酶与酶促反应

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酶促反应和酶的作用机制

酶促反应和酶的作用机制

酶促反应和酶的作用机制酶是一种生物催化剂,也是生命体系中非常重要的一种蛋白质。

酶的作用机制是通过酶促反应来完成的,这种反应是基于酶与底物之间的相互作用。

酶与底物结合形成酶底物复合物,反应后酶与产物解离,使得底物转化为产物。

酶促反应往往速度非常快,特异性较高,因此具有非常广泛的应用前景。

下面将从酶促反应的基本原理和酶的作用机制两方面来详细阐述。

一、酶促反应的基本原理酶促反应是一种基于酶与底物之间的相互作用来进行的化学反应。

这种反应不仅与物质的性质、反应条件有关,而且也与酶的特定性质以及生物环境下的活性相关。

在酶促反应中,酶与底物通过多种非共价键相互作用形成酶底物复合物,复合物中活性中心的化学性质被改变,从而产生反应。

这种反应可以简化为以下四个步骤:1. 亲和力:酶能够与底物结合的过程称为亲和力。

这种相互作用的前提是酶要具有适当的构象,与底物结合必须与一个特定的位点相互作用。

2. 过渡态:酶底物复合物中活性位点经历了一系列形态变化,从而形成一个临时的稳定结构,称为过渡态。

3. 成品生成:过渡态分解后,产生的产物与酶比较弱的相互作用,从而释放酶,进行下一次反应。

4. 酶活性的调节:酶活性的调节是由于底物、产物或其他非底物分子对酶的亲和力和/或立体结构的变化所引起的。

二、酶的作用机制酶的作用机制是基于其分子结构和学问性质的,主要有以下几种:1. 酶催化作用:酶可以促进底物分子之间的反应,降低反应的能垒,从而使化学反应更加容易进行。

2. 特异性:酶的活性中心由一定的氨基酸序列组成,这种序列的三级结构决定了酶的特异性。

在酶底物复合物中,酶能够与特定的底物结合,由于底物在酶的活性中心区域上的结构与底物的大小、形状和化学性质互相适应而产生特异性。

3. 反应速率:酶催化反应的速度比无酶反应快得多,因为酶结构中的活性中心能够提醒底物之间的相互作用。

酶催化反应的速率取决于反应底物的浓度、酶催化的速率常数和反应条件等。

第三章酶与酶的促反应

第三章酶与酶的促反应

第三章酶与酶的促反应名词解释全酶对于大多数化学本质为蛋白质的酶来说,按照化学组成可分为单纯酶和结合酶两大类。

全酶(又称结合酶)除了蛋白质组分外,还含有对热稳定的小分子物质。

前者称为酶蛋白,后者称为辅因子。

酶蛋白和辅因子单独存在时,均无催化活力。

只有二者结合成完整的分子时,才具有活力。

此完整的酶分子称为全酶。

全酶=酶蛋白+辅因子酶的辅助因子:主要包括金属离子和小分子有机化合物,在酶促反应中主要决定反应的种类和性质,在反应中起到传递电子、原子或某些化学基团的作用。

辅酶和辅基:辅酶是指以非共价键和酶蛋白结合的小分子有机物质,通过透析或超滤等物理方法可以除去。

辅基是指以共价键和酶蛋白结合的小分子有机物质,不能通过透析或超滤的方法除去酶的活性中心是指酶分子能与底物特异性结合并将底物转化为产物,具有特定空间结构的区域。

使酶分子执行其催化功能的部位同工酶催化相同的化学反应,而酶蛋白的分子结构,理化性质及免疫学性质不同的一组酶(5种乳酸脱氢酶同工酶)变构调节变构调节(也叫别构调节)是指一些代谢物与某些酶分子活性中心以外的某一部位可逆的结合(非共价结合),引起酶构象变化、从而改变酶的催化活性,此种调节方式叫做变构调节。

共价修饰调节在其他酶的催化作用下,某些酶蛋白肽链上的一些基因可与某种化学基因发生可逆的共价结合,从而改变酶的活性,此过程成为共价修饰。

抑制剂凡能是酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称为酶的抑制剂。

Km米氏常数(Km)的含义是酶促反应达最大速度(Vm)一半时的底物(S)的浓度。

竞争性抑制抑制剂的结构与底物结构相似,能与底物竞争结合在酶的活性中心,从而降低或抑制酶活性这种抑制作用称竞争性抑制剂,这种抑制作用称竞争性抑制作用。

底物浓度增大,抑制下降。

Km增大,亲和力下降,Vm不变非竞争性抑制有些抑制剂可与酶活性中心以外的必需基团结合,不影响酶与底物的结合,抑制剂和底物可同时结合在酶分子上,形成酶-底物-抑制剂复合物,不能释放出产物,使酶活性丧失,这种抑制剂称为非竞争性抑制剂,这种抑制作用称为非竞争性作用。

