酶分布决定反应场所ppt课件

酶的分布决定反应场所,1,酶的特性,（1）高效性(探究过氧化氢酶的高效性),2,B.下表是验证白菜梗中存在过氧化氢酶的有关操作。无色的焦性没食子酸与新生原子氧反应生成橙红色沉淀。表中“”不是不加的试剂。,方法步骤 ： 1.制备新鲜菜梗提取液； 2.取四只洁净试管，并编号14，按下表加入试剂并摇匀； 3.观察并记录各管颜色变化和沉淀的出现。,3,（2）专一性,4,探究淀粉酶的专一性,淀粉酶对蔗糖 的催化作用,蒸馏水代替唾液， 以检查水、试剂、 不洁器具是否含 待测物质等,煮沸唾液代替新鲜 唾液，反证实验组 的变化由酶引起。,实验组,淀粉酶只能 催化淀粉水 解，不能催 化蔗糖水解。 淀粉酶具有 专一性。,淀粉酶对淀粉 的催化作用,5,例题：用所给实验材料和用具设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，班氏试剂、37恒温水浴锅、沸水浴锅。,（1）若“+”代表加入适量的溶液，“-”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。,实验步骤：【对照原则、控制变量原则】 按照上表中的设计，取试管、加溶液。 混匀，37恒温水浴一段时间。取出试管，各加入适量班氏试剂，混匀，沸水浴一段时间。 观察并记录结果。 (2)结果预测：含有蔗糖和蔗糖酶的试管，以及含淀粉和淀粉酶的试管中出现红黄色沉淀，其他试管中不出现红黄色沉淀。,(3)结论：酶的催化作用有专一性。 (4)在上述实验中，如果仅将37水浴温度调到20，而其他条件不变下重做上述实验，出现红黄色试管中的颜色会比37时浅，其原因是20低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少。,6,（3）易变性：（因为酶很脆弱，容易失活，凡能使蛋白质变性的因素，如高温、强酸强碱、紫外线、重金属离子等一般都能使酶失活）,【C1P60的实验是同时研究温度和pH的影响，画出步骤表格】 A.关于“温度对酶活性的影响”的实验：,a人体温的相对恒定有何意义？,【C4P48】体温过高或过低，都会影响酶的活性，从而影响新陈代谢的正常进行。体温的相对恒定，是维持机体内环境自稳态，保证新陈代谢等生命活动正常进行的必要条件（并使之能摆脱环境的限制）。,b绘酶活性与温度变化的关系曲线。解释曲线变化的原因,温度影响分子运动速度。温度升高， 反应物的自由能提高，降低了反应 活化能，反应速度加快。 温度过高，酶逐渐变性失活。,7,B.关于“pH对淀粉酶活性的影响”的实验：,a根据控制变量原则和对照原则，列方法步骤表格。1号对照组能排除淀粉液自身对结果的影响 。,b依据“3斧头”写出方法步骤。,c整体思路：先调节酶的pH，然后才能加反应物，适宜条件下反应相同时间后再用班氏试剂检验 。,d不能使用碘液作为指示剂。思考碘液能够检测出2号管中是否存在淀粉吗？,8,影响酶促反应速度的主要因素,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。,反应速率：单位时间内生成物的增加量， 或反应物（底物）的消耗量 酶活力酶的催化效率,9,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时，要在右上角表示出图例。,酶作用曲线,10,酶的催化活性易受多种因素的制约，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,11,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,12,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,13,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。,14,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。,15,1.催化剂加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。,16,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： 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。,17,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。,18,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（所 有酶全部与底物结合） 【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】 思考：限制OA段的因素是什么？【底物的浓度】 限制BC段的因素是什么？【酶浓度】 酶浓度增加1倍，曲线发生怎样的变化？【如图中的红色曲线】 【思考：走势；斜率；拐点。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】,3.底物浓度反应速度,19,酶浓度增加一倍;【红线，注意斜率和拐点变化】,20,3.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。,21,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,22,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。,23,思考题：已知Cl-是唾液淀粉酶的激活剂（增加酶活性），Cu2+为抑制剂（降低酶活性）。请利用下列器材和试剂，完成实验验证之。 器材、试剂：唾液、试管若干支、吸管若干支、白瓷板，0.1淀粉溶液、1NaCl、1%CuSO4、稀碘液。 各管试剂及量： 单位：ml,（对照组）,（实验组1）,（实验组2）,2.0,1.0,1.0,2.0,1.0,注意：用NaCl，不能用HCl，避免混杂变量（H）的干扰； 用蒸馏水，不能用自来水（含Cl），严格操作实验变量；,24,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，则一定是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，则一定是abc,25,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1,26,思考： 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）。,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。,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。,同一个体不同种类细胞中的酶种类及活性都相同吗？ 酶的种类、数量有差异，这是基因选择性表达的结果；活性也有变化。如哺乳动物成熟的红细胞与具有线粒体的细胞相比，呼吸酶的种类和活性有差异；同一细胞不同时期酶的种类和活性也不相同，如不分裂的细胞中几乎没有DNA聚合酶；细胞衰老时有的酶活性升高、酪氨酸酶等酶的活性则低；同种酶的活性也因温度等的不同而发生变化。,解释曲线：相同底物浓度下，酶浓度与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,温度影响分子的运动。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，绝大多数酶失活） 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？,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，与酶结合的底物越多，v越大。温度过高，酶逐渐失活。 曲线终点为0，因为高温使酶变性失活；但起点不为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。,表示嗜冷微生物酶的曲线【加酶洗衣粉中的酶】 表示嗜热微生物酶的曲线【TaqDNA聚合酶】 人离体细胞与体内细胞呼吸作用酶活性与环境温度的关系 都与一致吗？,29,嗜冷微生物,嗜热微生物,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,下图中能为PCR提供DNA聚合酶的最理想微生物是D.,31,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】,32,图38-1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381和图382。根据以上实验结果。,图38-2酶催化反应速率 随酶浓度变化曲线 （注：反应物浓度过量）,33,（1）在图381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。,34,（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382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。,35,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。,36,比较人体内酶、抗体、载体、激素,37,