降低化反应活化能的酶.ppt

1、这个实验要解决什么问题？为何要将肉放在金属笼子里？,2、是什么物质使肉块消失了？,问题探讨,避开了胃的蠕动作用（物理消化），是否还有化学消化。,胃内的化学物质,你知道胃内起消化作用的物质主要是什么？,细胞中每时每刻都进行着许多化学反应的统称。,一、酶的作用和本质,细胞代谢,叶绿体,线粒体,核糖体,1、酶在细胞代谢中的作用,2H2O22H2O+O2,1、常温下反应2、加热3、Fe3+做催化剂4、过氧化氢酶,高温/Fe3/过氧化氢酶,实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用和意义。,实验原理：过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。,实验,比较过氧化氢在不同条件下的分解速率,2ml,2ml,2ml,2ml,3%,3%,3%,3%,常温,90,3.5%FeCl3,20%肝脏研磨液,2滴蒸馏水,2滴蒸馏水,2滴,2滴,不明显,少量,较多,大量,不复燃,不复燃,变亮,复燃,过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样,反应条件,H2O2浓度,剂量,剂量,气泡产生,卫生香燃烧,对照组,实验组,实验,（2）实验注意问题实验时必须用新鲜的、刚从活的动物体中取出的肝脏作实验材料。肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶分子的数量减少且活性降低。实验中使用肝脏的研磨液，可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管，因为酶的催化效率具有高效性，少量酶带入FeCl3溶液中会影响实验结果的准确性,甚至使人产生错觉，作出错误的判断。,2.关于变量,（1）变量：是指实验过程中的因素。,可以变化,：是指的变量，如氯化铁和肝脏研磨液。,自变量,人为改变,：是指随着自变量的变化而变化的变量，如H2O2的分解速率或酶活性。,因变量,：是指除自变量外，其他对实验结果的可能因素,如H2O2浓度,肝脏研磨液新鲜程度等。,无关变量,能造成影响,（2）,（3）,（4）,3.对照实验：除了以外,其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。它一般要设置组和组。,一个因素,对照,实验,实验比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率,原理：教材P78胜券P51新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，Fe3+是一种无机催化剂，它们都可以催化过氧化氢酶分解成水和氧。,观察比较产生气泡的量，以及收集到的氧气使无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度得出结论。,酶的高效性实验,实验设计原则：等量、对照、单一变量,实验结论：与无机催化剂相比酶具有高效性,自变量：人为改变的变量（要研究的变量）。因变量：因（随）自变量的变化而发生变化的变量。无关变量：实验过程可能还会存在一些可变因素，对实验的结果造成影响，这些可变因素为无关变量。,对照组：一般来说,是指保持原有状态（未做处理）或已知影响因素所造成结果的一组实验。实验组：人为改变条件（人为特别处理）或未知实验结果的一组实验。,比较过氧化氢在不同条件下的分解,对照组：实验组：自变量：无关变量：因变量：,试管1,试管2；试管3和4,温度；催化剂的种类,H2O2的浓度与剂量、催化剂的浓度与剂量等,单位时间内产生气泡的多少,加法原理：与常态相比，人为增加某种影响因素的原理。减法原理：与常态相比，人为去除某种因素即减法原理。,实验中自变量的控制方式,实验要排除无关变量干扰：,所有用生物材料要相同（数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等）所用实验器具要相同（大小、型号等）所用实验试剂要相同（成分、浓度、体积等）所用处理方法要相同（培养条件等）,问题如何证明酶具有专一性？,酶在细胞代谢中的作用,分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。,各条件使反应加快的本质：加热：Fe3+：酶：,提高分子的能量,降低化学反应的活化能,同无机催化相比，酶能更显著地降低化学反应的活化能，因而催化效率更高。,活化能,正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。,酶在细胞代谢中是如何起作用的？,降低化学反应的活化能,阅读P81-82页,关于酶本质的探索,1、巴斯德和李比希各有什么观点？2、从毕希纳的实验可以得出什么结论？