生物必修1《分子与细胞》第二节 酶是生物催化剂公开课课件ppt
展开酶是什么酶的作用原理酶活性
以前,人们认为鸟类 的胃只能磨碎食物
胃液中一定存在能消化肉块的物质
1、斯帕兰扎尼的实验(18世纪末)
巴斯德在发酵的葡萄酒中观察到活的酵母细胞
2、酵母菌与酒精发酵(19世纪)
巴斯德的观点: 酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果。
李比希的观点: 酒精发酵仅仅是一种化学反应,与酵母活动无关,只需酵母菌中某些物质的参与而已。
3、毕希纳的实验(1897年)
证实促使酒精发酵的是酵母中的某种物质—酿酶,而不是酵母细胞本身。但是,毕希纳无法直接对酶的本质进行鉴定。
1917年-1926年,历时9年时间,从刀豆种子中提取出脲酶的结晶,并实验证实它是一种蛋白质。
4、萨母纳尔 脲酶的获得(1926年)
小资料: 20世纪80年代,有一种叫RnaseP的酶,是由20%的蛋白质和80%的RNA构成的,科学家把其中的蛋白质除去,提高了Mg2+的浓度,发现留下来的RNA同样具有催化活性,后来进一步研究发现,某些RNA分子和那些构成酶的蛋白质分子一样,都是效率非常高的生物催化剂。
5、核酶的发现(1980s)
催化生化反应进行,是生物催化剂
绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA
酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。
能改变化学反应速度,而本身性质在反应前后不变。
酶为什么会具有这样强大的催化能力呢?
酶—底物复合物学说认为:酶在催化某一底物时,先与底物结合成一种不稳定的复合产物。这种复合产物极为活泼,很容易发生化学反应而变成反应产物,并且放出酶。
S(底物)+ E(酶) SE(中间产物) E + P(反应产物)
从这原理中可知酶催化作用有什么性质?
底物:受酶催化而发生化学反应的物质。
一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应,就是酶的专一性。
淀粉 麦芽糖
蔗糖 葡萄糖+果糖
(1)方案一:用同一种酶催化两种不同物质 淀粉(非还原糖) 麦芽糖(还原糖) 蔗糖(非还原糖) 蔗糖 ②用淀粉酶分别作用于淀粉和蔗糖后,再用本尼迪特试剂鉴定,根据是否有砖红色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用,从而探索酶的专一性。
淀粉(非还原糖) 麦芽糖(还原糖) 淀粉(非还原糖) 淀粉 ②再用本尼迪特试剂鉴定,从而探究酶的专一性。
(2)方案二:用两种不同酶催化同一种物质
第一步: 1ml 水 水 水 淀粉酶 淀粉酶
1、探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用
第二步: 3ml 淀粉 蔗糖 淀粉酶 淀粉 蔗糖
第三步: 各试管充分摇匀后,37℃ 保温15分钟
第四步: 各试管加2ml本尼迪特试剂
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结论:淀粉酶分解淀粉,不分解蔗糖
第一步: 1ml 水 水 水 淀粉酶 蔗糖酶
2、探究蔗糖酶和淀粉酶对蔗糖的作用
第二步: 3ml 蔗糖 淀粉酶 蔗糖酶 蔗糖 蔗糖
结论:蔗糖酶分解蔗糖,淀粉酶不分解蔗糖
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讨论:1、1号2号试管作用2、为什么要37℃ 保 温15分钟
排除底物本身与本尼迪特的反应
唾液定粉酶的最是温度是37℃
酶活性:是酶催化一定化学反应的能力,一般是指单位时间内底物的消耗量或产物的生成量。
酶的催化效率远远大于无机催化剂
每个碳酸酐酶分子每秒能够催化6×105个CO2,比非酶(无机催化剂)反应快107倍。
实验原理1:H2O2在体外可被无机催化剂Fe3+分解为H2O和O2,在体内可被H2O2酶分解为H2O和O2实验原理2: H2O2酶可从动植物体内获得-----------------新鲜的肝脏或马铃薯实验原理3 :每滴FeCl3溶液中的Fe3+数,大约是肝脏研磨液中H2O2酶分子数的25万倍
1.该实验说明了什么,能得出什么结论?
