高中生物 第三單元 細(xì)胞的新陳代謝 第二章 細(xì)胞能量的來(lái)源與轉(zhuǎn)變 3.2.2 酶在代謝中的作用課件 中圖版必修1

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1、第二節(jié)酶在代謝中的作用第二節(jié)酶在代謝中的作用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.說(shuō)出酶的化學(xué)本質(zhì)，說(shuō)明酶在代謝中的作用。2.說(shuō)明影響酶活性的因素及機(jī)理，掌握酶作用的特性?；顒?dòng)建議：探究影響酶活性的因素。關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)1.新陳代謝2.酶、酶活性3.影響酶活性的因素4.酶的高效性和專一性 1新陳代謝的概念新陳代謝是 全部有序 的總稱，其中大部分反應(yīng)是在 的 作用下進(jìn)行的。2酶的概念酶是 產(chǎn)生的一類具有 的生物大分子，其中絕大多數(shù)的酶是 。酶及影響酶活性的因素酶及影響酶活性的因素活細(xì)胞活細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)酶酶催化催化活細(xì)胞活細(xì)胞催化功能催化功能蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)3酶活性的影響因素(1)在適宜的 條件下，酶的活性最高。生物種類不同，酶

2、的 也有差異，某些溫泉中的細(xì)菌，其酶的最適溫度竟高達(dá)70 。不同酶的 也不同，人體內(nèi)胃蛋白酶的最適pH為1.9，而胰蛋白酶的最適pH為 。(2)溫度 和pH 或 都會(huì)使酶的 遭到破壞而失去活性。一定的 使酶活性降低，但不會(huì)使酶 。溫度和溫度和pH最適溫度最適溫度最適最適pH8.1過(guò)高過(guò)高過(guò)低過(guò)低過(guò)高過(guò)高低溫低溫失活失活思維激活1 如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明酶的化學(xué)本質(zhì)？提示酶化學(xué)本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(1)證明某種酶是蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)組：待測(cè)酶液雙縮脲試劑是否出現(xiàn)紫色反應(yīng)。對(duì)照組：已知蛋白液雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色反應(yīng)。(2)證明某種酶是RNA實(shí)驗(yàn)組：待測(cè)酶液派洛寧染液是否出現(xiàn)紅色；對(duì)照組：已知RNA溶液派洛寧染液出現(xiàn)紅色

3、。1酶的本質(zhì)與生理功能化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是少數(shù)是RNA合成原料合成原料氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸合成場(chǎng)所合成場(chǎng)所核糖體核糖體細(xì)胞核細(xì)胞核(真核生物真核生物)來(lái)源來(lái)源一般來(lái)說(shuō)，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶一般來(lái)說(shuō)，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶作用場(chǎng)所作用場(chǎng)所細(xì)胞內(nèi)、外或生物體外均可細(xì)胞內(nèi)、外或生物體外均可生理功能生理功能生物催化作用生物催化作用作用原理作用原理降低化學(xué)反應(yīng)的活化能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能2.酶在細(xì)胞代謝中的作用(1)活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。(如下圖)(2)酶是一種生物催化劑，能改變反應(yīng)途徑，其作用是顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，使催

4、化反應(yīng)盡快達(dá)到平衡。提醒酶與一般催化劑的共同點(diǎn)改變化學(xué)反應(yīng)速率，本身不被消耗。只能催化自然界中已存在的化學(xué)反應(yīng)。降低活化能，使反應(yīng)速率加快。加快化學(xué)反應(yīng)速率，縮短達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間，但不改變平衡點(diǎn)。3酶催化速率的表示方法和影響因素(1)酶催化速率的表示方法單位時(shí)間內(nèi)底物(反應(yīng)物)的減少量或產(chǎn)物(生成物)的生成量。(2)影響酶作用的因素及其規(guī)律影響酶促反應(yīng)的因素常有酶濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑、底物濃度等，其變化規(guī)律有以下特點(diǎn)：1)溫度、pH對(duì)酶活性的影響.甲、乙兩圖表示在一定溫度(pH)范圍內(nèi)，隨溫度(pH)的升高，酶的催化作用增強(qiáng)，超過(guò)這一范圍酶催化作用逐漸減弱。過(guò)酸、過(guò)堿、高溫都會(huì)使

