降低化学反应活化能的酶PPT课件

.,1,第5章细胞的能量供应和利用第1讲降低化学反应活化能的酶,.,2,一、酶的作用和本质1.酶在细胞代谢中的作用(1)细胞代谢：细胞中每时每刻进行着的的统称，是细胞生命活动的基础。(2)活化能：分子从转变为容易发生化学反应的所需要的能量。(3)酶的作用机理：降低化学反应的，且与无机催化剂相比，酶的作用更显著，催化效率更高。,化学反应,活跃状态,活化能,降低活化能,常态,.,3,2.酶的本质(1)酶本质的探索过程巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关争论毕希纳(德国)：获得含有酶的提取液，但提取液中还含有许多其他物质，无法直接对酶进行鉴定,巴斯德(法国)1857年提出：只有参与才能进行发酵李比希(德国)认为：酵母细胞死亡裂解后由酵母细胞中的引起发酵,活酵母细胞,某种物质,.,4,萨姆纳(美国)：1926年用丙酮作溶剂提取出了刀豆种子中的脲酶，并证明了脲酶是切赫和奥特曼(美国)：20世纪80年代，发现也具有催化功能,蛋白质,少数RNA,(2)酶的本质：酶是产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是，少数是。,活细胞,蛋白质,RNA,.,5,二、酶的特性1.高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍。2.专一性：每一种酶只能催化化学反应。,一种或一类,3.作用条件较温和(1)最适pH和温度下，酶活性最高，温度和pH偏高或偏低，酶活性会明显。(2)过酸、过碱或高温下，酶。,降低,失活,.,6,考点1酶的本质、作用及与激素的比较,绝大多数是蛋白质,少数是RNA,氨基酸,核糖核苷酸,核糖体,细胞核（真核生物）,只有生物催化作用,降低化学反应的活化能,1.酶的本质及生理功能,.,7,问：1.酶的基本单位、合成场所是什么？2.能催化淀粉酶水解的酶是哪种？,基本单位：氨基酸、核糖核苷酸合成场所：核糖体、细胞核,蛋白酶,.,8,2.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右图所示。错误的是A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解B.甲酶是不可能具有催化功能的RNAC.乙酶的化学本质为蛋白质D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变,B,.,9,2.酶与激素的比较,专门的内分泌腺或特定部位细胞产生，细胞外发挥作用,固醇类、多肽，蛋白质类、氨基酸衍生物类等,调节作用,在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少,.,10,3酶和一般催化剂的比较,特别提醒酶与无机催化剂的相同之处：(1)化学反应前后数量和性质不变。(2)加快化学反应的速度，缩短达到化学平衡的时间，但不能改变平衡点。(3)都能降低化学反应的活化能。不同：酶的催化效率更高，即高效性。,.,11,具有分泌功能的细胞才能产生,活细胞都能产生（不考虑哺乳动物成熟的红细胞）,蛋白质,有机物（大多数是蛋白质，少数是RNA）,只在细胞内起催化作用,可在细胞内、细胞外、体外发挥作用,低温、高温均使酶变性失活,低温只抑制酶的活性，不会使其变性失活；而高温会。,具有调节、催化多种功能,有的可来自于食物,酶只起催化作用,酶只在生物体内合成,有关酶的六种说法：,.,12,例1、下列有关酶的叙述，正确的是()A所有酶都含有肽键，用双缩脲试剂进行检验可以呈现颜色反应B酶催化的专一性表现在它能催化一种化合物或一类化合物的化学反应C酶催化反应产物对酶的活性不具有调节作用D酶分子结构在高温、低温、过酸、过碱条件下均会受到破坏而使酶失去活性,B,.,13,当酶促反应的产物浓度达到一定量时，产物会与酶相结合，改变酶的空间结构，使酶活性降低，反应速率降低。当产物由于消耗而减少时，产物与酶分离，酶的空间结构恢复，酶活性恢复。细胞中通过产物浓度对酶活性进行调解，维持细胞正常的稳态。,酶,底物,产物,.,14,下列有关酶的叙述正确的是（）A酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸B酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率C在动物细胞培养中，胰蛋白酶可将组织分散成单个细胞DDNA连接酶可连接DNA双链的氢键，使双链延伸,C,.,15,1.酶催化活性的表示方法2.表示酶高效性的曲线,单位时间内底物的减少量或产物的生成量。,注意：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。,考点2与酶有关的曲线分析,.,16,3.表示酶专一性的曲线(2)原理模型,a表示酶，d表示被a催化的底物，e、f表示d分解后的产生的物质，b、c表示不能被a催化的物质。酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。,.,17,例2：根据下图，有关说法错误的是（）A此图可反映酶的专一性B图中D可表示酶C图中B可表示被催化的底物D图中E、F可表示B分解后的产物,B,.,18,3、下图表示人体肝细胞内的某种生化反应，有关叙述正确的是()A甲具有提高该反应活化能的作用B甲与乙的结合不需要消耗三磷酸腺苷C若乙代表蛋白质，则丙、丁代表氨基酸D若乙代表丙酮酸，则丙、丁分别代表CO2和H2O,B,.,19,3.