4.2+酶催化細(xì)胞的化學(xué)反應(yīng)（教學(xué)課件）-【知識(shí)精講精研】高一生物 （滬科版2020必修1）

酶催化細(xì)胞的化學(xué)反應(yīng)第二節(jié)第四章細(xì)胞的代謝高一生物

必修一酶在生命活動(dòng)中起什么作用？

消化道中的唾液淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶是大家比較熟悉的酶。其實(shí)在細(xì)胞中，幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都有酶的參與。酶具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？在細(xì)胞的生命活動(dòng)中酶起什么作用？讓我們從觀(guān)察酶催化反應(yīng)開(kāi)始，認(rèn)識(shí)酶的特點(diǎn)，并學(xué)習(xí)探究環(huán)境因素對(duì)酶活性的影響。觀(guān)察酶的催化作用思考與討論：1.指出本實(shí)驗(yàn)中的對(duì)照組，說(shuō)明其在實(shí)驗(yàn)中的作用。2.描述試管B、C的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并嘗試分析肝臟中過(guò)氧化氫酶的作用。

動(dòng)物肝臟細(xì)胞中有豐富的過(guò)氧化氫酶，可催化過(guò)氧化氫（H2O2）的分解，放出O2。FeCl3是無(wú)機(jī)催化劑，也可催化H2O2分解。通過(guò)比較兩種催化反應(yīng)的氣泡產(chǎn)生量，可以判斷酶的催化效率。取3支試管，分別標(biāo)記為A、B、C。加入試劑和材料，并用封口膜蓋住試管口。觀(guān)察各試管內(nèi)氣泡產(chǎn)生情況。然后，用帶火星的線(xiàn)香插入各試管內(nèi)測(cè)試火光亮度變化，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在表中。1．酶是生物催化劑

在“觀(guān)察酶的催化作用”實(shí)驗(yàn)中看到，H2O2在常溫下分解緩慢；加入新鮮的動(dòng)物肝臟勻漿液后，H2O2迅速分解，釋放出O2，說(shuō)明肝臟中的過(guò)氧化氫酶可以加快反應(yīng)速率。1．酶是生物催化劑H2O2分解的反應(yīng)式如下：

從反應(yīng)式中可以看到，酶既不是反應(yīng)物，也不是產(chǎn)物，而是起催化劑的作用。在反應(yīng)中，酶可以重復(fù)使用，反應(yīng)物稱(chēng)為酶的底物。

（1）酶的來(lái)源：是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化能力的生物大分子（環(huán)境條件允許，酶在脫離了生命機(jī)體后仍然有催化活性）

（2）生理作用：催化作用

（3）化學(xué)本質(zhì)：酶的本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)（絕大多數(shù)）蛋白質(zhì)（少數(shù)）RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場(chǎng)所核糖體（合成蛋白質(zhì)）（主要）細(xì)胞核（合成RNA）（真核生物）、線(xiàn)粒體、葉綠體存在場(chǎng)所主要在細(xì)胞內(nèi)，也可存在于細(xì)胞外酶活性

我們將酶催化特定化學(xué)反應(yīng)的能力稱(chēng)為酶活性，也叫酶活力，可用其在一定條件下催化某一化學(xué)反應(yīng)的速率表示。

應(yīng)用：洗衣粉中的超效加酶。酶的特性（1）酶具有高效性

旺盛的生命活動(dòng)需要快速的化學(xué)反應(yīng)作為基本保障。酶具有非常高的催化效率（高效性）。例如，單個(gè)過(guò)氧化氫酶分子在1s內(nèi)可以催化四千萬(wàn)個(gè)過(guò)氧化氫分子分解。酶的特性

（2）酶具有專(zhuān)一性

細(xì)胞中已知的酶有數(shù)千種，每一種酶通常只催化一種或一類(lèi)化學(xué)反應(yīng)（專(zhuān)一性）。

例如，催化黑色素合成的酶一旦缺乏或功能減退，就可能會(huì)引起白化病。2．酶的功能與其分子結(jié)構(gòu)相關(guān)

酶的命名：習(xí)慣上根據(jù)酶的底物或所催化的反應(yīng)來(lái)命名。例如，胰蛋白酶是胰腺產(chǎn)生的催化蛋白質(zhì)水解的酶，DNA聚合酶是催化DNA合成的酶?；钚灾行?/p>

