1、酶和酶和ATP第第5 5章章細胞的能量供應和利用細胞的能量供應和利用構建知識網絡構建知識網絡1857年，法國微生物學家巴斯德提出：釀酒中的發酵是由于 的存在，沒有 的參與，糖類不可能變成酒精。活酵母細胞活酵母細胞 活細胞活細胞 德國化學家李比希堅持認為：引起發酵的是 但這些物質只有在 后才能發揮作用。的某些物質的某些物質酵母細胞中酵母細胞中 德國化學家畢西納得到 ，加入葡萄糖后變成酒，他將引起發酵的物質稱為 。酵母細胞提取液酵母細胞提取液 釀酶釀酶 美國科學家薩姆納用 作溶劑，得到 的結晶，這種結晶溶于水后能夠催化 分解成 ，然后他用多種方法證明該物質是 。丙酮丙酮脲酶脲酶尿素尿素 氨和二氧化

2、碳氨和二氧化碳 蛋白質蛋白質 后來，科學家又相繼獲得 、 等許多酶的結晶，并證明這些酶都是 。胃蛋白酶胃蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶蛋白質蛋白質 20世紀80年代,美國科學家切赫和奧特曼發現少數 也具有生物催化功能。1 1、酶、酶是活細胞活細胞產生的一類具有催化功能催化功能的有機有機物，物，大多數為大多數為蛋白質蛋白質, ,少數為少數為RNARNA酶的本質、作用機理及實驗驗證酶的本質、作用機理及實驗驗證2.酶的本質及功能酶的本質及功能化學本質化學本質合成原料合成原料合成場所合成場所來源來源生理功能生理功能絕大多數是蛋白質 少數是RNA氨基酸核糖核苷酸核糖體細胞核一般來說,活細胞都能產生酶生物催化作用

3、【特別關注】什么樣的細胞能產生酶？什么樣的細胞能產生酶？酶只在細胞內起作用嗎？酶只在細胞內起作用嗎？酶只有催化作用嗎？酶只有催化作用嗎？2.酶酶與與激素激素的比較的比較酶酶激素激素來源來源活細胞產生活細胞產生化學化學本質本質 絕大多數是蛋白絕大多數是蛋白 質，少數是質，少數是RNA生物生物功能功能催化作用催化作用共性共性專門的專門的內分泌腺內分泌腺或特定部位或特定部位細胞產生，細胞外發揮作用細胞產生，細胞外發揮作用固醇類、多肽固醇類、多肽/ /蛋白質蛋白質類、氨基酸類等類、氨基酸類等調節作用調節作用在生物體內均屬高效能物質，在生物體內均屬高效能物質，即即含量少、作用大、生物代謝不可缺少含量少、

4、作用大、生物代謝不可缺少酶的本質、作用機理及實驗驗證酶的本質、作用機理及實驗驗證3.酶的化學本質的實驗驗證酶的化學本質的實驗驗證蛋白質蛋白質類酶類酶對照組對照組實驗組實驗組已知蛋白液+雙縮脲試劑 待測酶液+雙縮脲試劑是否出現紫色反應出現紫色反應RNA類類酶酶對照組對照組實驗組實驗組已知RNA溶液+吡羅紅染液待測酶液+吡羅紅染液是否呈現紅色呈現紅色【特別提醒】 利用酶的專一性也可探究出酶的化學利用酶的專一性也可探究出酶的化學本質本質(某種酶用蛋白酶或某種酶用蛋白酶或RNA酶處理酶處理)酶的本質、作用機理及實驗驗證酶的本質、作用機理及實驗驗證例例1.下列有關酶的敘述，正確的是（下列有關酶的敘述，正

5、確的是（ ）是有分泌功能的細胞產生的是有分泌功能的細胞產生的 有的從食物中獲有的從食物中獲得，有的從體內轉化而來得，有的從體內轉化而來 凡是活細胞都能產生凡是活細胞都能產生酶酶 絕大多數酶是蛋白質絕大多數酶是蛋白質 有的酶是蛋白質，有的酶是蛋白質，有的是固醇有的是固醇 酶在代謝中有多種功能酶在代謝中有多種功能 在新陳在新陳代謝和生殖發育中起調控作用酶只是起催化作代謝和生殖發育中起調控作用酶只是起催化作用酶只在細胞內發揮作用用酶只在細胞內發揮作用 A. B. C. D. 酶的本質、作用機理及實驗驗證酶的本質、作用機理及實驗驗證例例2.當某種當某種RNA存在時，生物體內的某種化學反存在時，生物體內

