《酶降低活化能》PPT课件.ppt

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,一、构建关于酶的知识网络,(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。,能催化淀粉酶水解的酶是哪种？,蛋白酶,活细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。,对细胞来说，能量的获取和利用都必须通过化学反应。,叶绿体,线粒体,核糖体,新陈代谢,对细胞而言,对生物体而言,细胞代谢是细胞 P78生命活动的基础,酶对化学反应的催化效率叫酶活性,由酶催化的化学反应叫酶促反应,底物：酶促反应中被酶作用的物质,产物：经反应生成的物质,在细胞环境发生的化学反应，应该有适合的生物催化剂 酶

2、,知识拓展,酶在细胞代谢中的作用,实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢,2 H2O2 2 H2O + O2,1、常温下反应 2、加热 3、Fe3+做催化剂 4、过氧化氢酶,生物学常用的研究方法,（必修一 P79）,设计实验的原则 1、单一变量原则 2、对照原则（对照组+实验组） 3、平行重复原则 4、等量原则,自变量、因变量、无关变量,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

3、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。,对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。 对照实验一般要设置对照组与实验组。,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,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,FeCl3,肝脏研磨液,2滴清水,2滴清水,2滴,2滴,不明显,少量,较多,大量,不复燃,不复燃,变亮,复燃,

4、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（产物）产生量,卫生香燃烧,加热和用催化剂都能提高化学反应速率 FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率； 3. 酶比无机催化剂的效率高得多,对照组,实验组,比较过氧化氢酶在不同条件下的分解,无,少量,较大量,大量,火星变亮,复燃,对照组,实验组,自变量,因变量,【典例训练2】为探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响,观察现象,实验组,对照组,无关变量,自变量,因变量,设计实验 一、明确实验目的（自变量） 二、实验原理 三、实验步骤 1.分组并编号 2.等量加入各试剂 （单一

5、变量、对照、等量、重复实验-取平均值） 3.观察并记录现象 4.得出结论（对应实验目的）,(1)分析实验结果可知：对酶活性有影响的离子是_ _，其中对酶活性有抑制作用的离子是_ _，对酶活性有促进作用的离子是_ _。 (2)该实验中设置4号试管的目的是_；设置3号试管的目的是_。 (3)上述实验中若用斐林试剂代替碘液进行检测，14号试管中的颜色依次是_、_、 _、_。根据上述实验结果，在操作过程中，保温之前不能加入斐林试剂，其原因是_。,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。,加热为什么能使H2O2分解？,酶的作用机理 P80,各条件使反应加快的本质： 加热： Fe3

6、+： 酶：,提高分子的能量 (常态活跃状态),降低化学反应的活化能,更显著地降低化学反应的活化能,正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行,酶,反应物,产物,活化能,反应进程,能量,催化剂在化学反应中的作用,.,.,具有催化剂的特点： 反应前后性质、数量不变 能改变反应速率降低化学反应活化能 不能改变平衡点,验证酶具有催化作用的实验设计 酶+底物 清水+底物,验证（探究）酶的本质 蛋白质：双缩脲 RNA：吡罗红,酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,蛋白质,RNA,氨基酸,核糖核苷酸,核糖体,细胞核,脱水缩合,转录,酶的本质,P 83,实验原理： 淀粉（非还原糖） 麦芽糖（还原糖

7、） 还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀,实验探究酶的专一性淀粉酶对蔗糖的作用,淀粉酶,水浴加热,实验设计思路： 用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖水解，再用斐林试剂鉴定水解产物，根据是否有砖红色沉淀出现来判断淀粉酶对二者是否都有催化作用，从而探究酶的专一性。,证明酶具有专一性的实验,蔗糖溶液,60OC 5min,淀粉溶液,水浴 2min,实验结果： 实验结论：,淀粉酶可以催化淀粉水解而不能催化蔗糖水解反应,酶具有专一性,自变量： 因变量：,二、探究影响酶活性的条件,淀粉溶液、唾液淀粉酶,肝脏研磨液、过氧化氢溶液,温度,pH,37的水、沸水、冰水处理,蒸馏水、HCl、NaOH,酶活性,加碘液后溶液颜色变化的速

