最新酶的本质和特性
《酶》 知识清单
《酶》知识清单一、酶的定义和作用酶是生物体内产生的具有催化作用的蛋白质或 RNA 分子。
它们在生物体内扮演着至关重要的角色，能够加速化学反应的进行，使生命活动得以顺利进行。
酶的作用就像是一把“钥匙”，能够精准地打开化学反应的“锁”，降低反应所需的活化能，从而使反应在温和的条件下快速、高效地进行。
比如，在我们消化食物的过程中，唾液中的淀粉酶能够将淀粉分解为麦芽糖，胃中的蛋白酶能够将蛋白质分解为多肽，这些都是酶在发挥作用。
二、酶的化学本质大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA。
作为蛋白质的酶，其结构和功能密切相关。
蛋白质的一级结构决定了酶的氨基酸组成，而二级、三级和四级结构则共同决定了酶的活性中心和催化机制。
RNA 酶也被称为核酶，它们在一些特定的生物过程中发挥着催化作用。
三、酶的特性1、高效性酶具有极高的催化效率，比一般的无机催化剂高出成千上万倍甚至更多。
例如，过氧化氢酶催化过氧化氢分解的效率比无机催化剂铁离子高约 10^10 倍。
2、专一性一种酶通常只能催化一种或一类化学反应。
这是因为酶的活性中心具有特定的结构，只能与特定的底物结合并发生反应。
3、反应条件温和酶催化反应通常在常温、常压和接近中性的条件下进行，相比之下，许多化学反应需要高温、高压和极端的 pH 条件才能发生。
4、可调节性酶的活性可以受到多种因素的调节，包括底物浓度、产物浓度、酶的浓度、pH 值、温度、抑制剂和激活剂等。
四、酶的命名和分类1、命名酶的命名通常根据其所催化的反应或底物来进行。
例如，催化水解反应的酶通常被称为“水解酶”，催化氧化还原反应的酶被称为“氧化还原酶”。
2、分类根据国际酶学委员会的分类方法，酶可以分为六大类：（1）氧化还原酶类：参与氧化还原反应，如过氧化氢酶、脱氢酶等。
（2）转移酶类：催化基团转移反应，如转氨酶等。
（3）水解酶类：催化水解反应，如蛋白酶、淀粉酶等。
（4）裂解酶类：催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应或其逆反应，如碳酸酐酶等。
1、2、酶的本质
探究——pH对酶活性的影响
• 分析结果：
2、3号试管为什么无变化而1号产生砖红色沉淀？
因为1号试管在蒸馏水的条件中淀粉酶活 性酶不受影响，能分解淀粉为还原糖，因此 遇斐林试剂产生砖红色沉淀。而2、3号试管 的过酸和过碱使酶的活性降低或失活，淀粉 没被分解，遇斐林试剂无变化。 • 实验结论： 酶的作用需要适宜的pH，过酸、过碱 会使酶的活性降低甚至失活。
?思考
3）从毕希纳的实验可以得到什么结论？ 酵母细胞中的某些物质能够在酵 母细胞破碎后继续起催化作用，就像 在活酵母细胞中一样。
?思考
4）萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质， 并因此获得诺贝尔奖。你认为他成功的主 要原因是什么？
萨姆纳历时9年用正确的科学方法， 坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶 提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。
关于酶本质的探索
巴斯德
李比希
萨姆纳
切赫
奥特曼
?思考
1）巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？ 各有什么局限性？ 巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的； 但认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物 质在起作用是不正确的 。 李比希认为引起发酵的物质是细胞中某些物质 是正确的； 但认为该物质只有在酵母细胞死亡裂解后才起 作用是不正确的。
毕希纳 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起 催化作用，就像在活酵母细胞中一样，并称为酿酶。 萨姆纳 酶是蛋白质 切赫、奥特曼 少数RNA也有生物催化功能
关于酶本质的探索
巴斯德之前 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 ↓巴斯德 只有酵母细胞的参 与才能进行发酵. ↓李比希 酵母细胞死亡裂解后释放 出某些物质引起发酵. 毕希纳 获得不含酵母细胞提取,结果就像在活酵母细胞中一样， 将酵母细胞引起发酵的物质称为酿酶。 萨姆纳 切赫、奥特曼 酶是蛋白质 少数RNA也有生物催化功能
酶的本质、作用及特性
保存酶用低温
解析
答案
D
CHONP
2.核酶是一类具有催化功能的单链RNA分子，可降解特定的
mRNA序列。下列关于核酶的叙述，正确的是 C H O N
A.核酶能将所有RNA单链降解，与脂肪酶有3种元素相同
