3.2 降低化學反應活化能的酶課件高一上學期生物人教版（2019）必修1

細胞代謝：細胞中每時每刻都進行的許多化學反應。細胞的能量供應和利用都離不開化學反應。復雜高效溫和有序化學本質(zhì)作用原理酶的特性

酶是由活細胞產(chǎn)生的一類生物催化劑，大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA釀酒與生命活動無關巴斯德：釀酒需活的酵母參與李比希：發(fā)酵只是一種化學反應與酵母菌活動無關其它實驗：大量的酶是蛋白質(zhì)，釀酒酶為蛋白質(zhì)薩姆納：脲酶是蛋白質(zhì)切赫和奧特曼：部分RNA具有酶活性釀酒發(fā)酵液中發(fā)現(xiàn)酵母釀酒是怎么回事呢？畢希納：促使酒精發(fā)酵的是酵母菌中的某種物質(zhì)而不是酵母菌細胞本身1.酶的發(fā)現(xiàn)史1.酶的概念酶是活細胞產(chǎn)生的一類生物催化劑，大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。1.1酶的組成和類型結合酶：｛單純酶：水解產(chǎn)物僅有氨基酸或核糖核苷酸全酶=酶蛋白+輔助因子（P71）NADH、FADH2:參與細胞呼吸的輔酶NADPH：參與光合作用的輔酶輔助因子輔酶輔基金屬離子酶的結合比較松散與蛋白質(zhì)牢固結合DNA聚合酶需要Mg2+化學本質(zhì)作用原理酶的特性

酶是由活細胞產(chǎn)生的一類生物催化劑，大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA1.酶降低反應活化能,不為反應提供能量，反應前后酶不變(長久使用的酶會發(fā)生鈍化)2.酶不改變反應方向，不改變反應平衡常數(shù)，只縮短達到平衡常數(shù)所需的時間3.酶在細胞內(nèi)外均可完成催化效應，但只能催化自發(fā)進行的反應4.加熱不能降低化學反應的活化能，但是可以為化學反應提供能量「相當于使底物平均能量上升)5.酶既可以作為催化劑，又可以作為另一個化學反應的底物①高效性②專一性③作用條件溫和酶能顯著降低反應所需的活化能dcba下列有關酶的正確敘述：A.是有分泌功能細胞產(chǎn)生的B.能產(chǎn)生酶的細胞一定能產(chǎn)生激素,能產(chǎn)生激素的細胞一定能產(chǎn)生酶C.凡是活細胞，都能產(chǎn)生酶D.酶大都是蛋白質(zhì)E.酶的合成場所在核糖體F.酶在代謝過程中有多種功能G.酶一定是活細胞產(chǎn)生的，但不一定在細胞內(nèi)起作用H.酶只是起催化作用。I.溫度升高，酶分子活性一定升高J.酶的合成必定經(jīng)過轉(zhuǎn)錄的過程CDGHJ1.酶的高效性酶的催化效力是無機催化劑的107~1013倍加無機催化劑加酶時間產(chǎn)物的量無催化劑酶與無機催化劑的相同點①都能降低化學反應的活化能；②可加快化學反應速率，縮短達到平衡的時間，但不改變平衡點(不能改變最終生成物的量)；③化學反應前后酶的數(shù)量和性質(zhì)不變。意義①保證了細胞代謝快速有效地進行。

②保證了細胞內(nèi)能量供應的穩(wěn)定。每滴FeCl3溶液中的Fe3+的數(shù)，大約是每滴研磨液中過氧化氫酶分子數(shù)的25萬倍FeCl31.酶的高效性2.酶的專一性每一種酶只能催化一種或一類化學反應一種酶只催化一種化學反應淀粉酶：淀粉→麥芽糖脲酶：尿素→氨和二氧化碳一種酶只催化一類化學反應蛋白酶：蛋白質(zhì)→多肽肽酶：多肽→氨基酸酶具有專一性:底物酶產(chǎn)物NC精氨酸賴氨酸胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶能切開特定氨基酸（堿性氨基酸）羧基形成的肽鍵蛋白酶是否會水解自己？2.酶的專一性專一性原因：只有特定形狀的底物才能和酶結合

