3.2 酶是生物催化剂 课件（共44张PPT）

(共44张PPT)
第二节 酶是生物催化剂
ATP合成酶
ATP水解酶
呼吸酶
光合酶
生物膜系统为酶提供附着位点
酶是什么？酶如何对体内各种生化反应起作用？
1、18世纪末 斯帕兰扎尼 喂食鹰实验
酶的发现历程
斯帕兰扎尼认为 中含有一种消化肉的物质
胃液
2、19世纪 巴斯德VS李比希
VS
巴斯德的实验证实，发酵过程中的酒精的产量与活酵母的繁殖量成正比，他认为酒精发酵是酵母菌 的结果
李比希则认为，酒精发酵只需要酵母菌 参与而已
代谢活动
某种物质
3、1897年 毕希纳的重大发现
促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质
4、1926年萨母纳获得脲酶结晶
酶的本质是蛋白质
5、20世纪80年代初，科学家发现少数特殊的酶是RNA，称为核酶
酶的本质
酶的本质：酶是由_________产生的一类____________，大多数酶是_________，少部分酶是_________
活细胞
生物催化剂
蛋白质
RNA
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
合成原料
合成场所
来源 一般来说，活细胞都能产生酶 生理功能 具有生物催化作用 氨基酸
核糖核苷酸
核糖体
酶催化的反应称为酶促反应，受酶催化而发生反应的分子称为底物
1、酶促反应的过程
酶的催化作用
底物＋_________→_________复合物→复合物形状发生一定变化→_________(恢复原状)＋_________。
酶
产物
酶
酶—底物
反应前后，酶未发生改变！
能量
反应物
生成物
活跃状态
活化能
（1）活化能：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成为活化能。
2、酶作用原理
活化能
（2）酶的作用原理：
降低化学反应的活化能
3、酶作用的强弱——酶的活性
酶活性:一般指的是单位时间内底物的消耗量或产物的生成量。
例如：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。
①
本质
②
③
④
【判断正误】
(1)具有分泌功能的细胞才能产生酶。( )
(2)酶是由活细胞产生的，只在细胞内发挥作用。( )
(3)受酶催化而发生化学反应的分子称为底物。( )
(4)酶作用的强弱可用酶活性表示。酶活性一般是指底物的消耗量或产物的生成量。( )
×
×
√
×
基础达标练
口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化
怎样设计实验验证酶具有专一性？
阅读教材P71活动 探究酶的专一性
目的要求：比较唾液淀粉酶和蔗糖酶对淀粉和蔗糖的作用
探究问题：唾液淀粉酶能水解蔗糖吗？蔗糖酶能水解淀粉吗？
酶的专一性
材料用具：
稀释200倍的新鲜唾液
2%的蔗糖溶液
淀粉溶液
溶于质量分数为0.3%的氯化钠溶液中的
本尼迪特试剂
蔗糖酶溶液
实验思路：
用同一种酶催化不同化学反应
用不同酶催化同一化学反应
实验原理：
淀粉水解生成的麦芽糖和蔗糖水解产生的果糖和葡萄糖等还原糖能够与本尼迪特试剂反应生成红黄色沉淀，淀粉和蔗糖等非还原糖不能与本尼迪特试剂反应
试管 1 2 3 4 5 6
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
温度处理 37℃恒温水浴保温15 min 本尼迪特试剂 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
水浴加热 沸水浴2～3 min 实验结果
无变化
无变化
无变化
无变化
红黄色沉淀
红黄色沉淀
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。酶有专一性。
实验步骤：
通常把经过处理的一组(或者未知实验结果的一组)称为实验组;
实验组:
未经过处理的一组(自然状态下或者已知实验结果的一组)称为对照组。
对照组:
对照实验：指除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。
实验设计应遵循的原则
③单一变量原则
②等量性原则
①对照性原则
试管 1 2 3 4 5 6
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
温度处理 37℃恒温水浴保温15 min 本尼迪特试剂 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
水浴加热 沸水浴2～3 min 实验结果
无变化
无变化
无变化
无变化