3、萨姆纳用了9年才证明脲酶是蛋白质，并获诺贝尔化学奖，你认为他成功的主要原因是什么？4、切赫与奥特曼又发现了什么？5、请给酶下一个较完整的定义。,讨论,巴斯德之前,发酵是纯化学反应，与生命活动无关,巴斯德,发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用,引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用,毕希纳,酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样,萨姆纳,酶是蛋白质,李比希,切赫、奥特曼,少数RNA也具有生物催化功能,总结酶的定义,酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数RNA也具有催化功能。,1、所有的活细胞都能产生酶，对吗？2、酶离开了活细胞还能发挥作用吗？3、在化学反应前后，酶本身的化学性质和数量会发生变化吗？4、所有的酶都是蛋白质吗？酶的合成场所都是核糖体吗？,(一)、酶的本质及生理功能,降低化学反应的活化能,酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。,酶的基本单位、合成场所是什么？能催化淀粉酶水解的酶是哪种？,氨基酸、核糖核苷酸、核糖体、细胞核,蛋白酶,核酶（ribozyme）主要指一类具有催化功能的RNA，亦称RNA催化剂。核酶是1982年，Cech等研究原生动物四膜虫rRNA时，首次发现rRNA基因转录产物的I型内含子剪切和外显子拼接过程可在无任何蛋白质存在的情况下发生，证明了RNA具有催化功能。为区别于传统的蛋白质催化剂，Cech给这种具有催化活性的RNA定名为核酶。1983年Altman等人在研究细菌RNaseP时发现，当约400个核苷酸的RNA单独存在时，也具有完成切割rRNA前体的功能，并证明了此RNA分子具有全酶的活性。,酶与激素的比较：,在研究酶性质的过程中,科学家通过整理大量的实验数据,发现酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。由上述资料可看出酶具有什么特性？,高效性,二、酶的特性,资料1,蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。脲酶只能催化尿素分解，对其他化学反应不起作用。,专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应。,资料2,由上述资料可看出酶具有什么特性？,资料3,酶的作用条件有什么特点？,温度和pH会影响酶的活性吗？,请设计相关的实验，验证你的假设。,酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的最适温度。,一般地，动物体内的酶最适温度在3540之间；植物体内的酶最适温度在4050之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度达70。,温度对酶活性的影响,酶的作用条件有什么特点？,作用条件温和,一般地，动物体内的酶最适pH在6.58.0之间；但是胃蛋白酶的最适pH为1.5;植物体内的酶最适pH在4.56.5之间；,pH对酶活性的影响,酶促反应速率最快时的环境pH称为该酶促反应的最适pH。,高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？,不同，过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温虽然使酶活性明显下降，但能使酶的空间结构保持稳定，在适宜温度下其活性可以恢复。酶适于在04保存。,思考,酶的应用,1、人发烧时，没有食欲，原因是什么？,2、唾液淀粉酶随食物进入胃内，能否继续将分解淀粉？其原因是什么？,3、胰岛素制剂是治疗糖尿病的有效药物，只能注射，不能口服的原因？,温度过高导致消化酶的活性降低,不能。唾液淀粉酶在胃液中强酸的条件下失去活性，并会被胃蛋白酶分解。,胰岛素是蛋白质，若口服会被消化酶分解,1、加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶，请回答下面的问题：（1）这种洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上的奶渍和血渍？（2）使用这种洗衣粉为什么要用温水？（3）含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪些衣料？（）A.化纤B.纯毛C.纯棉D.真丝（4）为了更好地除去衣物上的油渍，在洗衣粉中还可以加入什么酶？