酶

5、将胃蛋白酶和唾液淀粉酶混放在37oC,PH值 为7左右的溶液中,再放入蛋白质和淀粉,是否 都能被分解呢?
6、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)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
1、人体内每秒钟要进行上百万次的化学反应, 这些化学反应为何能如此快速、高效、有序、 顺利进行的呢?
2、酶是如此的神秘,但科学家们还是揭开了 它那神秘的面纱,你揭开它了吗?
(核酶)
酶的产生
酶的作用
酶的本质 你能给酶下个完整的定义吗?
第一节:酶的概念
一、概念 酶是由活细胞产生的能够在体内外起催化作用的生 物催化剂 酶催化的生物化学反应,称为酶促反应 在酶(E)的催化下发生化学变化的物质,称为底物 (S),反应的生成物称产物(p) 酶促反应
• 每种酶各自最适 PH值 • 高于或低于最适 PH值,酶的活 性都会降低,甚 至丧失,且不可 恢复。
胃蛋白酶
酶 活 性
淀粉酶
胆碱酯酶
0
2
4
6
8
10
pH
五、激活剂对酶促反应速度的影响
激活剂: 使酶由无活性变为有活性或使酶活性增 加的物质 • 必需激活剂 :缺少时,酶将失去活性 • 非必需激活剂:缺少时,酶催化效率降 低
酶原激活的生理意义
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 。
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。(凝血酶原与凝血酶)
四、 同工酶

酶促反应影响因素

酶促反应影响因素

酶促反应影响因素酶促反应影响因素1. 温度:温度高于酶的最适活性温度,会加速酶分子的活性,而酶活性过高则可导致酶烧伤或破坏,从而降低反应的速率,所以保持合适的温度是影响酶促反应的重要因素之一。

2. 酶浓度:酶浓度是影响酶促反应速率的主要因素,它直接影响反应中酶与底物之间的接触次数,当酶浓度增加时,酶与底物越多,接触次数越多,反应速率自然越快,反之,当酶浓度过低时,反应速率就变慢。

3. pH值:pH值也会影响酶促反应,每种酶都有自己最适宜的pH值,若pH值过高或过低,酶活性可能会下降,甚至在一定的极端条件下可能造成酶的解离,因此需要控制反应的pH值。

4. 辅助因子:对于一些特定的酶,还需要加入某些激活剂或辅助因子,才能促进反应,引起酶活性。

例如,维生素是不可缺少的辅助因子,它们可能和一些酶结合形成介质型酶,影响酶促反应的反应速率。

5. 抑制剂:在生理反应过程中,也需要抑制酶的活性,而一些有机分子可以抑制酶的活性,从而降低反应的速率。

抑制剂的效果受其类型、浓度和pH值等影响,如果抑制剂的浓度过高,将会完全抑制酶活性,从而降低反应的速率。

6. 氧化剂和还原剂:氧化剂和还原剂都会影响酶促反应,氧化剂可以促进酶的反应速率,而还原剂则可以降低酶的反应速率。

例如,苯酚可以作为氧化剂加速酶促反应,而过氧化氢则可以作为还原剂,降低酶促反应的速率。

7. 金属离子:一些金属离子也可以影响酶的反应速率,其中锰、铜、铁等离子可能介导酶的正向活性,而硫酸钙、硫酸镁、硫酸铝等离子可能起抑制作用,降低酶的反应速率。

因此,温度、酶浓度、pH值、辅助因子、抑制剂、氧化剂和还原剂以及金属离子等都是影响酶促反应速率的重要因素。

基于此,实验室工作者可以在有效控制这些条件条件的基础上,改善反应的质量和效率,从而获得更佳的实验结果。

二、酶浓度对酶促反应速度的影响

二、酶浓度对酶促反应速度的影响
6
五、抑制剂对酶促反应速度的影响
酶的抑制剂(inhibitor) ➢凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋 白变性的物质称为酶的抑制剂。 ➢酶的抑制剂可逆地或不可逆地降低酶促 反应速率。
酶的抑制剂不同于酶的变性 ➢抑制剂对酶有一定选择性 ➢引起变性的因素对酶没有选择性
7
抑制作用
抑制作用的类型
巯基酶抑制剂 * 专一性抑制
• 抑制剂:有机磷化合物→羟基酶(农药1059、敌百虫) • 解毒:解磷定(PAM)
RO X
P + E OH R'O O 有机磷化合物 羟基酶
RO O EP来自+ HXR'O O
磷酰化酶

+ CHNOH N
CH3 解磷定
+
N
E OH
O OR' P
CHNO OR
CH3
11
乙酰胆碱不能被失活的胆碱酯酶水解而积蓄, 引起迷走神经持续兴奋发生中毒症状。
二氢蝶呤
FH2
FH4
谷氨酸 磺胺类药物(-)
(氨甲蝶呤)
MTX(-)
结构相似
结构相似
细菌不能利用环境中的叶酸合成二氢叶酸
17
竞争性抑制剂作用特点 ➢ I与S结构类似,互相竞争与 酶 结合; ➢ 抑制程度取决于[S]和[I]的相对比例; ➢ ↑[S],可以减少或去除抑制作用; ➢ Vmax不变,Km增大。
酶催化活性最大
时的环境pH。
0
2
4
6
胆碱酯酶
8
10 pH
4
四、温度对酶促反应速度的影响
➢ 酶促反应速度最快时反应体系的温度称为酶促 反应的最适温度(optimum temperature)。

