酶与维生素教案.doc

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1、课题 第2章 酶与维生素第1节 水溶性维生素第2节脂溶性维生素教学要点与目标理解维生素的概念，掌握水溶性和脂溶性维生素的生理功能及缺乏症，了解其结构和用途。教具与材料教材、教学参考书、挂图教学内容与设计：从学生的日常经验出发导入新课。第2章 酶与维生素第1节 水溶性维生素维生素是学生日常生活中较熟悉的物质，在讲授时从学生的日常经验出发，联系学生所知道的维生素，引导学生总结维生素的概念。教师强调维生素是一类小分子有机化合物，人体的需要量很少，但是维持人的正常生理功能所必需的。维生素这类化合物结构没有必然的联系，因此，只能根据溶解性将维生素分为水溶性维生素和脂溶性维生素。水溶性维生素除维生素维生素

2、C外都称为B族维生素，教师主要介绍维生素B1、B2、B3（也称泛酸或遍多酸）、B5（也称维生素PP）、B6、B7（生物素或维生素H）B12、叶酸和维生素C的来源、结构、生理功能及缺乏症。在介绍B族维生素时结合学生的日常经验，介绍学生日常食用的食物中维生素的含量，结合营养学知识向学生介绍。第2节脂溶性维生素脂溶性维生素包括维生素A、D、E、K。这些维生素的结构较复杂，在介绍时老师可介绍它们的结构特点，不必要求学生记忆结构。教师强调脂溶性维生素一般与脂一同存在，主要来自动物性食品，植物性食品中含量很少，植物油中含有维生素E。维生素A又称视黄醇，抗干眼病维生素，结合学生的日常经验，说明维生素A的来源

3、及缺乏症。维生素D又称骨化醇，教师通过与胆固醇结构比较，介绍甾环的基本结构，强调维生素D是激素类固醇转化而来，强调维生素D多过的危害。维生素E又称生育酚，复习有机化学油脂的内容，说明它与豆油等植物油一同存在。教学内容与设计：第2章 酶与维生素生物体生命活动的基本特征之一是不断地进行新陈代谢，而新陈代谢是由各种化学反应所组成，这些化学反应都是在常温、常压、酸碱适中的温和条件下迅速进行。如果在实验室中进行这些反应，则需要高温、高压、强酸或强碱等剧烈条件才能进行，甚至有些反应还难以实现。这是因为生物体内含有一类特殊的催化剂酶。维生素是生物体内不可缺少的生理活性物质，它对机体的新陈代谢起促进和调节作用

4、。维生素的生理作用经常和酶联系在一起，这是因为许多维生素是辅酶或辅基的组成成分，参与酶的催化作用。2.1. 水溶性维生素维生素是人和动物维持正常生命活动和生理功能不可缺少的，必须从食物中获得的一类小分子有机物。这类物质与糖类、蛋白质和脂肪不同，它不是供给能量或构成生物体的主要原料，它们只是在物质代谢中起重要作用。人对维生素的每日需要量很少，但各种维生素缺乏时，会因物质代谢发生障碍而产生疾病。这些疾病称为维生素缺乏症。维生素常根据溶解性分为水溶性维生素和脂溶性维生素两类。水溶性维生素除维生素C外统称B族维生素。B族维生素大多数是辅酶或辅基的组成成分。2.1.1 维生素B1 维生素B1又称硫胺素或

5、抗脚气病维生素。它在碱中易破坏，在酸中稳定，加热到120也不被破坏。2.1.1.1 化学结构及生理功能 维生素B1由噻唑环和含氨基的嘧啶环组成。它在体内以硫胺素焦磷酸（TPP）的形式存在。硫胺素焦磷酸是-酮戊二酸脱氢酶系、丙酮酸脱氢酶系和转酮酶的辅酶。教学内容与设计：2.1.1.2 来源及缺乏症 维生素B1主要存在于种子外皮及胚芽中，在米糠、麦麸、黄豆、花生、瘦肉等含量丰富。当维生素B1缺乏时，可出现多发性神经炎、皮肤麻木、四肢无力、心力衰竭、肌肉萎缩、下肢浮肿等。维生素B1缺乏引起的这些症状临床上称为脚气病；此外，维生素B1缺乏还可造成食欲不振、消化不良等症状。2.1.2 维生素B2 维生素