6、的某種化學反應能正常進行，當這種應能正常進行，當這種RNA被有關的酶水解后，被有關的酶水解后，此種化學反應的速率便慢了下來。由此可以說明此種化學反應的速率便慢了下來。由此可以說明 （ ）A.RNA是核酸的一種是核酸的一種B.RNA也可起生物催化劑的作用也可起生物催化劑的作用C.RNA主要存在于細胞質中主要存在于細胞質中D.RNA是該種生物的遺傳物質是該種生物的遺傳物質酶的本質、作用機理及實驗驗證酶的本質、作用機理及實驗驗證4.酶的作用機理酶的作用機理酶的本質、作用機理及實驗驗證酶的本質、作用機理及實驗驗證4.酶的作用機理酶的作用機理酶的本質、作用機理及實驗驗證酶的本質、作用機理及實驗驗證4.酶

7、的作用機理：酶的作用機理：顯著降低活化能顯著降低活化能 酶能夠改變化學反應速率，但酶能夠改變化學反應速率，但不影響反應的方向和最終物質的濃不影響反應的方向和最終物質的濃度，本身不被消耗度，本身不被消耗 分子從常態轉變為容易發生化分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量學反應的活躍狀態所需要的能量成為成為活化能活化能。5酶酶和和一般催化劑一般催化劑的比較的比較共性：共性：具催化效率，用量少具催化效率，用量少反應前后酶的性質和反應前后酶的性質和 數量均沒有變化數量均沒有變化可降低反應的活化能可降低反應的活化能不同：不同：酶的催化效率高，即酶的催化效率高，即高效性高效性。1.1.酶催化

8、活性的表示方法酶催化活性的表示方法 2.2.表示酶高效性的曲線表示酶高效性的曲線 考點二考點二 與酶有關的曲線分析與酶有關的曲線分析單位時間內底物的減少量或產物的生成量。單位時間內底物的減少量或產物的生成量。(1)催化劑可加快化學反應速率，與無機催化劑相比，酶的催催化劑可加快化學反應速率，與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。化效率更高。(2)酶只能縮短達到化學平衡所需時間，不改變化學反應的平酶只能縮短達到化學平衡所需時間，不改變化學反應的平衡點。衡點。3.表示酶專一性的曲線表示酶專一性的曲線(1)在在A反應物中加入酶反應物中加入酶A，反應速率較未加酶時明顯加快，反應速率較未加酶時明顯加快，說明

9、酶說明酶A催化底物催化底物A參加反應。參加反應。(2)在在A反應物中加入酶反應物中加入酶B，反應速率和未加酶時相同，說明，反應速率和未加酶時相同，說明酶酶B不催化底物不催化底物A參加反應。參加反應。知識拓展知識拓展具有專一性的物質歸納具有專一性的物質歸納(1)(1)酶：每一種酶只能催化酶：每一種酶只能催化一種或一類一種或一類化學反應。化學反應。如限制性核酸內切酶能識別特定的核苷酸序列，并如限制性核酸內切酶能識別特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割在特定的切點上切割DNADNA分子。分子。(2)(2)載體：某些物質通過細胞膜時需要載體協助，載體：某些物質通過細胞膜時需要載體協助，不同物質所需載

10、體不同，載體的專一性是細胞膜選不同物質所需載體不同，載體的專一性是細胞膜選擇透過性的基礎。（受體同上）擇透過性的基礎。（受體同上）(3)(3)激素：激素特異性地作用于靶細胞、靶器官，激素：激素特異性地作用于靶細胞、靶器官，其原因在于它的靶細胞膜或胞內存在與該激素特異其原因在于它的靶細胞膜或胞內存在與該激素特異性結合的受體。性結合的受體。(4)tRNAtRNA(4)tRNAtRNA有有6161種，每種種，每種tRNAtRNA只能識別并轉運只能識別并轉運一種氨基酸。一種氨基酸。(5)(5)抗體抗體/ /效應效應T T細胞：一種抗原只能與相應的抗體細胞：一種抗原只能與相應的抗體或效應或效應T T細胞