鎖鑰學說

酶是蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)有一定的空間結構，酶在化學反應中與底物的關系就像鑰匙和鎖的關系一樣，它們的空間結構必須相互結合形成復合體后才能發(fā)生反應。這個學說可以用來解釋酶催化作用的專一性。不能解釋一個酶可以催化兩個不同的底物，把酶看做是剛性的，固定不變的科學家后來發(fā)現(xiàn)當?shù)孜锱c酶結對，酶分子上的某些基團常常發(fā)生明顯的變化不那么契合→完美契合這個學說認為，酶的活性部位不是剛性不變的，其活性部位的形狀可在結合底物時有所改變，即底物與酶活性部位結合，會誘導酶發(fā)生構象變化，使酶的活性中心變得與底物的結構互補，兩者相互契合，從而發(fā)揮催化功能。酶與底物的動態(tài)識別過程被稱為誘導契合。

誘導契合學說2.酶的專一性意義：酶的專一性保持細胞代謝的有序性，此外酶的分工分區(qū)也保證了代謝的有序進行。酶的分工分區(qū)葉綠體中含有光合作用的酶，線粒體中含有細胞呼吸的酶，兩者分區(qū)分工，互不干擾。溶酶體中的酶（最適pH≈5.0）一般局限在溶酶體中發(fā)揮作用，即使少量溶酶體中的酶進入細胞質(zhì)基質(zhì)（pH接近中性），也會失去活性。思考:在這輪PK種，酶輸了還是贏了？為了保持細胞內(nèi)萬千化學反應的有序性，你認為是酶更勝任，還是無機催化劑更勝任？1.酶的專一性:即每一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學反應。2.載體蛋白的專一性:物質(zhì)以主動轉(zhuǎn)運的方式進行跨膜運輸時需要載體蛋白協(xié)助不同物質(zhì)需要的載體蛋白不同。3.激素的專一性:激素作用之所以具有特異性是因為在它的靶細胞的細胞膜表面或胞內(nèi)，存在著能夠與該激素發(fā)生特異性結合的受體。4.抗原(抗體)的專一性:一種抗原只能與相應的抗體或效應細胞毒性T淋巴細胞發(fā)生特異性結合，同樣，一種抗體也只，能與相應的抗原發(fā)生特異性免疫反應。5.tRNA的專一性:每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運一種氨基酸,tRNA的一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有由三個堿基組成的反密碼子，不同的tRNA的反密碼子不同，反密碼子能夠?qū)Ｒ灰恍缘嘏cmRNA上特定的密碼子配對，實現(xiàn)翻譯過程。教材中具有專一性(特異性)的物質(zhì)總結2.酶的專一性3.酶的作用條件溫和由于酶的化學本質(zhì)大都為蛋白質(zhì)，因此影響蛋白質(zhì)結構的因素均可影響酶活性（如溫度、pH等）注意：

溫度對酶促反應速率的影響的兩個方面①

溫度升高，反應物分子所具有的能量增加，反應速度加快?！綼】②

酶分子本身具有熱變性，會隨溫度的升高而發(fā)生空間結構的改變。溫度升的越高，酶變性的速率越快，升到一定程度，酶將完全失活?！綽】③

曲線c是曲線a與曲線b的綜合注意：

1.低溫會使酶活性降低，但不會破壞酶分子的結構，溫度適宜時，酶的催化作用可以恢復。2.低溫下酶空間結構穩(wěn)定,所以酶一般在低溫條件下保存。3.酶的作用條件溫和由于酶的化學本質(zhì)大都為蛋白質(zhì)，因此影響蛋白質(zhì)結構的因素均可影響酶活性（如溫度、pH等）T3T0T1T2T0→T1：酶活性_________T2→T0：酶活性_________，因為變性是不可逆的T0→T3：酶活性_________T3→T0：酶活性_________，低溫降低酶活性，但不會使酶失活。下降不變降低恢復低溫下酶空間結構穩(wěn)定,所以酶一般在低溫條件下保存。溫度對酶活性的影響pH對酶活性的影響不同酶最適pH范圍不同胃蛋白酶1.5~2.5胰蛋白酶7.8~8.5酶最適溫度不變不變M由圖乙可知圖甲中M點的溫度范圍為

