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3.3 酶


第三节 酶

一、新陈代谢
新陈代谢是活细胞中全部有序化学变化的总称
合成代谢 (同化作用)
新陈代谢 分解代谢 (异化作用)

细胞的结构和生命活动的维持,需要不断地合成与分解,不 断地处于自我更新的状态,而这种自我更新的过程完全依赖 于细胞内发生的生物化学反应。

一、酶的发现

/>
巴斯德(法)
酒精发酵是酵母菌 代谢活动的结果

李比希(德)

PK

酒精发酵与酵母菌 中的某种物质有关

毕希纳 (德)

酵 母

酵母提 取液

发 酵

结论:引起酒精发酵的是酵母菌细胞中的某种物质-酶


一、酶的发现 1926,萨姆纳尔(美)从刀豆中提取 到脲酶(催化尿素水解的酶)结晶, 通过化学实验证实脲酶是一种蛋白质。

20世纪30年代,科学家相继提取出多种 酶的蛋白质结晶
酶是一类具有生物催化作用的蛋 白质

20世纪80年代初,美国科学家切赫和奥特曼 发现一些RNA分子也有催化能力。
极少数特殊的酶是RNA,称为核 酶。

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,萨母纳尔得到脲酶结晶(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,

尤其是实验在科学发展中起着举足轻重的作用。

二、酶的概念
? 1.酶在哪里产生? ? 2.酶有什么功能? ? 3.酶都是蛋白质吗?
活细胞 生物催化作用
不是,有的是RNA

你能给酶下个定义吗?
酶是 活细胞产生的具有 生物催化作用的有机物 。
你知道吗——细胞内合成酶的主要场所是?

核糖体

1、酶的基本组成单位是( D ) A.氨基酸 B.核苷酸

C.核糖核苷酸

D.A或C

2、 关于酶的叙述中,正确的是(
A、酶是活细胞产生的 B、酶都是蛋白质 C、酶只在活细胞内起催化作用 D、酶与无机催化剂没有本质区别

A



三、酶的特性
1.能在温和的条件下反应,是生物催化剂。

高温高压,剧烈条件

常温常压,温和条件

酶的催化原理——
降低化学反应的活化能

实验一:过氧化氢的分解实验

H2O2——>H2O+O2

实验一:过氧化氢的分解实验

\

结论:说明过氧化氢酶比氯化铁的催化效率高得多。 酶具有高效性

过氧化氢分解实验
步骤
无关变量 自变量

试管编号 对照组 实验组 1 2 3ml
少许
大量
迅速复燃

因变量

一 3%过氧化氢 二 肝脏研磨液 三 氯化铁溶液 气泡产生情况 结 卫生香复燃情 果况

3ml
少许 少量
复燃

肝脏研磨液

氯化铁

1.两支试管在处理上有什么区别?

催化剂种类 2.实验结果有什么不同? 气泡产生的多少,卫生香 的燃烧情况不同

自变量
因变量

3.两支试管的区别是催化剂的有无和种类不同,如果两 试管的过氧化氢溶液的体积也不同,对实验结果有影 响吗? 有 无关变量 单一变量原则 4.该实验中为什么选用两支试管?如果只用1号试管能 否证明酶具有高效性? 对照原则 没有对比性,不严密

对照实验

实验二:探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用
自变量 底物的不同 因变量 底物是否被分解
如何检测?

实验原理: 淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在 酶的催化作用下都能水解成还原糖(麦芽糖、葡 萄糖、果糖)。还原糖能够与本尼迪特试剂发生 反应,生成红黄色沉淀。 材料用具: 稀释200倍的新鲜唾液,质量分数为 2%的蔗糖溶液,溶于质量分数为0.3%NaCl溶液中的 淀粉溶液(其中淀粉含量为1%),本尼迪特试剂,水 浴锅,量筒,试管,试管架等。
请根据给出的材料用具,设计实验步骤并预测实验结果

1
1%淀粉溶液 2%蔗糖溶液 新鲜唾液 温度处理
本尼迪特试剂 3mL

2
3mL

3
1mL 2mL
无现象

4
3mL

5
3mL 1mL 2mL
无现象

2mL

1mL 2mL
红黄色

2mL

37°C恒温水浴15分钟

水浴加热 实验结果

沸水浴2-3分钟
无现象 无现象

实验结论:淀粉酶只能催化淀粉水解,不能催化蔗糖水解。

酶具有专一性
(一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应)

验证酶具有专一性的实验设计思路
第一种思路:相同酶+不同底物
实验组: a底物+ A酶 检测 有产物生成 无产物生成

对照组: b底物+ A酶

检测

第二种思路:不同酶+相同底物
实验组: a底物+ A酶 对照组: a底物+B酶 检测 有产物生成

检测

无产物生成

如何理解酶的专一性
一种酶只能催化一种底物或少数几种 相似底物的反应,这就是酶的专一性。
淀粉

淀粉酶

麦芽糖 蔗糖

麦芽糖酶 蔗糖酶

葡萄糖

葡萄糖+果糖

提示:二肽酶能水解各种二肽。

易错题
1.能够使唾液淀粉酶水解的酶是( C ) A.淀粉酶 B.脂肪酶 C.蛋白酶 D.肽酶 2.淀粉酶能使淀粉在很短的时间内水解成麦芽糖, 而对麦芽糖的水解却不起作用。这种现象说明 酶具有( B ) A.高效性和多样性 C.专一性和多样性 B.高效性和专一性 D.稳定性和高效性