11、發生特異性結合。細胞發生特異性結合。（6 6）神經遞質：只作用于突觸后膜，使其興奮或）神經遞質：只作用于突觸后膜，使其興奮或抑制抑制4.4.溫度、溫度、pHpH影響酶活性的曲線影響酶活性的曲線強酸、強堿、高溫等條件都能使酶破壞而完全強酸、強堿、高溫等條件都能使酶破壞而完全失去活性。失去活性。5.5.底物濃度影響酶活性的曲線底物濃度影響酶活性的曲線 達到一定濃度后不再增加，達到一定濃度后不再增加，原因是受到酶數量和酶活性的原因是受到酶數量和酶活性的限制。限制。6.6.酶濃度酶濃度影響酶活性的曲線影響酶活性的曲線 在底物充足、其他條件適在底物充足、其他條件適宜且固定的條件下，酶促反應宜且固定的條件

12、下，酶促反應速率與酶濃度成正比。速率與酶濃度成正比。 7.7.影響酶活性的曲線影響酶活性的曲線 （1 1）縱坐標為反應物剩余量，剩的越多，生成）縱坐標為反應物剩余量，剩的越多，生成 物越少，反應速率越慢。物越少，反應速率越慢。 （2 2）圖示）圖示pH=7pH=7時，反應物剩余量最少，應為最適時，反應物剩余量最少，應為最適pHpH。 （3 3）當）當pHpH改變時，最適溫度保持不變。改變時，最適溫度保持不變。下圖表示某反應物剩余量隨下圖表示某反應物剩余量隨pHpH及溫度的變化及溫度的變化情況，正確的是情況，正確的是( () ) A A該酶的最適溫度是該酶的最適溫度是3737B B隨著隨著pHp

13、H的升高，酶的活性先降低后增大的升高，酶的活性先降低后增大C C隨著溫度的升高，酶的最適隨著溫度的升高，酶的最適pHpH不變不變D D隨著溫度的升高，酶的活性逐漸降低隨著溫度的升高，酶的活性逐漸降低C（20092009廣東廣東3 3）水稻細胞內合成的某物質，能夠在）水稻細胞內合成的某物質，能夠在常溫下高效分解淀粉，該物質常溫下高效分解淀粉，該物質A. A. 在在4 4C C條件下易變性條件下易變性 B B只含有只含有C C、H H、O OC C也能催化淀粉合成也能催化淀粉合成 D D含有羧基含有羧基“漢水丑生的生物同行”超級群大型公益活動：歷年高考題PPT版制作。本課件為公益作品，版權所有，不

14、得以任何形式用于商業目的。2012年1月15日，漢水丑生標記。D 下列關于酶的敘述中，正確的是下列關于酶的敘述中，正確的是 A. A. 酶均是由活細胞合成的，具有高效性、酶均是由活細胞合成的，具有高效性、專一性專一性 B. B. 與光合作用光反應有關的酶分布在類囊與光合作用光反應有關的酶分布在類囊體薄膜上和葉綠體基質中體薄膜上和葉綠體基質中 D. D. 人體中酶的活性受溫度、人體中酶的活性受溫度、pHpH的影響，并的影響，并只能在人體內中起作用只能在人體內中起作用 C. C. 酶的形成都要經過核糖體的合成、內質酶的形成都要經過核糖體的合成、內質網和高爾基體的加工等幾個階段網和高爾基體的加工等幾

15、個階段A 高考對本實驗的考查，一是以高考對本實驗的考查，一是以圖表分析題圖表分析題形式分析實驗過程的合理性，形式分析實驗過程的合理性，注重考查實驗過注重考查實驗過程及結果的評價與修訂程及結果的評價與修訂；二是；二是考查實驗原理、考查實驗原理、方法、思路分析及操作步驟的設計方法、思路分析及操作步驟的設計。實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗原理：新鮮的肝臟中含有過氧化氫，實驗原理：新鮮的肝臟中含有過氧化氫，Fe3+ 是一種無機催化劑，都可以催化過氧是一種無機催化劑，都可以催化過氧化氫分解成水和氧。化氫分解成水和氧。酶的高效性的驗證實驗分析酶的高效性的驗證實

