第二節(jié) 酶在代謝中的作用,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.說(shuō)出酶的化學(xué)本質(zhì)，說(shuō)明酶在代謝中的作用。 2.說(shuō)明影響酶活性的因素及機(jī)理，掌握酶作用的特性。 活動(dòng)建議：探究影響酶活性的因素。 關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 1.新陳代謝 2.酶、酶活性 3.影響酶活性的因素 4.酶的高效性和專(zhuān)一性,1新陳代謝的概念 新陳代謝是 全部有序 的總稱(chēng)，其中大部分反應(yīng)是在 的 作用下進(jìn)行的。 2酶的概念 酶是 產(chǎn)生的一類(lèi)具有 的生物大分子，其中絕大多數(shù)的酶是 。,酶及影響酶活性的因素,活細(xì)胞,化學(xué)反應(yīng),酶,催化,活細(xì)胞,催化功能,蛋白質(zhì),3酶活性的影響因素 (1)在適宜的 條件下，酶的活性最高。 生物種類(lèi)不同，酶的 也有差異，某些溫泉中的細(xì)菌，其酶的最適溫度竟高達(dá)70 。 不同酶的 也不同，人體內(nèi)胃蛋白酶的最適pH為1.9，而胰蛋白酶的最適pH為 。 (2)溫度 和pH 或 都會(huì)使酶的 遭到破壞而失去活性。一定的 使酶活性降低，但不會(huì)使酶 。,溫度和pH,最適溫度,最適pH,8.1,過(guò)高,過(guò)低,過(guò)高,分子結(jié)構(gòu),低溫,失活,思維激活1 如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明酶的化學(xué)本質(zhì)？ 提示 酶化學(xué)本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 (1)證明某種酶是蛋白質(zhì) 實(shí)驗(yàn)組：待測(cè)酶液雙縮脲試劑是否出現(xiàn)紫色反應(yīng)。 對(duì)照組：已知蛋白液雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色反應(yīng)。 (2)證明某種酶是RNA 實(shí)驗(yàn)組：待測(cè)酶液派洛寧染液是否出現(xiàn)紅色； 對(duì)照組：已知RNA溶液派洛寧染液出現(xiàn)紅色。,1酶的本質(zhì)與生理功能,2.酶在細(xì)胞代謝中的作用 (1)活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。(如下圖) (2)酶是一種生物催化劑，能改變反應(yīng)途徑，其作用是顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，使催化反應(yīng)盡快達(dá)到平衡。,提醒 酶與一般催化劑的共同點(diǎn) 改變化學(xué)反應(yīng)速率，本身不被消耗。 只能催化自然界中已存在的化學(xué)反應(yīng)。 降低活化能，使反應(yīng)速率加快。 加快化學(xué)反應(yīng)速率，縮短達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間，但不改變平衡點(diǎn)。,3酶催化速率的表示方法和影響因素 (1)酶催化速率的表示方法 單位時(shí)間內(nèi)底物(反應(yīng)物)的減少量或產(chǎn)物(生成物)的生成量。 (2)影響酶作用的因素及其規(guī)律 影響酶促反應(yīng)的因素常有酶濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑、底物濃度等，其變化規(guī)律有以下特點(diǎn)： 1)溫度、pH對(duì)酶活性的影響,.甲、乙兩圖表示 在一定溫度(pH)范圍內(nèi)，隨溫度(pH)的升高，酶的催化作用增強(qiáng)，超過(guò)這一范圍酶催化作用逐漸減弱。 過(guò)酸、過(guò)堿、高溫都會(huì)使酶分子的結(jié)構(gòu)破壞，活性不可再恢復(fù)；而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度升高可恢復(fù)其活性。 .丙圖表示： 影響酶活性的因素有溫度和pH。 反應(yīng)溶液酸堿度的變化不影響酶作用的最適溫度。