影响酶活力的因素.ppt

1、1,影响酶促反应速度的主要因素,反应速率： 单位时间内生成物的增加量，或底物的消耗量 酶活力 酶的催化效率,要求：画曲线；描述曲线特征；说出限制因素、理由和改变曲线形状的因素。,2,绘制曲线图（折线图）的基本常规：标题（以明确图的内容）； 【格式：自变量与因变量之间的关系】 坐标轴：【直尺画】 恰当的变量名称和单位： 通常，X轴表示自变量（如处理），Y轴表示因变量。 【测定的数值很大或很小时，用10的乘方表示】 【读图时，首先是了解轴的含义】 每条轴要有刻度和数值参照标记。 【轴有时不一定从0刻度开始】 【取值范围必须包含所有数据】绘点连线（至少需要5个点；不可以随意延伸） 一幅图中有几条曲线

2、时，要在右上角表示出图例。,酶作用曲线,3,酶活性易受多种因素制约，常用坐标图来表示. 在解读坐标图题型时，要注意以下要点： 看坐标轴含义了解两个变量的关系 看曲线走势掌握变量的增减快慢特征与 意义 看特殊点理解特殊点的意义 （起止点、拐点、交叉点） 看不同曲线的异同理解曲线之间的内在 联系与区别,4,反应速度的测定：,测定反应速度时，可以测定 产物增加量 或 底物减少量。 如果底物过量，则测定底物减少量不容易精确， 而产物从无到有，便于测定，只要方法灵敏。,最 初 阶 段,最 初 阶 段,5,过氧化氢酶催化生成的氧气量可以用： 排水集气法； 或在注射器内反应，根据注射器直接读数等获得。 构建

3、实验装置： 方形玻璃瓶，橡皮塞，移液管，量筒，水漕，滤纸小圆片等。,绘制得出图示曲线的数据表格： 过氧化氢酶催化生成的氧气量 （每隔30s读一次）,反应速度的测定以过氧化氢酶为例,6,在上述实验的基础上，如何研究酶浓度对反应速度的影响？ 【若用滤纸小圆片浸酶液，则改变滤纸小圆片的数量，再分别测定。 别忘记：需排除滤纸对结果的干扰】 在上述实验的基础上，如何研究温度对反应速度的影响？ 不改变滤纸小圆片的数量，严格控制恒定、不同的温度， 方形玻璃瓶何时旋转也要控制好。 上述三个实验的数据可以记录在同一个数据表格中。,不同条件下过氧化氢酶催化生成的氧气量,结果的曲线也可以 画在同一个坐标系中。,7,

4、关于酶的常见曲线图【关注坐标轴的含义】,1.催化剂加快反应速度的本质原因：降低反应活化能。 2.开始时的反应物总量、酶浓度均不变。 时间产物浓度；时间反应物浓度。 每图再增加：酶浓度增加一倍；反应物浓度增加一倍。 3.底物浓度反应速度。 再增加：酶浓度增加一倍; 加入竞争性抑制剂； 非竞争性抑制剂 4.酶浓度反应速度。 再增加：底物浓度增加一倍； 温度降低10； 反应开始时加入一定量的不可逆抑制剂。 5.温度酶活性。 再增加：嗜冷微生物、嗜热微生物的酶 【加酶洗衣粉、TaqDNA聚合酶】 人体内呼吸作用酶活性与环境温度； 6.pH唾液淀粉酶活性。 再增加：胃蛋白酶； 肠肽酶。,8,1.催化剂加

5、快反应速度的本质原因：降低反应活化能,反应活化能：反应物进入活化状态所需的能量。 （类似于跨栏时栏的高度）（只调节能够反应的反应速度） 催化剂能降低反应活化能，提高活化分子百分数，因此加快了反应速度。 即：在催化反应中，只需较少的能量就可使反应物进入活化态。 某反应在不同情况下的反应速度不同，本质原因是反应活化能的不同。 酶与无机催化剂相比，活化能水平被降得更低，显示出高效性。,9,比较：酶与无机催化剂,相同点： 改变反应速度，但本身的质、量不变； 【但是，所有酶都必须参与反应过程！】 只能催化热力学允许进行的反应； 加快v，缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点； 降低活化能，使v加快。,不同点