,BD,脂肪酶,课堂巩固,一、酶,1、酶概念的理解,（一）酶概念的理解及实验验证,来源：,活细胞都能产生酶,化学本质：,绝大多数蛋白质，少数RNA,合成原料：,氨基酸或核糖核苷酸,合成场所：,核糖体，也可在细胞核,作用机理：,降低化学反应的活化能,生理作用：,催化,考点一酶的本质、作用及与激素的比较,高频考点突破,2.酶与激素的比较,酶的本质和生理作用的实验验证,酶是蛋白质,B、实验组：待测酶溶液+双缩脲溶液检测是否出现紫色,A、对照组：标准蛋白质溶液+双缩脲溶液检测出现紫色反应,C、结果：,通过对照，实验组若出现紫色，则证明待测酶溶液是蛋白质，否则不是蛋白质,D、自变量：,待测酶溶液和标准蛋白质溶液,因变量：,是否出现紫色反应,吡罗红,E、酶是RNA的鉴定：,酶的催化作用,A、对照组：底物+清水检测底物不被分解,B、实验组：底物+等量的相应酶溶液检测底物被分解,C、自变量：,因变量：,相应的酶溶液的有无,底物是否被分解,实验探究酶的本质及生理作用的验证实验1.酶是蛋白质的验证实验（1）实验设计思路实验组：待测酶液+双缩脲试剂是否出现紫色反应对照组：已知蛋白液+双缩脲试剂紫色反应（2）实验结果分析:通过对照,实验组若出现紫色，证明待测酶的化学本质是蛋白质；不出现紫色，则该酶液的化学本质不是蛋白质。,（3）实验变量:自变量是待测酶液和已知蛋白液,因变量是是否有紫色反应。2.酶的催化作用(1)实验设计思路实验组：底物+相应酶液检测底物被分解对照组：底物+等量蒸馏水检测底物不被分解(2)实验结果分析：根据底物性质利用相应试剂检测，若底物被分解，则证明酶具有催化作用，否则不具有催化作用。(3)实验变量：自变量是相应酶液的有无，因变量是底物是否被分解。,例1下列关于酶的论述错误的是A部分酶用双缩脲试剂检验呈现紫色反应B酶的数量因参与化学反应而减少C只要能产生激素的细胞就能产生酶D活细胞内合成酶的原料是氨基酸或核苷酸E同一个体内各类活细胞所含的酶种类有差异，数量不同,1.下列有关酶的叙述，正确的是（）是有分泌功能的细胞产生的有的从食物中获得，有的从体内转化而来凡是活细胞都能产生酶绝大多数酶是蛋白质有的酶是蛋白质，有的是固醇酶在代谢中有多种功能在新陈代谢和生殖发育中起调控作用酶只是起催化作用酶只在细胞内发挥作用,纠正训练,A.B.C.D.解析酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，即酶大多数是蛋白质类物质，少数为RNA，它只有催化功能，在个体发育中起调控作用的是激素。答案C,绝大多数酶的本质是蛋白质，只有少数的酶是RNA。证明酶是蛋白质的依据有以下几条：（1）酶水解的终产物是氨基酸，酶被蛋白酶水解后失活；（2）酶是具有生物活性的大分子，凡是能使蛋白质变性的因素如强酸、强碱、高温等均可使酶变性失活；（3）酶也具有蛋白质所具有的颜色反应，如与双缩脲试剂反应呈紫色；（4）元素组成和蛋白质相似，也可用氨基酸人工合成。,知识拓展,（二）酶的特性,专一性高效性作用条件较温和,有关酶特性的实验探究,1、酶的专一性,B、对照组：另一底物+等量相同酶溶液检测底物不被分解,设计思路一:换底物不换酶,A、实验组：底物+相应酶溶液检测反应物被分解,设计思路二：换酶不换底物,A、实验组：底物+相应酶溶液检测底物被分解,B、对照组：相同底物+等量另一种酶溶液检测底物不被分解,注意：,选择好检测底物的试剂。如底物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用婓林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解,设计思路二：换酶不换底物,A、实验组：底物+相应酶溶液检测底物被分解,2、酶的高效性,设计思路：,A、对照组：,B、实验组：,底物+无机催化剂检测底物分解速度,底物+等量酶溶液检测底物分解速度,自变量：,无机催化剂和酶,因变量：,底物分解速度,3、酶的适宜条件的探究,自变量：,因变量：,（即单一变量）为温度或pH,底物分解的速度或存在量,适宜的温度：,底物+t1+酶溶液，底物+t2+酶溶液，底物+t3+酶溶液，底物+tn+酶溶液检测底物分解的速度或存在的量,A、设计思路：,B、步骤：,C、注意：,若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测反应物被分解的试剂宜选用碘液，不应该选用婓林试剂，因婓林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度,反应物+pH1+酶溶液，反应物+pH2+酶溶液，反应物+pH3+酶溶液，反应物+pHn+酶溶液检测反应物分解的速度或存在的量,适宜的pH：,科学探究步骤,提出问题,作出假设,设计实验,进行实验,分析结果,表达与交流,（温度/pH会影响酶的活性吗？）