6、B2也称核黄素，呈黄色莹光，微溶于水，在中性或酸性溶液中稳定，光照或碱中加热易分解。2.1.2.1 化学结构及生理功能 维生素B2是核醇和7，8-二甲基异咯嗪的缩合物，它可以接受两个氢原子，易发生氧化还原反应，维生素B2在体内以黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）两种形式存在，它们是生物体内黄素蛋白等氧化还原酶的辅基。FMN和FAD可以接受或失去氢原子而催化氧化还原反应。2.1.2.2来源及缺乏症 维生素B2存在于肉、蛋黄、肝、肾、玉米和豆制品中。维生素B2缺乏时，引起口角炎、舌炎、唇炎、眼睑炎等各种粘膜及皮肤炎症。2.1.3生素B3 维生素B3常称泛酸或遍多酸，因自然界存在广

7、泛而得名。泛酸为淡黄色油状物，在酸性溶液中易分解。2.1.3.1化学结构及生理功能 泛酸由，-二羟基-，-二甲基丁酸与-丙氨酸通过酰胺键结合而成。泛酸在体内的活性形式为辅酶A（COA-SH或COA）和酰基载体蛋白（ACP）。教学内容与设计：辅酶A（COA-SH）中的巯基可以与酰基结合，在糖代谢、脂肪分解代谢和氨基酸代谢中起结合与活化酰基的作用。2.1.3.2来源及缺乏症 泛酸广泛存在于酵母、肝、肾、蛋、花生、豆类中，蜂王浆中含量最多。由于泛酸存在广泛，所以极少出现缺乏症。2.1.4维生素PP 维生素PP又称维生素B5、尼克酸或抗癞皮病维生素。它的性质稳定不易破坏。2.1.4.1化学结构及生理功

8、能 维生素PP包括烟酸和烟酰胺，在体内有两种活性形式，即烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（辅酶I）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（辅酶II）。辅酶I和辅酶II的氧化型和还原型的转变可以起到双电子载体的作用。是氧化还原酶的辅酶。2.1.4.2来源及缺乏症 维生素B5存在广泛，在花生、豆类、谷类、肉类和动物肝脏中含量丰富。体内色氨酸能转变成维生素B5。当维生素B5缺乏时出现癞皮病。2.1.5维生素B6 维生素B6是无色晶体，对酸稳定，在碱中易被破坏。2.1.5.1化学结构及生理功能 维生素B6包括呲哆醇、呲哆醛和呲哆胺三种，它们在体内可相互转化。维生素B6在体内的活性形式是磷酸呲哆醛、磷酸呲哆胺。磷酸呲哆醛和磷酸

9、呲哆胺是氨基酸转氨酶、消旋酶及脱羧酶的辅酶，催化氨基酸的分解代谢。2.1.5.2来源及缺乏症 酵母、蛋黄、肝脏、肉类含维生素B6丰富。肠道细菌可以合成维生素B6。人类未发现典型的维生素B6缺乏症。但长期服用抗结核药异烟肼可导致维生素B6缺乏症。2.1.6生物素 生物素又称维生素B7或维生素H。是无色针状晶体，对热和酸碱均稳定，易被氧化剂破坏。2.1.6.1化学结构及生理功能 生物素是由带有戊酸侧链的噻吩环和尿素结合成的双环化合物，其结构如下：生物素作为羧基的载体，是多种羧化酶如丙酮酸羧化酶、乙酰COA羧化酶、丙酰COA羧化酶等的成分，催化底物发生羧化反应。2.1.6.2来源及缺乏症 肝、肾、蛋

10、黄、谷类、蔬菜都含有生物素，肠道细菌也能合成。因此，人缺乏生物素不是由于食物中缺乏，而是由于利用障碍引起。因此，常吃生鸡蛋会导致生物素缺乏。其症状包括：抑郁、幻觉、肌肉疼痛和皮炎。教学内容与设计：2.1.7维生素B12 维生素B12又称钴胺素。红色结晶，在中性溶液中耐热，在强酸、强碱溶液中分解，易被光照和氧化剂破坏。2.1.7.1化学结构及生理功能 维生素B12结构复杂，含有咕啉环、核糖等成分。它的商品形式是氰钴胺素，在体内主要以5-脱氧腺苷钴胺素的形式存在，又称维生素B12辅酶，结构如下：维生素B12辅酶催化分子内重排反应、甲基转移反应。其中甲基转移反应与四氢叶酸的作用相关联。维生素B12参

