浙科版高中生物必修1第三章細胞的代謝第二節(jié)酶是生物催化劑課件

高中生物必修1浙科版第二節(jié)酶是生物催化劑

1.酶的概念和本質(zhì):酶是由活細胞產(chǎn)生的一類生物催化劑,大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),極

少數(shù)酶是RNA。2.酶的特點(1)具有促使反應(yīng)物發(fā)生化學(xué)變化而本身卻不發(fā)生化學(xué)變化的特點。(2)酶分子有一定的空間結(jié)構(gòu),能和底物分子結(jié)合。1|絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)3.酶與底物結(jié)合示意圖4.酶活性:一般是指單位時間內(nèi)底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量。酶作用的強弱可

用酶活性表示。易錯警示a.酶的本質(zhì)并非全為蛋白質(zhì),極少數(shù)酶為RNA。酶的基本單位為氨基酸或核糖核苷酸。b.并非具有分泌功能的細胞才能產(chǎn)生酶,活細胞一般都能產(chǎn)生酶。c.酶既可以在細胞內(nèi)發(fā)揮作用,也可以在細胞外或生物體外發(fā)揮作用,如各種消化

酶。1.酶的專一性:由于酶分子的結(jié)構(gòu)只適合與一種或者一類分子結(jié)合,所以一種酶只

能催化一種底物或者少數(shù)幾種相似底物的反應(yīng)。2.探究酶的專一性(1)實驗原理①淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們在相關(guān)酶的催化作用下都能水解成還原糖。②還原糖能夠與本尼迪特試劑發(fā)生反應(yīng),生成紅黃色沉淀。(2)注意事項①該實驗反應(yīng)溫度為37℃恒溫,原因是唾液淀粉酶的最適溫度是37℃,同時排除

溫度對實驗的干擾。②本實驗檢測試劑不能使用碘-碘化鉀溶液,因為碘-碘化鉀溶液無法檢測蔗糖是

否水解。2

|酶的催化功能具有專一性1.活化能的概念及酶作用機理(1)活化能:化學(xué)反應(yīng)進行時需要吸收能量以斷開反應(yīng)分子的化學(xué)鍵,使反應(yīng)物活

化并完成化學(xué)反應(yīng)生成產(chǎn)物,這種化學(xué)反應(yīng)過程中所需要的能量被稱為活化能。(2)酶作用機理:降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,使得化學(xué)反應(yīng)加快。3酶的催化功能具有高效性B表示無催化劑時反應(yīng)所需的活化能;C表示有無機催化劑時反應(yīng)所需的活

化能;D表示有酶時反應(yīng)所需的活化能;A表示酶降低的活化能。2.酶的高效性:與無機催化劑相比,酶降低活化能的作用更顯著,催化效率更高。3.探究酶催化的高效性(1)實驗原理①過氧化氫在自然條件下分解緩慢,過氧化氫酶和二氧化錳可催化過氧化氫分

解。②通過觀察氣泡生成速率或比較對衛(wèi)生香的助燃程度可以了解過氧化氫酶的催

化效率。(2)注意事項①實驗要用新鮮的雞肝或生的馬鈴薯塊莖,其中的過氧化氫酶活性高。②實驗中雞肝或生馬鈴薯塊莖要制成勻漿。過氧化氫酶主要存在于細胞中,若沒有制成勻漿,會導(dǎo)致實驗現(xiàn)象不明顯。1.影響因素:pH、溫度、底物濃度、有機溶劑、重金屬離子、酶的濃度、酶的激

活劑和抑制劑等。2.pH:酶通常在一定pH范圍內(nèi)才起作用,而且在某一pH下作用最強。4|酶的催化功能受多種條件的影響3.溫度:酶促反應(yīng)都有一個最適溫度,在此溫度以上或以下,酶活性均會下降。這是因為溫度對酶促反應(yīng)的影響有兩個方面:其一,溫度升高,反應(yīng)物分子具有的能量增加,反應(yīng)速度加快;其二,酶是蛋白質(zhì),酶分子本身會隨溫度的升高而發(fā)生空間結(jié)構(gòu)改變,導(dǎo)致熱變

性。溫度升得越高,酶變性的速率越快,升到一定溫度,酶將完全失去活性。這兩個作用疊加在一起,使得酶所催化的反應(yīng)表現(xiàn)出最適溫度。4.pH對過氧化氫酶的影響(1)實驗原理①過氧化氫酶催化過氧化氫分解產(chǎn)生水和氧氣,pH影響過氧化氫酶的活性,從而