5、酶分子的結(jié)構(gòu)破壞，活性不可再恢復(fù)；而低溫只是抑制酶的活性，酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度升高可恢復(fù)其活性。.丙圖表示：影響酶活性的因素有溫度和pH。反應(yīng)溶液酸堿度的變化不影響酶作用的最適溫度。2)底物濃度和酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響甲 乙(在底物足量情況下)甲圖表示：在其他條件適宜，酶量一定的條件下，酶促反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快，但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后，受酶數(shù)量和酶活性的限制，酶促反應(yīng)速率不再增加。乙圖表示：在底物充足，其他條件適宜的條件下，酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。提醒溫度和pH是通過(guò)影響酶活性而影響酶促反應(yīng)速率的。底物濃度和酶濃度是通過(guò)影響底物與酶的接觸而影響酶促反應(yīng)的速率，

6、并不影響酶的活性。(3)酶激活劑和酶抑制劑對(duì)酶活性的影響酶激活劑：能增強(qiáng)酶的活性或使非活性的酶變?yōu)榛钚悦?，如唾液淀粉酶需要被氯離子激活后，其活性才能增強(qiáng)。酶抑制劑：能使酶的活性下降或喪失，如氰化物可以抑制細(xì)胞色素氧化酶的活性。【鞏固1】 下列有關(guān)酶的敘述正確的是()。是有分泌功能的細(xì)胞產(chǎn)生的有的從食物中獲得，有的在體內(nèi)轉(zhuǎn)化而來(lái)凡是活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶酶大都是蛋白質(zhì)有的酶是核酸酶在代謝中有多種功能在新陳代謝和生殖發(fā)育中起調(diào)控作用酶只是起催化作用A B C D解析首先明確酶的概念，根據(jù)概念，可知酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的，具有催化作用，而不具有其他多種功能，絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA?；罴?xì)胞一般都能產(chǎn)

7、生酶，但由于哺乳動(dòng)物和人成熟的紅細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核，不再具有合成酶的功能。答案D【鞏固2】 生物體內(nèi)酶的作用機(jī)理是()。A能使不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生B能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能C為生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)提供能量D催化效率與無(wú)機(jī)催化劑相同解析酶作為生物催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)的速率，不能使本來(lái)不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)順利進(jìn)行。答案B1新鮮的肝臟研磨液含有 ，F(xiàn)e3是一種 ，它們都可以催化過(guò)氧化氫分解成 和 。2Fe3的催化效率為 mol/(mols)，而過(guò)氧化氫酶的催化效率為 mol/(mols)。碳酸酐酶每秒可催化 個(gè)CO2分子的水合作用，反應(yīng)速率比沒(méi)有酶時(shí)快 倍。可見(jiàn)，酶具有 。3一種酶只能催化 或 底物的反應(yīng)

8、，說(shuō)明酶還具有 。例如，唾液淀粉酶只能催化 水解而不能催化 的水解。生物體內(nèi)復(fù)雜的代謝反應(yīng)需要在 的催化作用下才能有條不紊、快速高效地順利進(jìn)行。酶的高效性和專一性酶的高效性和專一性過(guò)氧化氫酶過(guò)氧化氫酶無(wú)機(jī)催化劑無(wú)機(jī)催化劑水水氧氣氧氣610451066105107高效性高效性一種一種一類一類專一性專一性淀粉淀粉多種酶多種酶思維激活2 酶的失活及其因素有哪些？提示絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)在一定條件下會(huì)變性，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化。如果酶發(fā)生變性，將失去催化能力，也稱為“失活”。造成酶失活的條件主要有高溫、過(guò)酸、過(guò)堿等。一定的低溫只是降低酶的活性，但不破壞酶的空間結(jié)構(gòu)。1高效性酶比無(wú)機(jī)催化