B.核酶和脂肪酶都能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应
C.因核酶为单链RNA分子，所以核酶分子中一定不存在氢键
考点二
酶的本质、作用及特性
知识梳理 1.酶的本质与作用 (1)酶本质的探索历程(连线)书 81页
(2)酶的本质和功能
蛋白质 氨基酸或核糖核苷酸
细胞核
RNA
生物催化作用
答案
(3)酶的作用原理
①表示无酶催化时反应进行需要的
活化能的是 AC 段。
②表示有酶催化时反应进行所需要
的活化能的是 BC 段。 ③酶降低的活化能是AB 段。
只有核糖体
常考基础诊断 某种酶失活后被蛋白酶分解
√ (1)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物( )
(2)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸( × ) 酶反应前后不变
(3)酶提供了反应过程所必需的活化能( × ) 酶降低活化能 (4)随着温度降低，酶促反应的活化能下降( × ) 活化能不一定下降
应用哪种酶处理？
应选用RNA水解酶处理。 提示
重点剖析 1.与酶有关的曲线分析 (1)酶高效性的曲线
①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 ②酶和无机催化剂一样，只能缩短达到化 学平衡所需要的时间，不能改变化学反应 的平衡点。
(2)酶专一性的曲线
①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同， 说明酶B对此反应无催化作用。 ②加入酶A的反应速率比无酶条件下的反应速率明显 加快，说明酶A对此反应有催化作用。
2024-2025学年高中生物下学期第12周酶的作用、本质及特性教学设计
反思改进措施（三）改进措施
1.针对教学组织方面的问题，我将更加精细地规划课堂时间，确保实验操作和小组讨论的时间不会过多占用课堂时间，同时提前准备好相关材料，以减少等待时间。
2. ②酶的催化作用机理
-重点知识点：酶如何降低化学反应活化能，加速反应速率。
3. ③影响酶活性的因素
-重点知识点：温度、pH值、离子强度等对酶活性的影响，以及酶的适应机制。
4. ④酶的应用
-重点知识点：酶在生物技术、医学、食品工业等领域的应用案例。
5. ⑤酶活性实验设计
-重点知识点：实验温度或pH值的影响。
3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。
四、学生小组讨论（用时10分钟）
1.讨论主题：学生将围绕“酶在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。
2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。
2.针对教学方法方面的问题，我将尝试采用翻转课堂的方式，让学生在课前通过视频或阅读材料自主学习理论知识，课堂上主要进行讨论、实验操作和成果展示，以增加学生参与度和实践机会。
3.我还将注重课堂氛围的营造，鼓励学生积极参与讨论和提问，同时提供及时的反馈和指导，帮助他们深入理解和应用所学知识。
4.最后，我将继续关注学生的学习进展，根据他们的反馈和表现，调整教学方法和策略，以更好地满足他们的学习需求和提高他们的学习效果。
-分析酶在生物进化中的作用，探讨酶如何适应生物体的需求，以及如何通过基因工程改造酶的性质。
酶的本质与特性
酶的本质与特性被分解；实验组：反应物+等量的相应酶溶液检测反应物被分解。
•2．酶的专一性实验搽究此实验中的自变量可以是不同反应物，也可以是不同酶溶液，因变量是反应物是否被分解。
•(1)设计思路一：换反应物不换酶•实验组：反应物+相应酶溶液检测反应物被分解；•对照组：另一反应物+等量相同酶溶液检测反应物不被分解。
•(2)设计思路二：换酶不换反应物•实验组：反应物+相应酶溶液检测反应物被分解；•对照组：相同反应物+等量另一种酶溶液检测反应物不被分解。
•3．酶的高效性实验探究•对照组：反应物+无机催化剂检测底物分解速率；•实验组：反应物+等量酶溶液检测底物分解速率。
•实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是底物分解速率。
•4．酶作用的适宜条件的探究•(1)最适温度的探究实验原理•①淀粉+淀粉酶——麦芽糖；麦芽糖+斐林试剂—一产生砖红色沉淀；淀粉+碘——蓝色。
•②温度影响淀粉酶活性，从而影响淀粉的分解，滴加碘液后，根据蓝色深浅来判断淀粉分解状况，进而推断出酶活性变化。
•(2)最适pH的探究实验原理•①2H202+过氧化氢酶——2H2O+O2•②pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速度，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成速度的快慢。