为什么酶有专一性

底物



四、酶的催化机理
酶促反应:受酶催化的化学反应。
底 物: 受酶催化而发生化学反应的分子。 酶的活性:酶的强弱

酶催化作用的机理
锁钥学说

(钥匙)

+

底物
(锁)

酶-底物复合物
(酶形状改变)



+

产物

(酶形状恢复)

锁和钥匙学说

展开想象的翅膀

雕牌加酶洗衣粉包装袋上 印有以下资料: ? 成分:蛋白酶0.2%,清洁剂15%. ? 用法:洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的 水内一段时间,使用温水效果最佳.切勿用60℃ 以上的热水.注意,切勿用于丝质及羊毛衣料; 用后须彻底清洗双手.

?根据以上内容,你能推测出酶的活性受哪 些因素的影响吗?如何设计实验来证明呢?

问题聚焦

1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料? 淀粉酶。因为 H2O2受温度影响也会分解 2、要设计几组实验?选择几个温度?

三组,高温,低温和常温!
3、观察指标怎么确定,选择什么样的鉴定试剂? 碘液,看是否变蓝

探究温度对淀粉酶活性的影响
1号试管 2号试管 3号试管 淀粉溶液 一 试管各加入2mL淀粉溶液 实验 二 保持0℃冰水中 加热至60℃, 加热至100℃, 步骤 约5min 约5min 约5min 三 四 加入淀粉酶2滴,振荡 各加入两滴碘液 蓝色 无明显现象 振荡 蓝色

实验现象
结论

只有在一定温度下酶的催化效率最好

每种酶都有自己的最适温 度,人体中的酶为37 ℃ 曲线描述: 在一定范围内,酶的 活性随着温度的上升而 增加,但超过最适温度, 活性随着温度上升而下 降。 在最适温度两侧,反应速率都比较低。

高温破坏酶活性

VS

低温抑制酶活性

(蛋白质结构破坏,不可恢复)

(蛋白质结构没有破坏,可恢复)

探究pH对过氧化氢酶活性的影响 过氧化氢 溶液 一 实验 二 步骤 三
1号试管 2号试管 3号试管

试管各加入2mL过氧化氢溶液

pH=2

pH=7

pH=12

加入过氧化氢酶2滴,振荡2~3min

四 将带火星的卫生香分别放入试管中 实验现象 无明显变化 复燃 无明显变化 结论 只有在适合的pH下酶的催化效率最好

每种酶都有自己的最适pH 曲线描述: 在一定范围内,酶的活性 动物体里的酶最 随着PH 的上升而增加,但超 适pH大多在6.5--过最适 PH ,活性随着PH上 8.0 之间,(但胃 升而下降。 蛋白酶为1.5,胰
液中的酶为8---9)

pH

在过酸(PH过低)或过碱(PH过高)的条件下, 都会使酶结构遭到破坏,失去活性,不能再 恢复。

★影响酶促反应速率的因素:

1、温度 2、pH 3、酶的浓度:反应速率随 酶浓度的升高而加快。(底物充足) 4、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。由于酶量一定。
酶 促 反 应 速 率

酶 促 反 应 速 率

酶的浓度

酶量一定 底物浓度

酶的本质:
活细胞产生的具有生物催化作用的蛋白质或RNA.

温和条件 酶的特性 高效性

作用机理:
本身不发生改变, 降低反应活化能。

专一性 适宜的温度 酶的作用条件 酶的浓度 底物浓度 (影响因素) 适宜的pH

高温,过碱,过酸都会 使酶失去活性,不可逆。 低温抑制酶的活性。可 逆。

酶的作用特点及其原理
结构 蛋白质 功能 催化反应
功能特点 (作用) 降低反应 活化能 锁与解题 学说 1. 高效性

2. 专一性

3. 酶的作用受许多因 素影响 (酶的作用条件温和)

课堂练习:
1.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

C

2.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( )(胃液中有盐酸) 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

A

3.能够使唾液淀粉酶水解的是( A.淀粉酶 B.脂肪酶 C.蛋白酶 D.肽酶

C



4.关于酶的特性,下列表述中错误的一项是 ( )

D

A.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 B.化学反应前后,酶的化学性质和数量不变 C.酶的催化效率很高,但易受温度和酸碱度影响 D.一旦离开活细胞,酶就失去催化能力

5、在测定胃蛋白酶的活性时,将溶液的PH值 由10降到2的过程,胃蛋白酶活性将( ) B A、不断上升 B、没有变化 C、先升后降 D、先降后升

5.加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶,请回答下面的问题: (1)这种洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上的 奶渍和血渍? (2)使用这种洗衣粉为什么要用温水? (3)含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪些 衣料?( B D) A.化纤 B.纯毛 C.纯棉 D.真丝 (4)为了更好地除去衣物上的油渍,在洗衣粉中 还可以加入什么酶?

脂肪酶


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