16、驗分析1.實驗設計及現象分析實驗設計及現象分析試試管管號號3%3%H H2 2O O2 2 控制變量控制變量點燃的衛點燃的衛生香檢測生香檢測實驗處理實驗處理H H2 2O O2 2分解速度分解速度( (氣泡多少氣泡多少) )1 12ML2ML2 22ML2ML9090水浴加熱水浴加熱3 32ML2ML滴加滴加3%3%氯化鐵氯化鐵2 2滴滴4 42ML2ML滴加滴加20%20%肝臟研肝臟研磨液磨液2 2滴滴很少很少較多較多發亮發亮很多很多復燃復燃無無酶的高效性的驗證實驗分析酶的高效性的驗證實驗分析試管號3%H2O2 控制變量點燃的衛生香檢測實驗處理H2O2分解速度(氣泡多少)12ML22ML90

17、90水浴加熱32ML滴加3%氯化鐵2滴42ML滴加20%肝臟研磨液2滴很少很少較多較多發亮發亮很多很多復燃復燃無無2.實驗過程的變量及對照分析實驗過程的變量及對照分析自變量： 90水浴加熱、滴加3%氯化鐵2滴、滴加20%肝臟研磨液2滴因變量： H2O2分解速度(氣泡多少) 衛生香的復燃程度無關變量： H2O2的量、實驗室的溫度、氯化鐵的濃度、肝臟研磨液的新鮮程度對照組： 1號試管實驗組： 2、3、4試管酶的高效性的驗證實驗分析酶的高效性的驗證實驗分析3.實驗結論實驗結論事實上，酶的催化效率一般是無機催化劑的事實上，酶的催化效率一般是無機催化劑的 倍。倍。酶的高效性的驗證實驗分析酶的高效性的驗證

18、實驗分析例例4.下圖表示過氧化氫被分解的曲線，可說明酶具有下圖表示過氧化氫被分解的曲線，可說明酶具有( ) 專一性專一性 高效性高效性 催化特性催化特性 在溫和條件下進行在溫和條件下進行 A. B. C. D.AABBCDA1、圖中哪個英文字母代表酶？判定依據是什么？、圖中哪個英文字母代表酶？判定依據是什么？2、如果、如果B代表蔗糖，代表蔗糖，C和和D各代表什么？各代表什么？3、如果、如果B代表脂肪，代表脂肪， C和和D各代表什么？各代表什么？酶的專一性的驗證實驗分析酶的專一性的驗證實驗分析 請用所給的實驗材料和用具，設計實驗請用所給的實驗材料和用具，設計實驗來驗證哺乳動物的蔗糖酶和淀粉酶的催

19、化作來驗證哺乳動物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性。用具有專一性。 要求完成實驗設計、補充實驗步驟、預要求完成實驗設計、補充實驗步驟、預測實驗結果、得出結論。測實驗結果、得出結論。 實驗材料與用具：適宜濃度的蔗糖酶、實驗材料與用具：適宜濃度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉四種溶液，斐林試唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉四種溶液，斐林試劑、試管、劑、試管、37恒溫水浴鍋，沸水浴鍋。恒溫水浴鍋，沸水浴鍋。如何通過實驗驗證酶的專一性一種酶只能催化一種或一類反應一種酶只能催化一種或一類反應對照組對照組實驗組實驗組1231 1號試管加入號試管加入2mL2mL蔗糖溶液蔗糖溶液2 2號試管加入號試管加入2mL2m

20、L淀粉溶液淀粉溶液分別加入新鮮淀粉酶溶液分別加入新鮮淀粉酶溶液2mL2mL，振蕩，放在，振蕩，放在5050左右的水浴中保溫左右的水浴中保溫5min5min分別加入分別加入1mL1mL斐林試劑，振蕩，放在斐林試劑，振蕩，放在6060左右左右的水浴中保溫的水浴中保溫2min2min影響酶活性的條件的探究分析影響酶活性的條件的探究分析1.溫度對酶活性的影響溫度對酶活性的影響根據是否出現藍根據是否出現藍色及藍色的深淺色及藍色的深淺可判斷酶的活性可判斷酶的活性特別關注：本實驗可選用斐林試劑嗎？特別關注：本實驗可選用斐林試劑嗎？能先加酶再保持各自溫度嗎？能先加酶再保持各自溫度嗎？在最適溫度的兩側，反應速率

