【课件】5.1 酶本质的探索

· V / mmol s-1
· V / mmol s-1
0
最适温度
t / OC
酶的活性受温度影响示意图
0 6 最适 pH 10 pH
酶的活性受pH影响示意图
结论：
在最适宜的温度和最适宜的pH下，酶的活 性最高。温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会 明显降低。过酸、过碱和高温，都能使酶的分 子结构遭到破坏而失去活性，且不可逆。
酶的作用条件温和
温度过高、过低；pH过酸、过碱 都会影响酶的活性
原因：绝大多数酶是蛋白质，蛋白质受温度、PH 值的影响
温度对酶活性的影响
1 在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐
渐增强；
2 达到最适温度时，酶
酶 υ/mmol. s-1 活 性
的活性最高；
一般地，动物体内的
3 超过最酶最适适温温度度在时3，5－随40℃着
1 酶具有高效性 2 酶具有专一性 3 酶的作用条件较温和
指单位时间内反应物的消耗量或生成
物的生成量
(mmol/s)
除温度，PH值影响酶的活性，影响酶促反 应速率外，底物浓度，酶浓度也可以影响
酶数量的限制（酶 达到饱和）
前提：底物充足 的情况下
课堂小结
细胞代 细胞内每时每刻进行着许多化学
谢的概 反应，统称为细胞代谢。
少量肝脏 研磨液
3
4
3
4
酶的催化效率是无机催化剂的107－1013 倍
酶只缩短到达化学 平衡的时间，但不 改变化学反应的平 衡点
生成物产量只与反应物的量有关
下图是人体某个化学反应的示意图。
（1）图中的哪个英文字母代表酶？
A
酶既能催化蛋白质的水解，也能催化 脂肪、淀粉水解。
蛋白酶只能催化蛋白质水解，但不能 催化脂肪、淀粉等的水解。脲酶只能催化 尿素分解，对其他化学反应不起作用。
例2.酶是生物催化剂，下列有关酶的
叙述不正确的是( C )
A.所有酶都含有C、H、O、N四种元素 B.酶不一定只在细胞内起催化作用 C.高温、低温、过酸、过碱都会使酶 永久性失活 D.一般说来，活细胞都能产生酶
1.酶具有极强的催化功能，其原因是（ B）
A.增加了反应物之间的接触面 B.降低了底物分子的活化能 C.提高了反应物分子的活化能 D.降低了底物分子的自由能
催化剂：能改变反应物的化学反应速率的物质。
在催化反应中，催化剂与反应物发生化学作用， 改变了反应途径，从而降低了反应的活化能。
活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应
的活跃状态所需要的能量。
H2O2
细胞代谢过程中产生的对细胞有害的物质 过氧化氢，具有很强的氧化性。
自然状态：2H2O2 加热状态： 2H2O2 无机催化剂： 2H2O2 生物催化剂： 2H2O2
具有催化作用的有机物。 绝大多数酶是蛋白质， 少数酶是RNA。
酶在活细胞中产生， 但可以在细胞内， 细胞外甚至在体外
酶是活细胞产生的一类具起有作用
来源
生物催化作用的有机物。
功能
本质
绝大多数酶是蛋白质, 少数的酶是RNA.
二、酶的作用
细胞代谢：细胞内每时每刻都进行着许多化学反应。 催化作用：加速或减缓化学反应速率的现象。
口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进 牙缝里的肉丝两天后还没被消化?
由上述资料可看出酶具有什么特性？
专一性，一种酶只能催化一种或一类 化学反应。
酶具有专一性
酶具有专一性的概念和意义： ❖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。
保证代谢有序进行，每一种酶只能催化一种或一类化 学反应
巴斯德
二、李比希—提出不同的声音
引起发酵的是酵母菌中的 某些物质（化学物质）
这些物质只有在酵母细胞死 亡裂解后才能发挥作用。
李比希（德国化学家）
三、毕希纳—设计实验进行探究
“糖类如何变成酒精？”
是活的酵母还是酵母死亡裂 解产生的物质引起了发酵？
如何设计实验呢？
爱德华·毕希纳
设置对照组： A：活酵母提取液 B:酵母细胞死亡裂解后的提取液
υ/mmol. s-1
2 达到最适pH时，酶的 活性最高；
3 超过最适pH时，随着 pH的继续升高，酶的活 性逐渐下降。
0
最适pH
酶活性受pH影响示意图
pH 4 过酸、过碱会使酶的 空间结构遭到破坏，使
酶永久失活
一般动物体内的酶最适pH在6.5－8.0之间； 但是胃蛋白酶的最适pH为1.5;
植物体内的酶最适pH在4.5－6.5之间；
锁钥关系
注意：1 酶作为催化剂在反应前后质量和结构是不变的 2 无机催化剂没有专一性这一特点
3、作用条件温和
酶活性：酶对化学反应的催化效率。