,（温度/pH会影响酶的活性）,（设计方案、预期结果）,（按预定方案进行实验）,（分析实验结果，得出结论：）,（总结，写实验报告并适当交流）,影响酶活性的条件,3%可溶性淀粉溶液、2的淀粉酶溶液、沸水、60水、冰水、5HCl、5NaOH、蒸馏水、碘液、斐林试剂,提供的材料,讨论实验设计方案,温度对酶活性的影响,冰水中,60水浴,沸水浴,放置2min,1ml,1ml,1ml,1滴,1滴,1滴,摇匀混合，放置各自温度反应5min,变蓝,变蓝,不变蓝,淀粉酶在60中活性最强,能否用斐林试剂作为检测试剂？,温度对酶活性的影响,pH对酶活性的影响,蒸馏水1mL,5%NaOH1mL,5%HCL1mL,2ml,2ml,2ml,2mL,摇匀混合，放置在60水浴中反应5min,砖红色沉淀,无砖红色沉淀,无砖红色沉淀,淀粉酶在中性条件中活性最强,2mL,2mL,摇匀混合，沸水浴1min,能否用碘液作为检测试剂？,pH对酶活性的影响,（三）与酶有关的图表、曲线解读,1、表示酶的高效性的曲线,催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高,酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点,2、影响酶活性的曲线,在一定温度（pH）范围内，随着温度（pH）的升高，酶的催化作用增强；超过酶的最适温度（pH）后，随着温度（pH）的升高，酶的催化作用减弱,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,3、反应物浓度和酶浓度对酶促反应的影响,在其他条件适宜，酶浓度一定条件下，酶促反应速率随反应物浓度增加而加快；但当反应物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加,在反应物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应的反应速率与酶浓度成正比,（四）教材中有关的酶,1、代谢中的酶,淀粉酶：催化淀粉水解成麦芽糖,麦芽糖酶：催化麦芽糖水解成葡萄糖,脂肪酶：催化脂肪分解为脂肪酸和甘油,蛋白酶：催化蛋白质水解成多肽链,肽酶：催化多肽链水解成氨基酸,过氧化氢酶：催化过氧化氢水解成氧气和水,DNA酶：催化DNA水解,光合作用酶、呼吸氧化酶、ATP合成酶、水解酶，酪氨酸酶、淀粉分支酶、溶菌酶,2、遗传变异中的酶,解旋酶：DNA复制或者转录时，将配对的碱基从氢键处断裂,DNA聚合酶和RNA聚合酶：分别催化脱氧核苷酸聚合成DNA链以及核糖核苷酸聚合成RNA链,逆转录酶：催化以RNA为模板、以脱氧核糖核苷酸为原料合成DNA的过程,3、生物工程中的酶,限制核酸内切酶：,微生物,A、分布：,B、作用与特性：,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的位点上切割DNA分子,C、结果：,黏性未端,DNA连接酶：,A、连接部位：,磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）,B、作用：,连接目的基因和运载体,植物体细胞杂交用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁，获得有活力的原生质体,纤维素酶和果胶酶：,动物细胞培养将取自动物胚胎或幼龄动物的器官和组织分散成单个的细胞，然后配制成细胞悬浮液进行原代培养。当细胞贴满瓶壁后，要重新用胰蛋白酶等处理让细胞从甁壁上脱落下来分散成单个细胞，继续进行细胞培养,胰蛋白酶：,（五）具有专一性物质的归纳,1、酶,每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应,限制性核酸内切酶,2、载体,主动运输需要载体，不同物质需要的载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础,3、激素,激素靶细胞的细胞膜表面或胞浆内，存在着能够与该激素发生特异性结合的受体,4、tRNA,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，专一地与mRNA上特定的三个碱基配对,5、抗原（抗体）,一种抗原只能与相应的抗体或效应T细胞发生特异生结合，一种抗体也只能与相应的抗原发生特异性结合,考点一酶的本质、作用及与激素的比较1.酶的本质及生理功能,高频考点突破,2.酶与激素的比较,实验探究酶的本质及生理作用的验证实验1.酶是蛋白质的验证实验（1）实验设计思路实验组：待测酶液+双缩脲试剂是否出现紫色反应对照组：已知蛋白液+双缩脲试剂紫色反应（2）实验结果分析:通过对照,实验组若出现紫色，证明待测酶的化学本质是蛋白质；不出现紫色，则该酶液的化学本质不是蛋白质。,（3）实验变量:自变量是待测酶液和已知蛋白液,因变量是是否有紫色反应。2.酶的催化作用(1)实验设计思路实验组：底物+相应酶液检测底物被分解对照组：底物+等量蒸馏水检测底物不被分解(2)实验结果分析：根据底物性质利用相应试剂检测，若底物被分解，则证明酶具有催化作用，否则不具有催化作用。