红黄色沉淀
红黄色沉淀
实验步骤：
对照组
对照组
实验组
对照组
对照组
实验组
(1)你能解释步骤2和步骤3在本实验中的作用吗？
(2)从实验遵循等量原则的角度分析，对1、2号试管应如何改进？
(3)3、4、5、6号试管均置于37 ℃恒温水浴中保温，这样做的原因是什么？
思考：
可检验淀粉、蔗糖与本尼迪特试剂能否发生特异性颜色反应。
1、2号试管应各滴加1 mL蒸馏水。
因为唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃。
根据实验结果，如何理解酶的专一性？
由于酶分子的结构只适合与一种或者一类分子结合，所以一种酶只能催化一种底物或者少数几种相似底物的反应。这就是酶的专一性。
例如，虽然蔗糖和麦芽糖都是二糖，但是蔗糖酶只能催化蔗糖的水解，不能催化麦芽糖的水解
例题1.结合实验结果，分析酶的本质。甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如图所示，据图分析：
(1)甲酶的化学本质为_____，该酶属于___酶，其基本单位是________。
(2)乙酶的化学本质为________，该酶是在细胞内的________上合成的。
(3)该结果说明了酶既可以作为________，也可以作为另一反应的____。
RNA
核
核糖核苷酸
蛋白质
核糖体
催化剂
底物
问题：酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，哪个催化效率更高？
H2O2 H2O+O2
过氧化氢酶
MnO2/FeCl3/加热
资料： H2O2 是细胞中某些化学反应的副产物，具有强的氧化性，如果不及时除去或分解，就会杀死细胞，而细胞中的过氧化氢酶可以催化H2O2的分解。
试管编号 1 2
第一步 每支试管加 2ml 3%的H2O2溶液 第二步 加入少许新鲜肝脏研磨液 加入少许二氧化锰
实验现象
实验结果 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，在过氧化氢酶的作用下分解速率最快。
检测指标：①气泡的多少。②无明火卫生香复燃程度。
结论：酶的催化效率极高----酶具有高效性
本实验的自变量，因变量是什么？实验中无关变量有哪些？该如何处理？
自变量：
因变量：
无关变量：
除自变量外，对实验结果造成影响的可变因素。应控制相同且适宜。
随着自变量的变化而变化的变量
人为改变的变量
变量：
实验中可以变化的因素
对照实验涉及的几个名词：
试管编号 1 2
第一步 每支试管加 2ml 3%的H2O2溶液 第二步 加入2滴新鲜肝脏研磨液 加入2滴二氧化锰
实验现象
实验结果 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样，在过氧化氢酶的作用下分解速率最快。
因变量：①产生气泡的多少。②无明火卫生香复燃程度。
本实验的自变量，因变量是什么？实验中无关变量有哪些？该如何处理？
自变量：催化剂的种类
无关变量：H2O2溶液的量、浓度；反应时间、催化剂的量等
3．实验分析
(1)比较两支试管中发生的变化，你对酶的催化效率有何认识？
(2)这个实验为什么要用新鲜的鸡肝匀浆？
(3)如果本实验中鸡肝没有被制成匀浆，你认为实验结果是否与本实
验相同，为什么？
思考
同无机催化剂相比，酶具有高效性。
因为新鲜的鸡肝匀浆中过氧化氢酶的活性高。
实验现象可能没有制成匀浆后明显。因为过氧化氢酶主要存在于细胞中，如果没有制成匀浆，很大一部分过氧化氢酶无法参与反应。
每个酶分子能在1s之内将105个过氧化氢分子分解，这种反应速率是没有酶参与情况下的1000万倍！
酶的催化效率一般是无机催化剂的107 ～1013倍。
酶的高效性保证了细胞内化学反应的顺利进行
生成物的量
酶具有高效性（跟无机催化剂比）
过氧化氢酶比二氧化锰的催化效率高得多；
酶只加快化学反应的速度，缩短达到平衡的时间，但不改变反应的平衡点。
+酶
+无机催化剂
无催化剂
结论：
【判断正误】
(1)一种酶只能催化一种底物或者几种相似底物的反应。( )
(2)酶的作用是提供化学反应所需的活化能，使得化学反应加快。( )
(3)利用蔗糖、淀粉、淀粉酶进行酶的专一性实验验证时，检测试剂可
以是碘—碘化钾溶液。( )
(4)肽酶能催化多种肽水解为氨基酸，也能说明肽酶具有专一性。( )
√
×
×
√
酶的催化功能受多种条件的影响
温度是否影响酶的活性？
作出假设：
温度会（或不会）影响酶的活性
实验思路：
1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？
淀粉酶， H2O2受温度影响也会分解
2、自变量是什么？设计几组温度？
碘液，看是否变蓝.