8、率,pH相同且适宜等,酶活性,氧气产生的速率,温度相同且适宜等,2.方法步骤,若干组等量底物,若干组等量酶液,各自在所控制的温度(或 pH)下处理一段时间,同温度(或 pH)下的底物与酶液混合,在各自所控制的温度(或 pH)下处理一段时间,检测并分析结果，得出结论,蒸馏水1ml,NaOH 1ml,HCl 1ml,2滴,2滴,2滴,摇匀混合，放置5min,过氧化氢酶在中性条件中活性最强,复燃,不复燃,不复燃,探究pH对过氧化氢酶活性的影响,实验三：影响酶促反应速率的因素,步骤：底物和酶各自在所控制Ph下处理一段时间,实验组,对照组,最适pH,结论：,在最适pH下，酶的活性最高， pH偏高或偏低，

9、酶的活性都会明显降低。,探究pH对过氧化氢酶活性的影响,实验三：影响酶促反应速率的因素,作用条件温和,过酸过碱使酶失去活性,最适pH,探究pH对过氧化氢酶活性的影响,如何描述pH与酶的活性之间的关系？,AB段: 在最适pH之前，酶的活性（催化效率）随pH升高而升高,B 点: 当达到最适pH时，酶的活性（催化效率）达到最大,BC段: 在最适pH之后，酶的活性（催化效率）随pH升高而降低,A,B,C,不同酶的最适PH值不同，最适温度也不同； 高温、过酸和过碱的环境破坏酶的空间结构，使酶失活 低温并不破坏酶的空间结构，但使酶的活性下降，温度升高可恢复其活性。,探究温度对淀粉酶活性的影响,实验三：影响

10、酶促反应速率的因素,无色,变蓝,变蓝,低温抑制酶的活性（活性降低） 高温破坏酶的活性,将2号、3号试管再放入37温水中保温10分钟，再用碘液检测，会怎样？,温度对酶活性的影响,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,如何描述温度与酶的活性之间的关系？,AB段: 在最适温度之前，酶的活性（催化效率）随温度升高而升高,B 点: 当达到最适温度时，酶的活性（催化效率）达到最大,BC段: 在最适温度之后，酶的活性（催化效率）随温度升高而降低,最适温度,作用条件温和,高温、低温、过酸或过碱对酶活性的影响其本质相同吗？,思考,过酸、过碱或温度过高，会使酶失去活性（酶的分子结构遭到破坏），使酶

11、永久失活（不可逆）。 低温使酶活性降低（酶的分子结构未发生改变），在适宜温度下其活性可以恢复（可逆）。,0-4保存,高效性：催化效率很高，大大提高反应速率 专一性：任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物 反应条件较温和：需适宜的温度和pH值 多样性：种类繁多 易变性：容易被高温、过酸、过碱、重金属盐等破坏,酶的特性总结,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.人在发高烧时，常常不思饮食，其根本原因时 A.消化道内食物尚未消化 B.发烧使胃肠蠕动减弱 C.体内的食物残渣排出受阻 D.高温使酶的活性减弱,1.将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内，调整

12、PH值至2.0，保存于37的水浴锅中，过一段时间后，容器内剩余的物质是 A、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B、唾液淀粉酶、 麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水 C、唾液淀粉酶、 胃蛋白酶、多肽、水 D、唾液淀粉酶、 淀粉 、胃蛋白酶、 水,课堂巩固,3、胃蛋白酶进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是 A. pH不合适 B.在胃里发挥了作用，不能再继续起作用了 C.被小肠内的物质包裹起来，不能起作用了 D.小肠内没有蛋白质可被消化,4、关于酶的特性，下列表述中错误的是 A、酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物 B、化学反应前后，酶的化学性质和数量不变 C、酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响 D、一