11、与DNA的合成，对红细胞的成熟很重要。2.1.7.2来源及缺乏症 维生素B12主要来源于动物性食品，在肝、肉类、鱼类含量丰富。当维生素B12缺乏时，DNA合成障碍导致巨幼红细胞性贫血。由于维生素B12可以在体内长期贮存，人肠道细菌可以合成维生素B12，所以一般情况下不会出现缺乏症。2.1.8叶酸 叶酸因绿叶中含量丰富而得名。它是黄色结晶，微溶于水，易被光破坏。2.1.8.1化学结构及生理功能 叶酸由2-氨基-4-羟基-6-甲基喋啶、对氨基苯甲酸和L-谷氨酸三部分组成，叶酸在体内的活性形式是四氢叶酸，称为辅酶F（CoF）。四氢叶酸是一碳单位的载体，它在代谢过程中起转移甲基、亚甲基、次甲基和甲酰基

12、等作用。蛋氨酸、嘌呤和胸腺嘧啶的合成需要四氢叶酸催化，所以叶酸缺乏影响DNA的合成。2.1.8.2来源及缺乏症 酵母、肝脏和绿叶蔬菜是叶酸的主要来源，人体肠道细菌也能合成叶酸。当叶酸缺乏时会产生巨幼红细胞性贫血。一般不会出现缺乏症。2.1.9维生素C 维生素C又称抗坏血酸，无色片状结晶，呈酸性，在碱性溶液中稳定，易被热、光和氧化剂破坏。2.1.9.1化学结构及生理功能 维生素C是6个碳原子的多羟基化合物，因双键相连的两个羟基能电离出氢离子而呈酸性，容易被氧化成氧化型的维生素C，结构如下：维生素C作为还原剂参与体内的氧化还原反应，保护巯基酶的活性，使谷胱甘肽和血红蛋白呈还原型，促进肠道铁离子的吸

13、收，使叶酸变为有生物活性的四氢叶酸；维生素C参与体内多种羟化反应，促进胶原蛋白的合成，参与体内芳香族氨基酸和胆固醇的代谢；教学内容与设计：2.2 脂溶性维生素2.2.1维生素A 2.2.1.1化学结构及生理功能 维生素A是以类异戊二烯单位组成的不饱和一元醇，包括A1和A2两种形式。维生素A可由-胡萝卜素转化得到，因此，-胡萝卜素又称维生素A原。维生素A在体内的活性形式是11-顺视黄醛。维生素A是构成视觉细胞内感光物质的成分，当维生素A缺乏时，感光物质合成受阻，暗适应能力降低；维生素A参与膜糖蛋白的合成，缺乏导致上皮组织不健全，抵抗微生物侵袭能力降低，易感染疾病。2.2.1.1来源及缺乏症 维生

14、素A主要来自动物食品，肝脏、鸡蛋、牛奶等含量丰富。植物性食物如胡萝卜、玉米、绿叶蔬菜等含有-胡萝卜素。当维生素A缺乏时，会导致夜盲症。维生素A严重缺乏时，导致眼、肺、胃肠、尿道的上皮组织角质化。伴随黏膜分泌作用的降低，眼上皮组织恶化，产生干眼病。2.2.2维生素D 维生素D又称骨化醇、抗佝偻病维生素。无色晶体，不易被酸、碱或氧化破坏。2.2.2.1化学结构及生理功能 维生素D是类固醇的衍生物，具有维生素D活性的化合物有十几种，但主要的为维生素D2和D3。在动物体内7-脱氢胆固醇在紫外线照射下，可转变成维生素D3。维生素D在体内的活性形式是1，25-二羟维生素D3，结构如下：教学提示板书课题用学

15、生易理解的语言介绍举具体实例说明板书板书利用模型展示挂图复习板书课题课后作业与练习：课后记：课题 第2节 酶的概述第3节酶的作用机理教学要点与目标理解酶的概念和酶的作用机理，掌握酶的性质和酶的催化特点，了解酶的分类、命名和酶的用途。教具与材料教材、教学参考书、挂图教学内容与设计：复习中学生物中的有关知识，从学生的日常经验出发导入新课。第3节 酶的概述2.3.1酶的概念酶在中学生物知识中学生接触到酶，教师复习生物知识，引导学生得出酶的概念。教师强调酶是生物催化剂，主要成分是蛋白质，但目前发现某些RNA具有催化作用，除核酸外酶都是蛋白质。复习蛋白质的知识，由学生说明酶的组成。2.3.2 酶的性质酶

