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降低化学反应活化能的酶
第13讲
一轮复习
第2课时（共2课时）
知识点25：酶的特性（与无机催化剂相比）
特性 含义 原因 曲线 意义 实验验证
高效性 与无机催化剂相比催化效率高 显著降低化学反应的活化能 保证细胞内及时的物质和能量代谢 过氧化氢在不同条件的分解
专一性 催化一种或一类反应 底物的结构与的酶活性中心相吻合(诱导契合) 使细胞代谢能够有条不紊的进行 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
温和性 温和的条件 (温度和pH) 低温活性被抑制 高温、过酸或过碱酶失活 保证了细胞代谢在温和条件下进行 淀粉酶(不同温度下催化)
过氧化氢酶(不同pH下催化)
知识点25：酶的特性（与无机催化剂相比）
特性 意义
高效性 保证细胞内及时
的物质和能量代谢
专一性 使细胞代谢能够
有条不紊的进行
温和性 保证了细胞代谢
在温和条件下进行
细胞中的各类化学反应能有序进行
酶在细胞中的分布
①光合作用有关的酶分布在叶绿体内
②呼吸作用有关的酶分布在细胞质基质和线粒体内
… …
保证
一、高效性
含义
与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍。
原因
酶能显著降低化学反应的活化能。
无机催化剂
降低的活化能
酶降低活化能的作用更显著
酶降低
的活化能
能量
反应过程
曲线
时间
产物生成量
反应平衡点
酶
无机催化剂
没有催化剂
①
①与②对照说明酶具有高效性
①与③对照不能说明酶具有高效性
催化剂不能改变反应的平衡点，只能加快到达平衡点(缩短到达平衡点的时间)
底物剩余量
时间
②
③
①
②
③
酶
无机催化剂
没有催化剂
反应平衡点
比较过氧化氢在不同条件下的分解
组别 对照组 实验组
1号试管 3号试管 4号试管
过氧化氢 浓度 浓度 3% 3% 3%
剂量 剂量 2mL 2mL 2mL
反应条件 常温 FeCl32滴 肝脏研磨液2滴
结果 产生气泡 无气泡 较多 大量
卫生香燃烧情况 不复燃 变亮 复燃
Fe3+能加快过氧化氢分解的速率
过氧化氢酶加快过氧化氢分解的速率
空白对照
实验验证
酶具有高效性
二、专一性
含义
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
①专一性高
如：①脲酶除了催化尿素分解，对其他化学反应也不起作用。
②碳酸酐酶只能作用于碳酸
不同的酶专一性高低不同。
②专一性低
如：①胰凝乳蛋白酶不仅能够水解蛋白质还能水解酯。
②RuBP羧化/加氧酶既能催化RuBP与CO2反应也能催化RuBP与O2反应。
原因
A
B
B
A
A
C
D
A
C
D
A
C
D
A
B
B
C+D
酶A
E
F
图1
图2
表示如下（图1和图2）
A表示酶，因为：________
____________________________。
反应前后结构没有改变
图1中B、E、F三种底物同时存在时，酶只催化底物B，原因是：
_____________________________
_____________________________
底物B的结构与酶的结构吻合，能够结合在一起
酶与底物结合后，其结构会发生改变，当产物释放后，酶的结构又恢复原状，可重新与新的底物结合(重复利用)。
曲线
底物A浓度
反应速率
加酶A
加酶B或不加酶
底物Ｂ浓度
反应速率
加酶Ｂ
加酶Ａ或不加酶
酶Ａ只能催化底物Ａ不能催化底物Ｂ
酶Ｂ只能催化底物Ｂ不能催化底物Ａ
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
实验验证
自变量
底物的种类(淀粉、蔗糖)
因变量
底物是否被催化(是否产生还原糖)
无关变量
淀粉、蔗糖和酶的量
反应的温度等。
步骤 项目 试管1 试管2
1 注入可溶性淀粉溶液 ——
2 注入蔗糖溶液 ——
3 注入新鲜的淀粉酶溶液
4 保温
5 加斐林试剂
6 水浴加热
7 观察颜色变化
2mL
2mL
2mL
2mL
60℃保温5min