表示酶专一性的曲线(2)曲线模型,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。,.,20,B,4、,.,21,5、酶A、B、C是大肠杆菌的三种酶，每种酶只能催化下列反应链中的一个步骤，其中任意一种酶的缺失均能导致该菌因缺少化合物丁而不能在基本培养基上生长。现有三种营养缺陷型突变体，在添加不同化合物的基本培养基上的生长情况如下表：由上可知：酶A、B、C在该反应链中的作用顺序依次是A酶B、酶C、酶AB酶A、酶C、酶BC酶A、酶B、酶CD酶C、酶B、酶A,A,.,22,知识拓展具有专一性的物质归纳(1)酶：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。(2)载体：某些物质通过细胞膜时需要载体协助，不同物质所需载体不同，载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。（受体同上）,.,23,(3)激素：激素特异性地作用于靶细胞、靶器官，其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。(4)tRNAtRNA有61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。(5)抗体/效应T细胞：一种抗原只能与相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合。（6）神经递质：只作用于突触后膜特异性受体，使其兴奋或抑制,.,24,4.温度、pH影响酶活性的曲线,过酸、过碱、高温和重金属等都会使酶失活，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。,.,25,当人误食了含有重金属的食物或农药后，有一种应急措施，就是赶紧给病人大量喝牛奶或豆浆，请问这是为什么？,牛奶和豆浆中含有大量的蛋白质，这些蛋白质可以和重金属或有机物结合，而使这些金属离子和有机物发生沉淀。当人误食了含重金属的食品或农药后，大量饮用牛奶或豆浆可使这些有毒物质沉淀下来不被消化道吸收，从而也就避免了这些有毒物质与人体中正常的酶接触的机会，而保护了这些酶的活性。,.,26,抑制剂对酶的影响,.,27,5.底物浓度影响酶活性的曲线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.酶浓度影响酶活性的曲线在底物充足、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。,.,28,6、图为乙醇在人体内主要的代谢过程。下列相关叙述，正确的是（）A乙醇转化为乙酸发生的氧化反应，均由同一种氧化酶催化B体内乙醇浓度越高，与乙醇分解相关的酶促反应速率越快C乙醇经代谢产生的H可与氧结合生成水，同时释放能量D正常生理情况下，人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关,C,.,29,7.温度、PH共同影响酶活性的曲线（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。,.,30,7、下图表示某反应物剩余量随pH及温度的变化情况，正确的是()A该酶的最适温度是37B随着pH的升高，酶的活性先降低后增大C随着温度的升高，酶的最适pH不变D随着温度的升高，酶的活性逐渐降低,C,.,31,考点3实验设计巧用三种方法,实验设计原则：等量、对照、单一变量,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。,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。,.,32,通常，一个实验总分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组；对照组，也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组，按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：1空白对照：指不做任何实验处理的对象组。例如，在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”的实验中，向甲试管溶液加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。,.,33,2自身对照：指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。3相互对照：指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，在等组实验法中，大都是运用对照，如“植物的向性”的等组实验中，5个实验组所采用的都是相互对照，较好的平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。