16、是蛋白质，通过复习蛋白质的性质，由学生总结酶的性质。通过复习蛋白质和一般催化反应的特性，引导学生总结酶催化反应的特性。2.3.3酶的分类和命名强调酶的国际命名法和分类方法及酶的俗名。重点强调酶分为六大类，每一类都是固定的，酶可用分类号表示。举例说明酶的俗名和系统命名的区别与联系。2.4 酶的作用机理2.4.1反应活化能复习无机有分析化学中化学反应速率的知识，复习活化能的概念。活化能的概念较难，教师可通过化学反应活化能图说明。在讲解时，举具体的实例，帮助学生理解。2.4.2中间产物学说中间产物学说涉及酶催化反应的反应机理，它与一般化学反应的反应机理相似，老师通过复习一般化学反应的反应机理，说明中

17、间产物学说，充分利用反应式说明。2.4.3诱导契合学说在理解中间产物学说的基础上，通过分析蛋白质的空间结构，利用图示，说明酶与底物之间结构互补关系。解释酶与底物形成中间产物时的相互影响，说明诱导契合学说。教学内容与设计：2.3 酶的概述生物体为了维持生命活动，体内进行着一系列复杂而有规律的反应。这些反应都是在酶的催化下进行的。可以说，酶和生命活动密切相关，它几乎参与了所有的生命活动、生命过程。2.3.1酶的概念酶是以蛋白质为主要成分的生物催化剂。它一般由生物活细胞产生。化学组成可以分为： 单纯蛋白酶和结合蛋白酶 结合蛋白酶 = 酶蛋白 + 辅助因子酶蛋白：蛋白质组分辅助因子：对热稳定的非蛋白质

18、小分子或金属离子。酶蛋白和辅因子结合在一起称为全酶。全酶具有催化活性，而酶蛋白或辅因子单独存在时均无活性。辅酶是指与酶蛋白结合不牢固的辅因子，易用透析等物理方法除去。辅基与之相反，不易用透析等物理方法除去。辅酶和辅基只是与酶蛋白结合的牢固程度不同，没有本质的区别，它们间也无严格的界线。根据酶蛋白的组成结构不同，酶可分为单体酶、寡聚酶和多酶复合体。单体酶是指只有一条多肽链的酶，它们不能解离成更小的单位。寡聚酶是由两个以上亚基以非共价键相结合的酶。多酶复合体是几种酶靠共价键彼此结合而成的酶。2.3.2 酶的性质酶是催化剂，它具有一般催化剂的性质。酶能提高化学反应速率，而反应前后本身的性质不变。酶能

19、加快化学反应速率，缩短化学反应到达平衡的时间，但不能改变平衡常数。酶是具有催化活性的蛋白质，具有与普通催化剂不同的特性。2.3.2.1 反应条件较温和 由于酶是蛋白质，所以使蛋白质变性的因素，如高温、强酸、强碱、重金属盐等理化因素都能使酶变性而失去催化活性。所以，酶催化的反应一般在常温、常压、pH接近中性的温和的条件下进行。2.3.2.2酶有高催化效率 生物体中的化学反应，只有在酶的催化下才能进行，酶比一般催化剂有更高的催化效率。酶催化下的反应速率比没有催化剂时的反应速率高110811020倍，见（表2-4），与一般的化学催化剂相比，反应速率也要高110711013倍。教学内容与设计：2.3.

20、2.3 酶催化的高度专一性 酶催化的高度专一性是指酶对所催化的反应和底物（反应物）有严格的选择性。一种酶只对一类化学键甚至一种底物有催化作用。2.3.2.4酶活性受到调节和控制 生物体中存在的化学反应十分复杂，但都能够协调有序地进行，这主要是因为生物体中酶的活性是受到严格的调节和控制的。生物体为了适应环境的变化，保持正常的生命活动，在漫长的进化过程中，形成了酶的调控系统。2.3.3酶的分类和命名2.3.3.1酶的分类（1）氧还原酶类 氧化还原酶是能催化底物发生氧化还原反应的酶类。氧化还原酶根据供体基团的不同分为18个亚类。常见的氧化还原酶有脱氢酶、加氧酶、还原酶等。其中最多的是脱氢酶。这类反应