。33℃-37℃在圖甲中繪出PH=8的變化曲線甲乙3.酶的作用條件溫和pH和溫度對某酶活性的影響我怎么量化酶的活性？酶促反應速率4.影響酶促反應速率的因素酶活性：酶催化特定化學反應的能力稱為酶活性。酶促反應速率：用單位時間內(nèi)、單位體積中底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量表示。提示：酶活性≠酶促反應速率。有時兩者等價，如淀粉酶失活后，淀粉分解速率可視為0；有時兩者存在差異，如過氧化氫酶失活后，過氧化氫分解速率不為0。影響酶促反應的因素有哪些：溫度、pH、激活劑、抑制劑、底物濃度、酶濃度4.影響酶促反應速率的因素影響酶促反應速率的因素：溫度、pH（影響酶活）外，還包括底物濃度、酶濃度、酶活性抑制劑等底物濃度影響酶促反應速率酶濃度影響酶促反應速率酶促反應速率酶的濃度底物的數(shù)量無限酶促反應速率底物濃度酶的數(shù)量有限OAB限制因素：OA段_______________

AB段_______________底物濃度酶的濃度限制因素：_____________

酶的濃度“廠”字曲線：飽和點前看橫軸，飽和點后看其他4.影響酶促反應速率的因素競爭性抑制劑與酶促反應的正常底物具有相似結構的化學物質(zhì)，它與底物分子競爭酶的活性部位（作用位點），導致底物分子不能正常與酶發(fā)生反應，抑制反應正常進行“占著茅坑不拉屎”結果：酶促反應速率_______下降解決方法：_______________增加底物濃度正常反應與競爭性抑制劑不同，非競爭抑制劑并不占據(jù)酶的活性部位（作用位點），它通過非作用位點與酶結合，但它的結合使酶分子的空間結構發(fā)生了變化，而使得酶的活性部位無法接納底物分子4.影響酶促反應速率的因素正常反應結果：酶促反應速率_______下降“類似于變性”解決方法？4.影響酶促反應速率的因素影響酶促反應速率的因素酶促反應速率底物濃度酶的數(shù)量限制1.底物濃度：（酶量一定）2.酶的濃度：（底物充足）酶促反應速率酶的濃度3.酶活性：溫度和pH4.酶抑制劑酶促反應速率酶的濃度底物的濃度酶活性影響pH溫度激活劑抑制劑影響因素酶促反應速率酶的濃度酶促反應速率底物濃度酶的數(shù)量限制正常反應競爭性抑制劑非競爭性抑制劑影響溫度A.限制曲線a的AB段反應速率的主要因素為酶的濃度B.曲線b的形成原因可能是B點時pH增大或適當升溫C.曲線c表示酶量減少后的反應物濃度和反應速率的關系D.BC段酶促反應速率穩(wěn)定不變的原因是酶空間結構被破壞例1：下圖中曲線a表示在最適條件下反應物濃度與酶促反應速率的關系。下列敘述正確的是()例2:圖一曲線a表示在最適溫度、最適pH條件下生成物的量與時間的關系，圖二曲線b表示在最適溫度、最適pH條件下，酶促反應速率與反應物濃度的關系。據(jù)圖分析正確的是(