,.,34,4条件对照：指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。（观察某个条件改变，对实验结果的影响）例如，“动物激素饲喂小动物”实验，采用等组实验法，其实验设计方案是：甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）；乙组：饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组）；丙组：不饲喂药剂（空白对照组）。显然，乙组为条件对照，该实验既设置了条件对照，又设置了空白对照，通过比较、对照，更能充分说明实验变量甲状腺激素能促进蚯蚓的生长发育。,.,35,酶化学本质的实验验证(1)证明某种酶是蛋白质实验组：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出现紫色反应。,(2)证明某种酶是RNA实验组：待测酶液吡罗红染液是否呈现红色。对照组：已知RNA溶液吡罗红染液出现红色。,一、试剂检测法酶的化学本质,实验设计巧用三种方法,.,36,很少,较少,不亮,较多,发亮,很多,燃烧猛烈,不亮,气泡多少,卫生香燃烧度,对照组,无关变量,自变量,因变量,二、对比法证明酶的高效性和专一性,1酶的催化作用和高效性的验证实验分析,滴加20%肝脏研磨液2滴,实验组,滴加3.5%FeCl3溶液2滴,.,37,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？,无关变量的作用：在实验中无关变量要保持相同且适宜，排除除自变量以外其他变量对实验结果的影响。,无关变量：指与自变量同时影响因变量的变化、但与研究目的无关的变量。,.,38,（1）方案一：用同一种酶催化两种不同物质淀粉（非还原糖）麦芽糖（还原糖）蔗糖（非还原糖）蔗糖用淀粉酶分别作用于淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。（2）方案二：用两种不同酶催化同一种物质,淀粉（非还原糖）麦芽糖（还原糖）淀粉（非还原糖）淀粉再用斐林试剂鉴定，从而探究酶的专一性。,淀粉酶,蔗糖酶,淀粉酶,淀粉酶,2酶的专一性的实验探究,.,39,加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60左右的热水中，反应5min,2号试管中加入2mL蔗糖溶液,加入斐林试剂,振荡,50-65水浴2min,1号试管中加入2mL淀粉溶液,白色,无变化,砖红色沉淀,淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。,探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用,.,40,探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用不能用碘液来鉴定,“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”是为了确定被检物质中是否有还原糖的存在，进而确定反应是否进行，从而说明淀粉酶只对淀粉起催化作用，对蔗糖不起作用。如果选用碘液，只能说明淀粉酶对淀粉起催化作用，不能说明淀粉酶对蔗糖不起作用。故只能选择斐林试剂。,.,41,3.温度对酶活性的影响（1）实验原理,温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解。滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。,三、梯度法探究酶的最适温度和最适pH,1号试管,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,.,43,探究温度对淀粉酶活性的影响不能用斐林试剂，该实验需严格控制温度,“温度对酶活性的影响”是要观察不同温度对酶活性的影响，不是要证明有没有反应产物还原糖出现，选用碘液作为指示剂，可通过淀粉溶液褪色过程，直观地显示出不同温度条件下，反应的动态变化过程。当然，在教材所选温度0（冰水中）、60和100（沸水中）的条件下，选择斐林试剂时可得出只有60的温度条件下处理的淀粉溶液才有砖红色沉淀生成，即反应在60时能够进行，其它两温度条件下无砖红色沉淀生成，反应不能进行。,.,44,探究温度对淀粉酶活性的影响不能用过氧化氢和过氧化氢酶作实验材料。因为过氧化氢在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。,.,45,1号试管,2号试管,3号试管,加入过氧化氢酶2滴，振荡,试管各加入2mL过氧化氢溶液,无明显变化,pH7,pH=12,pH2,23min后将带火星的卫生香分别放入试管中,只有在适合的pH下酶的催化效率最好,复燃,无明显变化,4、探究pH对过氧化氢酶活性的影响,注意：将二三步骤交换,.,46,为什么不选用淀粉酶催化淀粉的水解来探究pH对酶活性的影响？,（1）如果使用碘液来检测未水解的淀粉，碱性条件下的碘单质会与氢氧化钠反应生成碘酸钠和碘化钠，而不与淀粉结合生成蓝色络合物。（2）如果用斐林试剂检测淀粉的水解产物，因为斐林试剂是碱性的，加入斐林试剂会对原实验设定控制的pH产生明显干扰。