4.2 酶催化细胞的化学反应课件-2025-2026学年高一上学期生物沪科版必修1

酶催化细胞的化学反应 第二节 第四章 细胞的代谢 高一生物 必修一 1773年，意大利科学家斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。 1、为什么要将肉块放在金属笼内？ 2、是什么物质使肉块消失了？ 便于取出实验材料（肉块），排除物理性消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学性消化。 是胃内的化学物质将肉块分解了 问题探讨 2 酶在生命活动中起什么作用？ 在细胞中，几乎所有的化学反应都有酶的参与。 观察酶的催化作用 思考与讨论： 1. 指出本实验中的对照组，说明其在实验中的作用。 2. 描述试管 B、C 的实验现象，并尝试分析肝脏中过氧化氢酶的作用。 动物肝脏细胞中有丰富的过氧化氢酶，可催化过氧化氢（H2O2）的分解，放出 O2。FeCl3 是无机催化剂，也可催化 H2O2 分解。通过比较两种催化反应的气泡产生量，可以判断酶的催化效率。取 3 支试管，分别标记为 A、B、C。加入试剂和材料，并用封口膜盖住试管口。观察各试管内气泡产生情况。然后，用带火星的线香插入各试管内测试火光亮度变化，并将实验结果记录在表中。 1．酶是生物催化剂 在“观察酶的催化作用”实验中看到，H2O2 在常温下分解缓慢；加入新鲜的动物肝脏匀浆液后，H2O2 迅速分解，释放出 O2，说明肝脏中的过氧化氢酶可以加快反应速率。 蒸馏水组 FeCl3组 动物肝脏匀浆组 H2O2 H2O2 H2O2 1．酶是生物催化剂---“利他不舍己” H2O2分解的反应式如下： 从反应式中可以看到，酶既不是反应物，也不是产物，而是起催化剂的作用。在反应中，酶可以重复使用，反应物称为酶的底物。 1．酶是生物催化剂 α-淀粉酶是一种与糖、脂代谢密切相关的酶，图1显示了α-淀粉酶催化底物水解过程。抑制α-淀粉酶的活性能有效阻止食物中碳水化合物在机体内的消化和水解，从而减少糖分的摄入，控制血糖升高。   （1）上图中字母 B 和 D 分别代表（    ） A. 淀粉；麦芽糖B. 淀粉； 葡萄糖 C. α-淀粉酶；麦芽糖D. α-淀粉酶；葡萄糖 ② 酶都是蛋白质 （ ） ③ 酶只在细胞内有催化作用 （ ） 酶是活细胞产生的具有催化作用的生物大分子 其中绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA ？ 判断 酶的来源 酶的功能 酶的本质 ✗ ✗ 酶的本质 ✽ 有些酶在 发挥作用，有些酶在 发挥作用（如：消化酶）， 酶也可以 发挥作用（如：加酶洗衣粉中的酶） 细胞内 细胞外 在体外 8 酶活性 我们将酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，也叫酶活力，可用其在一定条件下催化某一化学反应的速率表示。 化学反应速率：单位时间内底物的消耗量和产物的生成量 两幅图展示了两个工人1h内的搬砖数量，你认为左右两个工人谁的效率高？ 如果把工人想成酶那么谁的酶活性更高？ 左边，相同时间内搬的砖多 左边 2．酶的功能与其分子结构相关 酶的命名：习惯上根据酶的底物或所催化的反应来命名。 例如，胰蛋白酶是胰腺产生的催化蛋白质水解的酶。 酶的特性 （1）酶具有高效性 无机催化剂遇到酶---“小巫见大巫” 酶具有非常高的催化效率（高效性）。例如，单个过氧化氢酶分子在1s内可以催化四千万个过氧化氢分子分解；相比无机催化剂（FeCl3)催化效率高 酶的特性 （2）酶具有专一性 细胞中已知的酶有数千种，每一种酶通常只催化一种或一类化学反应（专一性）。 能否用碘液代替斐林试剂？ 