《ATP和酶》PPT课件

第4章 光合作用和细胞呼吸 第1节：ATP和酶 2 酶,生物体的直接能源物质,ATP,酶：通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的一类特殊蛋白质，又称为生物催化剂。,酶,酶生物催化剂,新鲜酵母菌液,蒸馏水,酶具有催化活性,酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，哪个效率更高？,酶的催化效率一般是无机催化剂的107-1013倍,酶的特性之一：高效性,为什么？,加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道,催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与无机催化剂相比较，生物催化剂酶有突出的优越性酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。,酶的高效性的意义：,保证细胞中化学反应快速进行,酶特异性实验的设计,1号试管出现砖红色，2号试管无砖红色,1、预测两只试管出现的现象，并分析原因？,酶具有特异性,实验二（P56）：,实验结果 及 原因？ 实验结论？,酶的特性之二：专一性（特异性）,一种酶只能对一种或一类化合物发生催化作用,为什么？,酶的作用机理：,酶的特异性（专一性）的意义：,保证细胞代谢有条不紊地进行,该实验中能将斐林试剂改为碘液吗？,该实验中步骤3能调至步骤1之前吗？,根据酶的专一性，催化蔗糖水解的酶应是哪一种酶？,该实验第4步选择多少温度保温比较合适？,如何验证：温度会影响酶的活性？,坐标图,使用加酶洗衣粉时用什么温度的水去污效果好？ 为什么发烧时食欲不振，甚至死亡？,如何验证：PH会影响酶的活性？,坐标图,最适PH=8,高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？,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；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。,酶促反应一般是在常温、常压、适宜的PH等温和条件下进行。 意义：,酶的特性之三：作用条件温和,符合生物体存在的基本环境,除温度、PH外，酶促反应还与_有关,酶的浓度、底物浓度、产物浓度,坐标图？,影响酶促反应速率的其它因素：,酶的浓度：反应速率随 酶浓度的升高而加快。,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,酶量一定,酶的本质,蛋白质,绝大多数是 （少量是RNA）,图：P61拓展视野资料分析：关于酶本质的探索,酶为生活添姿彩,P59放眼社会：酶与疾病,本课小结,酶生物催化剂,概念： 高效性 特性 专一性(特异性) 作用条件温和 本质：绝大多数是蛋白质(少数是RNA),酶的合成场所在那里呢？,核糖体,1. 同一个体内的各类活细胞所含有的酶（ ） A、种类有差异，数量相同 B、种类有差异，数量不同 C、种类无差异，数量相同 D、种类无差异，数量不同,B,2.细胞内合成酶的主要的场所是（ ） A.细胞质 B. 线粒体 C.核糖体 D. 内质网,C,课堂练习,3.催化脂肪酶水解的酶是（ ） A.肽酶B.蛋白酶C.脂肪酶D.淀粉酶,B,4. 人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是 A.所吃食物不能消化 （ ） B.胃没有排空 C.体温超过合适温度，消化酶的活性下降 D.吃药使人没有了胃口 5. 胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用， 主要原因是（ ） A.pH不适合 B.胃中已经起了消化作用，不能再起作用了 C.被小肠中的物质包裹起来，所以起不到催化作用 D.小肠中没有蛋白质可被消化,C,A,1. 胃液对食物的消化作用,意大利科学家斯帕兰扎尼研究发现，鹰胃中的分泌物对肉有消化作用。,1773年,斯帕兰扎尼（1729-1799）,酶的发现,2.对于酵母发酵的争论,巴斯德（1822-1895）,19世纪中期,发酵离不开酵母菌的生命活动，发酵的动力蕴涵于活细胞中，具有生命活力。,李比希 （1803-1873）,发酵是一种化学反应，与酵母菌的生命活动无关。,3.无细胞发酵的发现,毕希纳 （1860-1917）,德国的毕希纳发现无细胞的酵母汁就可以完成发酵。,1897年,发酵确实可以在无细胞的条件下进行 发酵所需要的物质是活细胞产生的,4.酶的化学本质,1926年美国人萨姆纳得到脲酶的结晶，证实了酶的化学本质是蛋白质。,上世纪80年代美国人切赫和加拿大人奥特曼发现了具有催化作用的RNA核酶。,萨姆纳（18871955）,一路走来,科学是在不断地观察、实验、探索和争论中前进的，尤其是实验在科学发展中起着举足轻重的作用。,概念：活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。 来源：活细胞产生的。 本质：绝大多数是蛋白质，少数酶是RNA。 合成原料：氨基酸 或 核糖核苷酸（组成RNA） 功能：是生物催化剂。降低反应活化能的效率更显著，大大提高反应速率，缩短达到平衡的时间，但并不改变反应的方向和平衡常数；反应前后酶的性质和数量均没有变化。 