酶高效性.ppt
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酶—酶的催化特性(生物化学课件)
酶的催化特点
酶的催化特点
酶是生物催化剂，与无机催化剂相比，二者有共性； 但酶的化学本质是蛋白质，又在生物体内作用，因此酶的作用 又有特性。
2
酶和一般催化剂的共性
1.用量少而催化效率高； 2.它能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学
反应平衡。 3.只能催化热力学允许的反应，在反应前后不发生
改变。
3
酶催化作用特性
高效性 专一性
4
1．高效性
酶的催化作用可使反应速度提高106 -1012倍。
例如：过氧化氢分解
2H2O2
2H2O + O2
用Fe3+ 催化，效率为6×10-4 mol/mol.S，而用过氧化氢酶催化，
效率为6×106 mol/mol.S。
用-淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶在65C条件下可催化2吨淀粉 水解。
• (3)酸碱催化：
+
-COOH, -NH 3,
-SH,
+
OH HN
NH
广义酸基团 （质子供体）
-COO -,
..
-NH 2,
-S ,-
O-
:N
NH
广义碱基团 （质子受体）
(4)共价催化：
催化剂通过与底物形成反应活性很高的 共价过渡产物，使反应活化能降低，从 而提高反应速度的过程，称为共价催化。
酶中参与共价催化的基团主要包括 His 的咪唑基，Cys 的硫基，Asp 的羧基， Ser 的羟基等。
某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡活的生理意义
避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部 位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。
有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转 变成有活性的酶，发挥其催化作用。
酶的催化特点
酶是生物催化剂，与无机催化剂相比，二者有共性； 但酶的化学本质是蛋白质，又在生物体内作用，因此酶的作用 又有特性。
2
酶和一般催化剂的共性
1.用量少而催化效率高； 2.它能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学
反应平衡。 3.只能催化热力学允许的反应，在反应前后不发生
改变。
3
酶催化作用特性
高效性 专一性
4
1．高效性
酶的催化作用可使反应速度提高106 -1012倍。
例如：过氧化氢分解
2H2O2
2H2O + O2
用Fe3+ 催化，效率为6×10-4 mol/mol.S，而用过氧化氢酶催化，
效率为6×106 mol/mol.S。
用-淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶在65C条件下可催化2吨淀粉 水解。
• (3)酸碱催化：
+
-COOH, -NH 3,
-SH,
+
OH HN
NH
广义酸基团 （质子供体）
-COO -,
..
-NH 2,
-S ,-
O-
:N
NH
广义碱基团 （质子受体）
(4)共价催化：
催化剂通过与底物形成反应活性很高的 共价过渡产物，使反应活化能降低，从 而提高反应速度的过程，称为共价催化。
酶中参与共价催化的基团主要包括 His 的咪唑基，Cys 的硫基，Asp 的羧基， Ser 的羟基等。
某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡活的生理意义
避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部 位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。
有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转 变成有活性的酶，发挥其催化作用。
生物化学 第三章 酶(共65张PPT)
概念: 抑制剂和底物的结构相似，能与底物竞争酶的活性中心,从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。
含多条肽链则为寡聚酶，如RNA聚合酶，由4种亚基构成五聚体。
(cofactor)
别构酶(allosteric enzyme):能发生别构效应的酶
9 D-葡萄糖6-磷酸酮醇异构酶 磷酸葡萄糖异构酶
esterase)活性中心丝氨酸残基上的羟基结合，使酶失活。
酶蛋白
酶的磷酸化与脱磷酸化
五、酶原激活
概念
酶原(zymogen)：细胞合成酶蛋白时或者初分 泌时,不具有酶活性的形式
酶原 切除片段 酶
（–）