13、旦离开活细胞，酶就失去催化能力,5、用纯唾液和用稀释10倍的唾液做唾液淀粉酶 的催化实验，其效果完全相同，这说明酶具有,A、专一性 B、多样性 C、高效性 D、多变性,C,6、将唾液淀粉酶先放入沸水中2分钟，再放 在37的恒温水浴中，酶的催化效率前后变化是 A、不断降低 B、先升后降 C、先降后升 D、没有变化,D,A、B、C三图依次表示某种酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。请根据图回答下面的问题： （1）图A中，反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，其原因是 ；若增加酶的浓度，其他条件不变，请在A图中画出反应速率变化的示意图； （2）图B中，a点所对应的温度称为 ； （

14、3）图B中，a点到b点曲线急剧下降，其原因是 ；,酶的数量限制反应速度,酶的最适温度,ab温度升高使酶的活性下降,A、B、C三图依次表示某种酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。请根据图回答下面的问题：,（4）下图曲线中能反映出该酶在80 渐变至0 的环境中，剩余反应物的量与温度关系的是,（5）下图曲线能反映出该酶对底物的分解速率与温度的关系是,A、B、C三图依次表示某种酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。请根据图回答下面的问题：,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-底物充足,4、底物浓度：在一定浓度 范围内，反应

15、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,酶量一定,2、pH,5、抑制剂 激活剂,pH和温度对酶活性的影响曲线,丙图说明：反应溶液pH的变化 不影响酶作用的最适温度。,(三)、与酶有关的曲线分析 1.什么是酶的催化活性？ 2.怎样用坐标图表示酶催化化学反应的高效性？,单位时间内底物的减少量或产物的生成量。,（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.怎样用坐标图表示酶专一性？,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

16、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。,5.怎样用坐标图表示酶促反应速率与底物浓度的关系？,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.请用坐标图表示酶浓度与酶促反应速率的关系,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.怎样表示酶的活性大小？ 通常以单位时间内底物减少的量或产物生成的量（即反应的速度）来表示酶活性的大小。,在底物的量有限的情况下酶制剂的量不同 温度不同（或PH不同）皆可导致酶的活性不同，从而导致出现上图中的现象。,例

17、1：出现下图情况的可能原因主要有哪些？,8.酶促反应速度的影响因素分析,若酶浓度一定，酶反应速率随底物（反应物）浓度变化的曲线是怎样的？,胜券P51,若酶的浓度增加时，曲线应如何变化？,例2（2003.上海高考题）下图纵轴为酶反应速度，横轴为底物浓度，其中正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速率关系的是,B,例3：（2007广东）动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶，能转一催化1mol谷氨酸分解为1mol氨基丁酸和1mol CO2。某科研小组从小鼠的脑中得到该酶后，在谷氨酸起始浓度为10mmol/L、最适温度、最适PH值的条件下，对该酶的催化反应过程进行研究，结果见下图。,胜券P57,请根据以

18、上实验结果，回答下列问题; （1）在图2-1-5画出反应过程中谷氨酸浓度随时间变化的曲线（请用“1”标注）。,1,（2）当一开始时，将混合物中谷氨酸脱羧酶的浓度增加50%或降低反应温度10，请在图2-1-5中分别画出理想条件下CO2浓度随时间变化的曲线（请用“2”标注酶浓度增加后的变化曲线，用“3”标注温度降低后的变化曲线）并分别说明原因。,（2）原因是：酶量增加50%，酶催化反应速率相应提高，反应完成所需时间减少。 原因是：温度降低，酶催化反应速率下降，但酶并不失活，反应完成所需时间增加。,（3）重金属离子能与谷氨酸脱羧酶按比例牢固结合，不可解离，迅速使酶失活。在反应物浓度过量的条件下，向反应混合物种加入一定量的重金属离子后，请在图2-1-6中画出催化反应速率随酶浓度变