•(3)实验探究思路•①最适温度的探究思路••②最适pH的探究思路•2、易错点拨：（1）在酶的最适pH探究实验中，操作时必须先将酶置于不同环境条件下（加清水、加氢氧化钠、加盐酸），然后再加入反应物。
不能把酶加入反应物在酶的作用下先发生水解。
（2）在酶的最适温度探究实验中，酶溶液和反应物混合之前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。
若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，检测的试剂宜先用碘液，不应该选用斐林试剂。
因选用斐林试剂需热水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
•知识拓展：••1、利用酶的专一性也可探究某种酶的化学本质是蛋白质还是RNA：将某种酶用蛋白酶或核糖核酸酶处理，根据处理后的酶液是否还有催化作用予以判断。
酶的作用和本质
酶的作用和本质酶是一类生物大分子催化剂，能够加速化学反应过程、提高反应速率，降低反应活化能。
酶具有高度的特异性，在反应中只作用于特定的底物，并可在相对温和的条件下使底物发生化学变化。
酶的本质是蛋白质，由氨基酸构成，通过二级、三级、四级结构的折叠形成其特定的三维构象。
酶的催化作用与其形成的空间结构密切相关，酶分子中的活性位点与底物结合，形成酶底物复合物，借助于专有的反应机制，使底物发生化学转化反应，最终形成产物。
酶催化反应的本质是降低反应的活化能，因此酶可在相对低的温度和压力等温和条件下催化反应，降低反应的能量消耗，并提高反应中的选择性和效率。
酶在生物体内广泛存在于细胞质、线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等细胞器中，参与细胞代谢、物质合成、信号转导等生命活动，是生物学中一个重要的研究对象。
酶的催化机制与底物结合、酶结构和催化反应的化学性质密切相关。
一般来说，酶催化反应可分为两个步骤：底物与酶结合、催化反应。
底物与酶结合是由于酶分子具有特定的活性中心，可与底物的分子结构相互配合，并形成酶底物复合物。
催化反应的过程中，酶分子对底物分子进行定向作用，调节反应的速度和方向，使其转化为产物。
酶在反应过程中与底物分子的相互作用是基于键的形成和断裂进行的，这些键的转变可能涉及电子的转移、共价键的形成和断裂、氢键的形成等过程。
酶的催化过程通常分为两类：羟化作用和氧化或脱氢作用。
羟化作用是指酶在催化过程中会将水分子发生加成反应，将底物的双键转化为单键，如丙酮酸羟化酶催化丙酮酸转化为乳酸。
氧化或脱氢作用是指酶在催化过程中会将底物中的氢离子转移至辅助化合物，如辅酶NAD+，将底物氧化为相应的羧酸或醛，如葡萄糖脱氢酶催化葡萄糖转化为葡萄糖酸。
总之，酶是一类催化性质强、底物特异性高的生物大分子，参与生物体内众多代谢和信号传递过程。
酶的本质是蛋白质，通过特定的三维结构和活性中心与底物分子结合，发挥催化作用，提高反应速率、选择性和效率。
酶的本质与特性
骤 三 加入斐林试剂有? 振荡 约60℃水浴2min
实验 现象
结论
砖红色沉淀
因 变 无变化 量
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
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二、酶具有专一 性
❖每一种酶只能催化 一种或化一学类反应。
❖细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的 专一是性分不
开的。
❖目前发现的酶有 400多0种,它们分别催化不同
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5.加酶洗衣粉中一般含有蛋白酶，请回答下面的问题： （1）这种洗衣粉为什么能够很好地除去衣物上的
奶渍和血渍？ （2）使用这种洗衣粉为什么要用温水？ （3）含有蛋白酶的洗衣粉不宜用来洗涤下列哪些
衣料？（ ）
A.化纤 B.B纯D毛 C.纯棉 D.真丝
（4）为了更好地除去衣物上的油渍，在洗衣粉中 还可以加入什么酶？
第1节 降低化学反应活化能的酶
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二、酶的本质 什么是酶？
酶是一类生物催化剂
是 活细胞 产生的一类 具有生物催化作用的 有机物。
酶的来源
酶的功能 酶的化学成分
大部分酶是蛋白质，也有少数是 RNA。
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比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
少量肝脏 研磨液
3
4
3
4
为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？