,2)底物濃度和酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響 甲 乙(在底物足量情況下),甲圖表示：在其他條件適宜，酶量一定的條件下，酶促反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快，但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性的限制，酶促反應(yīng)速率不再增加。 乙圖表示：在底物充足，其他條件適宜的條件下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。 提醒 溫度和pH是通過(guò)影響酶活性而影響酶促反應(yīng)速率的。 底物濃度和酶濃度是通過(guò)影響底物與酶的接觸而影響酶促反應(yīng)的速率，并不影響酶的活性。 (3)酶激活劑和酶抑制劑對(duì)酶活性的影響 酶激活劑：能增強(qiáng)酶的活性或使非活性的酶變?yōu)榛钚悦?，如唾液淀粉酶需要被氯離子激活后，其活性才能增強(qiáng)。 酶抑制劑：能使酶的活性下降或喪失，如氰化物可以抑制細(xì)胞色素氧化酶的活性。,【鞏固1】 下列有關(guān)酶的敘述正確的是( )。 是有分泌功能的細(xì)胞產(chǎn)生的 有的從食物中獲得，有的在體內(nèi)轉(zhuǎn)化而來(lái) 凡是活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶 酶大都是蛋白質(zhì) 有的酶是核酸 酶在代謝中有多種功能 在新陳代謝和生殖發(fā)育中起調(diào)控作用 酶只是起催化作用 A B C D 解析 首先明確酶的概念，根據(jù)概念，可知酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的，具有催化作用，而不具有其他多種功能，絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA?；罴?xì)胞一般都能產(chǎn)生酶，但由于哺乳動(dòng)物和人成熟的紅細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核，不再具有合成酶的功能。 答案 D,【鞏固2】 生物體內(nèi)酶的作用機(jī)理是( )。 A能使不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生 B能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能 C為生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)提供能量 D催化效率與無(wú)機(jī)催化劑相同 解析 酶作為生物催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)的速率，不能使本來(lái)不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)順利進(jìn)行。 答案 B,1新鮮的肝臟研磨液含有 ，F(xiàn)e3是一種 ，它們都可以催化過(guò)氧化氫分解成 和 。 2Fe3的催化效率為 mol/(mols)，而過(guò)氧化氫酶的催化效率為 mol/(mols)。碳酸酐酶每秒可催化 個(gè)CO2分子的水合作用，反應(yīng)速率比沒(méi)有酶時(shí)快 倍。可見(jiàn)，酶具有 。 3一種酶只能催化 或 底物的反應(yīng)，說(shuō)明酶還具有 。例如，唾液淀粉酶只能催化 水解而不能催化 的水解。生物體內(nèi)復(fù)雜的代謝反應(yīng)需要在 的催化作用下才能有條不紊、快速高效地順利進(jìn)行。,酶的高效性和專(zhuān)一性,過(guò)氧化氫酶,無(wú)機(jī)催化劑,水,氧氣,6104,5106,6105,107,高效性,一種,一類(lèi),專(zhuān)一性,淀粉,纖維素,多種酶,思維激活2 酶的失活及其因素有哪些？ 提示 絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)在一定條件下會(huì)變性，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化。如果酶發(fā)生變性，將失去催化能力，也稱(chēng)為“失活”。