)A.圖一曲線a中，m點后，限制生成物的量不再增加的因素是酶的數(shù)量不足B.圖二曲線，酶減少后，圖示反應速率可用曲線f表示C.分別在圖二中取n、p點的速率值，對應圖一中的曲線c和dD.減小pH，重復該實驗，圖二曲線b應變?yōu)榍€f;增大pH，應變?yōu)榍€eCB4.影響酶促反應速率的因素A.隨pH從5升高到7，酶的活性逐漸降低B.隨pH從5升高到7，酶的最適溫度不變C.溫度從O→A變化過程中，酶的活性逐漸降低D.該酶的最適pH為7例3：下列選項符合圖示含義的是（）4.影響酶促反應速率的因素B例5:除了溫度和pH對酶的活性有影響外，一些抑制劑也會降低酶的催化效果。圖1為酶的作用機理及兩種抑制劑影響酶活性的機理示意圖，圖2為相同酶溶液在無抑制劑、添加不同抑制劑的條件下，酶促反應速率隨底物濃度變化的曲線。下列說法不正確的是(

)A.非競爭性抑制劑降低酶活性的機理與高溫、低溫對酶活性抑制的機理相同B.據(jù)圖可推測，競爭性抑制劑與底物具有類似結構而與底物競爭酶的活性位點C.底物濃度相對值大于15時，限制曲線甲酶促反應速率的主要因素是酶濃度D.曲線乙和曲線丙分別是在酶中添加了競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑的結果A例7:(不定項）酶抑制劑能降低酶的活性，主要有競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑兩大類。競爭性抑制劑與底物結構相似，可與底物競爭性結合酶的活性部位;非競爭性抑制劑可與酶的非活性部位不可逆結合，從而使酶的活性部位功能喪失。圖1表示在不同的底物濃度下，兩種酶抑制劑對某種消化酶反應速率的影響;圖2為最適溫度下酶促反應曲線，Km表示最大反應速率(Vmax)一半時的底物濃度。下列分析正確的是(

)A.圖1中抑制劑Ⅰ為競爭性抑制劑，抑制劑Ⅱ為非競爭性抑制劑B.增大底物濃度不會影響酶抑制劑Ⅱ的抑制作用C.加入非競爭性抑制劑會使Vmax降低，加入競爭性抑制劑會使Km值升高D.Km值越大，酶與底物親和力越低;Km值越小，酶與底物親和力越高CD酶活化能高效性專一性作用條件溫和有機物生理條件酶活性pH溫度是降低具有以下特性一般為具有高的影響因素主要是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA一種酶只能催化一種或一類化學反應活性中心的空間構象是指取決于激活劑抑制劑酶的濃度底物的濃度酶促反應速率影響5.酶的相關實驗探究實驗中的變量

人為改變的變量稱作自變量，實驗設計遵循單一變量原則中的“單一變量”指的也是自變量自變量導致因變量是指實驗中由自變量而引起的變化和結果，遵循二者具有因果關系，自變量是原因，因變量是結果影響無關變量

指在實驗研究中除所規(guī)定的自變量外一切能影響實驗結果的變量,遵循對照原則控制觀測平衡

無關變量不是“與因變量"無關。正是因為無關變量會影響因變量，所以在實驗設計中要保證無關變量的平衡，使自變量成為唯一導致因變量的因素注意：空白對照自身對照相互對照條件對照標準對照對實驗對象不做自變量處理或所做處理不影響實驗結果而產(chǎn)生的對照組實驗處理前的對象組為對照組，實驗處理后的對象組為實驗組，對照組和實驗組都在同一一對象上進行不單設對照組，而是幾個實驗組相互對照即給對象施加某種實驗處理，雖不是檢驗假設需要的，但更能充分說明實驗變量的對照生物生理、生化的某些項目有相應的標準，將觀測到的實驗數(shù)值與規(guī)定的標準相比較,以確定正常與否如探究溫度對酶活性的影響時，要用熱水、正常溫度的水、冰水三個實驗組來探究溫度對酶活性的影響，進行相互對照，以得出相應的實驗結論在動物激素飼喂小動物的實驗方案中，飼喂甲狀腺激素的為實驗組;飼喂甲狀腺抑制劑的是條件對照組;不飼喂藥劑的是空白對照組模擬尿糖檢測中，待測尿樣+本尼迪特試劑為實驗組。蒸餾水+本尼迪特試劑組和葡萄糖溶液+本尼迪特試劑組均為標準對照，其中前者結果為陰性，為陰性對照;后者結果為陽性，為陽性對照驗證酶具有催化作用中，不加酶組即為空白對照組驗證胰島素具有降低血糖濃度的作用中注射胰島素前小鼠的活動狀態(tài)是注射胰島素后的對照，注射葡萄糖溶液之后低血糖癥狀的緩解或消失是注射葡萄糖溶液前的對照對照原則溫度對酶活性的影響——淀粉、淀粉酶作為實驗材料自變量：__________因變量：______________________無關變量：_______________________溫度淀粉酶的活性（碘液檢測藍色深淺）淀粉的濃度、淀粉酶的量、pH（1）該實驗的檢測試劑能不能用本尼迪特試劑？為什么？（2）能否先將兩試管混合，再保溫？為什么？（3）若將底物換做過氧化氫，酶換做過氧化氫酶，可否用來探究上述實驗？不可以，因為本尼迪特試劑使用時需要加熱，改變了之前設置的溫度需要先保溫再混合，溫度變化過程中，酶已經(jīng)在發(fā)揮作用了不可以選用過氧化氫和過氧化氫酶作為探究溫度對酶活性影響的實驗材料，因為溫度本身也會引起過氧化氫的分解