21、都比較在最適溫度的兩側，反應速率都比較較高的溫度容易使酶的較高的溫度容易使酶的 遭到破壞而遭到破壞而失去失去 。低溫不會使酶失去活性，低溫時酶活低溫不會使酶失去活性，低溫時酶活性降低，但若再給予適宜的溫度，酶活性又增強。性降低，但若再給予適宜的溫度，酶活性又增強。每種酶都有自己的每種酶都有自己的低低活性活性最適溫度最適溫度空間結構空間結構影響酶活性的條件的探究分析影響酶活性的條件的探究分析2.PH對酶活性的影響對酶活性的影響原理：原理：設計思路設計思路H2O2在過氧化氫酶的催化下分解產生氧氣會形成氣泡，PH會影響酶的活性，從而影響氣體生成量。特別關注：不宜用淀粉酶催化淀粉水解，特別關注：不宜用

22、淀粉酶催化淀粉水解，因為淀粉在酸性條件下也會發生水解反因為淀粉在酸性條件下也會發生水解反應應過氧化氫酶過氧化氫酶在最適合的在最適合的pH下，下，酶的活性酶的活性 最高最高空間結構空間結構在過酸過堿的條件下，都會使酶的在過酸過堿的條件下，都會使酶的 遭到破壞而失去遭到破壞而失去 。活性活性PH酶的名稱酶的名稱最適最適PHPH胃蛋白酶胃蛋白酶2 2唾液淀粉酶唾液淀粉酶 7 7胰蛋白酶胰蛋白酶8 8過酸過堿和高溫過酸過堿和高溫-酶被殺死，酶被殺死，低溫低溫-酶暫時失活酶暫時失活影響酶促反應速率的因素：影響酶促反應速率的因素：1 1、溫度、溫度3 3、酶的濃度：、酶的濃度：反應速率隨反應速率隨 酶濃度

23、的升高而加快。酶濃度的升高而加快。4 4、底物濃度：、底物濃度：在一定濃度在一定濃度 范圍內，反應速率隨濃范圍內，反應速率隨濃 度的升高而加快，但達度的升高而加快，但達 到一定濃度，反應速率到一定濃度，反應速率 不再變化不再變化酶促反應速率酶促反應速率酶的濃度酶的濃度酶促反應速率酶促反應速率底物濃度底物濃度酶量一定酶量一定2 2、pHpH與酶有關的曲線解讀與酶有關的曲線解讀例例.下圖表示在不同條件下，酶催化反應的速率（或生成下圖表示在不同條件下，酶催化反應的速率（或生成物量）的變化曲線圖，有關敘述不正確的是物量）的變化曲線圖，有關敘述不正確的是 ( )A.圖虛線表示酶量加一倍后，底物濃度和反應

24、速率的圖虛線表示酶量加一倍后，底物濃度和反應速率的關系關系B.圖虛線表示增加酶濃度，其他條件不變時，生成物圖虛線表示增加酶濃度，其他條件不變時，生成物量與時間的關系量與時間的關系C.圖不能表示在反應開始后的一段時間內，反應速率圖不能表示在反應開始后的一段時間內，反應速率與時間的關系與時間的關系D.若圖中的實線表示若圖中的實線表示Fe3+的催化效率，則虛線可表示過的催化效率，則虛線可表示過氧化氫酶的催化效率氧化氫酶的催化效率ATP 三磷酸腺苷三磷酸腺苷全稱全稱ATP腺苷腺苷三個三個磷酸基團磷酸基團（高能磷酸化合物）（高能磷酸化合物）一：什么是一：什么是ATP？PPP核糖核糖腺嘌呤腺嘌呤P核糖核糖

25、腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸三磷酸腺苷三磷酸腺苷與與腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸的區別：的區別：ATP ATP是一類是一類高能磷酸化合物高能磷酸化合物APPP 代表腺苷代表腺苷代表磷酸基團代表磷酸基團代表一種特殊的化學鍵，代表一種特殊的化學鍵，叫做高能磷酸鍵叫做高能磷酸鍵ATPATP的結構簡式的結構簡式 通常我們把水解時放出的能量在通常我們把水解時放出的能量在20.92千焦每摩爾千焦每摩爾以上的磷酸化合物叫做高能磷酸化合物以上的磷酸化合物叫做高能磷酸化合物ATPADP合成酶分解酶釋放能量PiPi各生命活動各生命活動光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用ADPADP轉化成轉化成ATPATP時所需能量的主要來源時所需能量的主要來源動物、人、動物、人、真菌、多數細菌等真菌、多數細菌等綠色植物綠色植物能能 量量呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用光光合合作作用用ADP +Pi+ATP 酶酶糖類、脂肪等有糖類、脂肪等