5.1酶的作用和本质（第2课时） 课件(共52张PPT1个视频)高中人教版生物必修一

(共52张PPT)
第1节 降低化学反应的酶
第2课时 酶的特性
温故
酶在代谢中的作用
酶的
本质
比较过氧化氢在
不同条件下的分解
酶具有催化作用，能显著降低化学反应的活化能
关于酶本质的探索
绝大多数酶是蛋白质
少数酶是RNA——核酶
知新
酶的定义：
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。
酶与无机催化剂相比有哪些共性和特性呢？
酶与无机催化剂的共性
探究酶化学本质的实验设计
方案一 试剂检测法
大部分是蛋白质
少部分是RNA
加__________，呈_____
双缩脲试剂
紫色
加__________，呈_____
吡罗红染液
红色
分组 实验操作 现象 结论
紫色
对照组：
标准蛋白质溶液
实验组：
等量待测酶液
紫色
/ 蓝色
是蛋白质
/ 不是蛋白质
加双缩脲试剂
思考
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
方案二 酶解法
酶促反应:
由酶催化的化学反应称为酶促反应
底物:
受酶催化而发生化学反应的分子叫底物（反应物）
酶的催化机理
酶
酶
酶
底物
中间产物
产物
酶+底物
酶-底物复合物
酶+产物
根据酶的催化机理，酶催化反应具有哪些特性呢？
（一）酶具有高效性
与无机催化剂相比，酶的催化效率高，是无机催化剂的107~1013倍
保证了细胞内化学反应的顺利进行
保证了细胞内能量供应稳定。
与无机催化剂相比，酶显著降低化学反应的活化能。
中间产物学说：
又称为酶-底物复合物学说。在酶促反应中，底物(S)与酶(E)结合形成不稳定的中间产物SE，SE进一步分解，形成产物(P)并释放出酶(E)。S+E→SE，SE→E+P这两个过程所需活化能少，反应速率快。
1.内容
2.意义
3.原因
二、酶的特性
时间
产物浓度（如O2浓度）
加酶
加无机催化剂
不加催化剂
平衡点
请画出相应曲线
a
b
c
时间
产物浓度
a 加酶
b 加无机催化剂
c 不加催化剂
__________对比说明酶具有高效性。
a、b
a、c对比说明酶具有_____
______。
催化
作用
（将纵坐标换成反应物浓度，曲线如何变化）
（二）酶具有专一性
资料：脲酶——只能催化尿素分解。
过氧化氢酶——只能使过氧化氢分解。
二肽酶——可以使所有的二肽分解
一种酶只能催化一种或一类反应。
1.内容
2.意义
保证了细胞代谢能够有条不紊地进行
a.锁钥学说
3.原因
酶有一定的空间结构，酶在反应中与底物的关系就像钥匙和锁的关系，它们的空间结构必须相互结合形成复合物才能发生反应。
b.诱导契合学说
酶活性部位不是刚性不变的，其形状可在结合底物时有所改变，即底物与酶活性部位结合，会诱导酶发生构象变化，使酶的活性中心变得与底物的结构互补，两者相互契合，从而发挥催化功能。
3.原因
4.酶的专一性的验证
思考：怎样设计实验验证酶具有专一性呢？实验思路是什么？
材料：淀粉溶液，蔗糖溶液，淀粉酶溶液，蔗糖酶溶液，斐林试剂，碘液，水浴锅等
方案一
酶相同、底物不同
① 底物1 + 酶溶液
② 等量底物2 + 等量相同酶溶液
方案二
底物相同、酶不同
① 底物 + 酶溶液1
② 等量相同底物 + 等量酶溶液2
步骤 项目 试管1 试管2
1 注入可溶性淀粉溶液
2 注入蔗糖溶液
3 注入新鲜的淀粉酶溶液
4 保温 5 加斐林试剂 6 水浴加热 7 观察颜色变化
2mL
—
—
2mL
2mL
2mL
60℃保温5min
各加入2mL
沸水浴1min
砖红色
无砖红色
思考：能否用碘液对实验结果进行检测？
不能，因为碘液无法检测蔗糖是否发生水解
实验设计
改进实验设计
步骤 项目 1 2 3 4 5 6
1 加淀粉溶液 2mL 2mL 2mL
2 加蔗糖溶液 2mL 2mL 2mL
3 加淀粉酶 1mL 1mL
4 加蔗糖酶 1mL 1mL
5 保温 各自在60℃下保温5min 6 加斐林试剂 各加入2mL斐林试剂 7 沸水浴加热
观察颜色 8 沸水浴1min
无砖红色
无砖红色
有砖红色
无砖红色
无砖红色
有砖红色
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。即酶具有专一性。
底物浓度
反应速率
底物A 酶A 酶B
请画出相应曲线
底物浓度
反应速率
底物A 酶A 酶B
底物A + 酶A
底物A + 酶B
只有酶A能催化底物A参与的反应，说明酶具有_______
专一性
（三）酶的作用条件较温和