6、： 高效性； 专一性（酶对底物）； 多样性； 易变性； 反应条件的温和性； 酶活性受到调节、控制； 有些酶的活性需要辅助因子。,10,描述曲线 的特征（分段、准确）； 解释曲线变化的原因（底物浓度降低，产物浓度增加，可能pH或温度发生变化等） 在的基础上，酶浓度增加一倍的曲线【 】 在的基础上，反应物浓度增加一倍的曲线【 】 4条竖线提示：斜率、拐点的变化。,比较 与 比较 与 ,2.开始时的反应物浓度、酶浓度均不变。 时间产物浓度；时间反应物浓度。每图再增加：酶浓度增加一倍；反应物浓度增加一倍。,11,描述曲线特征： （当酶浓度、温度和pH恒定时）在底物浓度很低的范围内，反应速度与底物浓度成

7、正比；继续增加底物浓度，反应速度增加转慢；达到最大后保持不变。 解释：酶数量一定时，底物浓度越大，形成的酶底物复合物越多；达到一定程度后，有限的酶全部与底物结合而达到饱和。 BC段有限的酶被饱和，反应速度达到最大，再增加底物浓度，底物浓度并不影响酶的活性。,3.底物浓度反应速度,12,酶浓度增加1倍，曲线发生怎样的变化？ 如图的红色曲线。 【理解走势、斜率、拐点等特征性变化】 相同底物浓度下，酶浓度越高，形成的酶底物复合物越多，v越大；酶浓度越高，使酶饱和需要的底物浓度越大。说出曲线几段的限制因素。 请举出两种能够影响这一曲线形状的因素。 酶浓度、温度和pH等,思考： 限制OA段的因素是底物浓

8、度； 限制BC段的因素是酶浓度。,13,酶浓度增加一倍;【红线，注意斜率和拐点变化】,14,3.底物浓度反应速度（酶浓度不变）再增加：加入竞争性 / 非竞争性抑制剂,竞争性抑制剂与底物竞争性地与酶的活性部位结合。它既与酶结合，又与酶分离，即酶与竞争性抑制剂的结合是可逆的。竞争性抑制剂的效应取决于抑制剂与底物的相对浓度。增加底物浓度，使反应液中的底物分子增大，进而使v不断接近vmax,即竞争性抑制剂可以通过增加底物浓度来降低抑制剂与酶结合的概率，以缓解抑制。因此表示竞争性抑制剂加入后的情形，随底物浓度的增加抑制作用逐渐减弱并接近正常的最大反应速度。,曲线属于非竞争性抑制剂作用情形，类似于不可逆抑

9、制剂霸占酶。因此，存在非竞争性抑制剂相当于降低了酶的浓度，曲线斜率变小，很快达到最大。,15,竞争性抑制剂的效应取决于 抑制剂与底物的相对浓度。 改变S/I的比值可证明之。,抑制剂能与酶结合并降低酶活性的分子,16,解读：加入竞争性抑制剂；【蓝线】,竞争性抑制剂既与酶结合，又与酶分离。 竞争性抑制剂的效应取决于抑制剂与底物的相对浓度。 增加底物浓度，使反应液中的底物分子增大，进而使v不断接近vmax。 可通过增加底物浓度而解除抑制。,17,非竞争性抑制剂与底物结构毫无关系， 其结合的部位不是酶活性部位，酶与非竞 争性抑制剂结合后改变了活性部位的空间 结构，使酶不能与底物结合。只要有非竞 争性抑