生物必修ⅰ苏教版4.1酶和酶促反应课件2.ppt

生物必修ⅰ苏教版4.1酶和酶促反应课件2.ppt
蛋白质
只在细胞内 起催化作用
9
温度 影响
作用 来源
低温影响酶的活性,不破 坏酶的结构,但高温使酶 变性失活
酶只起催化作用
生物体内合成
低温、高温引 起酶的变性失活
酶具有调节、 催化等多种功能 有的来源于食物
10
4.探究酶的特性的实验 实践:实验一 酶具有催化性 (1)实验原理 过氧化氢(H2O2)在一定催化剂的作用下,可以分解为水和氧 气。如图示: 2H2O2―催―化――剂→ 2H2O+O2↑ 新鲜酵母菌液中的过氧化氢酶能催化上述化学反应的进行, 而蒸馏水中不含此酶,不能催化此反应。
24
酶促反应速率与温度、pH、酶浓度、底物浓度、 反应产物浓度等有密切关系,其规律如下:
25
2.课题研究 影响酶促反应速率的因素 (1)研究目的:说明影响酶活性的因素。 (2)推荐器材:滤纸、pH试纸、温度计、试管、烧 杯、酒精灯;过氧化氢溶液、葡萄糖、酵母菌液 等。 (3)探究过程
26
①将若干浸入酵母菌液中的小滤纸片(1 cm2)取出 后晾干,制作成附着有过氧化氢酶的滤纸片。
无砖红
从淀⑦以 ,上说现实明象验试记结管录果 内可 有以 麦生色看 芽成沉出 糖砖淀红,生成1号,沉试即淀色管淀生内粉有酶砖能红催色化沉 淀粉水解成麦芽糖。2号试管内无成砖红色沉淀生成,
说明试管内无还原性糖生成,即淀粉酶不能催化
蔗糖的水解。这就是说,酶的催化作用具有特异 性。
17
(3)实验成功的关键 本实验的关键是蔗糖的质量(纯度),以及蔗糖溶液 的新鲜程度。实验用的蔗糖必须保持纯净,实验 前可先用斐林试剂检验一下现配制的蔗糖溶液, 如无砖红色沉淀的产生,则可供学生实验用。另 外,蔗糖溶液应现配现用,以免时间过长后被微 生物分解成还原性糖,影响实验效果。

高中生物 酶促反应及影响酶作用速率的因素 第3课时示范教案 苏教版

高中生物 酶促反应及影响酶作用速率的因素 第3课时示范教案 苏教版

第3课时酶促反应及影响酶作用速率的因素教学过程导入新课教师呈示情景:出示细胞亚显微结构图或让学生观察教材中的细胞图,然后由学生回答线粒体、叶绿体、溶酶体与核糖体等细胞器的作用。

并思考,为何相关的细胞代谢只能在相应的细胞结构中完成或进行?推进新课板书:(三)酶促反应与酶促反应过程教师引导:(1)根据我们前面所学的知识可以知道,细胞内所有的代谢反应都是在酶的催化下进行的。

细胞内各种结构的功能不同,其原因之一是它们的结构中所含酶的种类各异。

(2)如:线粒体是有氧呼吸的主要场所,是由于彻底氧化分解有机物的酶分布于此;核糖体中有合成蛋白质的酶存在使其成为合成蛋白质的场所;叶绿体内有催化光合作用的酶系……(3)细胞空间上酶分布的分隔性和酶的高效性、专一性、多样性,使错综复杂的代谢反应既各自独立又相互协调统一。

(4)我们把这种由酶催化的化学反应称为酶促反应。

师那么酶促反应与一般的化学反应有何区别呢?学生活动:学生小组讨论、代表发言。

生甲酶促反应通常是在常温、常压、接近中性等温和条件下进行的。

生乙酶的催化效率很高,因而生物体内的酶促反应速率很快。

酶促反应中酶的催化往往具有专一性,即一种酶只能催化一种或一类化学反应。

……师在酶促反应中,酶究竟是如何产生催化作用的?学生活动:自主学习课文中“酶促反应的相关知识”,注意观察“酶促反应示意图”中a、b两图的区别,并进行小组讨论。

教师活动:打开自制的Flash课件,动态模拟酶在酶促反应中的作用机制(我们建议在设置媒体技术时,要尽量符合“诱导—契合”模型,而非“钥匙—锁”模型)。

生酶在酶促反应中能催化特定的底物反应,与酶的活性中心有关。

但是,什么是酶的活性中心呢?师①活性中心是指酶分子中直接和底物结合,并和酶的催化作用直接有关的部位。

②酶的活性中心一般位于酶分子的表面,呈裂缝状。

③酶活性中心一般是由两部分组成的,一部分叫做结合基团,主要起到与底物结合的作用;另一部分叫做催化基团,直接参与催化反应。

酶及影响酶促反应的因素

酶及影响酶促反应的因素

生物一轮复习导学提纲(12)必修一:酶及影响酶促反应的因素班级______ 学号______ 姓名___________1.回答下列有关酶的问题:⑴与无机催化剂相比,酶具有________性、________性,并且需要____________的条件。

⑵酶的专一性是指每一种酶只能催化_____________________化合物的化学反应。

⑶一种叫RNaseP的酶,它是由20%的蛋白质和80%的RNA组成。

科学家将这种酶的蛋白质除去,同时提高镁离子的浓度,留下来的RNA仍具有与该酶相同的催化活性。

这一事实说明____ ___________________________。

⑷酶催化作用实质是_______________________________________。

⑸酶促反应的速率通常用单位时间内________________或__________________来表示。

⑹酶的基本组成单位是_____________________________,细胞中酶的合成场所有____________ ______________________________。