资料1：加酶洗衣粉，成分为蛋白酶0.2%，清洁剂15%。
用法：洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的
水内一段时间，使用温水30~40℃效果最佳。
切勿用60℃以上的热水。注意：切勿用于丝质及羊毛
衣料；用后须彻底清洗双手。
思考：你能提出什么问题？
资料2: 唾液的PH为6.2—7.4
胃液的PH为0.9—1.5
小肠液的PH为7.6
提出问题
酶通常在生理条件下（一定的温度和PH条件下）发挥作用，离开了生理条件后，酶还有活性吗？
作出假设
生理状态下酶的活性最高（较高），远离生理条件后酶活性下降甚至丧失（因为变性而失活）
酶活性：酶催化特定化学反应的能力。
表示方法：在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率（如单位时间底物的消耗量或产物的生成量）。
实验设计
选择哪种酶来进行实验？为什么？
通过什么现象来说明该酶活性的升高或降低？
你想研究哪种因素对该酶活性的影响？怎样控制该因素？
怎样设计对照组和实验组？
实验过程中的无关变量怎样控制？
实验选材
因变量
自变量
对照试验
重复试验
无关变量
是否需要进行重复？
1. 探究温度对淀粉酶活性的影响
材料：淀粉，淀粉酶（工业淀粉酶，最适温度60℃），碘液，
斐林试剂， 水浴锅等。
（三）酶的作用条件较温和
实验思路：
实验过程与结果
操作 1试管 2试管 3试管 4试管 5试管 6试管
0℃ 0℃ 60℃ 60℃ 100℃ 100℃
加淀粉 2mL — 2mL — 2mL —
加淀粉酶 — 2mL — 2mL — 2mL
保温 在各自温度下保温5min 混合 将2加入1中 将4加入3中 将6加入5中 保温 在各自温度下保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 实验结论
温度过低或过高酶的活性都较低。
变蓝
不变蓝
变蓝
1
2
100℃
3
4
60℃
5
6
0℃
2ml淀粉
2ml淀粉
2ml淀粉
1ml淀粉酶
1ml淀粉酶
1ml淀粉酶
温度处理5min
探究温度对酶活性的影响
思考
1.如何进一步探究淀粉酶的最适温度？
缩小温度梯度，重复进行上述实验。
2.为什么不能用斐林试剂对实验结果进行检测？
该实验的自变量是温度，用斐林试剂检测时需要水浴加热，
这样会干扰自变量。
3.为什么不能用过氧化氢酶和过氧化氢来探究温度对酶活性的影响？
因为过氧化氢本身受热易分解，会对实验结果造成干扰。
2.探究pH对过氧化氢酶活性的影响
材料：肝脏研磨液，淀粉，淀粉酶，H2O2，HCl，NaOH等
实验思路：
实 验 步 骤
1 2
3 4 实验现象
结论 各加入3%过氧化氢2mL
几乎无气泡
反应约5min，记录气泡产生情况
较多气泡
几乎无气泡
各加入肝脏研磨液2滴
1号
2号
3号
加蒸馏水1mL
等量的 5%HCl
等量的 5%NaOH
过酸、过碱会影响酶的活性，适宜pH下酶的催化效率最高
实验过程与结果、结论
思考：为什么不用淀粉酶和淀粉来探究pH对酶活性的影响？
本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉水解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。
不宜用淀粉作为底物，还因为无法选择指示剂：
若选择斐林试剂作为指示剂检测还原糖生成量，由于盐酸会与斐林试剂发生反应，调节pH值所营造出来的酸性环境会干扰斐林试剂（碱性）对淀粉分解的检测；
若选择碘液作为指示剂检测淀粉的剩余量，由于碘液会与氢氧化钠反应，调节pH值所营造出来的碱性环境会干扰碘液对淀粉剩余量的检测；
温度
反应速率
最适温度
A
B
C
pH
反应速率
最适pH
A
B
C
3.温度和pH对酶活性影响的曲线
过酸、过碱、高温都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶失去活性；而低温只是使酶的活性降低，酶的分子结构未遭到破坏，温度升高可恢复其活性。
因此，酶制剂适宜在低温下保存。
问题：低温、高温、酸、碱条件下为什么酶的活性比较低？实质是一样的吗？如何证明？
最适温度随物种不同而有差异
温度
反应速率
最适温度
（教材P84，相关信息）
7
pH
2
0
1
3
4
5
6
8
9
10
胃蛋白酶
胰蛋白酶
11
12
13
14
反应速率
不同酶的最适PH不同
思考：请分析下图，得出什么结论？
酶的专一性
每一种酶只能催化一种或一类的化学反应
酶的催化效率是无机催化剂的107 ~1013 倍