(3)实验变量：自变量是相应酶液的有无，因变量是底物是否被分解。,对位训练1.下列关于酶的叙述中，正确的是（）A.人体中酶的活性受温度、pH的影响，并只能在人体的内环境中起作用B.酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段C.与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜上和叶绿体基质中D.酶均是由腺细胞合成的,具有高效性、专一性解析酶发挥作用的场所可以在细胞内、内环境、体内的外环境如消化道或体外环境如试管中；若在细胞内发挥作用如呼吸酶则不需要内质网和高尔基体加工；活细胞都可产生酶，故A、B、D都不对。,C,2.当某种RNA存在时,生物体内的某种化学反应能正常进行，当这种RNA被有关的酶水解后,此种化学反应的速率便慢了下来。由此可以说明（）A.RNA是核酸的一种B.RNA也可起生物催化剂的作用C.RNA主要存在于细胞质中D.RNA是该种生物的遗传物质解析根据题意分析，可知RNA能催化化学反应，是一种生物催化剂。,B,考点二与酶有关的曲线分析1.酶催化活性的表示方法单位时间内底物的减少量或产物的生成量。2.表示酶高效性的曲线（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。（2）酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间,不改变化学反应的平衡点。（3）酶只能催化已存在的化学反应。,3.表示酶专一性的曲线加入酶B的反应速率与无酶条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用，进一步说明酶具有专一性。4.温度、pH影响酶活性的曲线,甲、乙两曲线表明：（1）在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。（2）酶的催化能力的发挥有一个最适pH，在低于最适pH时，随着pH的降低，酶的催化能力逐渐降低；高于最适pH时，随着pH的升高，酶的活性逐渐下降。（3）过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。,5.底物浓度酶量一定的条件下，在一定范围内随着底物浓度的增加，反应速率也增加，但达到一定浓度后不再增加，原因是受到酶数量和酶活性的限制。6.酶浓度在底物充足、其他条件适宜且固定的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。,7.影响酶活性的曲线（1）纵坐标为反应物剩余量，剩的越多，生成物越少，反应速率越慢。（2）图示pH=7时，反应物剩余量最少，应为最适pH。（3）当pH改变时，最适温度保持不变。,对位训练3.右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是()A.当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降B.当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性上升C.酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存D.酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重,解析酶活性受温度的影响，在低温时酶活性低，随着温度的升高，酶活性逐渐增强，到达最适温度后,再升高温度，酶活性下降，当温度过高时，酶的空间结构被破坏，酶变性失活，因此B正确。温度由t2下降到最适温度，酶活性升高；酶在低温时活性降低，但空间结构不会被破坏，温度升高，酶活性恢复，因此常在低温下保存酶。答案B,4.下图表示在不同条件下，酶促反应的速率变化曲线，下列说法中错误的是（）A.酶促反应的速率可用底物消失所需的时间（或产物生成的速率）来表示B.和相比较，酶促反应速率不同，这是因为它们的酶浓度和温度不同,C.AB段影响酶促反应速率的主要限制因子是底物浓度D.若想探究不同温度对酶活性的影响，至少应设计3种不同的温度解析和相比较，的酶促反应速率慢，这是由温度低，酶活性降低导致的；若探究不同温度对酶活性的影响，要设置不同的温度梯度来进行实验，至少应设计3种不同的温度：较低温度、适宜温度和较高温度。答案B,实验强化在平时7.酶特性的实验探究1.酶的高效性（1）实验设计及现象分析,（2）实验注意问题实验时必须用新鲜的、刚从活的动物体中取出的肝脏作实验材料。肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶分子的数量减少且活