2.活化能是指底物分子从初态转变到活化态所需的能量。

右图为酶促反应过程中活化能的改变,据图可得出哪些结论。

3.下为影响酶活性的因素图解,据图分析:⑴甲为酶的活性受温度影响示意图:①经高温处理过的细菌,在温度降至最适温度时,能否继续存活?为什么?②经冷冻处理过的细菌,在温度升至最适温度时,能否继续存活?为什么?③通过该曲线的分析,你能得出什么结论?⑵乙为胰蛋白酶的活性受pH影响的示意图:反应温度(℃)反应温度(℃)反应温度(℃)反应温度(℃)①当将胰液的pH 从9调至2的过程中,胰蛋白酶的活性将怎样变化?②当将胰液的pH 从2调至8的过程中,胰蛋白酶的活性将怎样变化?③通过上述分析,你能得出什么结论?④下图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速度和温度关系的是______。

人民卫生出版社《生物化学》第三章 酶与酶促反应

人民卫生出版社《生物化学》第三章  酶与酶促反应
➢ 金属激活酶: 金属离子为酶的活性所必需, 但与酶的结合不甚紧密。 (己糖激酶)
部分辅酶/辅基在催化中的作用
辅酶或辅基 NAD+或NADP+
FMN或FAD TPP
磷酸吡哆醛 辅酶A 生物素
四氢叶酸 甲基钴胺素/5'-脱氧腺苷钴胺素
转移的基团 氢原子和电子 氢原子和电子
醛基 氨基 酰基 CO2 一碳单位 甲基/相邻碳原子上氢原子、烷基、 羧基的互换
的空间构象所必需。
活性中心以外 的必需基团
结合基团
底物 催化基团
活性中心
溶菌酶的活性中心
* 谷氨酸35和天冬氨酸 52是催化基团;
* 色氨酸62和83、天冬 氨酸101和色氨酸108是 结合基团;
* A~F为底物多糖链的 糖基,位于酶的活性中 心形成的裂隙中。
三、同工酶催化相同的化学反应
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。
辅基 (prosthetic group): 与酶蛋白结合紧密(共价键),不能用透析或超 滤的方法除去。
常见的辅助因子:
小分子有机化合物: 多是B族维生素或其衍生物,在反应中起转运
载体的作用,传递电子、质子或其它基团。P56
金属离子: ➢ 金属酶:金属离子与酶结合紧密,提取过程 中不易丢失。(羧肽酶)
同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的 不同亚细胞结构中,它使不同的组织、器官和不同的亚细胞结构 具有不同的代谢特征。这为同工酶用来诊断不同器官的疾病提供 了理论依据。
三、同工酶催化相同的化学反应
举例:乳酸脱氢酶(LDH1~ LDH5)
乳酸
丙酮酸

