浙科版高中生物必修1第三章细胞的代谢第二节酶是生物催化剂课件

必修1·分子与细胞浙科版高中生物第二节

酶是生物催化剂1.酶的概念和本质:酶是由活细胞产生的一类生物催化剂,大多数酶是蛋白质,极少数酶是

RNA。2.酶的特点(1)具有促使反应物发生化学变化而本身却不发生化学变化的特点。(2)酶分子有一定的空间结构,能和底物分子结合。必备知识清单破知识点1绝大多数酶是蛋白质3.酶与底物结合示意图4.酶活性:一般是指单位时间内底物的消耗量或产物的生成量。酶作用的强弱可用酶活性表示。易错警示a.酶的本质并非全为蛋白质,极少数酶为RNA。酶的基本单位为氨基酸或核糖核苷酸。b.并非具有分泌功能的细胞才能产生酶,活细胞一般都能产生酶。c.酶既可以在细胞内发挥作用,也可以在细胞外或生物体外发挥作用,如各种消化酶。1.酶的专一性:由于酶分子的结构只适合与一种或者一类分子结合,所以一种酶只能催化一种

底物或者少数几种相似底物的反应。2.探究酶的专一性(1)实验原理①淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在相关酶的催化作用下都能水解成还原糖。②还原糖能够与本尼迪特试剂发生反应,生成红黄色沉淀。(2)注意事项①该实验反应温度为37℃恒温,原因是唾液淀粉酶的最适温度是37℃,同时排除温度对实验

的干扰。②本实验检测试剂不能使用碘-碘化钾溶液,因为碘-碘化钾溶液无法检测蔗糖是否水解。知识点2酶的催化功能具有专一性1.活化能的概念及酶作用机理(1)活化能的概念:化学反应进行时需要吸收能量以断开反应分子的化学键,使反应物活化并

完成化学反应生成产物,这种化学反应过程中所需要的能量被称为活化能。(2)酶作用机理:降低化学反应的活化能,使得化学反应加快。

知识点3酶的催化功能具有高效性B表示无催化剂时反应所需的活化能;C表示有无机催化剂时反应所需的活化能;D表示

有酶时反应所需的活化能;A表示酶降低的活化能。2.酶的高效性:与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,催化效率更高。3.探究酶催化的高效性(1)实验原理①过氧化氢在自然条件下分解缓慢,过氧化氢酶和二氧化锰可催化过氧化氢分解。②通过观察气泡生成速率或比较对卫生香的助燃程度可以了解过氧化氢酶的催化效率。(2)注意事项①实验要用新鲜的鸡肝或生的马铃薯块茎,其中的过氧化氢酶活性高。②实验中鸡肝或马铃薯块茎要制成匀浆。过氧化氢酶主要存在于细胞中,若没有制成匀浆,

会导致实验现象不明显。1.影响因素:pH、温度、底物浓度、有机溶剂、重金属离子、酶的浓度、酶的激活剂和抑制

剂等。2.pH:酶通常在一定pH范围内才起作用,而且在某一pH下作用最强。

知识点4酶的催化功能受多种条件的影响3.温度:酶促反应都有一个最适温度,在此温度以上或以下,酶活性均会下降。这是因为温度对酶促反应的影响有两个方面:其一,温度升高,反应物分子具有的能量增加,反应速度加快;其二,酶是蛋白质,酶分子本身会随温度的升高而发生空间结构改变,导致热变性。温度升得

越高,酶变性的速率越快,升到一定温度,酶将完全失去活性。这两个作用叠加在一起,使得酶所催化的反应表现出最适温度。4.pH对过氧化氢酶的影响(1)实验原理①过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生水和氧气,pH影响过氧化氢酶的活性,从而影响单位时

间氧气的生成量。②用倒置的装满水的量筒中的气体量来表示氧气的生成量。(2)注意事项:不宜用淀粉和淀粉酶作实验材料,因为在该实验中要设置酸性处理组,而酸(H+)

会促进淀粉的水解,从而影响实验结果。1.酶在催化反应完成后立即被降解成氨基酸或核糖核苷酸,这种说法正确吗?2.酶在反应中起调节作用,反应过程中酶会发生形状变化,这种说法正确吗?3.探究酶的专一性活动中可以用本尼迪特试剂或者碘-碘化钾溶液进行结果检测,其中用本

尼迪特试剂现象更明显,这种说法正确吗?知识辨析提示提示提示不正确。酶催化化学反应前后化学性质不变,酶本身不发生化学变化,不会被降解。不正确。酶只起催化作用,促进化学反应的进行。在催化过程中酶会发生形状的改变。不正确。探究酶的专一性活动中,检测试剂不能使用碘-碘化钾溶液,因为碘-碘化钾溶液无法检测蔗糖是否被水解。4.探究酶催化的高效性活动中将新鲜的鸡肝或生的马铃薯块茎煮熟,会缩短反应时间,这种说

法正确吗?5.探究pH对过氧化氢酶的影响活动中,每次实验完成可以不用冲洗反应小室,直接进行下一

pH条件下的实验,这种说法正确吗?6.将足量的底物加入试管,加入相应酶后,不断升高温度,就可以记录随温度变化酶促反应速

率的变化,这种说法正确吗?不正确。实验要用新鲜的鸡肝或生的马铃薯块茎,因为新鲜的鸡肝或生的马铃薯块茎中的过氧化氢酶活性高。如果将鸡肝或马铃薯块茎煮熟,过氧化氢酶会由于高温而失活。不正确。每次实验后,应先用水充分冲洗反应小室,然后用相应缓冲液进行冲洗。不正确。应设置一系列等梯度的不同温度,将酶与底物分别在相同温度下保温一段时间后