资料一：洗衣服用加酶洗衣粉时，用温水的 效果比冷水效果好 资料二：发烧时人的胃口变差，原因是什么？ 资料三：人体消化道不同部位消化液的PH不一样，
唾液PH为6.2—7.4 胃液PH为0.9—1.5 小肠液PH为7.6
3. 下列功能特征中与酶无直接关系的是（B ）
A. 消化功能 B. 渗透吸水 C. 蛋白质合成 D. DNA的转录与mRNA的翻译
4. 活细胞内大多数酶的形成部位在（ ）
A. 叶绿体
B. 线粒体
C
C. 核糖体
D. 高尔基体
5. 活细胞内合成酶的原料是（ ）
A. 脂肪酸
B. 氨基酸 D
C. 核糖核苷酸 D. 氨基酸和核糖核苷酸
（用多种方法重复实验）
5 得出结论：脲酶是蛋白质
正确的科学思维 正确的科学方法 严谨的科学态度
胃蛋白酶、胰蛋白酶等多种酶都是蛋白质
坚持不懈的努力 集体智慧的结晶
于1946年获得诺贝尔化学奖
五、科学的发展
20世纪80年代，美国科学家 切赫和奥特曼发现少数RNA 也具有生物催化功能。
大多数酶是蛋白质，少数是RNA
温度的之继间续；升高，酶的活 性逐渐植下细物菌降:4和。0真－菌50最℃适之温间度差
别较大，有的达70℃。
4 温度过高会使酶的空间
0
最适温度
酶活性受温度影响示意图
t/℃ 结构遭到破坏，使酶永久 失活，温度过低只降低酶 活性，不破坏酶
pH对酶活性的影响
1 在一定范围内，随着pH的升高，酶的活性逐渐 增强；
2H2O + O2
2H2O + O2
Fe3+2H2O + O2
酶
2H2O + O2
缓慢
控制变量
实验过程 中可以变 化的因素
变 量
自变量：人为改变的变量 因变量：随自变量的变化而变化的变量
无关变量：可能存在的，对实验结果
造成影响的变量
对照性原则
除一个因素外，其余因素保持不变。 对照性实验
变 自变量： 仅有一个 量 因变量：
细 念：
发现过程
胞 代
酶的发现： 发现过程中的科学探究思想
谢
发现的意义
与 酶 酶的概念：酶是活细胞产生的具有催化作用的有
机物，绝大多数是蛋白质，少数是
RNA。 专一性
酶的特性： 高效性
作用条件较温和
例1．下列有关酶的叙述中，不正确的是
(B)
A．酶是活细胞产生的一类有机. 物 B．酶催化功能的本质是提高反应的活化 能 C．过酸、过碱或温度过高会改变酶的空 间结构 D．酶不会因催化反应而减少
复燃程度
较多 大量
变亮 复燃
结论
过氧化氢在不同条件下的
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
分解速率不一样
因变量
结束
如果把化学反 应比作推石头 越过山丘，加 热相当于加大 推力。
加催化剂则相 无催化剂 当于降低了山
丘的高度。
有催化剂
酶作用的本质:降低化学反应的活化能
活化能
酶并未供给过氧化氢能量，而是降低了过氧化氢 分解反应的活化能。
5.1 降低化学反应活化能的酶 -----关于酶的本质和作用
一、酶本质的探索
19世纪欧洲酿酒业的兴起…
酿酒：糖类 发酵 酒精 + 二氧化碳
发酵：纯化学反应，与生命活动无关
发酵究竟是什么样的过程呢？
一、巴斯德--发现酵母菌
发酵是酵母菌生命活动的结果
发酵是由于酵母细胞的存在， 没有活细胞的参与，糖类不 可能变成酒精
实验结论：
发酵过程并不需要完整的活细胞存在，引起发酵的 是酵母细胞中的物质，而不是酵母本身。
这些物质在酵母细胞生活状态或死亡裂 解状态都能起发酵作用。
酿酒：糖类 酿酶酒精+二氧化碳
1907年获诺贝尔化学奖
酶的化学本质？
四、萨姆纳---酶是蛋白质
1 提出问题：酶可能是一种蛋白质？ 2 做出假设：酶是一种蛋白质。 3 设计实验： ① 实验材料：刀豆种子（富含脲酶） ② 实验方法：用丙酮溶液提取结晶 4 进行实验：证明脲酶是蛋白质
B. 改变可溶性糖分子的结构
C. 防止玉米粒发芽
D. 破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶
解析：经沸水处理后，玉米细胞内的酶失活， 使可溶性糖（有甜味）不能正常转化为淀粉。
同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更明显， 因而催化效率更高。
没有酶催化
能
酶 使
量
活
化
能
降
有酶的催化
低
反应过程
在研究酶性质的过程中,科学家通过 整理大量的实验数据,发现酶的催化效率大 约是无机催化剂的107-1013倍。
由上述资料可看出酶具有什么特性？
高效性
比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
6.在其他条件不变而酶浓度增加时，下列图中能正确表示生 成物量变化的是(图中虚线为酶浓度增加后的变化曲线)