影響單位時間氧氣的生成量。②用倒置量筒中的氣體量來表示氧氣的生成量。(2)注意事項:不宜用淀粉和淀粉酶作實驗材料,因為在該實驗中要設(shè)置酸性處理

組,而酸(H+)會促進淀粉的水解,從而影響實驗結(jié)果。判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“?”。1.酶在催化反應(yīng)完成后立即被降解成氨基酸或核糖核苷酸。

(

)知識辨析?提示:酶催化化學(xué)反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)不變,酶本身不發(fā)生化學(xué)變化,不會被降解。2.酶在反應(yīng)中起調(diào)節(jié)作用,反應(yīng)過程中酶會發(fā)生形狀變化。

(

)?提示:酶只起催化作用,促進化學(xué)反應(yīng)的進行。在催化過程中酶會發(fā)生形狀的

改變。3.探究酶的專一性活動中可以用本尼迪特試劑或者碘-碘化鉀溶液進行結(jié)果檢測,

其中用本尼迪特試劑現(xiàn)象更明顯。

(

)?提示:探究酶的專一性活動中,檢測試劑不能使用碘-碘化鉀溶液,因為碘-碘化

鉀溶液無法檢測蔗糖是否被水解。4.探究酶催化的高效性活動中將新鮮的雞肝或生的馬鈴薯塊莖煮熟,會縮短反應(yīng)

時間。

(

)?提示:實驗要用新鮮的雞肝或生的馬鈴薯塊莖,因為新鮮的雞肝或生的馬鈴薯

塊莖中的過氧化氫酶活性高。如果將雞肝或馬鈴薯塊莖煮熟,過氧化氫酶將由于

高溫失活。5.探究pH對過氧化氫酶的影響活動中,每次實驗完成可以不用沖洗反應(yīng)小室,直

接進行下一pH條件下的實驗。

(

)?提示:每次實驗完成都要反復(fù)沖洗反應(yīng)小室,否則影響pH。1.酶解法鑒定酶的本質(zhì)從酶的化學(xué)本質(zhì)上來講,絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì),極少數(shù)的酶是RNA。酶必

須保持正常的結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮催化作用,因此可以分別利用蛋白酶和RNA酶處理某

酶,再觀察其功能是否受影響來確定該酶的本質(zhì)。設(shè)計方案如圖:1實驗設(shè)計2.驗證酶的高效性(1)設(shè)計思路:通過對不同類型催化劑(主要是酶與無機催化劑)催化底物的反應(yīng)速

率進行比較,得出結(jié)論。(2)設(shè)計方案項目實驗組對照組材料等量的同一種底物試劑與底物相對應(yīng)的酶溶液(如生物材料研磨液)等量的無機催化劑現(xiàn)象反應(yīng)速率很快,或反應(yīng)用時短反應(yīng)速率較慢,或反應(yīng)用時長結(jié)論酶具有高效性(3)酶高效性相關(guān)曲線分析①酶的催化效率高于無機催化劑。②酶只能縮短達到化學(xué)平衡所需的時間(即改變反應(yīng)速率),不能改變化學(xué)反應(yīng)的

平衡點和方向。3.驗證酶的專一性(1)設(shè)計思路:常見的方案有兩種,即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同,最后通過觀察酶促反應(yīng)能否進行得出結(jié)論。(2)設(shè)計方案項目方案一方案二實驗組對照組實驗組對照組材料同種底物(等量)與酶相對應(yīng)的底物另外一種底物酶與底物相對應(yīng)的酶另外一種酶同一種酶(等量)現(xiàn)象發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)結(jié)論酶具有專一性4.探究酶的最適溫度、最適pH(1)原理:在適宜的溫度、pH條件下,酶可以較快地催化反應(yīng)的進行,低于或高于最適條件,酶催化能力均會降低。(2)思路:設(shè)置一系列等梯度的不同溫度、pH條件,檢測相關(guān)條件下的反應(yīng)速率,以

反映酶的活性,從而找出酶的最適溫度和最適pH。(3)實例:以過氧化氫酶催化過氧化氫分解的實驗探究酶的最適pH。

典例某同學(xué)進行有關(guān)酶的實驗:組1:2%H2O2溶液3mL;組2:2%H2O2溶液3mL+少許馬鈴薯勻漿;組3:2%H2O2溶液3mL+少許MnO2。下列敘述正確的是

(

)A.實驗的自變量是催化劑的種類B.該實驗可說明酶的作用具有專一性C.馬鈴薯不制成勻漿對實驗結(jié)果無影響D.實驗結(jié)果可用點燃后無明火的衛(wèi)生香放在試管口檢測D思路點撥準(zhǔn)確分析自變量是解題的關(guān)鍵。組1和組2對照實驗說明酶具有催化能力,組