10、制剂存在，总有相应数量的酶不能 与底物结合，损失“无法弥补”，结果与 不可逆抑制剂的效果相似。,非竞争性抑制剂的效应取决于 抑制剂的浓度。 增加底物浓度并不能克服抑制。,18,解读：非竞争性抑制剂.【紫线】,只要有非竞争性抑制剂存在，总有相应数量的酶被霸占 而不能与底物结合，相当于降低了酶的浓度。 损失“无法弥补”，结果与不可逆抑制剂的效果相似。 非竞争性抑制剂的效应取决于抑制剂的浓度。 增加底物浓度并不能克服抑制。,探究某抑制剂的作用是否可逆的思路：改变S/I的比值。,19,抑制剂【C1P60】,20,有些酶必需在有激活剂的条件下才具有活性。下列是有关某种酶的实验，处理方式及结果如下表及图所

11、示。根据结果判断，叙述不正确的是,A. 甲物质是该酶的激活剂 B35分钟后试管中底物已被消耗殆尽 C该酶在80的环境下已经失活 D该酶在中性环境中的活性比在弱碱性环境中高,如图表示某种酶在不同处理条件（a、b、c）下催化某反应时，反应物的体积和反应时间的关系，解读此图可获得的信息是 Aa、b、c表示温度，则abc Ba、b、c表示酶的浓度，则abc Ca、b、c表示底物的浓度，则abc Da、b、c表示pH，则abc,21,青霉素为何能够阻止细菌的繁殖？青霉素为何对一般的人无害？但人又为何不能滥用抗生素？ 【阻止细菌繁殖的原因】： 抑制细菌形成细胞壁的酶，即：是细胞壁合成酶的抑制剂。 【无害的

12、原因】： 人没有合成细胞壁的酶。但青霉素对某些人来说是过敏原。 【不能滥用】： 青霉素会杀死肠道中对人体有益的细菌，降低免疫力和维生素的供应； 增加了对病原菌的选择压力，加速了耐药性进化。 为何用含青霉素的选择培养基能筛选出酵母菌和霉菌等？ 青霉素是细菌细胞壁合成酶的不可逆抑制剂。真菌的细胞壁与细菌细胞壁的化学成分不同，合成细胞壁有关的酶也不同。青霉素对酵母菌和霉菌中合成细胞壁的酶不起作用。 不可逆抑制剂如很多毒气和有机磷农药能对乙酰胆碱酯酶产生不可能抑制作用，一旦被抑制，肌肉受到连续刺激将处于永久收缩状态。,22,可逆抑制和不可逆抑制作用的鉴别,根据透析、过滤等物理方法，视其能否去除抑制剂可

13、区别不可逆抑制和可逆抑制作用。还可用下列两种方法鉴别。,方法2,先混合的抑制剂和底物,先混合的抑制剂和酶,方法1,用曲线做选项命题,23,讨论：在生物化学反应中，当底物与酶的活性位点形成互补结构时，可催化底物发生变化，如图甲所示。酶的抑制剂是与酶结合并降低酶活性的分子。竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性部位，非竞争性抑制剂和酶活性部位以外的其它位点结合，从而抑制酶的活性，如图甲、所示。图乙示意发生竞争性抑制和非竞争性抑制时，底物浓度与起始反应速率的变化示意图。请回答,乙,丙,24,（1）当底物与酶的活性位点具有互补的结构时，酶才能与底物结合，这说明酶的催化具有专一性。 （2）青霉素的化学结构与细菌

14、合成细胞壁的底物相似，故能抑制细菌合成细胞壁相关的活性，其原因是青霉素与酶的活性部位结合，使酶失去正常功能。 （3）据乙图分析，随着底物浓度的升高，抑制效力变得越来越小的是 竞争性抑制剂， 原因是酶与竞争性抑制剂的结合是可逆的。随底物浓度的增加，与抑制剂结合的酶的比例越小，抑制作用逐渐减弱并接近正常的最大反应速度。 （4）唾液淀粉酶在最适温度下的底物浓度与反应速率的变化如丙图，若将温度提高5，请在图丙内绘出相应变化曲线。【如图。在最适温度基础上再提高5，酶的活性减弱】 （5）清洗衣物上的汗渍、血渍等污物通常使用含有蛋白酶和脂肪酶等的洗衣粉.,25,（6）在20世纪50年代，酶已经大规模的应用于