（+）
酶原激活
本质：一级结构的改变导致构象改变，激活。
胰蛋白酶原的激活过程
六、同工酶
同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化学反应， 而酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质 不同的一组酶。
正协同效应（positive cooperativity） 后续亚基的构象改变增加其对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越容易。
负协同效应（negative cooperativity） 后续亚基的构象改变降低酶对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越难。
协同效应
正协同效应的底物浓度-反应速率曲线为S形曲线
/ 即： Vmax = k3 [Et]
Km 和 Vmax 的测定
双倒数作图法 Lineweaver-Burk作图
将米氏方程式两侧取倒数
1/v = Km/Vmax[S] + 1/Vmax = Km/Vmax •1/ [S] + 1/Vmax 以 1/v 对 1/[S] 作图, 得直线图
斜率为 Km/Vmax
含多条肽链则为寡聚酶，如RNA聚合酶，由4种亚基构成五聚体。
(cofactor)
别构酶(allosteric enzyme):能发生别构效应的酶
9 D-葡萄糖6-磷酸酮醇异构酶 磷酸葡萄糖异构酶
esterase)活性中心丝氨酸残基上的羟基结合，使酶失活。
酶蛋白
酶的磷酸化与脱磷酸化
五、酶原激活
概念
酶原(zymogen)：细胞合成酶蛋白时或者初分 泌时,不具有酶活性的形式
酶原 切除片段 酶
（–）
（+）
酶原激活
本质：一级结构的改变导致构象改变，激活。
胰蛋白酶原的激活过程
六、同工酶
同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化学反应， 而酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质 不同的一组酶。
正协同效应（positive cooperativity） 后续亚基的构象改变增加其对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越容易。
负协同效应（negative cooperativity） 后续亚基的构象改变降低酶对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越难。
协同效应
正协同效应的底物浓度-反应速率曲线为S形曲线
/ 即： Vmax = k3 [Et]
Km 和 Vmax 的测定
双倒数作图法 Lineweaver-Burk作图
将米氏方程式两侧取倒数
1/v = Km/Vmax[S] + 1/Vmax = Km/Vmax •1/ [S] + 1/Vmax 以 1/v 对 1/[S] 作图, 得直线图
斜率为 Km/Vmax
酶(生物化学)PPT课件
详细描述
酶的活性中心是酶分子中具有特定空间结构的区域，能够与底物特异结合，并 通过催化反应将其转化为产物。活性中心的氨基酸残基通常是高度保守的，对 酶的催化活性至关重要。
酶的专一性
总结词
酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应的性质 。
详细描述
酶的专一性是酶的重要特性之一，它决定了酶在生物体内的 功能。一种酶通常只能催化一种或一类化学反应，这是因为 酶的活性中心具有特定的空间结构和化学环境，只能够与特 定的底物结合并催化相应的反应。
食品保鲜
酶可用于食品保鲜，如抑制果蔬 中酶的活性，延缓成熟和腐烂过 程；也可用于食品中农药残留的
降解。
功能性食品开发
酶可用于开发功能性食品，如通 过酶促反应生产低糖、低脂或高
纤维食品。
酶在环保领域的应用
有毒有害物质降解
酶可用于降解有毒有害物质，如重金属离子、有机溶剂和农药等， 降低其对环境和生物体的危害。
的诊断。
药物生产
酶可用于药物的生产和制造过程中， 如抗生素、激素和蛋白质药物等， 通过酶促反应提高生产效率和纯度。
生物治疗
酶在某些生物治疗过程中起到关键 作用，如基因疗法和细胞疗法中， 酶可促进特定基因的表达或改变细 胞代谢。
酶在食品工业中的应用
食品加工
酶在食品加工过程中起到重要作 用，如淀粉的改性、蛋白质的水 解和油脂的加工等，可改善食品 的口感、营养价值和加工性能。
计算机辅助设计
计算机辅助设计是一种利用计算 机模拟技术来预测和优化酶性能
的方法。
通过计算机模拟，可以预测酶的 催化机制、反应路径和动力学行
为，从而指导酶的优化设计。
计算机辅助设计与其他技术结合， 如量子化学计算和分子动力学模 拟，可进一步提高酶优化效率。