2. 实验时,对实验材料-----肝脏的选择有什么要求?为什么要将肝脏制备为研磨液?
多,能使带火星的卫生香复燃
新鲜的;增大接触面积,加快反应速率
酶活性受许多因素的影响
(1)pH值对酶活性的影响:
不同的酶最适pH不同,一般酶的最适pH值在4~8之间
过酸和过碱会使酶的空间结构遭到破坏
(1)实验原理 ①2H2O2 2H2O+O2 ②pH可影响酶活性,从而影响O2的产生量, 据O2产生量的多少可判断pH对酶活性的影响。 (2)实验程序
探究:pH对酶活性的影响
实验程序中2、3步一定不能颠 倒,否则 实验失败。
霍乱是一种烈性传染病,为霍乱弧菌所致,曾在世界上引起多次大流行,死亡率甚高。 霍乱弧菌通过人的肠粘膜并大量繁殖,同时产生肠毒素引起剧烈腹泻造成迅速而严重的脱水,血容量明显减少,因而出现微循环衰竭,使细胞得不到钾、钠、钙、氯离子,导致肌肉痉挛;细胞得不到碳酸氢根离子而导致细胞内pH值发生较大的改变,酶活性即相应大大降低,严重的会出现代谢性酸中毒,最终病人肾功能衰竭,休克、死亡。人体大量出汗、腹泻都要相应地补充水就是这个道理;婴幼儿自身调节能力差,婴幼儿腹泻常常引起严重后果,就是这个道理。
人体中酶的最适温度一般为37℃,当人体体温高于或低于这个温度时,机体中酶活性就会大大降低,细胞内的各种生物化学反应不能正常进行了。
人的正常体温是37℃,体温升高到38℃,虽然只升高1℃,但人已感觉非常没精神,如果升高到39℃甚至40℃以上且持续高烧,就出现一系列如昏睡、昏迷、惊厥、甚至危及生命严重的反应,为什么呢?
设计实验验证温度对酶活性的影响
试剂和材料:淀粉溶液、淀粉酶溶液、3%过氧化氢、过氧化氢酶溶液、本尼迪特试剂、碘-碘化钾溶液、水浴锅(温度可调)若干、试管若干、其他器具均可提供。(试剂等不要求全部使用,自己任选即可)
要求:1、实验步骤要具体完善 2、预期实验结果 3、实验方案可行
探究温度对酶活性的影响 (1)实验原理 ②温度影响酶的活性,从而影响淀粉的水解。 滴加碘液,根据是否出现蓝色及蓝色的深浅 来判断酶的活性。
(2)实验设计程度①取淀粉、淀粉酶分别放入试管 ↓②各自在所控制的温度下处理一段时间 ↓③淀粉与相应温度的淀粉酶混合 ↓④在各自所控制的温度下保温一段时间 ↓⑤滴加碘液,观察颜色变化
【思考】1、为什么用相同温度处理淀粉溶液或酶溶液?防止混合时,由于两种溶液的温度不同而使混合后温度发生变化,反应温度不是操作所要控制的温度,影响实验结果2、能得出什么结论?本实验能否用斐林该试剂检测?为什么?温度会影响酶的活性;不能,因为用斐林该试剂检测时,需要水浴加热。3、在上述实验中,自变量是什么?无关变量是什么?自变量是不同的温度;无关变量是可溶性淀粉溶液、新鲜淀粉酶溶液、碘液的量
(1)本实验不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解,因为过氧化氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解也会加快。(2)本实验不宜选用斐林试剂鉴定,温度是干扰条件。(3)本实验中第②、③步一定不能颠倒顺序,否则会使实验失败,即先控制条件再混合。
(2)温度对酶活性的影响:
高温、低温都影响酶的活性
1、不同的酶有不同的最适温度,在最适温度下,酶的活力最大,酶促反应的速度最大。
2、低于或高于酶作用的最适温度,酶活力均会下降。
3、低温抑制酶活力,但酶空间结构保持稳定;高温使空间结构发生改变,酶活力无法恢复。
★影响酶促反应速率的因素:
3、酶的浓度:在一定浓度 范围内,反应速率随酶浓度的升高而加快。