酶促反应的机制

酶促反应的机制

酶促反应的机制酶促反应的机制一、引言酶是一种催化生物反应的蛋白质,它能够降低化学反应所需的能量,从而加速反应速率。

酶促反应的机制是指酶催化生物反应的过程,涉及到多个步骤和分子间相互作用。

本文将从底层分子机制、活性中心结构、底物结合和转化等方面介绍酶促反应的机制。

二、底层分子机制1. 酶与底物结合在酶促反应中,酶是与底物相互作用并催化其转化的。

这种相互作用通常涉及到几个基本过程:识别和结合、变形和调整以及催化。

2. 活性中心结构活性中心是酶分子上特定区域,能够与底物结合并催化其转换成产物。

活性中心通常由氨基酸残基组成,并且具有特定的三维结构,这种结构对于特定类型的底物具有高度选择性。

3. 底物转换在活性中心内部,底物通过各种方式被转换成产物。

这种转换通常涉及到酶催化的化学反应,如羟化、氧化、磷酸化等。

三、活性中心结构1. 酶的分类酶根据其催化反应类型和底物特异性进行分类。

例如,乳糖酶是一种分解乳糖的酶,而丙酮酸脱羧酶是一种催化丙酮酸脱羧反应的酶。

2. 活性中心的结构和功能活性中心通常由氨基酸残基组成,并且具有特定的三维结构。

这种结构对于特定类型的底物具有高度选择性。

活性中心能够通过各种方式促进底物转换,如提供质子或电子、形成共价键等。

四、底物结合和转化1. 底物识别和结合在酶促反应中,底物必须与活性中心相互作用才能被催化。

这种相互作用通常涉及到几个步骤:识别、结合和变形。

2. 底物转换在活性中心内部,底物通过各种方式被转换成产物。

这种转换通常涉及到多步骤的酶催化反应,如羟化、氧化、磷酸化等。

3. 产物释放一旦底物被转换成产物,产物就从活性中心中释放出来。

这种释放通常涉及到几个步骤:变形和调整、结合和解离。

五、总结酶促反应是一种重要的生物学过程,其机制涉及到多个步骤和分子间相互作用。

这些相互作用包括底物与活性中心的识别和结合、底物转换、产物释放等。

活性中心是酶分子上特定区域,能够与底物结合并催化其转换成产物。

酶的结构与酶促反应

酶的结构与酶促反应

酶的结构与酶促反应酶是一类生物催化剂,能够在生物体内加速化学反应的进行。

酶可以通过特定的结构来催化特定的反应,这种结构与功能的关系被称为“锁与钥”模型。

本文将探讨酶的结构特点以及酶促反应的机制。

一、酶的结构酶的结构通常由蛋白质组成。

蛋白质由氨基酸经过肽键连接而成,形成了多肽链。

在多肽链的折叠过程中,酶蛋白质链会形成不同的二级、三级和四级结构。

1. 二级结构二级结构是指蛋白质链在空间上的折叠形态,其中最常见的二级结构是α螺旋和β折叠。

α螺旋是由多个氨基酸残基以螺旋形式排列而成,而β折叠则是由多个氨基酸残基以折叠形式排列而成。

这些二级结构的存在以及相对稳定的形态为酶的整体结构提供了基础。

2. 三级结构三级结构是指蛋白质链在空间上的整体折叠形态。

酶的三级结构是由不同的二级结构单元按照一定的方式排列组成的。

这些二级结构单元之间可以通过氢键、离子键、范德华力等相互作用力相连。

这些相互作用力的存在使得酶的结构相对稳定,并且能够保持特定的构象。

3. 四级结构四级结构是指由多个多肽链相互组装而成的酶的整体结构。

多肽链之间可以通过非共价键相互作用,如氢键、离子键、疏水作用力等。

这些多肽链的组装可以使得酶的结构更加复杂,形成活性中心。

二、酶促反应的机制酶促反应是指酶催化下的生物化学反应。

酶在反应中的作用是提供一个活性中心,使得底物能够与酶结合并发生特定的化学反应。

在酶促反应中,通常存在以下几个步骤:1. 亲合作用酶与底物之间通过非共价键的相互作用力来形成酶底物复合物。

这种亲合作用可以使酶底物复合物更加稳定,并增加反应速率。

2. 反应酶底物复合物在活性中心的催化下发生化学反应。

催化作用通常包括底物的分解、合成、重排等过程。

3. 产物释放反应完成后,酶释放产物,并回归到初始状态,以便继续进行下一轮反应。

产物的释放可以通过多种方式实现,如酶与产物的亲和力下降、反应条件的变化等。

三、酶的调控与应用酶的活性可以通过多种方式进行调控,如温度、pH值、底物浓度等。

酶促反应实验报告

酶促反应实验报告

酶促反应实验报告酶促反应是一种在生物体内常见的化学反应过程,其重要性不言而喻。

在生命过程中,我们的身体内有很多种酶,在不同的反应中发挥着不同的作用。

本次实验是通过酶促反应的方式来研究不同条件下对酶作用的影响。

通过实验的结果,加深我们对于酶和酶促反应的了解。

实验方法:材料:过氧化氢、酶、试管、酶标板、醋酸、磷酸盐缓冲液、双氧水。

操作步骤:1.将3倍分贝的过氧化氢与不同浓度的酶混合,分别装在试管中。

2.将不同浓度的醋酸和磷酸盐缓冲液分别混合,用于调节酸碱度。

3.将混合后的试管放入恒温水浴中,每5秒钟记录一次反应的进展情况。

实验结果:实验数据记录表:| 酸碱度 | 酿酒酵母酶 | 酶标板 || ------ | --------- | ------- || 2 | 快 | 快 || 3 | 适中 | 适中 || 4 | 缓慢 | 缓慢 |根据实验结果可以看出,酿酒酵母酶在不同酸碱度的环境下,反应的速度存在较大的差异。

在酸碱度为2的情况下,酶的反应速度最快,其次是酸碱度为3的情况,而酸碱度为4时酶的反应速度最慢。

这也从侧面证明了酶是一种对于环境条件比较敏感的物质,在不同的环境下会有差异表现。

通过本次实验,我们可以得出以下结论:1.不同的酸碱度对于酶活性存在影响。

2.在酸碱度为2的情况下酶反应的速度最快。

4.不同酸碱度下的酶反应速度趋向一致,说明酶的反应受到环境条件的影响较大。

参考文献:1. 王嘉亮, 张小强, 林文豪. 酶结构与功能的研究进展[J]. 化学通报, 2016(04):31-37.2. 刘洋, 朱佳佳, 赵芳芳. 酶影响因素及应用综述[J]. 技术创新与应用, 2018(26):142-143.3. 赵亚非, 宋茂静, 杨月华. 酶活性与温度、温敏性酶[J]. 湖南农业科学, 2015(10):23-25.。

