《ATP和酶》PPT课件.ppt

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 ATP 酶 ADP + Pi + 能量 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。 来源 功能 本质 酶 酶 生物 催化 剂 实验一 （ P56认识酶）： H2O2 H2O+O2 过氧化氢酶 新鲜酵母 菌液 蒸馏水 分析： 为什么要选用新鲜酵母菌液 和蒸馏水？ 实验结果说明了什么？ 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？ H2O2 H2O+O2 过氧化氢酶 Fe3+ 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 操作 顺序 项目 试管号 注意事项 1 2 1 可溶性淀粉溶液 2mL 2 蔗糖溶液 2mL 3 淀粉酶溶液 2mL 2mL 轻轻振荡试管 4 保温时间 5min 5min 试管下部入水 5 加入斐林试剂 2mL 2mL 6 水浴加热时间 1min 1min 试管下部入水 7 结果 ？ ？ 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 底物 酶促反应 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 继续探究： 若 2号试管中也出现砖红色沉淀，分析原因可能有哪些？ 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 促 反 应 速 率 酶的浓度 酶 促 反 应 速 率 底物浓度 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 18世纪末 斯帕兰扎尼 喂食鹰实验 19世纪，巴斯德和李比希的争论 1897年，毕希纳的重大发现 1926年，美国萨姆纳得到脲酶结晶（蛋白质） 20世纪 80年代初，发现核酶（ RNA） 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 (酶的种类繁多 ) (易变 ) 反应 速率 温度 反应 速率 PH （ 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 1.淀粉酶： 催化淀粉水解为麦芽糖。 2.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 率 率 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？ 温度 底物剩余量 (相对值 ) 1.0 0.5 PH=7 PH=4 PH=2 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。 率 率 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？ 甲 乙 A B D C 率 率 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 B II C III D IV R 时间 P+Q A I II III IV 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 序号 项 目 试管代号 1 2 3 1 注入 1mL新鲜淀粉酶溶液 2 注入 1mL蒸馏水 3 注入 1mL氢氧化钠 4 注入 1mL盐酸 5 注入 2mL可溶性淀粉溶液 6 振荡 3支试管浸入 60 热水中 7 加 2mL斐林试剂 8 放沸水中煮 5min 9 观察试管中颜色有何变化 10 结果 砖红色 浅蓝色 浅蓝色 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 物质代谢 能量代谢 同化 作用 异化 作用 合成物质 储存能量 分解物质 释放能量 自 养 型 异 养 型 需 氧 型 厌 氧 型 兼性 厌氧 型 B C A 1.观察下列反应过程，回答问题： 1）图中 A、 B、 C分别表示什么？ 2）反应过程体现了酶的哪种特性？ 3）酶还有哪些特性？ 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： 8 反 应 速 率 PH 反 应 速 率 温度 40 反 应 速 率 底物量 A B C 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 8 反 应 速 率 PH 反 应 速 率 温度 40 反 应 速 率 底物量 A B 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 （ ） 10 40 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。