4、底物浓度:在一定浓度 范围内,反应速率随浓 度的升高而加快,但达 到一定浓度,反应速率 不再变化
考点分析 与酶有关的曲线分析1.酶催化活性的表示方法 单位时间内底物的减少量或产物的生成量。2.表示酶高效性的曲线(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.表示酶专一性的曲线 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。4.温度、pH影响酶活性的曲线
甲、乙两曲线表明:(1)在一定温度范围内,随温度的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱。(2)酶的催化能力的发挥有一个最适pH,在低于最适pH时,随着pH的降低,酶的催化能力逐渐降低;高于最适pH时,随着pH的升高,酶的活性逐渐下降。(3)过酸、过碱、高温都会使酶失活,而低温只是抑制酶的活性,酶分子结构未被破坏,温度升高可恢复活性。
5.底物浓度 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.酶浓度 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.影响酶活性的曲线(多因素) (1)纵坐标为反应物剩余量,剩的越多,生成物越少, 反应速率越慢。 (2)图示pH=7时,反应物剩余量最少,应为最适pH。 (3)当pH改变时,最适温度保持不变。
对位训练右图表示酶活性与温度的关系。 下列叙述正确的是 ( ) A.当反应温度由t2调到最适温度 时,酶活性下降 B.当反应温度由t1调到最适温度 时,酶活性上升 C.酶活性在t2时比t1高,故t2时更适合酶的保存 D.酶活性在t1时比t2低,表明t1时酶的空间结构 破坏更严重
1、大多数酶在水解过程中,通常能得到多肽, 最后能得到氨基酸,这说明( ) A.大多数酶石油或细胞产生的 B.大多数酶是生物催化剂 C.大多数酶的化学本质是蛋白质 D.大多数酶的基本组成单位是多肽2、酶的基本组成单位是( ) A.氨基酸 B.核苷酸 C.核糖核苷酸 D.A或C
3. 下列关于酶的叙述中哪几项是正确的( )。 ① 酶是活细胞产生的; ② 酶都有催化功能; ③ 酶的本质是蛋白质,蛋白质都是酶; ④ 酶能够降低化学反应活化能,具有专一性、高效性; ⑤ 酶促反应与外界条件无关;⑥ 淀粉酶能促进淀粉水解; ⑦ 酶只有在生物体内才起催化作用
4、在测定胃蛋白酶活性时,将溶液pH由10降到2的过程中,胃蛋白酶的活性将( )A.不断上升B.没有变化C.先升后降D.先降后升
5、 在其他条件不变而酶浓度增加时,下列图中能正确表示生成物量变化的是(图中虚线为酶浓度增加后的变化曲线)( )。
6、在编号为1—4的4支试管内各注10ml3%过氧化氢溶液,1号试管作为对照,2号试管内迅速放入新鲜猪肝1—2小块,3号试管放入一枚锈铁钉4号试管内放入煮熟的猪肝1—2小块。根据实验过程回答下列问题:(1)立即出现大量气泡的试管是 号,这种气泡是什么气体? 。产生大量气泡的原因 。(2)4号试管内有什么变化? 。理由是 。(3)2号试管和3号试管内都能产生气体, 就产生气体的速度和数量不同说 明 。
新鲜猪肝内的过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生氧气
煮熟猪肝内的过氧化氢酶被高温破坏,失去活性
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