4.2+酶催化細胞的化學反應（教學課件）-【知識精講精研】高一生物 （滬科版2020必修1）

酶催化細胞的化學反應第二節(jié)第四章細胞的代謝高一生物

必修一酶在生命活動中起什么作用？

消化道中的唾液淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶是大家比較熟悉的酶。其實在細胞中，幾乎所有的化學反應都有酶的參與。酶具有怎樣的結構特點？在細胞的生命活動中酶起什么作用？讓我們從觀察酶催化反應開始，認識酶的特點，并學習探究環(huán)境因素對酶活性的影響。觀察酶的催化作用思考與討論：1.指出本實驗中的對照組，說明其在實驗中的作用。2.描述試管B、C的實驗現(xiàn)象，并嘗試分析肝臟中過氧化氫酶的作用。

動物肝臟細胞中有豐富的過氧化氫酶，可催化過氧化氫（H2O2）的分解，放出O2。FeCl3是無機催化劑，也可催化H2O2分解。通過比較兩種催化反應的氣泡產(chǎn)生量，可以判斷酶的催化效率。取3支試管，分別標記為A、B、C。加入試劑和材料，并用封口膜蓋住試管口。觀察各試管內(nèi)氣泡產(chǎn)生情況。然后，用帶火星的線香插入各試管內(nèi)測試火光亮度變化，并將實驗結果記錄在表中。1．酶是生物催化劑

在“觀察酶的催化作用”實驗中看到，H2O2在常溫下分解緩慢；加入新鮮的動物肝臟勻漿液后，H2O2迅速分解，釋放出O2，說明肝臟中的過氧化氫酶可以加快反應速率。1．酶是生物催化劑H2O2分解的反應式如下：

從反應式中可以看到，酶既不是反應物，也不是產(chǎn)物，而是起催化劑的作用。在反應中，酶可以重復使用，反應物稱為酶的底物。

（1）酶的來源：是活細胞產(chǎn)生的具有催化能力的生物大分子（環(huán)境條件允許，酶在脫離了生命機體后仍然有催化活性）

（2）生理作用：催化作用

（3）化學本質(zhì)：酶的本質(zhì)化學本質(zhì)（絕大多數(shù)）蛋白質(zhì)（少數(shù)）RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場所核糖體（合成蛋白質(zhì)）（主要）細胞核（合成RNA）（真核生物）、線粒體、葉綠體存在場所主要在細胞內(nèi)，也可存在于細胞外酶活性

我們將酶催化特定化學反應的能力稱為酶活性，也叫酶活力，可用其在一定條件下催化某一化學反應的速率表示。

應用：洗衣粉中的超效加酶。酶的特性（1）酶具有高效性

旺盛的生命活動需要快速的化學反應作為基本保障。酶具有非常高的催化效率（高效性）。例如，單個過氧化氫酶分子在1s內(nèi)可以催化四千萬個過氧化氫分子分解。酶的特性

（2）酶具有專一性

細胞中已知的酶有數(shù)千種，每一種酶通常只催化一種或一類化學反應（專一性）。

例如，催化黑色素合成的酶一旦缺乏或功能減退，就可能會引起白化病。2．酶的功能與其分子結構相關

酶的命名：習慣上根據(jù)酶的底物或所催化的反應來命名。例如，胰蛋白酶是胰腺產(chǎn)生的催化蛋白質(zhì)水解的酶，DNA聚合酶是催化DNA合成的酶。活性中心

酶的功能與其分子結構密切相關。酶分子上有與底物結合并起催化作用的空間區(qū)域，稱為活性中心。底物只有與酶的活性中心契合時才能被催化。反應完成后，酶釋放出產(chǎn)物，又會接受下一個底物分子進行新一輪反應。廣角鏡：酶抑制劑

有一些物質(zhì)會對酶產(chǎn)生抑制作用，引起酶的活性降低或喪失，這類物質(zhì)統(tǒng)稱為酶抑制劑。常見的抑制形式有：

①抑制劑與底物競爭酶的活性中心，減少底物與酶的有效結合；

②抑制劑與酶的其他部位結合，改變了酶的空間結構，使酶的活性中心不能與底物有效結合。廣角鏡：酶抑制劑許多農(nóng)藥和藥物是依據(jù)這種機理設計的，如除草劑草甘膦、鎮(zhèn)痛的布洛芬以及多種抗癌藥物等，一些外源性的毒素也是通過酶活性抑制途徑對生物體產(chǎn)生毒性的。3．酶活性受環(huán)境因素影響-溫度影響

酶通常在其適合的溫度時活性最高，如人體內(nèi)酶的最適溫度范圍是35~40℃，低于或高于最適溫度，酶活性均會降低。高溫會破壞酶的空間結構，產(chǎn)生不可逆的變化，使酶活性喪失。酶活性受環(huán)境因素影響-溫度影響

不同種類的生物，其細胞中的酶有各自最適溫度。例如，一些生活在高溫溫泉中的微生物甚至能在100℃水體中生存，它們細胞中的酶在高溫環(huán)境下活性較高。

水分子環(huán)境酸堿度對酶活力影響很大。每一種酶都有其最適的pH范圍，與其發(fā)揮作用的環(huán)境pH一致。酶活性受環(huán)境因素影響-pH影響

例如，口腔內(nèi)的唾液淀粉酶適合中性環(huán)境，胃蛋白酶的最適pH范圍則在2左右，而胰腺分泌的胰蛋白酶在小腸工作，適應弱堿性的環(huán)境。酶活性受環(huán)境因素影響-pH影響實驗4-2研究溫度對淀粉酶活性的影響酶活性是反映酶功能的重要指標，一般通過測定單位時間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。淀粉酶催化淀粉水解產(chǎn)生還原糖，DNS試劑（主要成分為二硝基水楊酸）與還原糖反應產(chǎn)生顏色變化，還原糖量越多，顏色變化越大?？赏ㄟ^分光光度法定量測定顏色變化來測定淀粉酶活性。實驗目標實驗原理探究溫度對淀粉酶活性的影響實驗4-2研究溫度對淀粉酶活性的影響實驗材料

0.005%淀粉酶溶液、0.25%可溶性淀粉溶液、DNS試劑、5%NaOH溶液、燒杯、試管、滴管、玻璃棒、溫度計、分光光度計、冰塊、恒溫水浴鍋等。實驗4-2研究溫度對淀粉酶活性的影響分析結果1．測定的吸光度與酶活性之間的關系是什么？2．描述你繪制的曲線，解釋溫度對酶活性的影響。從曲線中能否得出該淀粉酶反應的最適溫度？

課堂練習1．在小型圓底燒瓶內(nèi)盛等量的H2O2，并向瓶中迅速加入等量的如圖中的物質(zhì)，燒瓶口緊包著一個小氣球，使燒瓶沉于燒杯底部的同一位置。下列相關分析正確的是()A．實驗中的自變量是溫度B．肝臟研磨液中的H2O2酶通過提供能量而起催化作用C．上述裝置中，沉入底部的燒瓶最先浮起的是圖3D．圖1與圖2對照或圖2與圖3對照，均能說明酶具有高效性C2．在生物體內(nèi)，各種化學反應之所以能有條不紊地進行是因為()A．酶的催化效率具有高效性B．酶的種類具有多樣性C．酶的催化作用具有專一性D．酶的空間結構具有穩(wěn)定性