现在给你淀粉酶溶液，要观察淀粉酶能催化哪种 糖水解，应该如何设计这个实验？你又怎么知道淀粉 酶催化了糖的水解呢？
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探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉溶液
蔗糖溶液
一
实 验二 步
1号试管中加入2mL 淀粉溶液
自 变 量
2号试管中加入2mL 蔗糖溶液
加 左入 右淀 的粉 热酶 水中2滴无，，反关振应荡变5，m量i试n有管下没半部浸入60℃
酶的本质及特性
酶的本质及特性
一、酶的本质
• 酿酒问题导致发现酶的本质
阅读、分析资料“关于酶本质的探索”
时间 人物 方法与工具 观点或结论 不足或错误
• 酶的探索过程： • 酵母菌细胞作用——酵母菌细胞中的 物质在细胞死亡裂解后发挥作用—— 酵母菌中的物质在细胞内和离开细胞 都能发挥作用——酶是蛋白质——少 数的RNA也是酶分子 结构遭到破坏而失去活性，而低温只是使 酶活性降低，酶的分子结构没有破坏，在 适宜的温度下可以恢复。
请为我起名
设 计 一 句 广 告 词
探究酵母菌细胞呼吸的方式
• 一、设计有氧和无氧条件 • 二、反应的原料、条件、产物 • 三、鉴定产物
二、酶的特性
• 酶的概念：酶是由活细胞产生的具有 催化作用的有机物，其中绝大多数酶 是蛋白质。
酶的特性
• 1 酶具有高效性 • 2 酶具有专一性 •3
• 3 酶的作用条件温和
1.PH：
胃蛋白酶
大多数酶
⑴在最适PH（人体一般为7）下，酶的活性最高； ⑵PH偏高或偏低（即过酸或过碱）都会使酶的活 性明显下降，甚至导致酶不可逆地失活。
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酶
一、酶的本质：酶是由活细胞产生的具有催化活性和高度选择性的特殊蛋白质。
按其组成的不同，将酶分成单纯蛋白质和结合蛋白质两大类。
例如，大多数水解酶属单纯由蛋白质组成的酶; 黄素单核苷酸酶则属由酶蛋白和辅助因子组成的结合蛋白酶。
结合蛋白质中的酶蛋白为蛋白质部分，辅助因子为非蛋白质部分，两者结合成全酶，只有全酶才有催化活性
二、酶的形态结构
所有的酶都含有C、H、O、N四种元素。
按照酶的化学组成可将酶分为单纯酶和复合酶两类。
单纯酶分子中只有氨基酸残基组成的肽链。
结合酶分子中则除了多肽链组成的蛋白质，还有非蛋白成分，如金属离子、铁卟啉或含B 族维生素的小分子有机物。
结合酶的蛋白质部分称为酶蛋白，非蛋白质部分统称为辅助因子（cofactor），两者一起组成全酶；只有全酶才有催化活性，如果两者分开则酶活力消失。
非蛋白质部分如铁卟啉或含B族维生素的化合物若与酶蛋白以共价键相连的称为辅基（prosthetic group），用透析或超滤等方法不能使它们与酶蛋白分开；反之两者以非共价键相连的称为辅酶（coenzyme），可用上述方法把两者分开。
辅助因子有两大类，一类是金属离子，且常为辅基，起传递电子的作用；另一类是小分子有机化合物，主要起传递氢原子、电子或某些化学基团的作用。
结合酶中的金属离子有多方面功能，它们可能是酶活性中心的组成成分；有的可能在稳定酶分子的构象上起作用；有的可能作为桥梁使酶与底物相连接。
辅酶与辅基在催化反应中作为氢（H+和e）或某些化学基团的载体，起传递氢或化学基团的作用。
体内酶的种类很多，但酶的辅助因子种类并不多，常见到几种酶均用某种相同的金属离子作为辅助因子的例子，同样的情况亦见于辅酶与辅基，如3-磷酸甘油醛脱氢酶和乳酸脱氢酶均以NAD+作为辅酶。
酶催化反应的特异性决定于酶蛋白部分，而辅酶与辅基的作用是参与具体的反应过程中氢（H+和e）及一些特殊化学基团的运载。
酶属生物大分子，分子质量至少在1万以上，大的可达百万。
酶的催化作用有赖于酶分子的一级结构及空间结构的完整。
若酶分子变性或亚基解聚均可导致酶活性丧失。
一个值得注意的问题是酶所催化的反应物即底物（substrate），却大多为小分物质它们的分子质量比酶要小几个数量级。
酶的活性中心（active center）只是酶分子中的很小部分，酶蛋白的大部分氨基酸残基并不与底物接触。
组成酶活性中心的氨基酸残基的侧链存在不同的功能基团，如-NH2。
-COOH、-SH、-OH和咪唑基等，它们来自酶分子多肽链的不同部位。
有的基团在与底物结合时起结合基团（binding group）的作用，有的在催化反应中起催化基团（catalytic group）的作用。
但有的基团既在结合中起作用，又在催化中起作用，所以常将活性部位的功能基团统称为必需基团（essential group）。
它们通过多肽链的盘曲折叠，组成一个在酶分子表面、具有三维空间结构的孔穴或裂隙，以容纳进入的底物与之结合并催化底物转变为产物，这个区域即称为酶的活性中心。
而酶活性中心以外的功能集团则在形成并维持酶的空间构象上也是必需的，故称为活性中心以外的必需基团。
对需要辅助因子的酶来说，辅助因子也是活性中心的组成部分。
酶催化反应的特异性实际上决定于酶活性中心的结合基团、催化基团及其空间结构。