酶的功能與其分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。酶分子上有與底物結(jié)合并起催化作用的空間區(qū)域，稱(chēng)為活性中心。底物只有與酶的活性中心契合時(shí)才能被催化。反應(yīng)完成后，酶釋放出產(chǎn)物，又會(huì)接受下一個(gè)底物分子進(jìn)行新一輪反應(yīng)。廣角鏡：酶抑制劑

有一些物質(zhì)會(huì)對(duì)酶產(chǎn)生抑制作用，引起酶的活性降低或喪失，這類(lèi)物質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)為酶抑制劑。常見(jiàn)的抑制形式有：

①抑制劑與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，減少底物與酶的有效結(jié)合；

②抑制劑與酶的其他部位結(jié)合，改變了酶的空間結(jié)構(gòu)，使酶的活性中心不能與底物有效結(jié)合。廣角鏡：酶抑制劑許多農(nóng)藥和藥物是依據(jù)這種機(jī)理設(shè)計(jì)的，如除草劑草甘膦、鎮(zhèn)痛的布洛芬以及多種抗癌藥物等，一些外源性的毒素也是通過(guò)酶活性抑制途徑對(duì)生物體產(chǎn)生毒性的。3．酶活性受環(huán)境因素影響-溫度影響

酶通常在其適合的溫度時(shí)活性最高，如人體內(nèi)酶的最適溫度范圍是35~40℃，低于或高于最適溫度，酶活性均會(huì)降低。高溫會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生不可逆的變化，使酶活性喪失。酶活性受環(huán)境因素影響-溫度影響

不同種類(lèi)的生物，其細(xì)胞中的酶有各自最適溫度。例如，一些生活在高溫溫泉中的微生物甚至能在100℃水體中生存，它們細(xì)胞中的酶在高溫環(huán)境下活性較高。

水分子環(huán)境酸堿度對(duì)酶活力影響很大。每一種酶都有其最適的pH范圍，與其發(fā)揮作用的環(huán)境pH一致。酶活性受環(huán)境因素影響-pH影響

例如，口腔內(nèi)的唾液淀粉酶適合中性環(huán)境，胃蛋白酶的最適pH范圍則在2左右，而胰腺分泌的胰蛋白酶在小腸工作，適應(yīng)弱堿性的環(huán)境。酶活性受環(huán)境因素影響-pH影響實(shí)驗(yàn)4-2研究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響酶活性是反映酶功能的重要指標(biāo)，一般通過(guò)測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的增加量來(lái)表示。淀粉酶催化淀粉水解產(chǎn)生還原糖，DNS試劑（主要成分為二硝基水楊酸）與還原糖反應(yīng)產(chǎn)生顏色變化，還原糖量越多，顏色變化越大?？赏ㄟ^(guò)分光光度法定量測(cè)定顏色變化來(lái)測(cè)定淀粉酶活性。實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)實(shí)驗(yàn)原理探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響實(shí)驗(yàn)4-2研究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響實(shí)驗(yàn)材料

0.005%淀粉酶溶液、0.25%可溶性淀粉溶液、DNS試劑、5%NaOH溶液、燒杯、試管、滴管、玻璃棒、溫度計(jì)、分光光度計(jì)、冰塊、恒溫水浴鍋等。實(shí)驗(yàn)4-2研究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響分析結(jié)果1．測(cè)定的吸光度與酶活性之間的關(guān)系是什么？2．描述你繪制的曲線(xiàn)，解釋溫度對(duì)酶活性的影響。從曲線(xiàn)中能否得出該淀粉酶反應(yīng)的最適溫度？

課堂練習(xí)1．在小型圓底燒瓶?jī)?nèi)盛等量的H2O2，并向瓶中迅速加入等量的如圖中的物質(zhì)，燒瓶口緊包著一個(gè)小氣球，使燒瓶沉于燒杯底部的同一位置。下列相關(guān)分析正確的是()A．實(shí)驗(yàn)中的自變量是溫度B．肝臟研磨液中的H2O2酶通過(guò)提供能量而起催化作用C．上述裝置中，沉入底部的燒瓶最先浮起的是圖3D．圖1與圖2對(duì)照或圖2與圖3對(duì)照，均能說(shuō)明酶具有高效性C2．在生物體內(nèi)，各種化學(xué)反應(yīng)之所以能有條不紊地進(jìn)行是因?yàn)?)A．酶的催化效率具有高效性B．酶的種類(lèi)具有多樣性C．酶的催化作用具有專(zhuān)一性D．酶的空間結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性