1、第三章 细胞的代谢第二节 酶是生物催化剂体内温和氧化体内温和氧化体外剧烈氧化体外剧烈氧化两者有什么不同之处？两者有什么不同之处？生物体内有酶存在生物体内有酶存在胃液中一定存在胃液中一定存在能消化肉块的物质能消化肉块的物质巴斯德在发酵的葡萄酒中观察到活的酵母细胞巴斯德在发酵的葡萄酒中观察到活的酵母细胞发酵过程中酒精的产量与活酵母菌的繁殖量成正比巴斯德的观点：李比希的观点：证实促使酒精发酵的是酵母中的某种物质“酒化酶”，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。小资料：20世纪80年代，
2、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，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。奥尔特曼奥尔特曼S.AltmanS.Altman切赫切赫T.R.CechT.R.Cech 美国科学家切赫和奥美国科学家切赫和奥尔特曼发现尔特曼发现少数少数RNA也也具有生物催化作用，具有生物催化作用，称为称为核酶。核酶。生理作用生理作用：活细胞活细胞催化生化反应进行，是生物催化剂催化生化反应进行，是生物催化剂绝大多数酶是蛋白质，少数酶是绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNARNA
3、产生部位产生部位：化学本质：化学本质：作用部位作用部位：细胞内外细胞内外酶为什么会具有这样强大的催化能力呢？酶为什么会具有这样强大的催化能力呢？酶酶底物复合物学说认为底物复合物学说认为：酶在催化某一底物时，先与底物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。容易发生化学反应而变成反应产物，并且放出酶。底 物酶有一定的空间结构氨基酸1氨基酸2酶底物与底物结合的酶形状发生改变，形成酶-底物复合物酶的形状复原二肽（产物）+酶酶-底物复合物学说底物复合物学说活化能能量反应
4、物生成物活跃状态活化能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反应物活化所需要的能量被称为活化能酶活性：是指单位质量的酶在单位时间内使得底物的消耗量或产物的生成量（1g蔗糖酶在1min内使多少克蔗糖水解，就代表蔗糖酶的活性是多少）实验：探究酶催化的高效性实验原理1：H2O2在体外可被二氧化锰分解为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2H2O2 2H2O+O2过氧化氢酶/二氧化锰21气泡产生较明显卫生香复燃明显实验结果1s之内将105个过氧化氢分子分解，这种
5、反应速率是没有酶参与情况下的1000万倍！CO2+H2O H2CO3每个碳酸酐酶分子每秒能够催化每个碳酸酐酶分子每秒能够催化6 610105 5个个COCO2 2，比非酶（无机催化剂）反应快比非酶（无机催化剂）反应快10107 7倍。倍。酸酸既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。既能催化蛋白质的水解，也能催化脂肪、淀粉水解。蛋白酶蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水只能催化蛋白质水解，但不能催化脂肪、淀粉等的水解。解。脲酶脲酶只能催化尿素分解，对其他化学反应不起作用。只能催化尿素分解，对其他化学反应不起作用。口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后口腔里有唾液淀
6、粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化还没被消化?由上述资料可看出酶具有什么特性？由上述资料可看出酶具有什么特性？一种酶只能催化一种底物或少数几种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。相似底物的反应，就是酶的专一性。淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖 酶酶1蔗糖蔗糖 葡萄糖果糖葡萄糖果糖 酶酶2（还原性糖）（还原性糖）（还原性糖）（还原性糖）你能设计实验证明酶的专一性吗？你能设计实验证明酶的专一性吗？（1 1）方案一：用同一种酶催化两种不同物质）方案一：用同一种酶催化两种不同物质 淀粉（非还原糖）淀粉（非还原糖）麦芽糖（还原糖）麦芽糖（还原糖）蔗糖（非还原糖）蔗糖（非还原糖
7、）蔗糖蔗糖 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，根据是否有红黄色色沉淀生成来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而是否有红黄色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。探索酶的专一性。淀粉（非还原糖）淀粉（非还原糖）麦芽糖（还原糖）麦芽糖（还原糖）淀粉（非还原糖）淀粉（非还原糖）淀粉淀粉 再用本尼迪特试剂鉴定，从而探究酶的专一性。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 2）方案二：用两种不同酶催化同一种物质）方案二：用两种不同酶催化同一种物质结论：酶具有专一性结论