21、可用通式表示为：脱氢酶一般以辅酶I（NAD+）或辅酶II（NADP+）作为传递氢的辅因子。例如乳酸脱氢酶催化乳酸脱氢生成丙酮酸。（2）转移酶类 凡能催化底物发生基团转移或交换的酶称为转移酶。根据所转移基团种类不同，转移酶分8个亚类。常见的转移酶有氨基转移酶、甲基转移酶、酰基转移酶、激酶等。很多转移酶是结合酶，如转氨酶的辅基是磷酸吡哆醛，它与氨基结合，把氨基从一个底物转移到另一个底物。转移酶可用反应式表示为：（3）水解酶类 水解酶是能催化底物发生水解反应的酶，水解酶根据水解化学键的类型分9个亚类。常见的水解酶有淀粉酶、蛋白酶、酯酶、磷酸酯酶、羧肽酶等。（4）裂合酶类 裂合酶是催化底物共价键断裂，

22、使一分子底物生成两分子产物的酶。裂合酶所催化的反应大多数是可逆的。裂合酶可催化C-C、C-O、C-N等共价键断裂。例如醛缩酶、异柠檬裂解酶等。教学内容与设计：（5）异构酶类 异构酶是催化同分异构体之间相互转化的酶。异构酶可催化结构异构体和立体异构体间的相互转变。常见的异构酶有顺反异构酶、消旋酶、差向异构酶、分子内基因转移酶和分子内氧化还原酶等。例如，糖代谢中的磷酸葡萄糖变位酶，磷酸葡萄糖异构酶、磷酸丙糖异构酶。异构酶所催化的反应都是可逆反应。（6）合成酶类 合成酶也称连接酶，是催化有腺苷三磷酸（ATP）参加的化合反应的一类酶。合成酶催化的反应一般为不可逆反应。例如，丙酮酸羧化酶、谷氨酰胺酶等是

23、合成酶。2.3.3.2酶的命名(1)习惯命名法 习惯命名法是根据底物的名称或反应性质命名，有时加上酶的来源加以区别。例如催化淀粉和蛋白质水解的酶分别称为淀粉酶和蛋白酶。同一类酶可加上来源予以区别。如胃蛋白酶、胰蛋白酶等。(2)系统命名法 系统命名法是以酶催化的整体反应为基础，规定每种酶的名称应明确标明底物名称及反应性质。若底物是两个或多个，通常用“：”号将它们隔开，作为供体的底物名字在前，作为受体的底物名字排在后面。若底物之一是水，可以略去不写。系统命名法科学严谨，通过名称即可知道酶所催化的反应。但因名字较长，使用不便，因此，在大多数情况下使用酶的习惯名称。但酶学委员会建议发表论文时，重要的酶

24、在第一次提到时写出它的系统名称、习惯名称和来源，并在前面写出它的标码。例如已糖激酶的标码是EC2.7.1.1。酶标码前的字母是酶委员会的缩写，前三个数字分别是酶的分类、亚类、亚亚类号，第四个数字是分类中的顺序号。2.4 酶的作用机理2.4.1反应活化能在化学反应中，不是所有的反应物分子间都能反应生成产物。只有能量较高的分子间才能发生反应，这样的分子称为“活化分子”。活化分子的数量决定反应速率，活化分子数量越多，反应速率越快。通常将活化分子所具有的最低能量与分子的平均能量的差值称为反应活化能。显然活化能越低，反应物中的活化分子越多，反应速率就越快。催化剂能降低反应的活化能（图2-1），所以能提高

25、反应速率。例如，在503K时，HI分解反应，无催化剂时活化能 为184kJ/mol，以Au为催化剂时活化能为104.6kJ/mol。有催化剂使活化能降低约80kJ/mol，使反应速率提高约1千万倍。教学内容与设计：图2-1 催化剂对反应的影响注：E1是无催化剂时反应活化能 E2是有催化剂时反应活化能2.4.2中间产物学说酶能够降低化学反应的活化能，极大地提高化学反应速率，是由酶的催化作用机理所决定的。为了解释酶的催化机理，人们提出了酶促反应的中间产物学说。现在中间产物学说已被实验所证实。中间产物学说认为，在酶促反应中，酶（E）总是与底物（S）形成不稳定的中间产物（ES）。中间产物使底物分子内的