酶的高效性
酶的作用
条件较温和
酶所催化的反应一般是在比较温和的条件下进行的。
实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
探究：影响酶活性的条件
课堂小结
三、影响酶促反应速率的因素
1.酶促反应：
由酶催化的化学反应，生物体内的化学反应绝大多数属于酶促反应。
2.酶促反应速率：
单位时间内反应物或生成物浓度的改变量。
3.影响酶促反应速率的因素：
pH
温度
抑制剂
激活剂
活性
浓度
底物浓度
酶
酶促反应速率
①图甲中，温度从a降低或升高，酶促反速率均下降，但是下降的原因不同。
1.温度、pH
②图乙中，pH从b降低或升高，酶促反速率均下降，但是下降的原因相同。
2.底物浓度
a
b
c
M
底物浓度 [S]
反应速率
O
酶浓度一定
bc限制因素：
酶浓度
ab限制因素：
底物浓度
同样的条件，但是酶量增加，曲线应该怎么变？
反应速率
M
0
底物浓度
反应速率
M
0
底物浓度
N
酶量增加一倍
2.底物浓度
产物浓度
③
O
时间
②
①
曲线②：在①的基础上，酶浓度增加一倍
曲线③：在①的基础上，反应物浓度增加一倍
2.底物浓度
3.酶浓度
在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。
酶浓度 [E]
反应速率
底物充足
a
底物有限
b
c
ab限制因素
N
酶浓度
反应速率
0
bc的限制因素
酶浓度
底物浓度
3.酶浓度
4.抑制剂
①竞争性抑制剂
抑制剂与底物竞争酶。
如图，抑制剂的结构与酶的活性中心相似，当抑制抑制与酶结合时，就阻止了底物与酶结合，如果底物与酶结合也会阻止抑制与酶结构。
由于竞争性抑制剂与底物竞争酶，因此，增大底物浓度，就是使抑制剂与酶结合的减少，从而减小抑制作用。因此，竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物的浓度来抵消其抑制作用。
4.抑制剂
①竞争性抑制剂
抑制剂与底物竞争酶。
②非竞争性抑制剂
②非竞争性抑制剂
由于非竞争性抑制剂不与底物竞争，因此，其抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。
Cl-离子是唾液淀粉酶的激活剂
淀粉
淀粉+酶
淀粉+酶+Cl-
5.激活剂
1.溶菌酶
溶解细菌细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。
四、酶的应用
2.果胶酶
分解果肉内细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得澄清。
3.加酶洗衣粉
蛋白酶——血渍、奶渍
脂肪酶——油渍
淀粉酶、纤维素酶
4.含酶牙膏
残留在牙缝里的食物残渣是细菌的美食，也导致龋齿的祸根。含酶牙膏可以分解细菌，使我们的牙齿亮白、口气清新。
5.多酶片
多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用。
普通糖衣-胃蛋白酶-肠溶衣糖衣-胰酶
外层
内层
胰酶中包括：胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶等。
普通糖衣保护胃蛋白酶，在胃液中会分解，释放出胃蛋白酶。
肠溶衣保护胰酶，在胃液中不会分解，在小肠中分解，释放出胰酶。
下图表示在最适温度、最适pH等条件下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。请回答：
(2)如果温度升高10℃重复实验，则图中A点的位置将_____________________(填 “上移”或“下移”)，原因是:
下移（红色线）
曲线反映最适温度条件下的变化，超过最适温度，酶活性下降，反应速率下降
(3)如果从乙点开始，往反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化(请在图中绘出变化曲线)（蓝色线）
发生以上变化的原因是:
B 点是酶的数量限制了反应速率的提高,加入少量的酶,酶浓度增加且反应物充足，反应速率加快
(1)请解释A、B、C三点时该化学反应的状况。
A点随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。
B点：反应速率在此时刻达到最高。
C点：反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高，维持在相对稳定的水平。