15、各个生产领域，到了70年代又发明了固定化酶技术。 在实际生产中，固定化酶技术的优点是便于固定的酶回收和再利用；固定的酶能连续反应，提高了催化效率；提高了产物的纯度。固定化方法主要有载体结合法、交联法、包埋法三大类。 下列关于固定化酶的说法，正确的是（ ）。 A酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用 B酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可以 永远利用下去 C酶由于被固定在载体上，所以丧失了其高效性和专一性 D被固定化的酶其活性部位完整，所以不受高温、强碱、强酸 等条件的影响 酶工程主要包括酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化、酶的应用等方面。酶的分离提纯的基本步骤是：破碎细胞、过滤获滤

16、液、使酶蛋白沉淀、层析分离、结晶酶蛋白、获得酶制剂。酶的提取过程中，温度、pH等多种环境条件都可能影响酶的空间结构，导致酶变性，甚至丧失活力。因而提取出的酶首先需要保持酶的活力。,26,4.酶浓度反应速度,曲线特征：在底物足够大（足以使酶饱和），而又不受其他因素影响下，v与酶浓度成正比。,解读：酶浓度与反应速度的关系再增加下列曲线：底物浓度增加一倍；温度降低10； 反应开始时加入一定量 的不可逆抑制剂。,27,反应开始时加入一定量不可逆抑制剂，使部分酶失活，当加入的酶量使重金属离子完全与酶结合后，继续加入的酶开始表现酶活力，此时v与酶浓度变化的直线关系不变。,解释曲线： 相同底物浓度下，酶浓度

17、与v成正比。因为： 酶浓度越高，形成的 “酶底物”复合物越多,温度降低10，分子运动速度减慢，与酶结合的底物减少，v减慢。,底物浓度增加1倍， 相同酶浓度下形成的“酶底物”复合物越多,28,温度影响分子运动。温度高，则反应物自由能提高，与酶的接触 机会多。但温度过高，酶变性失活。（超过60，大多数失活） 思考：酶的最适温度是个体生长的最适温度吗？ 不一定。不同的酶对生长所起的作用可能不同，有的甚至起抑制或破坏作用。 人体温的相对恒定有何意义？ 体温的相对恒定对于维持内环境稳定，保证新陈代谢等生命活动正常进行的必要条件。,5.温度酶活性,解释：较低温度范围内，温度越高，分子运动速度越快，与酶结合

18、的底物越多，v越大。温度过高，酶逐渐失活。,曲线终点则为0，因为高温使酶变性失活；但曲线起点不为0，因为低温下酶活性弱但不变性。,曲线在最适温度两侧不对称，因为酶对高温很敏感。,29,人体内细胞的呼吸作用酶活性与环境温度的关系,人离体细胞的呼吸作用酶活性与环境温度的关系,30,例题：设计实验探究温度对萌发种子淀粉酶合成量的影响。 材料用具：小麦种子、培养箱、研磨器材、过滤器材、试管、水浴锅、淀粉溶液、蒸馏水、斐林试剂、酒精灯、大烧杯等）,实验原理：小麦种子萌发的过程产生淀粉酶； 淀粉在淀粉酶的催化作用下能水解成还原性糖； 还原性糖能与班氏试剂发生氧化还原反应，生成 砖红色的Cu2O沉淀； 根据