造成酶失活的條件主要有高溫、過(guò)酸、過(guò)堿等。一定的低溫只是降低酶的活性，但不破壞酶的空間結(jié)構(gòu)。,1高效性 酶比無(wú)機(jī)催化劑降低活化能的作用更顯著。 (1)表示酶高效性的曲線(xiàn),催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。 酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所用的時(shí)間，不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。 酶只能催化自然界中已存在的化學(xué)反應(yīng)。,提醒 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)時(shí)要選用新鮮肝臟，如果取材不新鮮，肝細(xì)胞內(nèi)的過(guò)氧化氫酶等有機(jī)物就會(huì)在腐生細(xì)菌的作用下分解，使組織中酶的數(shù)量減少且活性降低。 滴加氯化鐵溶液和肝臟研磨液時(shí)不能共用一支滴管。原因是酶具有高效性，少量酶帶入氯化鐵溶液中也會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 H2O2具有一定的腐蝕性，使用時(shí)不要讓其接觸皮膚。,2專(zhuān)一性 每種酶只能催化一種或一類(lèi)底物的反應(yīng) (1)表示酶專(zhuān)一性的圖解 圖中A表示酶，B表示被催化的底物，A在反應(yīng)前后不發(fā)生改變。 酶和被催化的底物分子都有特定的結(jié)構(gòu)。,3作用條件較溫和 在最適溫度和pH時(shí)，酶的活性最高。溫度偏高和pH偏高或偏低，酶活性都會(huì)明顯降低，甚至變性失活。,【鞏固3】 在過(guò)氧化氫酶和Fe3的催化效率比較實(shí)驗(yàn)中，把肝臟制成研磨液的目的是( )。 A有利于過(guò)氧化氫酶的釋放 B保護(hù)過(guò)氧化氫酶 C提高過(guò)氧化氫酶的活性 D以上說(shuō)法都不對(duì) 解析 過(guò)氧化氫酶存在于肝臟細(xì)胞內(nèi)，通過(guò)研磨釋放出來(lái)后，增大與H2O2的接觸面積，進(jìn)而加快反應(yīng)速率。 答案 A,【鞏固4】 根據(jù)下圖所示過(guò)氧化氫分解速率的曲線(xiàn)，說(shuō)明酶的哪一特性( )。 專(zhuān)一性 高效性 催化特性 在溫和的條件下進(jìn)行 A B C D,解析 由題圖可見(jiàn)，三種不同處理都可以使反應(yīng)達(dá)到平衡點(diǎn)，所有的催化劑都具有這樣的共性。但是達(dá)到平衡點(diǎn)所需時(shí)間不一致，加酶所需時(shí)間最短，這是酶的高效性。專(zhuān)一性是指酶只能催化一種或一類(lèi)底物質(zhì)的反應(yīng)；在溫和的條件下進(jìn)行是指酶作用的發(fā)揮需要適宜的環(huán)境條件。 答案 C,反思 有關(guān)酶的錯(cuò)誤理解歸納,【例1】 下列關(guān)于酶的敘述中，正確的是( )。 A人體中酶的活性受溫度、pH的影響，并只能在人體的內(nèi)環(huán)境中起作用 B酶的形成都要經(jīng)過(guò)核糖體的合成、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工等幾個(gè)階段 C酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，因此能加快化學(xué)反應(yīng)速率 D酶均是由具有分泌功能的腺細(xì)胞合成的，具有高效性和專(zhuān)一性,酶的合成及其作用與特性,思維導(dǎo)圖： 思路點(diǎn)撥 本題主要考查酶的作用條件、本質(zhì)及特性。 答案 C,【變式突破】 下列有關(guān)酶的敘述，不正確的是( )。 A酶是生物催化劑 B酶的催化效率很高 C酶起催化作用時(shí)和無(wú)機(jī)催化劑相同，是降低分子的活化能 D酶在催化反應(yīng)中本身也發(fā)生了變化 解析 酶是一種有機(jī)催化劑，也具有無(wú)機(jī)催化劑的一些特點(diǎn)，如都是降低分子的活化能，加快化學(xué)反應(yīng)速率；在化學(xué)反應(yīng)前后，性質(zhì)和數(shù)量不變，故D是錯(cuò)誤的。