26、化学键减弱，呈不稳状态，不稳定的中间产物迅速转变成产物（P）。这一过程可用反应式表示为：酶与底物形成中间产物，使反应经历了完全不同的途径。由于酶的影响，降低了反应的活化能。酶促反应与非酶促反应的活化能可用图2-2表示。教学内容与设计：酶与底物形成中间产物是由酶的结构决定的。实验证明，酶的催化能力取决于酶分子中的一定特殊区域，这一区域与酶的活性直接相关，称为活性中心。活性中心包括结合部位和催化部位。结合部位直接与底物相结合，催化部位催化底物化学键的断裂形成新键，进而形成产物。底物与酶的活性中心相结合，形成酶与底物的复合物。底物与酶的活性中心不是以共价键相结合。而主要是以氢键、盐键、范德华力和疏水

27、相互作用等次级键相结合。2.4.3诱导契合学说酶与底物相结合时，活性中心与底物的空间结构应适合、互补。但多数酶与底物在游离状态时不呈精确的互补关系。为了解释酶如何与底物形成中间产物，1958年科什兰德（D.E.Koshland)提出了诱导契合学说。他认为酶的结构是可变的。当底物与酶接近时，在底物的诱导下，酶活性中心的结构发生变化。活性中心的催化基团和结合基团与底物的空间结构相适应。这样酶就能与底物相结合生成中间产物。在酶和底物的相互影响中，主要是底物对酶的“诱导”，但也有酶对底物的“诱导”。在互相“诱导”下，酶和底物的结构都会发生变化，见图2-3。教学提示板书课题板书课题举具体实例说明利用图表

28、说明板书与学生经验相联系用通俗的语言说明利用挂图板书利用模型展示挂图复习板书课题课后作业与练习：课后记：课题 第5节 影响酶促反应速率的因素教学要点与目标理解酶激活剂、抑制剂、可逆抑制、不可逆的概念，掌握抑制影响酶促反应速率的因素。教具与材料教材、教学参考书、挂图教学内容与设计：复习中学生物中的有关知识，从学生的日常经验出发导入新课。第5节 影响酶促反应速率的因素酶的成分是蛋白质，它是生物催化剂，它具有一般催化剂的催化作用，又具有蛋白质的特性。教师复习影响一般化学反应速率的因素，引导学生分析影响酶促反应速率的因素。2.5.1底物浓度对酶促反应速率的影响复习浓度对化学反应速率的影响，引导学生得出

29、底物浓度对酶促反应速率的影响。分析浓度对一般化学反应速率的影响与底物对酶促反应速率的影响的异同。利用底物浓度对酶促反应速率影响曲线说明不同底物浓度对酶促反应的影响。2.5.2酶浓度的影响通过曲线图说明酶浓度对酶促反应速率的影响，教师引导学生分析影响产生的原因。2.5.3 pH的影响通过酶的本质是蛋白质，引导学生分析PH对蛋白质空间结构的影响，说明PH对酶促反应速率的影响。展示曲线图，说明酶有最适PH。结合学生的日常经验说明动植物体的最适PH一般为中性。2.3.1酶的概念酶在中学生物知识中学生接触到酶，教师复习生物知识，引导学生得出酶的概念。教师强调酶是生物催化剂，主要成分是蛋白质，但目前发现某

30、些RNA具有催化作用，除核酸外酶都是蛋白质。2.5.4温度的影响与一般化学反应对比，结合酶的蛋白质性质，利用图形说明温度对酶促反应的影响。根据学生的日常经验引导学生判断酶的最适温度。2.5.5激活剂和抑制剂的影响激活剂和抑制剂对酶促反应的影响较难，教师应多举具体实例，降低学生学习的难度。对激活剂、抑制剂、可逆抑制、不可逆抑制等概念，引导学生分析内涵，不要使学生死背概念。教学内容与设计：25 影响酶促反应速率的因素酶是生物催化剂，它只有在适宜的环境条件下才能发挥最大的催化能力。影响酶促反应速率的因素很多，主要有底物浓度、酶的浓度、温度、溶液pH、激活剂和抑制剂等。了解这些因素对酶促反应速率的影响

