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:酶是由活細胞產生的一類生物催化劑,大多數酶是蛋白質,極

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

用酶活性表示。易錯警示a.酶的本質并非全為蛋白質,極少數酶為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生酶,活細胞一般都能產生酶。c.酶既可以在細胞內發(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:由于酶分子的結構只適合與一種或者一類分子結合,所以一種酶只

能催化一種底物或者少數幾種相似底物的反應。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,生成紅黃色沉淀。(2)注意事項①該實驗反應溫度為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:化學反應進行時需要吸收能量以斷開反應分子的化學鍵,使反應物活

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

化能;D表示有酶時反應所需的活化能;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,會導致實驗現象不明顯。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的影響有兩個方面:其一,溫度升高,反應物分子具有的能量增加,反應速度加快;其二,酶是蛋白質,酶分子本身會隨溫度的升高而發(fā)生空間結構改變,導致熱變

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表現出最適溫度。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置酸性處理

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

(

)知識辨析?提示:酶催化化學反應前后化學性質不變,酶本身不發(fā)生化學變化,不會被降解。2.酶在反應中起調節(jié)作用,反應過程中酶會發(fā)生形狀變化。

(

)?提示:酶只起催化作用,促進化學反應的進行。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-碘化鉀溶液進行結果檢測,

其中用本尼迪特試劑現象更明顯。

(

)?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

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沖洗反應小室,否則影響pH。1.酶解法鑒定酶的本質從酶的化學本質上來講,絕大多數的酶是蛋白質,極少數的酶是RNA。酶必

須保持正常的結構才能發(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。設計方案如圖:1實驗設計2.驗證酶的高效性(1)設計思路:通過對不同類型催化劑(主要是酶與無機催化劑)催化底物的反應速

率進行比較,得出結論。(2)設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的酶溶液(如生物材料研磨液)等量的無機催化劑現象反應速率很快,或反應用時短反應速率較慢,或反應用時長結論酶具有高效性(3)酶高效性相關曲線分析①酶的催化效率高于無機催化劑。②酶只能縮短達到化學平衡所需的時間(即改變反應速率),不能改變化學反應的

平衡點和方向。3.驗證酶的專一性(1)設計思路: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能否進行得出結論。(2)設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)與酶相對應的底物另外一種底物酶與底物相對應的酶另外一種酶同一種酶(等量)現象發(fā)生反應不發(fā)生反應發(fā)生反應不發(fā)生反應結論酶具有專一性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:設置一系列等梯度的不同溫度、pH條件,檢測相關條件下的反應速率,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。

典例某同學進行有關酶的實驗: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果無影響D.實驗結果可用點燃后無明火的衛(wèi)生香放在試管口檢測D思路點撥準確分析自變量是解題的關鍵。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,進而對實驗結果產生影響,C

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

檢測產生的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構

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結構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合,引起酶的構象發(fā)生變化,導致活性部

位不能再結合底物(如圖C所示)。若底物先與活性部位結合,就會導致酶的非競

爭性抑制劑結合部位的構象改變,致使非競爭性抑制劑無法再與酶結合。2影響酶促反應速率的因素及有關曲線分析

問題1影響酶促反應速率的因素有哪些?提示

有機溶劑、重金屬離子、酶的濃度、反應物濃度、溫度、pH、酶的抑制

劑、酶的激活劑等。問題2請據圖分析,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、反應物濃度、溫度、pH、酶的抑制劑、酶的激活劑等。問題2請據圖分析,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合的概率降低。問題3改變反應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。辨別影響酶促反應速率的各種曲線圖(1)溫度、pH等對酶促反應速率的影響曲線分析

①甲、乙圖分別表示溫度、pH對酶促反應速率的影響。低溫抑制酶的活性,升

高溫度可使酶活性恢復;高溫使酶活性喪失,降溫不能恢復酶活性。pH過低或過

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

之加快,超過一定范圍后,酶促反應速率不再隨之增加?！帮柡忘c”出現的主要

原因是酶量有限,存在酶的飽和現象。③丁圖表示在底物充足的情況下,酶促反應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,反應物濃度與酶促反應速率的關系。分析正確的是

(

)

A.pH增大后重復該實驗,曲線上A點和B點位置都不變B.反應物濃度是限制曲線AB段反應速率的主要因素C.酶量增加后重復該實驗,酶促反應速率可用曲線a表示D.B點后升高溫度,酶促反應速率將呈現曲線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,使酶促反應速率下降。除溫度和pH外,影響酶促反應速

率的因素