8、：酶具有专一性讨论：讨论：1、1号号2号试管作用号试管作用2、为什么要、为什么要37 保温保温15分钟分钟排除底物本身与本尼迪特的反应排除底物本身与本尼迪特的反应唾液淀粉酶的最适温度是唾液淀粉酶的最适温度是371、在、在不同的温度不同的温度下，同一种酶的活性是否会受到影响？下，同一种酶的活性是否会受到影响？2、在、在不同的不同的pH下，同一种酶其活性是否会改变？下，同一种酶其活性是否会改变？请设计相关的实验，验证你们的假设请设计相关的实验，验证你们的假设哪些因素会影响酶的活性？哪些因素会影响酶的活性？酶对化学反应的催化效率为酶对化学反应的催化效率为酶的活性酶的活性。你该动脑筋了，想想怎么用实验
9、去探究你该动脑筋了，想想怎么用实验去探究pH是如何影响酶的活性的？是如何影响酶的活性的？怎么样才能使你的假设变为事实？怎么样才能使你的假设变为事实？1、选择何种酶作为实验材料？、选择何种酶作为实验材料？三组。酸性，中性和碱性三组。酸性，中性和碱性3、我要设计几组实验？选择几种、我要设计几组实验？选择几种pH？应该是取材方便易得，成本低，效果好。应该是取材方便易得，成本低，效果好。2、能不能用淀粉和淀粉酶来探究、能不能用淀粉和淀粉酶来探究PH对酶活性的影响？对酶活性的影响？提示：淀粉易在酸性条件下水解提示：淀粉易在酸性条件下水解不能不能阅读教材P74 活动 探究影响酶催化功能的因素PH对过氧化氢
10、酶的影响 实验步骤：探究pH影响过氧化氢酶活性的实验装置新鲜肝脏匀浆的培养皿*注意：放入滤纸片时，滤纸片不要碰到反应小室的瓶口阅读教材P74 活动 探究影响酶催化功能的因素PH对过氧化氢酶的影响实验步骤：记录实验结果pH气体释放量观测指标/mmol.s/mmol.s-1-1最适最适pH0pH酶活性受酶活性受pHpH影响示意图影响示意图1、pH对酶活性的影响对酶活性的影响 酶促反应速率最快时的环境酶促反应速率最快时的环境pH称为该酶促反应的称为该酶促反应的最适最适pH。请同学们自己描述这张曲线图！请同学们自己描述这张曲线图！每种酶都有自己的最适每种酶都有自己的最适pHpH值，高于值，高于或低于最
11、适或低于最适pHpH值酶的活性都会降低，值酶的活性都会降低，过高或过低的过高或过低的pHpH值都会使酶失去活值都会使酶失去活性，且不可恢复。性，且不可恢复。不同的不同的PH可以有相同的酶活性可以有相同的酶活性 一般地，动物体内的酶最适一般地，动物体内的酶最适pHpH在在6.56.58.08.0之间；人的之间；人的胃蛋白酶胃蛋白酶最适最适pHpH在在2 2左右，胰蛋白酶在左右，胰蛋白酶在8 8左左右。右。植物体内的酶最适植物体内的酶最适pHpH在在4.54.56.56.5之间；之间；真菌的最适真菌的最适pH为为5 56 6；细菌最；细菌最适适pH为为6.57.5；放线菌最适放线菌最适pH为为7.
12、57.58.58.5。1、pH对酶活性的影响对酶活性的影响 酶促反应速率最快时的环境酶促反应速率最快时的环境pH称为该酶促反应的称为该酶促反应的最适最适pH。人体中酶的最适温度一般为人体中酶的最适温度一般为37，当人体体温高于或，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。的各种生物化学反应不能正常进行了。人的正常体温是人的正常体温是37，体温升高到，体温升高到38，虽然只升，虽然只升高高1，但人已感觉非常没精神，如果升高到，但人已感觉非常没精神，如果升高到39甚甚至至40以上且持续高烧，就出
13、现一系列如昏睡、昏以上且持续高烧，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？迷、惊厥、甚至危及生命严重的反应，为什么呢？酶活性受许多因素的影响酶活性受许多因素的影响设计实验验证温度对酶活性的影响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、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、过氧化氢、过氧化氢酶溶液、本尼迪特试剂、碘本尼迪特试剂、碘-碘化钾溶液、水浴锅（温度可调）若干、试管若干、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。（其他器具均可提供。（试剂等不要求全部使用，自己任选即可试剂等不要求全部使用，自己任
14、选即可）要求：要求：1、实验步骤要具体完善、实验步骤要具体完善 2、预期实验结果、预期实验结果 3、实验方案可行、实验方案可行 酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的酶促反应速率最快时的环境温度称为该酶促反应的最适温度。最适温度。2、温度对酶活性的影响、温度对酶活性的影响你能描述这张图的含义吗？你能描述这张图的含义吗？每种酶有自己的每种酶有自己的最适温度最适温度，在最适温度下，在最适温度下，酶活性最大。低于或高于酶作用的最适温酶活性最大。低于或高于酶作用的最适温度，酶活力均会下降度，酶活力均会下降高温高温使酶空间结构发生改变，失去活性，使酶空间结构发生改变，失去活性，无无法恢复法恢复；低
