[史上最强生物课件]第5章 第1讲 降低反应活化能的酶 第2讲 ATP

抑 制
反馈调节
10、思维误区警示 易错分析——对酶概念的理解不到位 酶知识的正误辨析
正确说法
产生 凡是活细胞都能产生(不考 场所 虑人的成熟红细胞) 化学 有机物（或多数是蛋白质， 本质 少数为RNA）。 基本 单位 合成 场所 氨基酸或核糖核苷酸 核糖体或细胞核
错误说法
具有分泌功能的 细胞才能产生 蛋白质 氨基酸 核糖体
6.请用坐标图表示酶浓度与酶促反应速率的关系
在底物充足、其他条件适宜且固定的条件下， 酶促反应速率与酶浓度成正比。
7.怎样表示酶的活性大小？
通常以单位时间内底物减少的量或产物生成 的量（即反应的速度）来表示酶活性的大小。
Y
生成物的量 反应物的量
X
反应时间
例1：出现下图情况的可能原因主要有哪些？
为底物浓度，其中正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和
反应速率关系的是
B
例3：（2007广东）动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧 酶，能转一催化1mol谷氨酸分解为1molγ—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，结果见下图。胜券P57
自变量：
证明酶具有专一性的实验
淀粉酶溶液 斐林试剂
因变量：
淀粉溶液 淀粉酶溶液 斐林试剂
砖红色 沉淀
蔗糖溶液
不出现砖 红色沉淀
沸腾 2min 淀粉酶可以催化淀粉水解而不能催化蔗糖水解反应 实验结果： 实验结论： 酶具有专一性
60OC 5min
酶的催化作用
(1)一般实验设计思路
实验组：底物 + 相应酶液检测底物是否被分解
②.酶可在1s内完成非酶体系需要3年-30万年时 间的反应。 ③.一种酶只能催化一种或一类反应。 如何证明酶具有高效性？
来自百度文库
实验⑴——比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率 •原理： 教材P78 胜券 P51
新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，Fe3+ 是一种 无机催化剂，它们都可以催化过氧化氢酶分解成 水和氧。
气体量/mL
A
气体量/mL
B
气体量/mL
C
气体量/mL
D
时间
(3)为保证上述实验的科学性，需要控制的其他外 界因素有 温度(或光照或气压等) 。
当人误食了含有重金属的食物或农药后，有 一种应急措施，就是赶紧给病人大量喝牛奶或豆 浆，请问这是为什么？ 牛奶和豆浆中含有大量的蛋白质，这些蛋白质 可以和重金属或有机物结合，而使这些金属离子 和有机物发生沉淀。当人误食了含重金属的食品 或农药后，大量饮用牛奶或豆浆可使这些有毒物 质沉淀下来不被消化道吸收，从而也就避免了这 些有毒物质与人体中正常的酶接触的机会，而保 护了这些酶的活性。
明酶具有专一性。
4.怎样用坐标图表示温度、pH影响酶活性？
甲曲线表明：
在一定温度范围内，随温度的升高酶的催化作用增强，
超过这一范围，随温度的升高酶的催化作用逐渐减弱。
乙曲线表明： 随着pH的降低，酶的催化能力逐渐降低；高于最适pH时， 随着pH的升高，酶的活性逐渐下降。
酶的催化能力的发挥有一个最适pH，在低于最适pH时，
（3）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。
例4.下列符合下图所示含义的是（ B
）
A、随PH从5升高到7，酶的活性逐渐降低
B、随PH从5升高到7，酶的最适温度不变
C、温度从0到A变化过程中，酶的活性逐渐降低
胜券P51
反 应 速 度 淀 粉 酶
胃 蛋 白 酶
胰 蛋 白 酶
酸性
中性
碱性
①不同酶的最适PH值不同，最适温度也不同； ②高温、过酸和过碱的环境破坏酶的空间结构，使酶失活 ③低温并不破坏酶的空间结构，但使酶的活性下降，温度 升高可恢复其活性。
5.怎样用坐标图表示酶促反应速率与底物浓度的关系？
酶量一定的条件下，在一定范围内随着底物浓度的 增加，反应速率也增加，但达到一定浓度后不再增加，原 因是受到酶数量和酶活性的限制。
在生物体内均属高效能物质，即含量 少、作用大、生物代谢不可缺少