各加入2mL
沸水浴1min
砖红色
无砖红色
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
实验验证
能否用碘液对实验结果进行检测？
不能，因为碘液无法检测蔗糖是否发生水解
三、温和性
含义
溶液的温度和pH都对酶活性有影响。与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
原因
过酸、过碱、高温
低温
酶的空间结构破坏
酶永久失活
酶的空间结构稳定
酶活性抑制(可恢复)
酶在适宜温度和适宜pH下活性最高。
酶制剂在____________________条件下保存。
低温和适宜的pH
长时间
酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。
酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。
曲线
0
0
温度/℃
pH
v
v
动物体内的酶
35 ~ 40 ℃
植物体内的酶最适温度
40 ~ 50 ℃
细菌和真菌体内的酶最适温度
差别较大，
有的可高达70 ℃。
动物体内的酶最适温度
动物体内的酶最适pH
6.5 ~ 8.0
例外，胃蛋白酶的最适pH为1.5
植物体内的酶最适pH
4.5 ~ 6.5
0
温度/℃
v
恒温动物体内酶的活性不会随着外界温度变化而变化。
0
外界温度/℃
v
体外的酶
体内的酶
实验验证
用淀粉酶探究温度对酶活性的影响
自变量
温度(低温、适温、高温)
因变量
淀粉是否被催化
(淀粉被催化水解的程度)
无关变量
淀粉和淀粉酶的量
反应时间、pH等
如何控制
淀粉和酶在各自温度下保温后再混合
如何检测
加入碘液，观察颜色变化的深浅
实验验证
用淀粉酶探究温度对酶活性的影响
淀粉
淀粉酶
各自在所控制的温度下处理一段时间
相应温度的淀粉和淀粉酶混合
在各自所控制的温度下保温一段时间
滴加碘液，观察颜色变化
②能否用斐林试剂对实验结果进行检测？
①能否用过氧化氢酶和过氧化氢来探究温度对酶活性的影响？
因为过氧化氢本身受热易分解，会对实验结果造成干扰。
该实验的自变量是温度，用斐林试剂检测时需要水浴加热，这样会干扰自变量。
操作 1试管 2试管 3试管 4试管 5试管 6试管
0℃ 0℃ 60℃ 60℃ 100℃ 100℃
加淀粉 2mL — 2mL — 2mL —
加淀粉酶 — 2mL — 2mL — 2mL
保温 在各自温度下保温5min
混合 将2加入1中 将4加入3中 将6加入5中
保温 在各自温度下保温5min
加碘液 2滴 2滴 2滴
观察颜色 浅棕色 蓝色 蓝色
实验验证
用淀粉酶探究温度对酶活性的影响
残余酶活性是指将酶在不同温度下保温足够长时间,
然后在最适温度下测得的酶活性
残余酶活性
在高温淀粉酶运用到工业生产前，需对该酶的最佳温度范围进行测定。图中的曲线①表示酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比。将酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到的数据为酶的热稳定性数据，即图中的曲线②
根据图中的数据，判断该酶使用的最佳温度范围是:__________
60~70℃
实验验证
用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响
自变量
pH(低pH、适宜pH、高温)
因变量
H2O2分解速率
无关变量
过氧化氢和过氧化氢酶量
反应的时间、温度等
步骤 操作 试管
1 1’ 2 2’ 3 3’
1 肝脏研磨液浸泡过的滤纸片/片 50 — 50 — 50 —
空白滤纸片/片 — 50 — 50 — 50
2 蒸馏水/mL 2 2 — — — —
稀盐酸/mL — — 2 2 — —
氢氧化钠溶液/mL — — — — 2 2
3 3%的过氧化氢溶液/mL 3 3 3 3 3 3
4 同一室温下振荡、摇匀，观察滤纸片上浮的快慢
空白滤纸片的目的是什么？
排除pH本身对过氧化氢分解的影响
实验验证