試管編號試管1試管1’試管2試管2’試管3試管3’實驗步驟11ml淀粉酶溶液2ml淀粉溶液1ml淀粉酶溶液2ml淀粉溶液1ml淀粉酶溶液2ml淀粉溶液2放入0℃冰水中約5min放入37℃熱水中約5min放入100℃熱水中約5min3將1與1’試管內(nèi)的液體混合后繼續(xù)在0℃冰水內(nèi)放置5min將2與2’試管內(nèi)的液體混合后繼續(xù)在60℃熱水內(nèi)放置5min將3與3’試管內(nèi)的液體混合后繼續(xù)在100℃熱水內(nèi)放置5min4取出試管各加入兩滴碘液，振蕩實驗現(xiàn)象實驗結論溶液變藍溶液變藍溶液不變藍溫度對淀粉酶活性有影響，37℃下淀粉酶的活性較高。溫度對酶活性的影響——淀粉、淀粉酶作為實驗材料思考：此能否確定37℃就是淀粉酶的最適溫度呢？不能反應前應____________________，再加入______________________________________pH對酶活性的影響先貼上含酶的濾紙片處于不同pH下的過氧化氫溶液1.本實驗有沒有實現(xiàn)對照？需不需要設置空白對照組？（同理探究溫度）2.每一組的濾紙片大小和數(shù)量應？3.將濾紙偏貼靠在培養(yǎng)皿壁上，使多余的勻漿流盡4.濾紙片不要碰到反應小室的瓶口5.如何操作使反應開始？6.每次實驗后用水充分沖洗反應小室，然后用相應緩沖液再沖洗一遍7.探究pH對酶活性影響不宜采用______(淀粉/H2O2)，探究溫度則不宜采______(淀粉/H2O2)酶1酶2底物1底物2證明酶具有專一性應該怎么做？

需測試所有酶和所有底物的反應，即只有完全歸納，才能證明酶的專一性模擬題提示：模擬題把驗證和證明混用，但我們要嚴于律己，規(guī)范自己的表述。驗證酶具有專一性應該怎么做？若酶具有專一性，則淀粉酶具有專一性蔗糖酶具有專一性實驗驗證淀粉酶＋淀粉淀粉酶＋蔗糖實驗驗證淀粉酶＋淀粉蔗糖酶＋淀粉驗證酶的專一性驗證酶的專一性自變量：__________因變量：______________________無關變量：__________酶的種類和底物的種類是否出現(xiàn)紅黃色沉淀溫度、pH等1.設置試管1和2的目的是_________________________2.哪幾組可以說明酶的專一性：_____________________________3.為什么3號、4號、5號、6號試管要在37℃恒溫水浴中保溫？4.為什么要將新鮮唾液稀釋200倍？5.將淀粉溶液溶解質(zhì)量分數(shù)為0.3%的氯化鈉溶液中