31、，对控制和调节生物体正常生长发育有着重要的现实意义。2.5.1底物浓度对酶促反应速率的影响在其它条件下不变的情况下， 实验测得底物浓度与酶促反应速率的关系如图2-4所示。 图2-4 底物浓度对反应速率的影响注：Vmax：最大反应速率 S：底物浓度从图2-3可以看出，当底物浓度很低时，反应速率随底物浓度的增加而加快，反应速率与底物浓度呈直线关系。随底物浓度增加，反应速率随底物浓度增加的程度变小，底物浓度对反应速率的影响逐渐变小。当底物浓度增大到一定程度后，反应速率则达到最大值。此时再增加底物浓度，反应速率不再改变。底物浓度对反应速率的影响可以通过中间产物学说予以解释。根据中间产物学说，在其它条件

32、一定的情况下，酶促反应的速率主要由中间产物（ES）的浓度决定，中间产物浓度越大，反应速率也越大。在酶浓度一定的情况下，当底物浓度很低时，随着底物浓度的增加中间产物的浓度增加，反应速率随底物浓度增加而加快。随着底物浓度的继续增加，酶的浓度减少，中间产物浓度的增加逐渐减少，所以底物浓度对反应速率的影响减小。当底物浓度增大到一定程度时，所有的酶都变成中间产物，这时再增大底物浓度，中间产物的浓度也不会增加，反应达到最大反应速率，底物浓度对反应速率无影响。2.5.2酶浓度的影响在其它条件不变，底物浓度足够大时，酶促反应的反应速率随酶浓度增大而增大，见图2-5。教学内容与设计：图2-5 酶浓度对酶促反应速

33、率的影响在酶促反应中，底物与酶形成中间产物，当底物浓度足够大时，随着酶浓度的增加，中间产物的浓度也增加，反应速率随酶浓度的增大而增大。当底物浓度很小时，底物与酶全部变成中间产物，这时增加酶的浓度，中间产物也不会增加，所以，反应速率不会增大。2.5.3 pH的影响酶的活性受pH的影响，因而酶促反应的反应速率受pH影响。酶在一定的pH下活性最大，高于或低于此pH，酶的活性降低，通常将酶具有最大活性的pH称为酶的最适pH，见图2-6。图2-6 pH对反应速率的影响最适pH是酶的特性之一。但最适pH随底物种类和浓度、缓冲溶液的种类和浓度的不同而改变。因此，最适pH只有在一定条件下才有意义。大多数酶的最

34、适pH在58之间，动物体中酶的最适pH一般在6.58.0之间，植物和微生物中酶的最适pH一般在4.56.5之间。pH影响酶促反应速率是因为过高或过低的pH影响酶蛋白的空间结构，使酶变性失活；pH还会影响酶和底物的电离状态，使酶活性中心和底物的结构发生改变，使中间产物不易形成或形成中间产物后不易生成产物。由于pH对酶促反应速率有较大影响，所以在酶的提纯和测定时加入缓冲溶液，使酶保持稳定。虽然多数酶都有最适pH，但也有例外。如木瓜蛋白酶在较大pH范围内活性不受影响。教学内容与设计：2.5.4温度的影响温度对酶促反应速率的影响通过两方面发挥作用。一方面与一般化学反应相同，随温度升高化学反应速率加快。

35、另一方面温度上升到一定程度，酶蛋白变性失活，化学反应速率减慢，两个因素综合作用的结果使酶促反应有最适宜温度。温度对反应速率的影响如图2-7所示。图2-7 温度对反应速率的影响温度与反应速率关系曲线是倾斜的钟罩形。当温度低于最适温度时，随温度升高反应速率增大，但达到最适温度后，由于酶变性失活反应速率迅速下降。曲线上的最大反应速率所对应的温度即是最适温度。动物体内酶的最适温度一般为3545，植物体内酶最适温度为4055。大部分酶在60以上即变性失活。少数酶能耐受较高的温度，如细菌淀粉酶在93时活性最高。与最适pH不同，最适温度不是酶的特征常数，它与酶促反应的时间有关，不同反应时间测得的最适温度不同

36、，这是由于温度使蛋白质变性是随时间而累加的。反应时间长，测得的酶最适温度低，反之酶的最适温度高。2.5.5激活剂和抑制剂的影响2.5.5.1激活剂的影响 能提高酶的活性的物质称为激活剂。常见的激活剂是无机离子或简单的有机化合物。（1）活剂的离子有K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Fe2+、Cl-、Br-、I-、PO43-等。激活剂一般通过与酶分子中侧链基团相结合，稳定酶的空间结构或作为酶辅因子的组成部分而起作用。激活剂对酶的作用有一定的选择性，即一种激活剂对某种酶有激活作用，对另一种酶却有抑制作用。另外不同浓度的激活剂对酶的影响也可能不同。（2）有机化合物激活剂通过保护酶催化活性的必