酶的底物特异性和酶促反应速率

酶的底物特异性和酶促反应速率

酶的底物特异性和酶促反应速率酶是生物体内的催化剂,在许多生化反应中起着关键作用。

酶的底物特异性和酶促反应速率是酶学研究中的重要内容。

本文将对酶的底物特异性和酶促反应速率进行探讨,并分析其在生物体内的意义。

一、酶的底物特异性酶的底物特异性指的是酶对底物的选择性。

酶能够识别并结合特定的底物,并将其转化为产物。

酶的底物特异性是由酶的结构决定的。

酶的活性部位有具有特定的结构和电荷,能够与底物形成亲和力较强的结合。

酶的底物特异性可以通过“锁与钥”模型来解释。

在这个模型中,酶的活性部位就像一个锁孔,底物则是适合于这个锁孔的钥匙。

只有当底物的结构与酶的活性部位完全吻合时,才能形成稳定的酶底物复合物,从而进行催化反应。

实际上,酶的底物特异性并不是非常严格的。

一种酶可以与多种底物发生反应,但不同底物的反应速率可能不同。

酶的底物特异性受到多种因素的影响,如酶的空间构象、活性位点的氨基酸残基以及底物的结构。

二、酶促反应速率酶促反应速率是指在酶的作用下,底物转化为产物的速率。

酶促反应速率决定了酶催化的效率和生化反应的速度。

酶促反应速率可以通过酶的催化常数来衡量,常用的催化常数包括酶的最大反应速率(Vmax)和底物浓度为一半时的反应速率(Km)。

Vmax表示在酶浓度饱和的情况下,单位时间内转化的最大底物量。

Vmax取决于酶的浓度和底物浓度。

当底物浓度远远大于Km时,Vmax可以表示为一个恒定值。

而当底物浓度接近Km时,Vmax则表示为底物浓度的函数。

Km表示当反应速率达到Vmax的一半时,底物浓度的大小。

Km可以衡量酶对底物的亲和力和酶的底物特异性。

Km越小,酶对底物的亲和力越强,底物与酶的亲和力越大,Km越大,则表示酶对底物的亲和力越弱,底物与酶的亲和力越小。

酶的底物特异性和酶促反应速率在生物体内具有重要的生理学和生化学意义。

酶的底物特异性使得生物体内的化学反应能够更加高效地进行,减少了底物的能量消耗和副产物的产生。

酶促反应速率可以调节生物体内代谢途径的速度,使其适应外部环境的需求。

化学反应中的酶与酶促反应

化学反应中的酶与酶促反应

化学反应中的酶与酶促反应在化学反应中,酶是一种重要的催化剂。

它们能够加速酶促反应的进行,降低活化能,从而使反应更加高效。

本文将从酶的结构与功能、酶促反应的机制等方面进行讨论。

一、酶的结构与功能酶是一种特殊的蛋白质,由氨基酸组成,具有复杂的三维结构。

它们可以在生物体内特异性地催化化学反应,而不改变自身的化学性质。

酶能够与底物结合形成酶底物复合物,通过改变反应介质中底物的构象,使反应速率增加。

酶的功能主要体现在以下几个方面:1. 催化反应:酶通过提供活化能的途径,降低化学反应的活化能,从而加速反应进行。

这种催化作用可以使反应速率提高几千倍甚至百万倍。

2. 特异性:酶对特定底物有高度的选择性,只与特定的底物结合并催化特定的化学反应。

这种特异性是由酶的结构决定的。

3. 调节反应:酶可以通过调节其自身的活性,根据细胞内外的环境变化,来对化学反应进行调节。

这种调节使生物体能够适应不同的生理和环境需求。

二、酶促反应的机制酶促反应是指在酶存在的条件下,底物发生化学反应,最终生成产物。

酶促反应的机制可以分为以下几个步骤:1. 酶与底物的结合:酶与底物之间通过非共价相互作用力,如氢键、离子键、范德华力等,结合形成酶底物复合物。

2. 底物转化:酶通过改变底物的构象,使其在酶的作用下发生化学变化。

这种构象改变通常涉及底物的键长、键角等参数的变化。

3. 产物释放:酶通过进一步改变底物的构象,使之转化为产物。

产物在酶的作用下与酶解离,释放出来。

通过上述步骤,酶能够在细胞内部发挥催化作用,加速复杂的生物化学反应,从而维持细胞内的代谢平衡。

三、酶与生物反应的应用由于酶对生物反应的催化作用具有高效、特异性和选择性等优点,因此在生物技术领域得到广泛应用。

1. 生物催化:酶在工业生产中被广泛利用,例如酶制剂可以用于制备食品、药物和化妆品等。

利用酶催化反应,可以减少废物产生,提高反应效率。

2. 生物传感器:酶可以被用作生物传感器的生物元件。

酶工程 第二章酶动力学 第一节酶促反应动力学

酶工程 第二章酶动力学 第一节酶促反应动力学

1913年前后,米彻利斯(Michaelis)和曼吞(Menten) 在前人工作的基础上,通过大量的定量研究,提出了酶促动力 学基本原理,并推导出了著名的米-曼氏方程,推导过程如下:
根据上述反应式,中间产物ES的生成速度(底物S的消失速度)
v1=k1[S][E]-k2[ES]
(2-1)
而ES的消失速度(产物P的生成速度) v2=k3 [ES],当反应达到 平衡时,即v1=v2时
第一节 酶促反应动力学
对许多酶的性质的观察和研究得知,在低的底物浓度[S]下, 反应速度(v)直接与底物浓度[S]成正比;在高底物浓度[S]下, 速度趋向于最大值(Vmax),此时反应速度与底物浓度[S]无关 (如图2-1)。
图2-1 单底物酶促反应的反应速度与底物浓度的关系
第一节 酶促反应动力学
图2-5 乒乓反应机理 实际上,多底物酶促反应动力学是非常复杂的,以上只是作以简要介绍, 有关详细内容,可查阅相关专著。
将米氏方程改写成以下形式
以 对作图,绘出曲线,横轴截距即为-值,纵轴截距则是 (图2-2)。
第一节 酶促反应动力学
图2-2 双倒数作图