9、劑降低活化能的作用更顯著。(1)表示酶高效性的曲線催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所用的時(shí)間，不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。酶只能催化自然界中已存在的化學(xué)反應(yīng)。提醒實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)要選用新鮮肝臟，如果取材不新鮮，肝細(xì)胞內(nèi)的過(guò)氧化氫酶等有機(jī)物就會(huì)在腐生細(xì)菌的作用下分解，使組織中酶的數(shù)量減少且活性降低。滴加氯化鐵溶液和肝臟研磨液時(shí)不能共用一支滴管。原因是酶具有高效性，少量酶帶入氯化鐵溶液中也會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。H2O2具有一定的腐蝕性，使用時(shí)不要讓其接觸皮膚。2專一性每種酶只能催化一種或一類底物的反應(yīng)(1)表示酶專一性的圖解圖中A表

10、示酶，B表示被催化的底物，A在反應(yīng)前后不發(fā)生改變。酶和被催化的底物分子都有特定的結(jié)構(gòu)。3作用條件較溫和在最適溫度和pH時(shí)，酶的活性最高。溫度偏高和pH偏高或偏低，酶活性都會(huì)明顯降低，甚至變性失活。【鞏固3】 在過(guò)氧化氫酶和Fe3的催化效率比較實(shí)驗(yàn)中，把肝臟制成研磨液的目的是()。A有利于過(guò)氧化氫酶的釋放 B保護(hù)過(guò)氧化氫酶C提高過(guò)氧化氫酶的活性 D以上說(shuō)法都不對(duì)解析過(guò)氧化氫酶存在于肝臟細(xì)胞內(nèi)，通過(guò)研磨釋放出來(lái)后，增大與H2O2的接觸面積，進(jìn)而加快反應(yīng)速率。答案A【鞏固4】 根據(jù)下圖所示過(guò)氧化氫分解速率的曲線，說(shuō)明酶的哪一特性()。專一性高效性催化特性在溫和的條件下進(jìn)行A B C D解析由題圖可見(jiàn)

11、，三種不同處理都可以使反應(yīng)達(dá)到平衡點(diǎn)，所有的催化劑都具有這樣的共性。但是達(dá)到平衡點(diǎn)所需時(shí)間不一致，加酶所需時(shí)間最短，這是酶的高效性。專一性是指酶只能催化一種或一類底物質(zhì)的反應(yīng)；在溫和的條件下進(jìn)行是指酶作用的發(fā)揮需要適宜的環(huán)境條件。答案C反思有關(guān)酶的錯(cuò)誤理解歸納錯(cuò)誤說(shuō)法錯(cuò)誤說(shuō)法正確說(shuō)法正確說(shuō)法產(chǎn)生場(chǎng)所產(chǎn)生場(chǎng)所具有分泌功能的細(xì)胞才具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生能產(chǎn)生活細(xì)胞活細(xì)胞(不考慮哺乳動(dòng)物成不考慮哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞等熟紅細(xì)胞等)化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)有機(jī)物有機(jī)物(大多為蛋白質(zhì)，少大多為蛋白質(zhì)，少數(shù)為數(shù)為RNA)作用場(chǎng)所作用場(chǎng)所只在細(xì)胞內(nèi)起催化作用只在細(xì)胞內(nèi)起催化作用可在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、體可在

12、細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、體外發(fā)揮作用外發(fā)揮作用溫度影響溫度影響低溫和高溫均使酶變性低溫和高溫均使酶變性失活失活一定的低溫只抑制酶的活一定的低溫只抑制酶的活性，不會(huì)使酶變性失活性，不會(huì)使酶變性失活作用作用酶具有調(diào)節(jié)、催化等多酶具有調(diào)節(jié)、催化等多種功能種功能酶只起催化作用酶只起催化作用來(lái)源來(lái)源有的可來(lái)源于食物等有的可來(lái)源于食物等酶只在活細(xì)胞內(nèi)合成酶只在活細(xì)胞內(nèi)合成【例1】 下列關(guān)于酶的敘述中，正確的是()。A人體中酶的活性受溫度、pH的影響，并只能在人體的內(nèi)環(huán)境中起作用B酶的形成都要經(jīng)過(guò)核糖體的合成、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工等幾個(gè)階段C酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，因此能加快化學(xué)反應(yīng)速率D酶均是由具有分泌功能的