材料用具：质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、热水、蒸馏水、冰块，碘液、试管、量筒、烧杯、酒精灯、温度计、三脚架、石棉网等。
三组(高温，低温和常温)
3、观察指标怎么确定，选择什么样的鉴定试剂？
温度
提出问题：
实验：探究温度对酶活性的影响
1号试管
淀粉溶液 实验步骤 一 二 三 四 实验现象
结论 2号试管
3号试管
加入淀粉酶2滴，振荡
试管各加入2mL淀粉溶液
蓝色
保持0℃冰水中约5min
加热至100℃，
约5min
加热至60℃，
约5min
各加入两滴碘液
振荡
无明显现象
只有在一定温度下酶的催化效率最好
蓝色
探究温度对淀粉酶活性的影响
温度对酶活性的影响
t/℃
υ/mmol. s-1
最适温度
酶活性受温度影响示意图
温度低于最适温度时：
酶活性随着温度的升高而上升
温度高于最适温度时：
酶活性随着温度的升高而下降
最适温度时：
酶活性最高
动物:35~40oC；
植物:40~50oC之间；
微生物最适温度差别很大
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2、怎样排除温度和其他因素对实验结果的干扰？
1、自变量是什么？设计几组pH？因变量是什么？
　　以什么作为观察指标？
材料用具：
质量分数为20%的肝脏研磨液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、0.01mol/LNaOH溶液、0.01mol/L盐酸、蒸馏水、试管、量筒等。
实验假设：
实验思路：
pH会（或不会）影响酶的活性
pH是否影响酶的活性？
提出问题：
三组(酸、碱和中性)
PH
气泡产生速率
酶活性
相同且适宜
实验：探究PH值对酶活性的影响
1号试管
过氧化氢溶液 实验步骤 一 二 三 四 实验现象
结论 2号试管
3号试管
加入肝脏研磨液2滴，振荡
试管各加入2mL过氧化氢溶液
大量气泡
1mL HCl
1mL NaOH
1mL H2O
观察试管内气泡产生量
在适合的pH下酶的催化效率好
少量气泡
少量气泡
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
pH低于最适pH时
酶活性随着pH的升高而上升
pH高于最适pH时
酶活性随着pH的升高而下降
最适pH时：
酶活性最高
动物:6.5~8.0
例外，胃蛋白酶的最适pH:1.5
植物:4.5~6.5。
υ/mmol. s-1
最适pH
0
pH
酶活性受pH影响示意图
pH对酶活性的影响
υ/mmol. s-1
最适pH
0
pH
酶活性受温度影响示意图
最适温度
t/℃
υ/mmol. s-1
酶活性受pH值影响示意图
低温、高温、过酸、过碱对酶活性的影响一样的吗？
抑制
失活
失活
失活
高温、过酸、过碱破坏酶的空间结构，酶永久失活；低温会降低酶的活性，但不破坏酶的空间结构。
★影响酶促反应速率的因素：
1、温度
3、酶的浓度：反应速率随
酶浓度的升高而加快。
4、底物浓度：在一定浓度
范围内，反应速率随浓
度的升高而加快，但达
到一定浓度，反应速率
不再变化
酶的浓度
底物浓度
酶量一定
2、pH
υ/mmol. s-1
υ/mmol. s-1
总结
作用时需要适宜的条件
1.能够使唾液淀粉酶水解的是（ ）
A.淀粉酶 B.脂肪酶
C.蛋白酶 D.肽酶
C
B
学以致用
2.淀粉酶能使淀粉在很短的时间内水解成麦芽糖，而对麦芽糖的水解却不起作用。这种现象说明酶具有（ ）
A.高效性和多样性 B.高效性和专一性
C.专一性和多样性 D.稳定性和高效性