第一节 酶促反应动力学
二、多底物动力学 通常情况下,酶催化反应涉及两个(少数情况下三个)底物。 现在我们考虑一个涉及两种底物和两种产物的酶促反应物反应。现在已知的生化反应 中有六成以上属于这一种反应。双底物反应的机理有下面三种 可能:
第一节 酶促反应动力学
1.有序反应机理(ordered reaction) 这种情况下,A和B分别可被说成是先导底物和后随底物,Q 是A的产物,最后被释放。A和Q竞争同游离酶E结合,但A和B则 不会(或者Q和B也不会)发生竞争(如图2-3)。依赖烟酰胺腺 嘌呤二核苷酸(NAD+或NADP+)的脱氢酶的反应就属于这种类型。
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)
B.酶在化学反应前后自身化学性质不发生改变 C.细胞环境是酶正常发挥催化作用的必要条件 D.所有酶都含有 C、H、O、N 四种元素 【解析】 RNA 酶含 C、H、O、N、P 五种元素。
【答案】 D
3.下列关于酶的叙述中,正确的是( ①是有分泌功能的细胞产生的
)
②有的从食物中获得,有的从体内转化而来 ③活细胞能产生酶 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
【解析】
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。 乙图中 d 点表示达到化学反应平衡所需时间, e 点表示化学反应的平衡点。 pH 由 b→a 时或温度降低时,酶的活性降低,化学反应速率减慢,到达化学反应 平衡所需的时间延长, 但不会改变化学反应的平衡点, 所以 d 点右移, e 点不移, A 错误、B 正确;pH=c 时,强碱条件破坏酶的空间结构使酶失活,不能催化 H2O2 水解,但 H2O2 在常温下也能分解,所以 e 点不为 0,C 错误;H2O2 量增加 时, 达到化学反应平衡所需时间延长, 同时化学反应的平衡点升高, 即 e 点上移, d 点右移,D 错误。 【答案】 B
(1)图中 ac 和 bc 段分别表示无催化剂催化和有酶催化时反应进行所需要的 活化能。 (2)若将酶变为无机催化剂,则 b 在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降 低活化能,但会提供活化能。
3.酶的作用特性分析
图1 (1)表示酶高效性的曲线(图 1) ①与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。
图2
②催化剂只会缩短达到化学平衡所需的时间,不改变化学反应的平衡点。
(2)在3只烧杯中盛入体积分数为2%、pH分别为_________ 5、7、9 的过氧化氢溶液 (温度相同),再将滤纸片一片片放入其中,在过氧化氢酶的作用下,接触到滤
O2 会附着在滤纸片上。随着O2的增多, H2O2 被催化分解为H2O和O2,___ 纸片的______
滤纸片会向上运动直至浮出液面。 (3)记录滤纸片从进入各烧杯液面到再浮出液面这一过程所用的时间(t)。然 后,以1/t为纵坐标(酶促反应速率)、pH为横坐标,绘制曲线图,如图
(2)操作程序与结论:[ 填表] 序号 1 2 3 4 5 6 7 结论 项目 注入可溶性淀粉 注入蔗糖溶液 注入新鲜______ 淀粉酶溶液 60 ℃保温 2 mL 5 min 2 mL,振荡 2 min 有砖红色沉淀 _____________ 试管 1 2 mL 2 mL 2 mL 5 min 2 mL,振荡 2 min 2
⑧酶只是起催化作用 ⑨酶只在细胞内发挥作用 A.①②⑤ C.③④⑧ B.③⑦⑨ D.④⑤⑥
【解析】
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,即酶大多数是蛋白
质类物质,少数为 RNA,它只有催化功能,在个体发育中起调控作用的是激素。
【答案】 C
影 响 酶 促 反 应 的 因 素
1.温度 酶促反应速率最高时的温度称为酶促反应的_________ 最适温度 ,低于或高于这一 温度都会使反应速率_____ 降低 。 2.pH 酶表现出_________ 最大活性 时的pH称为酶的最适pH。pH对酶活性的影响是通过改
【解析】 题图可以反映温度和 pH 对酶促反应速率的影响,但是影响反应 速率的因素,不仅包括温度和 pH,还有酶浓度等。在反应底物充足的条件下, 增大酶浓度,可以提高反应速率,所以 A、C 正确,B 项错误。题图显示,该酶 的最适 pH 为 2 左右,因此这种酶可能是胃蛋白酶,而不会是唾液淀粉酶,D 项 正确。 【答案】 B
1.酶的基本组成单位是( A.氨基酸 C.氨基酸或核苷酸 【解析】
) B.核苷酸 D.甘油和脂肪酸
本题从理解层次考查酶的化学本质。绝大多数酶属于蛋白质,
少数酶属于 RNA。此题具有很大的区分度,能较好地考查学生对课本知识的理 解程度。 【答案】 C
2.下列有关酶的说法不正确的是( A.不是所有的酶都在核糖体上合成
(2)表示酶专一性的曲线(图 2) ①在 A 反应物中加入酶 A,反应速率较未加酶时明显加快,说明酶 A 催化 A 反应物的反应。 ②在 A 反应物中加入酶 B,反应速率和未加酶时相同,说明酶 B 不催化 A 反应物的反应。 (3)易变性:由于大多数酶是蛋白质,因而会被高温、强酸、强碱等破坏。 蛋白质的空间结构发生改变或破坏,使酶失去生物活性,这种现象称为变性。 (4)反应条件的温和性:酶促反应在常温、常压、适宜 pH 条件下进行。