13、腺細(xì)胞合成的，具有高效性和專一性酶的合成及其作用與特性酶的合成及其作用與特性思維導(dǎo)圖：思路點(diǎn)撥本題主要考查酶的作用條件、本質(zhì)及特性。答案C【變式突破】下列有關(guān)酶的敘述，不正確的是()。A酶是生物催化劑B酶的催化效率很高C酶起催化作用時(shí)和無(wú)機(jī)催化劑相同，是降低分子的活化能D酶在催化反應(yīng)中本身也發(fā)生了變化解析酶是一種有機(jī)催化劑，也具有無(wú)機(jī)催化劑的一些特點(diǎn)，如都是降低分子的活化能，加快化學(xué)反應(yīng)速率；在化學(xué)反應(yīng)前后，性質(zhì)和數(shù)量不變，故D是錯(cuò)誤的。同時(shí)酶又具有自己的特點(diǎn)，如酶的催化效率很高，不能在高溫、高壓等條件下進(jìn)行等。答案D【例2】 生產(chǎn)中使用的普通淀粉酶的最適溫度在4060 之間，而極端耐熱淀粉酶

14、在100 仍能保持較高的活性，因此具有更為廣泛的應(yīng)有前景。某同學(xué)正在設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)以探究溫度對(duì)兩種淀粉酶活性的影響，其中有些問(wèn)題需要你的幫助。(1)此實(shí)驗(yàn)中除自變量和因變量外，還需要考慮_、_及_等因素。(2)在此實(shí)驗(yàn)中，因變量可以用碘液和班氏試劑檢測(cè)，兩種試劑各與何種物質(zhì)反應(yīng)生色？檢測(cè)的是底物還是產(chǎn)物？_；_；最佳檢測(cè)試劑是哪一種？_。探究溫度對(duì)不同酶活性的影響探究溫度對(duì)不同酶活性的影響(3)假設(shè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表，請(qǐng)?jiān)诮o出的坐標(biāo)紙上繪圖反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果。溫度溫度/10 20 30 40 50 607080 90 100普通淀粉酶相對(duì)活性普通淀粉酶相對(duì)活性/%625 43 67 83 6522200耐

15、熱淀粉酶相對(duì)活性耐熱淀粉酶相對(duì)活性/%615 25 48 76 92 100 98 8265思維導(dǎo)圖：解題關(guān)鍵分析出實(shí)驗(yàn)中的各種變量分析出實(shí)驗(yàn)中的各種變量準(zhǔn)確再現(xiàn)相關(guān)物質(zhì)的檢測(cè)鑒定方法及現(xiàn)象準(zhǔn)確再現(xiàn)相關(guān)物質(zhì)的檢測(cè)鑒定方法及現(xiàn)象 歸納整理答案歸納整理答案 普通淀粉酶和耐熱淀粉酶的最適溫度不同普通淀粉酶和耐熱淀粉酶的最適溫度不同 探究溫度對(duì)酶活性的影響探究溫度對(duì)酶活性的影響淀粉碘液淀粉碘液呈紫色呈紫色相關(guān)有機(jī)物相關(guān)有機(jī)物檢測(cè)鑒定方法檢測(cè)鑒定方法 繪制坐標(biāo)曲線繪制坐標(biāo)曲線 自變量溫度為橫坐標(biāo)酶的相對(duì)活性為坐標(biāo)自變量溫度為橫坐標(biāo)酶的相對(duì)活性為坐標(biāo) 檢測(cè)方法比較檢測(cè)方法比較 因該實(shí)驗(yàn)需嚴(yán)格控制溫度故不宜