37、须基团而起作用。这些激活剂常常是半胱氨酸、还原型谷胱甘肽、抗坏血酸等还原剂。教学内容与设计：2.5.5.2抑制剂的影响 某些物质与酶的活性有关部位结合后，改变了酶活性中心的结构与性质，从而引起酶活性降低或丧失称为抑制作用。引起抑制作用的物质称为抑制剂。抑制剂对酶具有一定的选择性，一种抑制剂只能使一种或一类酶产生抑制作用。抑制剂不引起酶蛋白变性。根据抑制剂与酶的作用方式及抑制作用是否可逆，将抑制作用分为可逆抑制和不可逆抑制两大类。不可逆抑制 抑制剂与酶以共价键相结合，不能用透析，超滤等物理方法除去抑制剂而使酶恢复活性，称为不可逆抑制。不可逆抑制作用随抑制剂浓度增加而增加，当抑制剂的量大到足以与所

38、有酶相结合时，酶的活性就被完全抑制。在不可逆抑制中，要使酶从抑制剂中释放出来，必须通过其它化学反应，这种抑制解除称为酶“复活”。利用酶复活的原理可以对药物中毒进行解毒。有机磷农药是一类不可逆抑制剂，它能抑制某些蛋白酶及胆碱酯酶的活性。抑制剂与胆碱酯酶活性中心丝氨酸的羟基以共价键结合使酶失活，引起神经中毒症状。有机磷农药中毒后可用解磷定（碘化醛肟甲基吡啶）或氯磷定（氯化醛肟甲基吡啶）除去有机磷农药而使酶复活。有机砷、汞化合物与酶中半胱氨酸的巯基相结合，使酶失去活性。例如，路易斯毒气（Lewisite，CHCI=CHAsCl2）与酶的巯基结合使人畜中毒，可用二巯基丙醇（BAL）使酶复活而解毒。青霉

39、素是一种不可逆抑制剂，可与糖肽转肽酶活性中心丝氨酸上的羟基以共价键相结合，使酶失活。酶失活后细菌细胞壁合成受阻，抑制细菌生长。利用不可逆抑制作用原理可以开发设计新农药及抗菌剂。(2)可逆抑制 抑制剂与酶以非共价键相结合，可以用透析、超滤等简单物理方法除去抑制剂使酶复活，这种抑制称为可逆抑制。根据可逆抑制与底物的关系，可逆抑制可分为竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制三种类型。在竞争性抑制中，抑制剂（I）与底物（S）结构相似，都能与酶的活性部位相结合。因为酶的活性部位不能同时与底物和抑制剂相结合，因而底物和抑制剂呈竞争关系。抑制剂与底物的关系可用下式表示。竞争性抑制剂对酶的抑制程度取决于抑制剂

40、与底物的相对浓度。竞争性抑制作用可以通过增加底物的浓度予以解除。例如，丙二酸与琥珀酸的结构相似，丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。增加底物琥珀酸的浓度，丙二酸的抑制可被解除。竞争性抑制作用的原理可以用于药物的选择。例如，磺胺类药物与对氨基苯甲酸结构相似，是对氨基甲苯酸的竞争抑制剂。 对氨基苯甲酸是细菌合成二氢叶酸的原料，磺胺药物与对氨基苯甲酸相互竞争，抑制二氢叶酸合成酶的活性，影响二氢叶酸的合成，从而抑制细菌的生长繁殖。非竞争抑制剂一般与活性中心以外的必须基团结合而影响酶的活性。由于非竞争性抑制剂和底物与酶结合时互不排斥，无竞争性，所以不能用增加底物浓度的方法解除抑制。某些金属离子抑制剂属于非竞争性抑制剂。反竞争性抑制是指抑制剂（I）不与游离酶（E）结合，而与酶底物复合物（ES）结合生成酶、底物、抑制剂复合物（IES），但IES不能释放出产物。反竞争抑制作用常见于多底物反应中。教学提示板书课题板书课题图示说明利用图表说明板书与学生经验相联系利用挂图板书利用模型展示挂图复习板书课题课后作业与练习：课后记：