作用分布：细胞外(胞外酶：如各种消化酶)； 细胞内(胞内酶：如呼吸氧化酶),三、关于酶的知识点：,锁钥学说,酶具有以下特点：,1、高效性；,2、专一性；,3、需要适宜的条件：反应条件的温和性,（1）酶的合成受基因控制 （2）酶的合成场所是：核糖体、细胞核 （3）酶的基本单位是：氨基酸、核苷酸 （4）酶的合成方式是：脱水缩合、转录 （5）酶有胞内酶、胞外酶 （6）凡影响蛋白质的因素，也将影响酶,拓展1：酶的本质是蛋白质或RNA。,拓展2：怎样证明酶A是蛋白质？,（1）酶A水解产物是氨基酸 （2）被蛋白酶水解会失活 （3）遇双缩脲试剂会变紫色 （4）发挥正常功能需适宜的温度和PH,淀粉酶：催化淀粉水解为麦芽糖。 麦芽糖酶：催化麦芽糖水解成葡萄糖。 3.脂肪酶：催化脂肪水解为脂肪酸和甘油。 4.蛋白酶：催化蛋白质水解为短（多）肽。 5.肠肽酶：催化多肽水解为氨基酸。 6.纤维素酶：催化纤维素水解成葡萄糖。 7.谷丙转氨酶：催化谷氨酸和丙酮酸之间的氨基转换作用。 8.过氧化氢酶：分解过氧化氢。 9.酪氨酸酶：能将酪氨酸转变为黑色素。,拓展3：高中生物学中所接触到的酶,10.溶菌酶：溶解细菌细胞壁中的多糖，可使细菌失活。 11. 解旋酶：在DNA复制及转录时打开氢键 12. 限制性内切酶：切开DNA的磷酸二酯键。 13. DNA连接酶：形成磷酸二酯键，连接DNA片段。 14.DAN聚合酶：连接单个脱氧核苷酸形成磷酸二酯键。 15.RNA聚合酶：连接单个核糖核苷酸形成磷酸二酯键。 16. 逆转录酶：以RNA为模板，合成DNA，也称RNA 指导的 DNA 聚合酶。,问：能产生激素的细胞一定能产生酶吗？ 能产生酶的细胞一定能产生激素吗？ 生物体所有的细胞都能产生酶吗？,拓展4：酶与激素、维生素、蛋白质、脂质的关系,三、有关酶的曲线：,1. 温度和PH 对酶促反应速率的影响,曲线成立条件： 酶和底物充足、PH适宜时。,曲线成立条件： 酶和底物充足、温度适宜时。,分析1：图示与酶活性影响因素相关的曲线，分析曲线，你能得到哪些结论？,练习： 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,B,2. 底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响,酶的浓度：在有足够底物而又不受其它因素的影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。,底物浓度：酶量一定时在底物浓度很低的范围内，反应速率与底物浓度成正比；当底物浓度达到一定限度，反应速率达到最大时，再增加底物, 反应速率不再增加。,分析2：甲图示酶量一定，乙图示底物量一定时的酶促反应速率曲线，试分析图中A、B、C、D处影响反应速率的主要因素是什么？,A：底物浓度 B：除底物以外的因素,主要是酶的浓度及活性 C：酶浓度 D：除酶的数量以外的因素，主要是底物浓度,练1：图甲表示温度对淀粉酶活性的影响；图乙是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后，麦芽糖积累量随温度变化的情况，下列说法中不正确的是（ ） A、To表示淀粉酶催化反应的最适温度 B、图甲中，Ta、Tb时淀粉酶催化效率都很低，但对酶活性的影响有本质的区别 C、图乙中Tb到Tc的曲线表明随温度的升高，麦芽糖不再上升，酶的活性已达到最大 D、图乙中A点对应的温度为TO,C,练2.有一种酶催化反应P+Q=R,下 图中的曲线A表示没有酶时的反应 过程,在t1时,将催化反应的酶加入 反应混合物中,图中那条曲线表示 此反应的真实过程( )。 A. I BII CIII DIV,C,练3.下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,t1,酶,本质：绝大多数酶是蛋白质，少量为RNA,概念：活细胞产生的具有催化效应的有机物,性质,一般性质,1.反应前后量不变,2.只改变反应速率，不改 变反应的平衡点,特性,影响酶活性的因素：主要是温度、PH值等,2.高效性,3.反应条件温和,1.专一性,影响酶促反应的因素：影响酶活性的因素（温度、PH）及酶量、底物量等。,生物学上的对照实验,对照试验的设计：,1、分对照组和实验组：,变量,自变量,因变量,2、单一变量原则：确定惟一因素（自变量）是可变的，其余因素均应保持不变。,3、设计实验的步骤： 明确实验目的、原理做出假设设计实验步骤预期实验结果 4、设计对照实验把握好以下几点： 确定好自变量，控制好无关变量，测定好因变量,探究“PH对酶催化作用是否具有影响”,假 设：,PH对酶的催化作用有影响,所需试剂及仪器：新鲜的淀粉酶溶液、 淀粉溶液、盐酸、NaOH溶液、蒸馏水、试管等。,理论依据：,酸、碱对蛋白质生理活性的影响，使酶经过酸、碱处理之后，通过实验观察其催化活性（功能）是否发生变化。,a.确定自变量 b.控制自变量 c.设置对照组 实验组,PH,设置不同的PH,PH=7即为对照组,PH低于和高于7时即为实验组,设计对照试验实验：,1.设计实验步骤验证假设,2.接受或推翻假设,3.得到结论,细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢（合成代谢和分解代谢）。正常的细胞代谢离不开细胞产生的酶。,思考：为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？