再混合,检测相应温度条件下的酶促反应速率。提示提示提示1.酶解法鉴定酶的本质从酶的化学本质上来讲,绝大多数的酶是蛋白质,极少数的酶是RNA。酶必须保持正常

的结构才能发挥催化作用,因此可以分别利用蛋白酶和RNA酶处理某酶,再观察其功能是否

受影响来确定该酶的本质。设计方案如图:

定点1实验设计关键能力定点破2.验证酶的高效性(1)设计思路:通过对不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比

较,得出结论。(2)设计方案

实验组对照组材料等量的同一种底物试剂与底物相对应的酶溶液(如生物材料研磨液)等量的无机催化剂现象反应速率很快,或反应用时短反应速率较慢,或反应用时长结论酶具有高效性(3)酶高效性相关曲线分析

①酶的催化效率高于无机催化剂。②酶只能缩短达到化学平衡所需的时间(即改变反应速率),不能改变化学反应的方向、平衡

点和产物最终的生成量。3.验证酶的专一性(1)设计思路:常见的方案有两种,即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同,最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。(2)设计方案

方案一方案二实验组对照组实验组对照组材料同种底物(等量)与酶相对应的底物另外一种底物酶与底物相对应的酶另外一种酶同一种酶(等量)现象发生反应不发生反应发生反应不发生反应结论酶具有专一性4.探究酶的最适温度、最适pH(1)原理:在适宜的温度、pH条件下,酶可以较快地催化反应的进行,低于或高于最适条件,酶

催化能力均会降低。(2)思路:设置一系列等梯度的不同温度、pH条件,检测相关条件下的反应速率,以反映酶的活

性,从而找出酶的最适温度和最适pH。(3)实例:以过氧化氢酶催化过氧化氢分解的实验探究酶的最适pH。典例某同学进行有关酶的实验:组1:2%H2O2溶液3mL;组2:2%H2O2溶液3mL+少许马铃薯匀浆;组3:2%H2O2溶液3mL+少许MnO2。下列叙述正确的是

(

)A.实验的自变量是催化剂的种类B.该实验可说明酶的作用具有专一性C.马铃薯不制成匀浆对实验结果无影响D.实验结果可用点燃后无明火的卫生香放在试管口检测D思路点拨

准确分析自变量是解题的关键。组1和组2对照实验说明酶具有催化能力,组2和

组3对照实验说明酶催化的高效性。解析

组1和组2的自变量为是否加酶,组2和组3的自变量是加入催化剂的种类,A错误;组2和

组3的自变量是加入催化剂的种类,一个是酶,一个是无机催化剂,该实验可说明酶催化具有高

效性,不能说明酶的作用具有专一性,B错误;马铃薯不制成匀浆会导致其与H2O2溶液的接触

面积减少,影响酶的活性,进而对实验结果产生影响,C错误;H2O2分解会产生氧气,故实验结果

可用点燃后无明火的卫生香放在试管口检测,D正确。1.辨别影响酶促反应速率的各种曲线图(1)温度、pH等对酶促反应速率的影响曲线分析

定点2影响酶促反应速率的因素①甲、乙图分别表示温度、pH对酶促反应速率的影响。低温抑制酶的活性,一定温度范围内升高温度可使酶活性恢复;高温使酶活性丧失,降低温度不能恢复酶活性。pH过低或过高均使酶活性丧失,不再恢复。因此,应在低温和适宜pH下保存酶。②丙图表示在酶浓度一定的情况下,一定范围内增加底物浓度,酶促反应速率随之加快,超过一定范围后,酶促反应速率不再随之增加。“饱和点”出现的主要原因是酶量有限,存在酶的饱和现象。③丁图表示在底物充足的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。(2)不同操作对生成物量的影响曲线分析

①底物一定的情况下,达到平衡后的生成物总量也是固定的,曲线斜率可表示反应速率。②由红线改变成绿线的可能操作:A——底物浓度和酶浓度均增大;B——底物浓度不变,酶浓

度增大;C——反应达到平衡后补充底物。2.酶抑制剂:酶抑制剂是指与酶结合并降低酶活性的分子,可分为竞争性抑制剂和非竞争性抑

制剂两类。(1)竞争性抑制剂①如图所示,竞争性抑制剂与底物通常有结构上的相似性,能与底物竞争酶分子上的结合位

点,从而产生酶活性的可逆的抑制作用。②可通过提高底物浓度,降低竞争性抑制剂与酶结合位点结合的概率,进而减弱抑制剂的抑

制作用。(2)非竞争性抑制剂①如图所示,非竞争性抑制剂在化学结构和分子形状上与底物无相似之处,在结合位点以外

的地方与酶结合。底物和抑制剂可同时和酶结合,两者没有竞争作用,但是结合后形成的三

元复合物不能进一步分解为产物,因此酶活性降低。②非竞争抑制剂的这种抑制作用不能通过增加底物浓度来解除。典例如图曲线b表示在最适温度和最适pH条件下,反应物浓度与酶促反应速率的关系。下

列分析正确的是

(

)A.pH增大后重复该实验,曲线上A点和B点位置都不变B.反应物浓度是限制曲线AB段反应速率的主要因素C.酶量增加后重复该实验,酶促反应速率可用曲线a表示D.B点后升高温度,酶促反应速率将呈现曲线c所示变化B思路点拨

题干中提出曲线b是在最适温度和最适pH条件下得出的,因此此时改变温度或pH

都会降低酶的活性,使酶促反应速率下降。除温度和pH外,影响酶促反应速率的因素还有酶

浓度、