15、温低温抑制酶活性，但酶空间结构保抑制酶活性，但酶空间结构保持稳定，持稳定，可以恢复可以恢复 T T2 2最适温度最适温度 T T1 1最适温度最适温度0酶酶促促反反应应速速度度温度温度酶1酶2 不同的酶的最适温度不同。不同的酶的最适温度不同。一般地，动物体内的酶最适温度在一般地，动物体内的酶最适温度在35-4035-40之间；之间；植物体内的酶最适温度在植物体内的酶最适温度在40-5040-50之间；之间；细菌和真菌体内的酶最适温度多为细菌和真菌体内的酶最适温度多为25253737。高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？其本质相同吗？不同，过酸、
16、过碱或温度过高，会使不同，过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温低温使酶活性使酶活性明显下降明显下降，但在适宜温度下，但在适宜温度下其活性其活性可以恢复可以恢复。酶适于在。酶适于在0 044保存。保存。还有哪些因素会影响酶的活性呢？还有哪些因素会影响酶的活性呢？酶活性除了与温度、酶活性除了与温度、pHpH有关外，还受有机溶剂、重金属离子等有关外，还受有机溶剂、重金属离子等的影响。的影响。如氯化钠为唾液淀粉酶的激活剂；如氯化钠为唾液淀粉酶的激活剂；硫酸铜为其硫酸铜为其抑制剂。抑制剂。酶的抑制剂竞争性抑制剂：结构与底物相似，与底物竞争酶
17、非竞争性抑制剂：与酶的非活性部位结合影响酶促反应速率的因素影响酶促反应速率的因素：1、温度、温度2、pH影响活性影响活性变性失活变性失活高温、低温、高温、低温、PH值变化值变化过高温、过酸碱过高温、过酸碱影响酶促反应速率的因素：影响酶促反应速率的因素：3、酶的浓度、酶的浓度酶促反应速率酶促反应速率酶的浓度酶的浓度底物充足底物充足在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比4、底物浓度：、底物浓度：酶促反应速率酶促反应速率底物浓度底物浓度酶量一定酶量一定当酶量一定时，底物浓度在一定范围内，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。原因是？酶饱和了2.2.人在发
18、高烧时，常常不思饮食，其根本原因时人在发高烧时，常常不思饮食，其根本原因时（）A.A.消化道内食物尚未消化消化道内食物尚未消化 B.B.发烧使胃肠蠕动减弱发烧使胃肠蠕动减弱C.C.体内的食物残渣排出受阻体内的食物残渣排出受阻 D.D.高温使酶的活性减弱高温使酶的活性减弱1.1.下列有关酶的叙述错误的是（下列有关酶的叙述错误的是（）A.A.组成大多数酶的基本单位是氨基酸组成大多数酶的基本单位是氨基酸B.B.少数的酶是少数的酶是RNARNAC.C.每种酶都具有高效性，专一性每种酶都具有高效性，专一性D.D.酶都具有消化功能酶都具有消化功能3、胃蛋白酶进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原、胃蛋白酶
19、进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是（因是（）A.pH不合适不合适 B.在胃里发挥了作用，不能再继续起作用了在胃里发挥了作用，不能再继续起作用了 C.被小肠内的物质包裹起来，不能起作用了被小肠内的物质包裹起来，不能起作用了 D.小肠内没有蛋白质可被消化小肠内没有蛋白质可被消化4 4、关于酶的特性，下列表述中错误的是（、关于酶的特性，下列表述中错误的是（）A A、酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物、酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物B B、化学反应前后，酶的化学性质和数量不变、化学反应前后，酶的化学性质和数量不变C C、酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响、酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响D D、一旦离开活细胞，酶就失去催化能力、一旦离开活细胞，酶就失去催化能力5、将唾液淀粉酶先放入沸水中、将唾液淀粉酶先放入沸水中2分钟，再放分钟，再放在在370C的恒温水浴中，酶的催化效率前后变化是的恒温水浴中，酶的催化效率前后变化是A A、不断降低、不断降低 B B、先升后降、先升后降C C、先降后升、先降后升 D D、没有变化、没有变化6、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物量变化的是(图中虚线为酶浓度增加后的变化曲线图中虚线为酶浓度增加后的变化曲线)()()。