酶的活性中心是酶分子中具有特定空间结构的区域，能够与底物特异结合，并 通过催化反应将其转化为产物。活性中心的氨基酸残基通常是高度保守的，对 酶的催化活性至关重要。
酶的专一性
总结词
酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应的性质 。
详细描述
酶的专一性是酶的重要特性之一，它决定了酶在生物体内的 功能。一种酶通常只能催化一种或一类化学反应，这是因为 酶的活性中心具有特定的空间结构和化学环境，只能够与特 定的底物结合并催化相应的反应。
食品保鲜
酶可用于食品保鲜，如抑制果蔬 中酶的活性，延缓成熟和腐烂过 程；也可用于食品中农药残留的
降解。
功能性食品开发
酶可用于开发功能性食品，如通 过酶促反应生产低糖、低脂或高
纤维食品。
酶在环保领域的应用
有毒有害物质降解
酶可用于降解有毒有害物质，如重金属离子、有机溶剂和农药等， 降低其对环境和生物体的危害。
的诊断。
药物生产
酶可用于药物的生产和制造过程中， 如抗生素、激素和蛋白质药物等， 通过酶促反应提高生产效率和纯度。
生物治疗
酶在某些生物治疗过程中起到关键 作用，如基因疗法和细胞疗法中， 酶可促进特定基因的表达或改变细 胞代谢。
酶在食品工业中的应用
食品加工
酶在食品加工过程中起到重要作 用，如淀粉的改性、蛋白质的水 解和油脂的加工等，可改善食品 的口感、营养价值和加工性能。
计算机辅助设计
计算机辅助设计是一种利用计算 机模拟技术来预测和优化酶性能
的方法。
通过计算机模拟，可以预测酶的 催化机制、反应路径和动力学行
为，从而指导酶的优化设计。
计算机辅助设计与其他技术结合， 如量子化学计算和分子动力学模 拟，可进一步提高酶优化效率。
新教材高中生物第5章第2课时酶的特性pptx课件新人教版必修1
【教材微点发掘】 1 ． 阅 读 教 材 第 84 页 ， 说 出 酶 制 剂 适 于 在 低 温 (0 ～ 4 ℃) 下 保 存 的 原 因 ：
__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ ______________________。 答案：在0 ℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度 下酶的活性可以升高
第2课时 酶的特性
学有目标——课标要求必明
记在平时——核心语句必背
1.酶具有高效性、专一性和作用条件的温和性 1.阐明酶的高效性、专一性和
2.酶具有高效性的原因：与无机催化剂相比，酶降 作用条件较温和
低活化能的作用更显著 2.通过相关的实验和探究，尝
3.过酸、过碱或温度过高都会使酶因空间结构遭到 试控制自变量、观察和检测
(2)设计方案ຫໍສະໝຸດ 项目 材料实验组对照组 等量的同一种底物
试剂
与底物相对应的酶 溶液
新知探究(一) 酶的高效性和专一性 【探究·深化】
[问题驱动] 1．验证酶的高效性 在比较肝脏研磨液(过氧化氢酶)和FeCl3对过氧化氢的 催化效率实验中(如图)，试管甲产生的气泡比试管乙多， 说明 与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性 。
2．验证酶的专一性 (1)实验验证：淀粉和蔗糖不是还原糖，但淀粉水解后会生成麦芽糖，蔗糖水 解后会产生葡萄糖和果糖，麦芽糖、葡萄糖、果糖都是还原糖。下表为比较新鲜 唾液(唾液淀粉酶)对淀粉和蔗糖的催化作用实验，请分析：
操作步骤 可溶性淀
酶生物催化剂.pptx
正比；
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酶浓度对反应速度的影响
• 反应速度与酶浓度成正比：当[S][E],式中Km可
以忽略不计。
k3[E][S] v= Km + [S] =k3[E]
v
o
[S]
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温度对酶促反应速度的影响
产 物 2.0 麦 芽 1.5 糖 的 1.0 毫 克 0.5 数
0 10 20 30 40 50 60 ℃ 温度对唾液淀粉酶活性的影响
例如：有机磷农药中毒 （敌百虫、敌敌畏、乐果杀虫剂1605、1059等）
RO O
P
+
RO X
有机磷化合物
E-OH 羟基酶
RO O
P
+
RO O E
磷酰化酶 (失活)
CHNOH N CH3
解磷定
RO O
P
+
HX
RO O E
磷酰化酶
(失活)
O OR P
CHNO OR + N
CH3
E-OH
乙酰胆碱酯酶是羟基酶，与有机磷农药共价结合后失活，使兴奋 性神经递质乙酰胆碱不能及时清除降解，而是过量地积累引起中毒。
▪ 活化能:在一定温度下一摩尔底物全部进入活化态所需要的
自由能，单位是KJ/mol. （增加温度、加入催化剂降低反应活化能） • 酶促反应：E + S === ES === ES* EP E + P • 非酶促反应：
催化剂的作用是降低反应活化能,从而起到提高反应速度的作用
第22页/共58页