19、生成的Cu2O的量可以判断淀粉酶合成量的多少。,假设：,温度影响小麦种子萌发过程中淀粉酶的合成量。,预期：不同温度下萌发种子提取液处理淀粉溶液后，与班氏试 剂反应生成的砖红色沉淀的量不同，在一定范围内温度 越高，相应试管中生成的Cu2O越多。,31,方法步骤： 将同种小麦种子分别置于10、20、30培养箱中培养相同时间（如4d）； 随机各取10粒萌发种子切碎、研磨、过滤，制成等体积的提取液、； 取4支洁净试管，编号14，各加入2ml淀粉溶液。 1号试管加入2ml蒸馏水,24号试管分别各加入2ml提取液、，摇匀；适宜温度下水浴保温5min； 取出各管，分别加入2ml班氏试剂，摇匀后用酒精灯加热至

20、沸腾； 观察并记录各管中的颜色变化。,结果及分析：,32,为何酸雨能杀死很多水生生物？ 酸雨改变了水环境的pH，影响了水生生物细胞内酶的活性和细胞膜的稳定性，甚至使包括酶在内的所有蛋白质变性失活，细胞死亡。,6.pH酶活性,添加胃蛋白酶和肠肽酶（胰蛋白酶）的相应曲线。,解释唾液淀粉酶活性曲线：过酸、过碱都不可逆破坏酶的空间结构，使酶变性失活。,胃蛋白酶在小肠腔中能发挥催化作用吗？不能。因为小肠腔中的碱性环境使胃蛋白酶变性失活。像其它蛋白质一样，胃蛋白酶被胰蛋白酶和肠肽酶分解，最终变成氨基酸。,使酶变性失活的因素主要有：强酸、强碱、高温、紫外线、金属离子等【注意温度、pH与酶活性关系的异同】,3

21、3,34,方法步骤：【建议先列表形成整体思路，再表达】 取4支洁净试管，编号14，向24号管中各注入新鲜淀粉酶溶液1ml； 向1号管中加入2ml清水，24号管再分别注入1ml蒸馏水或盐酸溶液或NaOH溶液，摇匀； 一段时间后各注入2ml可溶性淀粉溶液，摇匀；置于37左右的水浴中，保温5min； 在4支试管中各加入2ml班氏试剂，振荡后，再置于沸水浴中（或用酒精灯加热至沸腾），至某管中出现颜色变化。 观察颜色变化，并记录结果。 结果及分析：,35,胰蛋白酶作用于一定量的某种物质（底物），温度保持37，pH保持在最适值，生成物量与反应时间关系如下图。,（1）该酶作用的底物是蛋白质。 （2）在140

22、分钟后，曲线变成水平，这是因为底物量一定，底物已被消耗尽。 （3）若增加胰蛋白酶浓度，其他条件不变，请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。见上图,（4）若酶浓度和其他条件不变，反应液pH值由2逐渐升高到10.则酶催化反应的速度将不变，原因是在pH2时酶已经失活。,（5）右图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速度和温度关系的是C,36,下左图表示某有机物加入相应的水解酶后，置于0至80环境中，有机物被分解的总量与温度的关系。据图判断把这些混合物（包括某有机物，分解的产物，催化剂）作降温800处理，其关系图应为,下左图示某有机物加入催化剂后置于25 -25的环境中有机物的分解量与温度的关系曲线图。如

23、果将之再置于-25 25的环境中，则此时有机物分解量与温度的关系曲线如图,37,右图为某酶在不同温度下反应曲线和时间的关系，从图中不能获得的信息是 A酶反应的最适温度 B酶因热而失活 C酶反应生成物量与时间的关系 D酶反应速度和酶量的关系,下图表示不同温度下酵母菌发酵时气体产生量与反应时间的关系。由图可知 有多种酶参与 最适pH是7 最适温度是40 50时酶逐渐失活 0时酶逐渐失活,A B C D,【可以认为酶的活性与时间没有关系。 “信息”即结果和合理推论。要能写！】,38,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t2调到最适