同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显 著，因而催化效率更高。 大量实验数据表明，酶的催化效率大约是无机 催化剂的107—1013倍。
(二)、酶的特性及实验
1.与无机催化剂相比酶具有： ——高效性、专一性
①.酶的催化效率是无机催化剂的107-1013 倍。
1
请根据以上实验结果，回答下列问题;
（1）在图2-1-5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
3
（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2-1-5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。
D、该酶的最适PH值为7
5
（1）纵坐标为反应物剩余量， 剩的越多，生成物越少，反应 速率越慢。 （2）图示pH=6时，反应物剩 余量最少，应为最适pH。 （3）当pH改变时，最适温度 保持不变。
7 6
A
Ⅱ和Ⅰ相比较，Ⅱ的酶促反应速率慢，这是由温度低，酶活性降低导致的；
例5.下图表示在不同条件下，酶促反应的速率变化曲线， 下列说法中错误的是 （ B）
正确说法 既可在细胞内，也可在 作用场所 细胞外、体外发挥作用
低温影响酶的活性，不 温度影响 破坏酶的结构，高温使 酶变性失活。
错误说法 只在细胞内起 催化作用。
低温引起酶变性 失活。 酶具有调节、催 化等多种功能。 有的来源于食物。
作用
来源
酶只起催化作用。
生物体内合成。
纠正训练：1、下列有关酶的叙述，正确的是（ C ①是有分泌功能的细胞产生的
(1)若土豆片为4片时，每隔5分钟收集一次数据，根据数 据绘制出如上曲线图。20分钟后，气体量不再增加的原因 是：过氧化氢量有限
(2)若土豆片为8片时，和上述实验所得的曲线(实 线)相比，实验结果的曲线最可能是下列 C 图
中的虚线。如果要获得更多的气体，在不改变 溶液体积的条件下，可采取的方法 是 增加过氧化氢浓度 ，其结果可用 A 图中的 虚线表示。气体量
A.酶促反应的速率可用底物消失所需 的时间（或产物生成的速率）来表示
B.Ⅱ和Ⅰ相比较，酶促反应速率不同
是因为它们的酶浓度和温度不同
C.AB段影响酶促反应速率的主要限制
因子是底物浓度
D.若想探究不同温度对酶活性的影响，至少应设计3种不
同的温度
例6：将一个土豆(含有过氧化氢酶)切成大小和厚薄相同 的若干片，放入盛有一定体积和浓度的过氧化氢溶液 的针筒中(如下图所示)，以探究酶促反应的相关问题。 根据实验现象与数据分析答题。 胜券P53
实验⑵——探究淀粉酶对蔗糖的作用
实验原理： 淀粉（非还原糖） 淀粉酶 蔗糖（非还原糖） 蔗糖酶 还原糖+斐林试剂 实验设计思路： 用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖水解，再用斐林试剂鉴 水浴加热 麦芽糖（还原糖） 葡萄糖+果糖（还原糖） 砖红色沉淀
定水解产物，根据是否有砖红色沉淀出现来判断淀粉酶对
二者是否都有催化作用，从而探究酶的专一性。
实验组：人为改变条件（人为特别处理）或未知实验
结果的一组实验。
自变量：人为改变的变量（要研究的变量）。
因变量：因（随）自变量的变化而发生变化的变量。
无关变量：实验过程可能还会存在一些可变因素，对
实验的结果造成影响，这些可变因素为无关变量。
比较过氧化氢在不同条件下的分解
对照组： 试管1 实验组： 试管2；试管3和4 自变量： 温度；催化剂的种类 无关变量：H2O2的浓度与剂量、催化剂的浓度与剂量等 因变量： 单位时间内产生气泡的多少
当约400个核苷酸的RNA单独存在时，也具有完成切割
rRNA前体的功能，并证明了此RNA分子具有全酶的活性。
•酶与激素的比较： 酶 激素
来源
活细胞产生
专门的内分泌腺或特 定部位细胞产生
绝大多数是蛋 固醇类、多肽、蛋白 化学本质 白质，少数是 质、氨基酸、脂质等 RNA 生物功能 共性 催化作用 调节作用
（1）催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比， 酶的催化效率更高。 （2）酶只能缩短达到化学反应平衡所需时间,不改变化 学反应的平衡点。 （3）酶只能催化已存在的化学反应。
3.怎样用坐标图表示酶专一性？