同時(shí)酶又具有自己的特點(diǎn)，如酶的催化效率很高，不能在高溫、高壓等條件下進(jìn)行等。 答案 D,【例2】 生產(chǎn)中使用的普通淀粉酶的最適溫度在4060 之間，而極端耐熱淀粉酶在100 仍能保持較高的活性，因此具有更為廣泛的應(yīng)有前景。某同學(xué)正在設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)以探究溫度對(duì)兩種淀粉酶活性的影響，其中有些問(wèn)題需要你的幫助。 (1)此實(shí)驗(yàn)中除自變量和因變量外，還需要考慮_、_及_等因素。 (2)在此實(shí)驗(yàn)中，因變量可以用碘液和班氏試劑檢測(cè)，兩種試劑各與何種物質(zhì)反應(yīng)生色？檢測(cè)的是底物還是產(chǎn)物？_； _； 最佳檢測(cè)試劑是哪一種？_。,探究溫度對(duì)不同酶活性的影響,(3)假設(shè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表，請(qǐng)?jiān)诮o出的坐標(biāo)紙上繪圖反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果。,思維導(dǎo)圖： 解題 關(guān)鍵,答案 (1)pH、酶濃度、底物濃度、產(chǎn)物濃度(任選三個(gè)) (2)碘液與淀粉反應(yīng)，碘液檢測(cè)的是底物 班氏試劑與還原糖反應(yīng)，檢測(cè)的是產(chǎn)物 碘液 (3)正確繪圖如下：,1下列有關(guān)酶的敘述中，正確的結(jié)論有( )。 產(chǎn)生酶的細(xì)胞都有分泌功能 酶的基本單位是氨基酸或核糖核苷酸 酶是生物催化劑 生長(zhǎng)激素與呼吸酶可來(lái)自于同一個(gè)細(xì)胞 酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能 A2個(gè) B3個(gè) C4個(gè) D5個(gè) 解析 產(chǎn)生酶的細(xì)胞不一定有分泌功能。 答案 C,2對(duì)盛有過(guò)氧化氫的試管加熱和加入催化劑，都能夠促進(jìn)其分解，下列相關(guān)的敘述正確的是( )。 A二者的基本原理是相同的 B前者是使過(guò)氧化氫分子的能量提高，而后者不影響過(guò)氧化氫分子的能量 C兩者都可以降低過(guò)氧化氫分子的活化能 D酶和Fe3的作用原理是不同的 解析 加熱主要是使過(guò)氧化氫分子的能量提高，達(dá)到活化能，使反應(yīng)進(jìn)行；催化劑則是降低過(guò)氧化氫分子的活化能，從而能夠發(fā)生反應(yīng)，二者的基本原理是不同的；酶和Fe3都是催化劑，它們的作用原理是相同的，只是效率不同。 答案 B,3根據(jù)下圖，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )。 A此圖可反映酶的專(zhuān)一性 B圖中D可表示酶 C圖中B可表示被催化的底物 D圖中E、F可表示B分解后的產(chǎn)物 解析 圖中A表示酶，B表示底物，E、F表示產(chǎn)物，C、D表示不能被該酶催化的物質(zhì)，反映了酶的專(zhuān)一性。 答案 B,4右圖為某酶在不同溫度下反應(yīng)曲線(xiàn)和時(shí)間 的關(guān)系，從圖中不能獲得的信息是( )。 A酶促反應(yīng)的最適溫度 B酶因溫度過(guò)高而失活 C酶促反應(yīng)生成物量與時(shí)間的關(guān)系 D酶促反應(yīng)速率和酶量的關(guān)系 解析 從圖中可以看出40 時(shí)酶的活性最高，40 是酶的最適溫度。50 、60 、70 時(shí)，生成物的量先增加后不變，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)停止，高溫使酶失去活性。而酶量與反應(yīng)速率的關(guān)系無(wú)法從圖中獲得。 答案 D,5如圖，A、B、C依次表示在酶濃度一定時(shí)，反應(yīng)速率和反應(yīng)物濃度、溫度、pH的關(guān)系。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。,(1)圖A中，反應(yīng)物達(dá)到某一濃度時(shí)，反應(yīng)速率不再上升，其原因是_。