24、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,右图表示单位时间内某反应物剩余量随pH及温度的变化情况，正确的是,A. 在一定范围内，随着pH的升高， 酶的活性先降低、后升高 B酶的最适pH是一定的，不随温 度升高而升高 C该酶的最适温度是37 随着温度的升高，酶的活性逐渐 降低,39,下图表示在不同条件下，酶催化反应的速度或生成物的变化。有关叙述错误的是,A图虚线表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应 速度关系 B图虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时， 生成物量与时间的关系 C若图中的实线表示Fe3+的催化效率，

25、则虚线可 表示过氧化氢酶的催化效率 D图表示胃蛋白酶在pH为10情况下反应速度与 时间的关系,40,图1产物CO2浓度随时间变化曲线（注：酶浓度固定）, （07广东）动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶，能专一催化1mol谷氨酸分解为1mol 氨基丁酸和1mol CO2。某科研小组从小鼠的脑中得到该酶后，在谷氨酸起始浓度为10 mmol/L、最适温度、最适PH值的条件下，对该酶的催化反应过程进行研究，结果见图1和图2。根据以上实验结果。,图2酶催化反应速率随酶浓度变化曲线（注：反应物浓度过量）,41,（1）在图1画出反应过程中谷氨酸浓度随时间变化的曲线（用“1”标注）,每分解1 mmol谷氨酸则

26、产生1 mmol CO2。根据CO2浓度变化曲线，可得到严格的谷氨酸浓度随时间变化曲线。,（2）当一开始时，将混合物中谷氨酸脱羧酶增加50% ,画出理想条件下CO2浓度随时间变化的曲线（用“2”标注），说明原因,其原因是：酶浓度与v成正比。酶量增加到1.5 倍，v也是原来的1.5 倍，完成反应的时间301.520min。,当一开始时，降低反应温度10，画出理想条件下CO2浓度随时间变化的曲线（用 “3”标注），说明原因。,原因是：温度降低，酶活性降低但不失活，v下降. 反应完成所需时间增加。,42,（3）重金属离子能与谷氨酸脱羧酶按比例牢固结合，不可解离，迅速使酶失活【此为不可逆抑制剂】。在反

27、应物浓度过量的条件下，向反应物中加入一定量的重金属离子后，请在图2中画出酶催化反应速率随酶浓度变化的曲线（请用“4”标注），并说明其原因。,注：曲线4为一条不经过原点的平行直线，平移距离不限。 其原因是：一定量的重金属离子使一定量的酶失活，当加入的酶量使重金属离子完全与酶结合后，继续加入的酶开始表现酶活力，此时v与酶浓度变化的直线关系不变。,很多神经毒气和有机磷农药能对乙酰胆碱酯酶产生不可逆抑制作用，一旦被抑制，肌肉受到连续刺激并处于永久的收缩状态。 青霉素能对细胞壁形成过程中的一个关键酶起不可逆抑制作用。,43,友情提醒：,1.试题中出现的曲线图，可能会是完整曲线图的截取！如下图中能正确表示

28、胰蛋白酶对底物的分解速度和温度关系的是,2.探究酶活性的双因素实验中，可能会出现最适条件在不同情况下数值的不同。如在不同温度下的最适pH不同，或。得出结论时要注意完整性。,3.表达形式可能是二维或三维图。,44,比较人体内酶、抗体、载体、激素,45,拓展： 细胞中酶的种类和含量始终保持不变吗？试以周期中的细胞、萌发的种子为例说明之。 答：细胞中酶的种类和含量是可变的。在细胞周期中，G1期RNA和蛋白质合成旺盛（与RNA和蛋白质合成有关的酶多，活性大），S期完成DNA复制（与DNA复制有关的酶多，活性大），G2：与合成RNA、微管蛋白、ATP等；M期与ATP供能等有关的酶活性高，含量多。 不同的物质合成，需要的酶有差异。种子萌发时，大分子贮藏物质发生水解作用，活性高、含量多的酶应是脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶等水解酶，但不同类型种子，酶的种类和含量不同，如萌发的大麦种子，淀粉酶的含量高（但种子形成时，则相反）