16、用班氏因該實(shí)驗(yàn)需嚴(yán)格控制溫度故不宜用班氏試劑水浴加熱來(lái)檢測(cè)生成物試劑水浴加熱來(lái)檢測(cè)生成物 標(biāo)明橫、縱坐標(biāo)的數(shù)值、單位、描點(diǎn)連線標(biāo)明橫、縱坐標(biāo)的數(shù)值、單位、描點(diǎn)連線答案(1)pH、酶濃度、底物濃度、產(chǎn)物濃度(任選三個(gè))(2)碘液與淀粉反應(yīng)，碘液檢測(cè)的是底物班氏試劑與還原糖反應(yīng)，檢測(cè)的是產(chǎn)物碘液(3)正確繪圖如下：1下列有關(guān)酶的敘述中，正確的結(jié)論有()。產(chǎn)生酶的細(xì)胞都有分泌功能酶的基本單位是氨基酸或核糖核苷酸酶是生物催化劑生長(zhǎng)激素與呼吸酶可來(lái)自于同一個(gè)細(xì)胞酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能A2個(gè) B3個(gè) C4個(gè) D5個(gè)解析產(chǎn)生酶的細(xì)胞不一定有分泌功能。答案C2對(duì)盛有過(guò)氧化氫的試管加熱和加入催化劑，都能夠促進(jìn)

17、其分解，下列相關(guān)的敘述正確的是()。A二者的基本原理是相同的B前者是使過(guò)氧化氫分子的能量提高，而后者不影響過(guò)氧化氫分子的能量C兩者都可以降低過(guò)氧化氫分子的活化能D酶和Fe3的作用原理是不同的解析加熱主要是使過(guò)氧化氫分子的能量提高，達(dá)到活化能，使反應(yīng)進(jìn)行；催化劑則是降低過(guò)氧化氫分子的活化能，從而能夠發(fā)生反應(yīng)，二者的基本原理是不同的；酶和Fe3都是催化劑，它們的作用原理是相同的，只是效率不同。答案B3根據(jù)下圖，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()。A此圖可反映酶的專一性B圖中D可表示酶C圖中B可表示被催化的底物D圖中E、F可表示B分解后的產(chǎn)物解析圖中A表示酶，B表示底物，E、F表示產(chǎn)物，C、D表示不能被該酶催

18、化的物質(zhì)，反映了酶的專一性。答案B4右圖為某酶在不同溫度下反應(yīng)曲線和時(shí)間的關(guān)系，從圖中不能獲得的信息是()。A酶促反應(yīng)的最適溫度B酶因溫度過(guò)高而失活C酶促反應(yīng)生成物量與時(shí)間的關(guān)系D酶促反應(yīng)速率和酶量的關(guān)系解析從圖中可以看出40 時(shí)酶的活性最高，40 是酶的最適溫度。50 、60 、70 時(shí)，生成物的量先增加后不變，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)停止，高溫使酶失去活性。而酶量與反應(yīng)速率的關(guān)系無(wú)法從圖中獲得。答案D5如圖，A、B、C依次表示在酶濃度一定時(shí)，反應(yīng)速率和反應(yīng)物濃度、溫度、pH的關(guān)系。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(1)圖A中，反應(yīng)物達(dá)到某一濃度時(shí)，反應(yīng)速率不再上升，其原因是_。(2)圖B中，A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度稱_。(3)圖B中，A點(diǎn)到B點(diǎn)曲線急劇下降，其原因是_。(4)將裝有酶與反應(yīng)物的甲、乙兩試管分別放入12 和75 水浴鍋中,20 min后取出轉(zhuǎn)入37 的水浴鍋中保溫，兩試管內(nèi)的反應(yīng)現(xiàn)象分別為：甲_，乙_。(5)圖C表示了下列_的催化反應(yīng)的速率變化曲線A唾液淀粉酶 B胃蛋白酶C胰蛋白酶 D植物淀粉酶答案(1)受酶濃度的限制(2)酶促反應(yīng)的最適溫度(3)溫度升高使酶活性下降(4)反應(yīng)速率加快無(wú)催化反應(yīng)(5)C課堂小結(jié)課堂小結(jié)