过渡态
酶的最适温度: 酶活性最高时的温度, 也即酶的催化效率 最高, 酶促反应速度最大时的温度。
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酶浓度对反应速度的影响
• 反应速度与酶浓度成正比：当[S][E],式中Km可
以忽略不计。
k3[E][S] v= Km + [S] =k3[E]
v
o
[S]
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温度对酶促反应速度的影响
产 物 2.0 麦 芽 1.5 糖 的 1.0 毫 克 0.5 数
0 10 20 30 40 50 60 ℃ 温度对唾液淀粉酶活性的影响
例如：有机磷农药中毒 （敌百虫、敌敌畏、乐果杀虫剂1605、1059等）
RO O
P
+
RO X
有机磷化合物
E-OH 羟基酶
RO O
P
+
RO O E
磷酰化酶 (失活)
CHNOH N CH3
解磷定
RO O
P
+
HX
RO O E
磷酰化酶
(失活)
O OR P
CHNO OR + N
CH3
E-OH
乙酰胆碱酯酶是羟基酶，与有机磷农药共价结合后失活，使兴奋 性神经递质乙酰胆碱不能及时清除降解，而是过量地积累引起中毒。
▪ 活化能:在一定温度下一摩尔底物全部进入活化态所需要的
自由能，单位是KJ/mol. （增加温度、加入催化剂降低反应活化能） • 酶促反应：E + S === ES === ES* EP E + P • 非酶促反应：
催化剂的作用是降低反应活化能,从而起到提高反应速度的作用
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过渡态
酶的最适温度: 酶活性最高时的温度, 也即酶的催化效率 最高, 酶促反应速度最大时的温度。
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酶是生物催化剂ppt课件
5.底物浓度
酶量一定的条件下，在一定范
反
应
围内随着底物浓度的增加，反 速 率
应速率也增加，但达到一定浓
底物浓度[s]
度后不再增加，原因是受到酶数量和酶活性的
限制。
6.酶浓度
反
应
在底物充足、其他条件适宜且 速
率
固定的条件下，酶促反应速率
与酶浓度成正比。
酶浓度[E]
7.影响酶活性的曲线(多因素)
支 应 物 乘 剩 余 量 ( 相对 量 )
④在各自所控制的温度下保温一段时间
⑤滴加 碘 液 ，观察颜色变化
步骤顺 序
3%淀粉 液
2%淀粉 酶液
温度预 处理
混合后 摇匀
控制温 度
试管1 试管1’ 2ml
1ml 0℃保温5min
混合 0℃保温5min
试管2 试管2 ’ 试管3 试 管 3 ’
2ml
2ml
1ml
1ml
60℃保温5min 100℃保温5min
3、在上述实验中，自变量是什么?无关变量是 什么?
自变量是不同的温度；无关变量是可溶性淀粉溶 液、新鲜淀粉酶溶液、碘液的量
酶活性受许多因素的影响
(1)本实验不宜选用过氧化氢酶催化H₂O₂分解，因为 过氧化氢酶催化的底物过氧化氢在加热的条件下分解 也会加快。
(2)本实验不宜选用斐林试剂鉴定，温度是干扰
淀粉(非还原糖)淀粉酶 麦芽糖(还原糖) ① 淀粉(非还原糖)蔗糖酶淀粉
②再用本尼迪特试剂鉴定，从而探究酶的专一性。
1、探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用
第一步：1ml 水 水 水 淀粉酶淀粉酶 第二步：3ml 淀粉 蔗糖 淀粉酶淀粉蔗糖
第三步：各试管充分摇匀后，37℃保温15分钟
高中生物酶的特性PPT7 人教课标版
二、酶具有专一 性
每一种酶只能催化 一种或一类 化学反应。
细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的 专一性 是
分不开的。
目前发现的酶有 4000 多种,它们分别催化不同
的化学反应。
从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的 条件，比如淀粉酶60℃左右最好。能不能设计一个实验， 来证明温度会影响酶的活性？
2.在测定淀粉酶的专一性时，为什么要用到蔗糖溶液？ 设置对照实验。
3.如果实验失败了，应该怎样做？ 检查实验步骤是否出错，重复实验。
总结：
酶的特性：
具有高效性 比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率
具有专一性 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
作用条件较温和 要有合适的温度
温度对淀粉酶活性的影响 要有合适的pH