斐林试剂 滴加________
50~65 ℃水浴保温 观察实验结果
无砖红色沉淀 ____________
淀粉 水解,不能催化_____ 蔗糖 水解 淀粉酶只能催化_____
3.pH 对酶活性的影响:
(1)将若干浸入酵母菌液中的小滤纸片(1 cm2)取出后晾干,制作成附着有
过氧化氢酶 的滤纸片。 ___________
1.如图表示在适宜条件下,等量的过氧化氢经不同处理后生成物的量与时 间的关系曲线(①加入 2 滴过氧化氢酶溶液,②加入 2 滴 FeCl3,③加入 2 滴蒸馏 水),请分析判断下列结论正确的是( )
A.据图分析可知,①~③反应速率从慢到快依次是①<②<③ B.①与②相比,得出的结论是酶具有催化作用 C.①与③相比,得出的结论是酶具有高效性 D.如果仅将实验温度改为 80 ℃,重做上述实验,则反应速率最快的是② 【解析】 据图分析可知,①~③反应速率为:③<②<①;结合酶的特性 和曲线的含义,很容易得出 B、C 两项的结论是错误的,二者的结论颠倒了;当 实验温度改为 80 ℃后,过氧化氢酶因高温而失活,会失去催化作用,所以反应 速率最快的是②。 【答案】 D
活性中心 等发挥作用的。 变酶的_________
3.酶的浓度和底物的浓度 (1)在酶促反应中,酶先要与底物形成___________ 中间复合物 ,当底物浓度大大超过
pH 不变时,酶的浓度与酶促反应速率成_______ 正比例 关系。 酶的浓度而_____ 温度 和____
(2)如果酶促反应的底物只有一种,当其他条件不变、酶的浓度一定的情况 下,在底物的浓度较低时,反应速率随底物的浓度的增加而急剧____ 加快。反应速 率与底物的浓度成_______ 正比例 关系;当底物的浓度达到某一定值后,再增加底物 的浓度,反应速率不再增加 ________。图b
图c
(1)图 a 说明:①在最适 pH 时,酶的催化作用最强,高于或低于最适 pH, 酶的催化作用将减弱。 ②过酸、过碱都会使酶失活。 ③不同的酶最适 pH 不同。 (2)图 b 说明:①在一定温度范围内,随温度的升高,酶的催化作用增强, 超过这一范围酶催化作用将减弱。 ②低温只会抑制酶的活性,而高温会使酶失活。 (3)图 c 说明:反应溶液中酸、碱度的变化不影响酶作用的最适温度。
2.图甲是 H2O2 酶活性(V)受 pH 影响的曲线,图乙表示在最适温度下,pH =b 时 H2O2 分解产生的 O2 量随时间(t)的变化。若该酶促反应过程中改变某一初 始条件,以下说法正确的是( ) 【导学号:21210027】
A.pH=a 时,e 点下移,d 点左移 B.适当降低温度,e 点不移,d 点右移 C.pH=c 时,e 点为 0 D.H2O2 量增加,e 点不移,d 点左移
知 识 点 一
当 堂 即 时 达 标
知 识 点 二
第一节 第 2 课时
ATP 和酶
学 业 分 层 测 评
酶与酶促反应
知 识 点 三
1.归纳酶和酶促反应的概念。(重点) 2.分析酶的特性及酶特性的实验探究。(重、难点) 3.说明影响酶促反应的因素。 4.尝试用坐标曲线图表示酶的特性和各种因素对酶促反应的影响。 (难点)
酶 与 酶 促 反 应
1.酶 (1)产生场所:_______ 活细胞 。 (2)作用:催化化学反应。
蛋白质 。 (3)化学本质:是一类特殊的_______
(4)催化机理:降低反应的_______ 活化能 。
2.酶的特性[ 连线]
【答案】 ①—b ②—c
③—a
3.酶促反应
酶 催化的化学反应。 (1)概念:由___
(4)pH 对不同酶活性的影响
一定限度的pH范围 内才有活性,超过这个范围酶就会永 ①每一种酶只在___________________
久失去活性。 ②在一定条件下, 一种酶在某一 pH 时活性最大, 此 pH 称为该酶的最适 pH。
[合作探讨] 探讨1:在验证酶具有催化作用的实验中,滴加新鲜酵母菌液和蒸馏水时, 为什么不能共用一支吸管? 【提示】 滴加新鲜酵母菌液和蒸馏水时,不能共用一支吸管,否则滴加
3.如下图表示人体内某种酶促反应的反应速率受温度和 pH 的影响情况, 下列解释不正确的是( )
A.在 a 点,将酶的浓度增大一倍,反应速率可能增大 B.在 b 点,将酶的浓度增大一倍,反应速率不可能增大 C.在 c 点,将酶的浓度增大一倍,反应速率可能增大 D.该图不能反映唾液淀粉酶催化效率的变化特征
催化效率 。 (2)酶活性:酶对化学反应的_________
[合作探讨] 探讨1:绝大多数酶是蛋白质,这类酶水解后最终产物是什么?这类酶与双 缩脲试剂反应呈什么颜色? 提示:氨基酸;紫色。 探讨2:20 世纪 80 年代,科学家发现了一种 RNaseP 酶,由 20%蛋白质和 80%RNA 组成,把这种酶中的蛋白质部分除去,留下来的 RNA 部分具有与全酶 相同的催化活性。这说明什么? 提示:说明有的 RNA 也具有催化作用。 探讨3:酶只能在细胞内起催化作用吗?
[合作探讨] 探讨1:若让你选择一种检测试剂验证酶的化学本质,你会选择哪种试剂? 应如何界定检测结果及结论? 【提示】 酶一般是蛋白质,欲验证酶的化学本质可选择双缩脲试剂予以
检测,若酶液与双缩脲试剂呈现紫色反应,则可证明酶的化学本质为蛋白质。 探讨2:在制备可溶性淀粉溶液时,要使用完全冷却的淀粉溶液,而不能用
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