不能，蔗糖和碘液本来就不反应 淀粉水解后也不反应 酶的特性---专一性 白化病 酪氨酸酶缺乏 黑色素合成缺陷 白化病 白化病病因 酶活性受环境因素影响-温度影响 组别 第一组 第二组 第三组 试管 1号 2号 3号 4号 5号 6号 实验步骤 一 2mL淀粉溶液 1mL淀粉酶溶液 2mL淀粉溶液 1mL淀粉酶溶液 2mL淀粉溶液 1mL淀粉酶溶液 二 冰水中水浴 60℃中水浴 沸水中水浴 三 1与2试管混合摇匀，充分反应 3与4试管混合摇匀，充分反应 5与6试管混合摇匀，充分反应 四 取出试管，滴2滴碘液，观察 取出试管，滴2滴碘液，观察 取出试管，滴2滴碘液，观察 预期现象 蓝色 不变蓝 蓝色 实验结论 温度过低或过高都会影响淀粉酶的活性，60℃左右淀粉酶的活性最高 3 4 3．酶活性受环境因素影响-温度影响 酶通常在其适合的温度时活性最高，如人体内酶的最适温度范围是 35~40℃，低于或高于最适温度，酶活性均会降低。高温会破坏酶的空间结构，产生不可逆的变化，使酶活性丧失。 3．酶活性受环境因素影响-温度影响 不同种类的生物，其细胞中的酶有各自最适温度。例如，一些生活在高温温泉中的微生物甚至能在100 ℃水体中生存，它们细胞中的酶在高温环境下活性较高。 美国黄石公园的热泉中微生物 酶活性受环境因素影响-pH影响 口腔内的唾液淀粉酶适合中性环境， 胃蛋白酶的最适pH范围则在2左右， 胰腺分泌的胰蛋白酶在小肠工作，适应弱碱性的环境。 酶制剂 活性中心 酶的功能与其分子结构密切相关。酶分子上有与底物结合并起催化作用的空间区域，称为活性中心。底物只有与酶的活性中心契合时才能被催化。反应完成后，酶释放出产物，又会接受下一个底物分子进行新一轮反应。 广角镜：酶抑制剂--药物设计 有一些物质会对酶产生抑制作用，引起酶的活性降低或丧失，这类物质统称为酶抑制剂。 常见的抑制形式有： ①抑制剂与底物竞争酶的活性中心，减少底物与酶的有效结合； ②抑制剂与酶的其他部位结合，改变了酶的空间结构，使酶的活性中心不能与底物有效结合。 广角镜：酶抑制剂 许多农药和药物是依据这种机理设计的，如 竞争性抑制剂：除草剂草甘膦-抑制植物体内重要的酶进而导致植物死亡 竞争性抑制剂：抗癌药物等-氟尿嘧啶（Fluorouracil）、替加氟（Tegafur），卡培他滨（Capecitabine）。 它们抑制胸苷酸合成酶，导致DNA合成原料胸腺嘧啶缺乏。 竞争性抑制剂：镇痛的布洛芬-抑制环氧合酶（COX）活性 非竞争性抑制剂：利匹韦林- 实验4-2 研究温度对淀粉酶活性的影响 酶活性是反映酶功能的重要指标，一般通过测定单位时间内底物的减少量或产物的增加量来表示。淀粉酶催化淀粉水解产生还原糖，DNS试剂（主要成分为二硝基水杨酸）与还原糖反应产生颜色变化，还原糖量越多，颜色变化越大。可通过分光光度法定量测定颜色变化来测定淀粉酶活性。 实验目标 实验原理 探究温度对淀粉酶活性的影响 实验4-2 研究温度对淀粉酶活性的影响 实验材料 0.005%淀粉酶溶液、0.25%可溶性淀粉溶液、DNS试剂、5%NaOH溶液、烧杯、试管、滴管、玻璃棒、温度计、分光光度计、冰块、恒温水浴锅等。 实验4-2 研究温度对淀粉酶活性的影响 分析结果 1．测定的吸光度与酶活性之间的关系是什么？ 2．描述你绘制的曲线，解释温度对酶活性的影响。从曲线中能否得出该淀粉酶反应的最适温度？ 课堂练习 1．在小型圆底烧瓶内盛等量的H2O2，并向瓶中迅速加入等量的如图中的物质，烧瓶口紧包着一个小气球，使烧瓶沉于烧杯底部的同一位置。下列相关分析正确的是(　　) A．实验中的自变量是温度 B．肝脏研磨液中的H2O2酶通过提供能量而起催化作用 C．上述装置中，沉入底部的烧瓶最先浮起的是图3 D．图1与图2对照或图2与图3对照，均能说明酶具有高效性 C 2．在生物体内，各种化学反应之所以能有条不紊地进行是因为(　　) A．酶的催化效率具有高效性 B．酶的种类具有多样性 C．酶的催化作用具有专一性 D．酶的空间结构具有稳定性 课堂练习 C 课堂练习 3．嫩肉粉是以蛋白酶为主要成分的食品添加剂，就酶的作用特点而言，下列使用方法中最佳的是(　　) A．炒肉的过程中加入 B．肉炒熟后起锅前加入 C．先用沸水溶解后与肉片混匀，炒熟 D．室温下与肉片混匀，放置一段时间，炒熟 D 谢谢观看 THANKS $