加入酶B的反应速率与无酶条件下的反应速率 相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明 显加快，说明酶B对此反应无催化作用，进一步说
对照组：底物 + 等量蒸馏水检测底物不被分解
(2)实验结果分析：
根据底物性质利用相应试剂检测，若底物被分解，则 证明酶具有催化作用，否则不具有催化作用。 (3)实验变量： 自变量是相应酶液的有无， 因变量是底物是否被分解。
(三)、与酶有关的曲线分析 1.什么是酶的催化活性？ 单位时间内底物的减少量或产物的生成量。 2.怎样用坐标图表示酶催化化学反应的高效性？
实验中自变量的控制方式
自变量 1 2 3 温度的高低 PH的高低 催化剂的种类 ①加法原理：
与常态相比，人为增加某种
影响因素的原理。 ②减法原理：
4 5 6
CO2的有无 光照的强弱 酶的浓度
与常态相比，人为去除某种
因素即减法原理。
实验要排除无关变量干扰： ①所有用生物材料要相同 （数量、质量、长度、体积、来源和生理 状况等） ②所用实验器具要相同 （大小、型号等） ③所用实验试剂要相同 （成分、浓度、体积等） ④所用处理方法要相同 （培养条件等） 问题⑶如何证明酶具有专一性？
②有的从食物中获得，有的从体内转化而来 ③凡是活细胞都能产生酶 ④绝大多数酶是蛋白质 ⑤有的酶是蛋白质，有的是固醇 ⑥酶在代谢中有多种功能
）
⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用
（2）原因是：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。 原因是：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。
4
（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， 向反应混合物种加入一定量的重金属离子后，请在图21-6中画出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。
核酶（ribozyme）主要指一类具有催化功能的
RNA，亦称RNA催化剂。核酶是1982年，Cech等研究原 生动物四膜虫rRNA时，首次发现rRNA基因转录产物的I 型内含子剪切和外显子拼接过程可在无任何蛋白质存在的 情况下发生，证明了RNA具有催化功能。为区别于传统 的蛋白质催化剂，Cech给这种具有催化活性的RNA 定名 为核酶。 1983年Altman 等人在研究细菌RNase P时发现，
抑制剂对酶的影响
9.产物浓度对酶活性的影响
当酶促反应的产物浓度达到一定量时，产物会与酶相 结合，改变酶的空间结构，使酶活性降低，反应速率降低。 当产物由于消耗而减少时，产物与酶分离，酶的空间结构 恢复，酶活性恢复。细胞中通过产物浓度对酶活性进行调 解，维持细胞正常的稳态。
底物 正常反应 酶 产物 恢复正常 产物 抑制
2H2O2 2H2O2
Fe3+
过氧化氢酶
2H2O + O2 2H2O + O2
•观察比较产生气泡的量，以及收集到的氧气使 无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度得出结论。
酶的高效性实验
实验设计原则：等量、对照、单一变量
实验结论：与无机催化剂相比酶具有高效性
对照组：一般来说,是指保持原有状态（未做处理） 或已知影响因素所造成结果的一组实验。
在底物的量有限的情况下①酶制剂的量不同 ②温度
不同（或PH不同）皆可导致酶的活性不同，从而导致出现 上图中的现象。
8.酶促反应速度的影响因素分析
胜券P51
若酶浓度一定，酶反应速率随底物（反应物） 浓度变化的曲线是怎样的？
若酶的浓度增加时，曲线应如何变化？
例2．（2003.上海高考题）下图纵轴为酶反应速度，横轴
第5章 细胞的能量供应和利用
第1讲 降低化学反应活化能的酶
一、构建关于酶的知识网络
(一)、酶的本质及生理功能
化学本质
合成原料 合成场所
绝大多数是 蛋白质 。
氨基酸
少数是RNA 。
核糖核苷酸
核糖体
活细胞 催化作用
细胞核
来源 生理功能
作用原理
降低化学反应的活化能
酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。 氨基酸、核糖核苷酸、 •酶的基本单位、合成场所是什么？ 核糖体、细胞核 •能催化淀粉酶水解的酶是哪种？ 蛋白酶