最近，想要落在笔尖的话语实在太多，像是汩汩泉水不断的渗透着，滋养着每日的生活，多么想停下来好好的醉一场，多么想停下来好好的笑一场，就如同胖大星昨天发我的那种，等你熬过这段低谷期，也一定要找一个山花烂漫的地方，发自内心的笑出灿烂。 从早上起来时，内心的自己就呼唤出一个声音：好累啊！陪完客户，坐地铁回家，就在自己感觉疲惫不堪时，看到对面一位大叔，40来岁的年纪，提着一个曼玲粥店的袋子坐在边上，掏出了盒饭，大口大口的吃了起来，同行的老周碰了碰我说：“看！对面没有一个人是容易的。”
3
4
3
4
为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？
说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
1、事实上，酶的催化效率一般是无机 催化剂的 107 ～1013 倍。
2、上述实验说明了： 酶的具有高效性
3、酶具有高效性的意义：
（1）、保证了细胞内化学反应的顺利进行 ； （2）、保证了细胞内能量供应的稳定 。
【公开课课件】酶的特性课件2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1
项目 材料 试剂 现象 结论
实验组
对照组
等量的同一种底物
与底物相对应的酶溶液
等量的无机催化剂
反应速率很快；或反应用时短 反应速率缓慢；或反应用时长
酶具有高效性
(3)表示曲线：
2．验证酶的专一性 (1)设计思路 验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案：底物相 同酶不同或底物不同酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结 论。
试管编号 2
1 mL
1 mL
2 mL
2 mL
振荡试管
有大量气泡产生 无明显气泡
3 1 mL
1 mL 2 mL 无明显气泡
(1)该实验结果说明了酶的活性和pH有什么关系？
酶的作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会使酶活性降低。
(2)该实验中，能否在加入肝脏研磨液后，直接加入3%过氧化氢溶液， 然后再调节pH?
滴加碘液
1滴
1滴
1滴
结果(现象)
变蓝
不变蓝
变蓝
结论
酶的催化作用需在适宜的温度下进行，温度过高或过低都 会影响酶的活性
(1)同一温度下的淀粉和淀粉酶为什么要预热到同一温度再混合？
保证反应一开始就达到预设温度，不会因为混合而改变温度。
(2)能否用过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响？
不宜。探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度，而过氧化氢在高温时会分 解，影响对实验结果的分析。
(3)上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？
不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解，蔗糖是否被水解都不会使碘液变色。
(4)肽酶能催化多种多肽水解为氨基酸，是否说明肽酶没有专一性？
不是。酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应，肽酶催化的是一 类反应，也说明其具有专一性。
酶具有极高的催化效率和高度的底物专一性.ppt
➢辅酶与辅基作用： •运载氢原子或电子，参与氧 化还原反应 •运载反应基团，参与基团转移。
• 金属离子： • 如Mg 2+、Cu 2+等。 • 金属离子的作用： • 稳定构象 • 构成酶的活性中心 • 连接作用
⒊单体酶、寡聚酶和多酶复合物
• ⑴单体酶(monomeric enzyme) • 一般由一条肽链组成 • 为数不多，且全为水解酶。 • 如： • 溶菌酶、牛胰核糖核酸酶、羧肽酶
素的各种衍生物不起作用。
②相对特异性：
• 一种酶只能作用于一类化合物, • 或一种化学键, • 催化一类化学反应。
• 如：
• α- D-葡萄糖苷酶催化各种α - D-葡糖衍 生物α - 糖苷键的水解（基团专一性）
• 酯酶催化脂类酯键的水解（键专一性）
③立体异构特异性：
• 一种酶只能作用于一种立体异构体 • 或只能生成一种立体异构体
5'
三、 酶的结构
•（一）酶的分子组成
• ⒈单纯蛋白质(single proten) • 仅由氨基酸残基组成。 • ⒉结合蛋白质(conjugate proten) • 由酶蛋白和辅因子组成。
酶蛋白 结合酶（全酶）
辅助因子
小分子 有机物
辅酶 辅基
金属离子
酶蛋白+辅因子=全酶
• 酶蛋白:
• 具有活性中心结构的特殊蛋白质 • 决定底物结合的专一性 • 如：
• 如：
• 延胡索酸水化酶只能催化反丁烯二酸 合成苹果酸及其逆反应.
• L-氨基酸氧化酶只能催化L-氨基酸的 氧化而不能催化D-氨基酸的.
3、酶催化反应的可调节性
• 为适应不断变化的内、外环境和生 命活动的需要，酶促反应受许多因 素的调控。