酶PPT课件

第三章 细胞的代谢第3节 酶,1,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）,一、酶的发现,2,巴斯德在显微镜下观察到活的酵母细胞,2、酵母菌与酒精发酵（19世纪）,3,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。,4,3、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。,5,1917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）,6,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。,奥尔特曼S.Altman,切赫T.R.Cech,5、核酶的发现（1980s）,7,生理作用：,活细胞,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。,二、酶的概念,1、定义,能改变化学反应速度，而本身性质在反应前后不变。,产生部位：,化学本质：,8,三、酶的特性,1、酶的催化活性极高（高效性）,酶活性：指的是酶催化一定化学反应的能力。,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6105个CO2，比非酶（无机催化剂）反应快107倍。,事实1,9,想一想,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）,很快分解,10,底物：受酶催化而发生化学反应的物质。,酶-底物复合物学说,11,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,实验一：酶的催化效率,12,实验1,1.该实验说明了什么，能得出什么结论？,酶具有高效性,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,不能复燃,13,讨论,1.该实验中为什么选用两支试管？如果只用试管1能否证明酶具有高效性？,2. 两支试管的唯一区别是催化剂不同，如果两试管的温度也不同，对实验结果有影响吗？,对照原则,单一变量原则,3.滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，可否用同一个吸管？,排除实验干扰,实验原则：对照、单一变量、等量、可重复性原则等,14,2、酶有专一性,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。,15,酶和底物的结合机理示意图,16,实验二,17,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,1 2 3 4 5,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,18,第四步： 各试管加2ml本尼迪特试剂,1 2 3 4 5,19,实验结果,结论：淀粉酶分解淀粉，不分解蔗糖,20,（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 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 再用本尼迪特试剂鉴定，从而探究酶的专一性。,淀粉酶,蔗糖酶,淀粉酶,淀粉酶,（2）方案二：用两种不同酶催化同一种物质,21,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,1 2 3 4 5,第二步： 3ml 蔗糖 淀粉酶 蔗糖酶 蔗糖 蔗糖,第三步： 各试管充分摇匀后，37 保温15分钟,22,第四步： 各试管加2ml本尼迪特试剂,1 2 3 4 5,23,实验结果,结论：蔗糖酶分解蔗糖，淀粉酶不分解蔗糖,1 2 3 4 5,蔗糖+本,淀粉酶本,蔗酶本,淀酶蔗糖本,蔗酶蔗糖本,24,（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48之间,过酸和过碱会使酶的空间结构遭到破坏,3、酶的作用受许多因素的影响,25,26,（1）实验原理 2H2O2 2H2O+O2 pH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,过氧化氢酶,探究：pH对酶活性的影响,27,实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则 实验失败。,提醒,28,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。,资料,29,（2）温度对酶活性的影响：,高温、低温都影响酶的活性,30,0,酶促反应速度,温度,酶1,酶2,1、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；高温使结构发生改变，酶活力无法恢复。,31,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？,资料,32,课后作业,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,33,探究温度对酶活性的影响 （1）实验原理 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。,34,（2）实验设计程度取淀粉、淀粉酶分别放入试管 各自在所控制的温度下处理一段时间 淀粉与相应温度的淀粉酶混合 在各自所控制的温度下保温一段时间 滴加碘液，观察颜色变化,35,（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、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。,提醒,36,酶的催化作用一定是发生在细胞内吗？,活细胞中几乎每一个化学变化都是在酶的催化作用下进行的，很多酶都是在细胞内发挥催化作用。但有些酶要分泌到细胞外，如消化酶。另外人们通过基因工程生产很多酶，广泛地应用到生产中，如洗衣粉中添加的蛋白酶，化妆品中添加的SOD（超氧化物歧化酶）等。,37,影响酶促反应速率的因素：,1、温度,2、pH,影响活性,变性失活,38,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,39,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。,40,3.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,41,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。,42,5.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。,43,7.影响酶活性的曲线 （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。,44,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,45,1、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,练习反馈,C,D,46,3. 下列关于酶的叙述中哪几项是正确的（ ）。 酶是活细胞产生的； 酶都有催化功能； 酶的本质是蛋白质，蛋白质都是酶； 酶能够降低化学反应活化能，具有专一性、高效性； 酶促反应与外界条件无关； 淀粉酶能促进淀粉水解； 酶只有在生物体内才起催化作用,练习反馈,47,4、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,B,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)()。,C,48,6、在编号为14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12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12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 。,2,氧气,新鲜猪肝内的过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生氧气,没有,煮熟猪肝内的过氧化氢酶被高温破坏，失去活性,酶的作用具有高效性,49,7、图中A、B、C三图依次表示酶浓度一定时 ，反应速度和反应物浓度、温度、PH值的关系。请据图回答下列问题：（1）图A中，反应物达到某一浓度时，反应速度不再上升，其原因是（2）图B中，a点所对应的温度是（3）图B中，a点到b点曲线急剧下降，其原因是（4）将装有酶与反应物的甲、乙两试管分别放入12和75 水浴锅中，20min中后取出转入37 的水浴锅中保温，两试管内反应分别应为：甲，乙 。,受反应液中酶浓度的