基本组成单位为氨基酸或核糖核苷酸,合成场所为核糖体或细
胞核。
(3)酶只具有一种功能,即催化作用。
(4)酶发挥作用的场所在细胞内(胞内酶,如呼吸酶、ATP合成酶等)或细胞外(胞外酶,如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等)
随堂检测
1.下列关于酶的叙述,正确的是(　 　)
A.酶都是活细胞产生的一类特殊蛋白质
B.酶分子的形状只适合与一种分子结合
C.形成酶-底物复合物时底物形状未改变
D.酶催化作用的强弱可用反应速率表示
D
解析:酶都是活细胞产生的有机物,绝大多数是蛋白质,少数为RNA;酶分子的形状只适合与一种或少数几种相似分子结合;形成酶-底物复合物时,酶和底物形状都发生改变;酶催化作用的强弱可用反应速率表示。
练习：画出底物浓度（酶量一定）、酶浓度（底物充足）
对酶促反应速率影响的曲线
①底物浓度（酶量一定）
②酶浓度（底物充足）
原因？
思考：
（1）在某一底物浓度后，反应速率不再增加的原因？
（2）将酶浓度提高到一定浓度，上图曲线如何变化？
：酶的浓度（数量）有限和酶自身活性的高低
练习：画出底物浓度（酶量一定）、酶浓度（底物充足）
对酶促反应速率影响的曲线
3.图甲表示酶催化反应过程的示意图,图乙表示在最适条件下该酶促反应生成物的量与时间的关系曲线。下列叙述错误的是(　 　)
A
A.图甲中,c如果是二糖,则它是麦芽糖
B.若适当提高温度,图乙中的M值不变
C.若适当增加酶量,则e点将向左移动
D.图甲中a1、a2与b结合后,b的形状会发生改变
实验设计的一般方法：控制变量法
实验中可以变化的因素称为变量。
自变量：其中人为改变的变量。
因变量：随着自变量改变而变化的变量。
无关变量：除自变量以外的还可能会存在的一些可变因素，对实验结果造成影响的。
对照实验：除一个因素（自变量）以外，
其余（无关变量）都保持一致的实验。
对照实验一般要设计对照组和实验组
实验一：探究酶的专一性
实验目的:
比较唾液淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用
比较蔗糖酶对淀粉和蔗糖的作用
材料用具:稀释200倍的新鲜唾液,质量分数为2%的蔗糖溶液,溶于质量分数为0.3%NaCl溶液中的淀粉溶液(其中淀粉含量为1%),本尼迪特试剂，蔗糖酶溶液，试管，试管架
探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉和蔗糖都是非还原性糖，淀粉在酶的催化作用下能水解为麦芽糖和葡萄糖。蔗糖在酶的催化作用下能水解为葡萄糖和果糖。麦芽糖、葡萄糖、果糖均属还原性糖。还原性糖能够与本尼迪特试剂发生氧化还原反应，生成红黄色的沉淀。
思考：分别找出自变量、因变量、无关变量，并根据材料用具思考如何设计实验？
实验结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
蔗糖酶只能催化蔗糖水解，不能催化淀粉水解。
酶具有专一性 （一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应）
1 2 3 4 5 6
1%淀粉溶液 3mL - 3mL - 3mL -
2%蔗糖溶液 - 3mL - 3mL - 3mL
新鲜唾液 - - 1mL 1mL - -
蔗糖酶溶液 1mL 1mL
温度处理 37°C恒温水浴15分钟 本尼迪特试剂 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL
水浴加热 沸水浴2-3分钟 实验结果
无现象
无现象
红黄色
无现象
无现象
红黄色
本实验的试管1、2为对照,目的是检验蔗糖、淀粉的纯度和证明其为非还原糖
[典例3] 下表是有关酶专一性的探究实验,“-”表示不加。下列叙述正确的是(　 　)
B
试管 1 2 3 4 5 6