用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响
如果滤纸片上浮不明显，可用以下装置
将反应小室旋转180°，让过氧化氢与滤纸片接触
每隔30s读取量筒中水平米面刻度一次，共记录四次。
拓展：酶的调节
调节酶的浓度
调节酶的降解
调节酶的合成
通过激素调节酶活性
酶的调节
调节酶的活性
反馈抑制调节酶活性
抑制剂和激活剂对酶活性的调节
……
酶原激活
拓展：酶的调节
反馈抑制调节酶活性
许多小分子物质的合成是由一连串的反应组成的，
催化此物质生成的第一步的酶往往被它们终端产物抑制。
A
B
C
D
P
(终产物)
为P所抑制
激活剂大部分是无机离子或简单的有机化合物，
如 CI-是唾液淀粉酶的激活剂。
酶会影响细胞代谢的过程,下列叙述正确的是( )
A. 细胞代谢的终产物可反馈调节相关酶活性,进而调节代谢速度
B. 激素都是通过影响细胞内酶活性来调节细胞代谢
C. 酶制剂可在较低的温度和较低pH下长期保存
D. 酶的催化效率一定比无机催化剂高
A
酶原激活
拓展：酶的调节
1.酶原是酶的无活性前体。在特定蛋白水解酶的催化下，对酶原的肤链进行切割，形成酶的活性部位，变成有活性的酶，称为酶原的激活，酶原的激活是一个不可逆的过程。
2.酶原的激活参与多种生理过程，如由胰腺细胞合成的胰蛋白酶原进入小肠后，由肠肽酶催化，切除氨基端的6肽，引起剩余多肽的构象变化，形成酶的活性部位，酶原转变为有活性的胰蛋白酶。
胰腺细胞
胰蛋白酶原
小肠
肠肽酶
胰蛋白酶
+ 六肽
合成 分泌
合成 分泌
肠腔
酶原激活
拓展：酶的调节
3. 消化酶以酶原的形式存在具有重要的生理意义，例如在胰中，众多消化酶以没有活性的酶原形式存在，可保护胰腺细胞不被其水解破坏。
胰腺细胞
胰蛋白酶原
小肠
肠肽酶
胰蛋白酶
+ 六肽
合成 分泌
合成 分泌
肠腔
影响酶促反应速率的因素
底物
产物
酶
1.底物浓度
2.酶浓度
酶活性
3.温度
4.pH
5.抑制剂
6.激活剂
……
1.底物浓度对酶促反应速率的影响
v
底物浓度
酶的浓度和酶的活性限制
底物浓度
酶浓度X
酶浓度2X
底物浓度
25℃
37℃
v
v
底物浓度
pH=5.0
pH=7.0
v
1.底物浓度对酶促反应速率的影响
底物浓度
酶浓度X
底物浓度
25℃
37℃
v
v
该底物浓度时增加酶浓度为2X
酶浓度2X
该底物浓度时改变温度为37℃
2.酶浓度对酶促反应速率的影响
v
酶浓度
底物充足
v
酶浓度
底物充足
酶活性强
酶活性弱
3.抑制剂对酶促反应速率的影响
v
底物浓度
无抑制剂
加竞争性抑制剂
加竞非争性抑制剂
竞争性抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竞争与酶活性部位的结合，当抑制剂结合于酶的活性部位后，底物被排斥在酶活性部位之外，导致酶促反应被抑制。
竞争性抑制剂
竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物浓度来抵消其抑制作用，
酶
酶
抑制剂
酶
酶
底物
3.抑制剂对酶促反应速率的影响
v
底物浓度
无抑制剂
加竞争性抑制剂
加竞非争性抑制剂
非竞争性抑制剂的抑制作用不能通过增大底物浓度来抵消其抑制作用。
非竞争性抑制剂
酶可同时与底物及这类抑制剂结合，且底物和非竞争性抑制剂与酶的结合能力互不影响，但形成的三元复合物不能进一步分解为产物，导致酶促反应被抑制。抑制剂的结合位点与底物结合位点不同。
抑制剂
底物
酶
酶
酶
酶、载体、激素、抗体比较
酶 载体 激素 抗体
化学本质
特性
饱和性 —— ——
重复利用
作用
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
蛋白质
蛋白质 胺类
固醇类
蛋白质
高效性 专一性
特异性
高效 特异性
特异性
具有饱和性
具有饱和性
可重复利用
可重复利用
不可重复利用
不可重复利用
与底物结合
进行催化
与物质结合
进行运输
与受体结合
传递信息
与抗原结合
进行免疫

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