2和組3對照實驗說明酶催化的高效性。解析

組1和組2的自變量為是否加酶,組2和組3的自變量是加入催化劑的種類,A

錯誤;組2和組3自變量是加入催化劑的種類,一個是酶,一個是無機催化劑,可以說

明酶催化具有高效性,不能說明酶的作用具有專一性,B錯誤;馬鈴薯不制成勻漿

會導(dǎo)致其與H2O2溶液的接觸面積減少,影響酶的活性,進而對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響,C

錯誤;H2O2分解會產(chǎn)生氧氣,故實驗結(jié)果可用點燃后無明火的衛(wèi)生香放在試管口

檢測產(chǎn)生的O2對衛(wèi)生香的助燃程度,D正確。酶活性受溫度、pH、酶的激活劑和抑制劑等因素的影響。酶抑制劑是指能

與酶結(jié)合并降低酶活性的分子,可分為競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑兩類。競

爭性抑制劑是產(chǎn)生競爭性抑制作用的抑制劑,它與被抑制的酶的底物通常有結(jié)構(gòu)

上的相似性,能與底物競相爭奪酶分子上的活性位點,從而產(chǎn)生酶活性的可逆的

抑制作用(如圖A、B所示)。非競爭性抑制劑在化學(xué)結(jié)構(gòu)和分子形狀上與底物無

相似之處,在活性部位以外的地方與酶結(jié)合,引起酶的構(gòu)象發(fā)生變化,導(dǎo)致活性部

位不能再結(jié)合底物(如圖C所示)。若底物先與活性部位結(jié)合,就會導(dǎo)致酶的非競

爭性抑制劑結(jié)合部位的構(gòu)象改變,致使非競爭性抑制劑無法再與酶結(jié)合。2影響酶促反應(yīng)速率的因素及有關(guān)曲線分析

問題1影響酶促反應(yīng)速率的因素有哪些?提示

有機溶劑、重金屬離子、酶的濃度、反應(yīng)物濃度、溫度、pH、酶的抑制

劑、酶的激活劑等。問題2請據(jù)圖分析,提高底物濃度能否減弱競爭性抑制劑對酶活性的影響?說出問題1影響酶促反應(yīng)速率的因素有哪些?提示

有機溶劑、重金屬離子、酶的濃度、反應(yīng)物濃度、溫度、pH、酶的抑制劑、酶的激活劑等。問題2請據(jù)圖分析,提高底物濃度能否減弱競爭性抑制劑對酶活性的影響?說出你的理由。提示

能,提高底物濃度,可使競爭性抑制劑與酶活性部位結(jié)合的概率降低。問題3改變反應(yīng)速率與改變生成物量的方法是否一致?提示

不完全一致,影響酶活性的因素及底物濃度等均可改變反應(yīng)速率,但只有底物濃度能最終決定生成物量的多少。辨別影響酶促反應(yīng)速率的各種曲線圖(1)溫度、pH等對酶促反應(yīng)速率的影響曲線分析

①甲、乙圖分別表示溫度、pH對酶促反應(yīng)速率的影響。低溫抑制酶的活性,升

高溫度可使酶活性恢復(fù);高溫使酶活性喪失,降溫不能恢復(fù)酶活性。pH過低或過

高均使酶活性喪失,不再恢復(fù)。因此,應(yīng)在低溫和適宜pH下保存酶。②丙圖表示在酶濃度一定的情況下,一定范圍內(nèi)增加底物濃度,酶促反應(yīng)速率隨

之加快,超過一定范圍后,酶促反應(yīng)速率不再隨之增加?！帮柡忘c”出現(xiàn)的主要

原因是酶量有限,存在酶的飽和現(xiàn)象。③丁圖表示在底物充足的情況下,酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。(2)不同操作對生成物量的影響曲線分析

A

BC①底物一定的情況下,達到平衡后的生成物總量也是固定的,曲線斜率可表示反

應(yīng)速率。②由紅線改變成綠線的可能操作:A——底物濃度和酶濃度均增大;B——底物濃

度不變,酶濃度增大;C——反應(yīng)達到平衡后補充底物。

典例如圖曲線b表示在最適溫度和最適pH條件下,反應(yīng)物濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系。分析正確的是

(

)

A.pH增大后重復(fù)該實驗,曲線上A點和B點位置都不變B.反應(yīng)物濃度是限制曲線AB段反應(yīng)速率的主要因素C.酶量增加后重復(fù)該實驗,酶促反應(yīng)速率可用曲線a表示D.B點后升高溫度,酶促反應(yīng)速率將呈現(xiàn)曲線c所示變化B思路點撥題干中提出曲線b是在最適溫度和最適pH條件下得出的,因此此時改變溫度

或pH都會降低酶的活性,使酶促反應(yīng)速率下降。除溫度和pH外,影響酶促反應(yīng)速

率的因素