本尼迪特试剂 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
1%淀粉溶液 3 mL - 3 mL - 3 mL -
2%蔗糖溶液 - 3 mL - 3 mL - 3 mL
新鲜唾液 - - 1 mL 1 mL - -
蔗糖酶溶液 - - - - 1 mL 1 mL
实验结果
A.实验用的蔗糖溶液和淀粉溶液,最好提前配制好备用
B.本实验的试管1、2为对照,目的是检验蔗糖、淀粉的纯度和证明其为非还原糖
C.若3号试管与本尼迪特试剂加热出现红黄色沉淀则说明检验液中含麦芽糖
D.本实验的本尼迪特试剂可用碘液代替
5.如表为甲、乙两位同学用相同材料和试剂进行“探究酶的专一性”的活动过程。甲做了1～3组,乙做了4～6组。如下表所示。
单位: mL
组别 1 2 3 4 5 6
1%淀粉溶液 3 3 3
2%蔗糖溶液 3 3 3
新鲜唾液 1 1
蔗糖酶溶液 1 1
本尼迪特试剂 2 2 2 2 2 2
下列叙述错误的是(　 　)
A.甲同学实验的检测试剂可换成碘-碘化钾溶液
B.甲、乙同学单独做的实验都不能探究酶的专一性
C.若组4出现阳性反应,则乙同学的实验无法证明酶的专一性
D.甲、乙同学的实验组合在一起能排除更多无关变量的干扰
B
1.酶的催化效率
（1）实验原理
H2O2可被无机催化剂 和生物催化剂 （肝脏中）分解为H2O和O2。分别用一定数量的 催化过氧化氢分解，观察两支试管中的 或卫生香复燃程度，可以比较两者的催化效率。
MnO2
H2O2酶
MnO2和H2O2酶
气泡数
实验二：探究酶的高效性
（2）实验步骤
① 标记 试管1 试管2
加H2O2溶液 3 mL 3 mL
② 加催化剂 鸡肝匀浆少许 MnO2少许
③ 观察气泡并记录 ____________________ ___________________
卫生香复燃情况 ____________________ 复燃但火焰较暗
快速产生大量气泡
缓慢产生少量气泡
复燃且火焰明亮
（3）实验结论
与 相比，酶的催化活性极高，即酶具有 。
无机催化剂
高效性
1.酶的特性　　
（1）高效性的曲线模型
相对于无机催化剂
3.（2019·台州选考科目教学质量评估）下表为探究酶的催化特性所进行实验基本过程及结果，据此分析，下列叙述错误的是（ 　　）
试管编号 1 2 3 4 5 6
H2O2溶液 4 mL 4 mL 4 mL 4 mL 4 mL 4 mL
其他物质（等量） 蒸馏水 新鲜唾液 二氧 化锰 猪肝研 磨液 煮沸的猪肝研磨液 5 ℃的猪肝研磨液
实验现象 几乎 无气泡 几乎 无气泡 少量 气泡 大量气泡 几乎无气泡 几乎无气泡
A.比较1、2、4试管，可以得出酶具有专一性
B.比较1、4试管，可以得出酶具有高效性
C.将5、6试管转入37 ℃水浴锅中，气泡产生速度相同
D.反应结束后3、4试管中产生的气体量相等
C
B
3、4
实验三、探究pH对过氧化氢酶的影响
（1）实验原理
肝脏中的H2O2酶能将H2O2催化分解成H2O和O2。用不同的 处理H2O2酶和H2O2，收集O2的产生量，比较在不同pH下H2O2酶的 。
pH缓冲液
催化活性
①取上图装置，向反应小室加入 H2O2溶液和 的缓冲液。
②将 的8片滤纸片放在新鲜肝匀浆中浸泡1 min，然后取其中 贴到反应小室上侧内壁。
③ 反应小室，适宜时间后，读取量筒水平面刻度并记录。
④反复冲洗小室， 实验，测量pH6.0，pH7.0，pH 8.0下H2O2在酶催化下释放的 。
适量的
pH5.0
大小相同
2片
翻转
重复上述
气体量
2.影响酶促反应速率的因素
（1）通过影响酶活性影响酶促反应速率的因素
素养提升
请回答与酶有关的问题。
(1)如果图1和图2是与酶的特性相关的图示,那么图1和图2分别表示了酶具有 和 的特点。
高效性
专一性
(2)图3是与酶活性影响因素相关的曲线,请据图回答:当pH从5上升到7,酶活性的变化过程是 ;从图示曲线我们还可以得出的结论是随着pH的变化,酶的最适温度 。
先上升后下降
不变