,细胞内每时每刻都进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温常压下高效率的进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对细胞内化学反应的顺利进行至关重要。,细胞代谢的含义及类型：,细胞从外界摄取营养物质，经过一系列化学反应，将这些物质合成自身的组成成分，储存能量（也称同化作用或合成代谢） ，同时又将自身的一部分物质加以分解，释放能量（也称异化作用或分解代谢）。,从性质上看：新陈代谢包括物质代谢和能量代谢,从实质上看：新陈代谢是生物体内进行的一系列连锁的生化反应,从方向上看：新陈代谢包括同化作用和异化作用,从意义上看：新陈代谢是生物体自我更新的过程,细胞代谢是活细胞中全部有序的化学反应的总称。,化合反应,分解反应,（合成代谢）,（分解代谢）,细胞代谢,A.酶 B.底物（反应物） C.产物,酶具有专一性,酶还具有高效性、需要适宜的反应条件,练习：,2、根据下图回答问题： （1）图A中反应物达到某一浓度时，反应速度不再上升，原因是 。 （2）图B中40 后曲线急剧下降，原因是 。 （3）图C表示 催化反应的速度曲线。 A、唾液淀粉酶 B、胃蛋白酶 C、胰蛋白酶 D、植物淀粉酶,温度升高使酶活性下降,酶量及活性有限,C,根据下图回答问题： （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，20分钟后取出转入37水浴锅保温，两试管内的反应分别为： 甲 。乙 。,反应速度加快,没有反应,3、下列有关酶的叙述，正确的是（ ） A.高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性 B.酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质 C.细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶 D.细胞质中没有作用于DNA的解旋酶,C,4、图中能正确反映某种动物消化酶的催化反应速度与温度之间关系的曲线是（ ）,5、下图为某同学根据实验所做的不同温度下，动物体内A、B、C、D四种酶的催化效率曲线图，请据图回答下列问题：,(1) A酶的催化效率达到最高值时温度约为_。 (2) _曲线能反映出温度对人体内酶的影响。 (3) _ 曲线很可能是错误的，因为_。,（1）15（2）B （3）C，超过60，绝大多数的酶失去活性。,6.将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内，调整pH值至2.0，保存于37的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是（ ） A淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水 C唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水,A,7.胃蛋白酶的最适温度为37，在测定其活性时，从0 37 过程中，胃蛋白酶的活性将( );将溶液从100 37 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.不断下降,B,A,9、动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酶，能专一催化1 mol谷氨酸分解为1mol r氨基丁酸和1 mol 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10mmol/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。,图1产物CO2：浓度随时间变化曲线图 图2酶催化反应速率随酶浓度变化曲线（注：酶浓度固定） （注：反应物浓度过量） 请根据以上实验结果，回答下列问题：,（1）在图1画出反应过程中谷氨酸浓度随时间变化的曲线（请用“1”标注）。 （2）当一开始时，将混合物中谷氨酸脱羧酶的浓度增加50%或降低反应温度10，请在图1中分别画出理想条件下CO2 浓度随时间变化的曲线（请用“2”标注酶浓度增加后的变化曲线，用3”标注温度降低后的变化曲线），并分别说明原因。,【答案】（1）见曲线1（评分依据：每分解1 mmol谷氨酸则产生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）当谷氨酸脱竣酶的浓度增加50%时，见曲线2，其原因：酶量增加50%，酶催化反应速率相应提高，反应完成所需时间减少。当温度降低10时，见曲线3，其原因：温度降低，酶催化反应速率下降，但酶并不失活，反应完成所需时间增加。,（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。在反应物浓度过量的条件下，向反应混合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。,（3）见曲线4（注：曲线4为一条不经过原点的平行直线，平移距离不限）。原因：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，此时酶的催化反应速率与酶浓度变化的直线关系不变。,立意：重点考查酶的作用以及影响酶活性的因素等相关知识；考查考生对实验现象和结果进行解释、分析和处理、运用图表形式准确地描述实验现象以及推理能力；考查考生对建立模型分析的科学研究方法的掌握。,