,.,47,下列有关酶的特性实验设计中最科学严谨的是(),B,向三支试管中依次加入：2mL3%可溶性淀粉、1mL不同pH的缓冲溶液和新鲜唾液；在适宜温度下保持5min；用斐林试剂检测,实验组：2mL3%H2O21mL过氧化氢酶，保温5min；对照组：2mL3%H2O21mL蒸馏水，保温5min,实验组：2mL3%可溶性淀粉1mL新鲜唾液，保温5min后加碘液检验对照组：2mL3%蔗糖1mL新鲜唾液，保温5min后加碘液检验,5mL3%可溶性淀粉2mL新鲜唾液碘液每隔5分钟将溶液温度升高10，观察溶液的蓝色变化,.,48,构建关于酶的知识网络,.,49,（17全国）1下列关于生物体中酶的叙述，正确的是（）A在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶B由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37,.,50,(17天津)2.将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。下图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是A酶C降低了A生成B这一反应的活化能B该体系中酶促反应速率先快后慢CT2后B增加缓慢是酶活性降低导致的D适当降低反应温度，T2值增大,.,51,（17江苏）3、固定化单宁酶应用于茶饮料加工，可消除其中的苦涩味。下列有关叙述正确的是（）A在单宁酶纯化时可采用透析法去除杂蛋白B化学结合法比吸附法对单宁酶活性影响更小C温度、pH和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性D酶的高效性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分,.,52,（16全国）4、若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的试验中，下列操作顺序合理的是（）A.加入酶加入底物加入缓冲液保温并计时一段时间后检测产物的量B.加入底物加入酶计时加入缓冲液保温一段时间后检测产物的量C.加入缓冲液加入底物加入酶保温并计时一段时间后检测产物的量D.加入底物计时加入酶加入缓冲液保温并计时一段时间后检测产物的量,.,53,(15海南)5、关于生物体产生的酶的叙述，错误的是（）A酶的化学本质是蛋白质或RNAB脲酶能够将尿素分解成氨和CO2C蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类D纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁,(15海南)6、关于人体内激素和酶的叙述，错误的是（）A激素的化学本质都是蛋白质B高效性是酶的重要特性之一C酶可以降低化学反应的活化能D激素与靶细胞结合可影响细胞的代谢,.,54,（16全国）7、为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组（20）、B组（40）和C组（60），测定各组在不同反应时间内的产物浓度（其他条件相同），结果如图。回答下列问题：,（1）三个温度条件下，该酶活性最高的是组。（2）在时间t1之前，如果A组温度提高10，那么A组酶催化反应的速度会。（3）如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量，原因是。（4）生物体内酶的化学本质是，其特性有（答出两点即可）。,.,55,（17全国）1下列关于生物体中酶的叙述，正确的是（）A在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶B由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性C从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法D唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37,C,.,56,(17天津)2.将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。下图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是A酶C降低了A生成B这一反应的活化能B该体系中酶促反应速率先快后慢CT2后B增加缓慢是酶活性降低导致的D适当降低反应温度，T2值增大,C,.,57,（17江苏）3、固定化单宁酶应用于茶饮料加工，可消除其中的苦涩味。下列有关叙述正确的是（）A在单宁酶纯化时可采用透析法去除杂蛋白B化学结合法比吸附法对单宁酶活性影响更小C温度、pH和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性D酶的高效性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分,C,.,58,（16全国）4、若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的试验中，下列操作顺序合理的是（）A.加入酶加入底物加入缓冲液保温并计时一段时间后检测产物的量B.