2019-2020年高中生物 （人教大綱版）第一冊 第三章　生物的新陳代謝 1新陳代謝與酶(備課資料).doc

《2019-2020年高中生物 （人教大綱版）第一冊 第三章　生物的新陳代謝 1新陳代謝與酶(備課資料).doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020年高中生物 （人教大綱版）第一冊 第三章　生物的新陳代謝 1新陳代謝與酶(備課資料).doc（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

2019-2020年高中生物 （人教大綱版）第一冊 第三章　生物的新陳代謝 1新陳代謝與酶(備課資料) 一、“酶與代謝”一節(jié)的實驗探究法教學 近年來，實驗探究教學法在生物教學中被廣泛運用，在“酶與新陳代謝”一節(jié)的教學中，進行了嘗試。 1．問題的提出 “酶與新陳代謝”是高中《生物》中“新陳代謝”一章的一個課題。為了激發(fā)學生的學習興趣，調(diào)動學生的學習主動性和積極性，不僅使學生獲得酶的基礎(chǔ)知識，而且通過教學培養(yǎng)學生的觀察能力、實驗能力、自學能力和思維能力，并對學生進行科學方法訓練，我對“酶與新陳代謝”這個單元課題的教學設(shè)計是：先提出單元要解決的有關(guān)酶的幾個問題，接著讓學生帶著問題做3組有關(guān)酶的實驗結(jié)論，然后引導學生分析每組實驗結(jié)果并得出相應的實驗結(jié)論，即采用“實驗探究法”進行酶的教學。酶的課堂教學設(shè)計用圖解概括如下： 注：3組實驗依次為：H2O2分解的比較實驗；酶作用范圍的實驗；溫度和pH對酶作用的影響實驗。 2．教學過程 (1)明確單元課題任務 本課時任務重，復習提問主要圍繞著新陳代謝的實質(zhì)，突出強調(diào)新陳代謝就是生物體或細胞進行的一系列交叉連鎖的生物化學反應，在復習提問的基礎(chǔ)上，向?qū)W生闡明細胞內(nèi)的生物化學反應，通常是一系列有序的酶促反應，從而引出本單元課題。然后，向?qū)W生說明本單元課題內(nèi)容主要講述酶的來源、生理作用、化學本質(zhì)、酶作用的特性及其影響酶作用的因素等，從而使學生明確本單元課題的教學任務。最后，向?qū)W生說明本節(jié)課的教學方法，并向?qū)W生提出進行實驗的具體要求和注意事項等。 (2)輔導學生進行實驗 表1過氧化氫(H2O2)分解速度的比較實驗及結(jié)果 試管編號 1 2 3 4 底物(2% H2O2) 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 反應條件 自然分解 Fe3+ 土豆屑 熟土豆屑 現(xiàn)象(氧氣泡) 小而少 大而多 極多 小而少 實驗分析及結(jié)論 ①酶來源　②作用?、鄯磻獥l件 表2　酶的特異性實驗及結(jié)果 試管編號 1 2 3 4 5 6 7 底物(1mL) 1％葡萄糖液 1％淀粉液 1％淀粉液 1％淀粉液 1％蔗糖液 2％蔗糖液 2％蔗糖液 實驗處理 (1 mL) 蒸餾水 蒸餾水 酵母提取液 稀釋唾液 蒸餾水 酵母提取液 稀釋唾液 反應條件 37℃恒溫水浴，保溫10 min 本氏試劑 1滴 1滴 1滴 1滴 1滴 1滴 1滴 鑒定反應 酒精燈上煮沸 顏色 磚紅色 藍色 藍色 橙色 藍色 橙色 藍色 分析結(jié)論 ①催化范圍　　 ②作用條件 表3　酶作用的影響因素實驗及結(jié)果 試管編號 1 2 3 4 0.5％淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 稀釋唾液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 實驗處理(3 mL) PH=5.0 緩沖液 pH=6.8 緩沖液 pH=8.0 緩沖液 pH=6.8 緩沖液 溫度條件 37℃恒溫水浴，保溫10 min 冰水浴10 min 碘化鉀－碘溶液 2滴 2滴 2滴 2滴 現(xiàn)象(顏色) 藍色 棕黃 藍色 分析結(jié)論 溫度、pH對酶作用的影響 注：緩沖液配制法 pH＝5.0：0.2 mol／L　磷酸氫二鈉　5.15 mL+0.1 mol／L 　　　　　檸檬酸4.85 mL pH＝6.8：0.2 mol／L　磷酸氫二鈉7.72 mL+0.1 mol／L 　　　　　 檸檬酸2.28 mL pH＝8.0：0.2 mol／L 磷酸氫二鈉9.27 mL+0.1 mol／L 檸檬酸2．28 mL (3)引導學生分析實驗現(xiàn)象 第一組實驗為H2O2分解的比較實驗，引導學生分析這組實驗現(xiàn)象時，要抓住下述三個關(guān)鍵：一是生土豆屑(或鮮肝提取液)比Fe3+催化H2O2分解的速度快得多，這表明酶的催化效率高；二是H2O2酶的來源，酶不是來自于外部，而是在活細胞中產(chǎn)生；三是熟土豆屑不能催化H2O2分解反應，這是因為高溫使酶變性失活。在高溫條件下變性而失去其正常功能的特性，是蛋白質(zhì)物質(zhì)固有的特性。這樣，不僅使學生明確酶的催化效率高，而且為進一步揭示酶概念的內(nèi)涵打下基礎(chǔ)。 第二組實驗為酶作用范圍的分析實驗，引導學生分析這組實驗觀察時，要抓住下述四個關(guān)鍵：一是在特定反應條件下，葡萄糖遇本氏試劑呈磚紅色，原因在于葡萄糖具有還原性，將Cu2+還原為Cu+，這個顏色鑒定反應是進一步分析酶催化底物范圍的對照；二是各加入1 mL蒸餾水，分別加入1 mL蔗糖液或淀粉液的2支試管，它們遇到本氏試劑不能發(fā)生顏色反應或發(fā)生微弱變化，它們是用于分析實驗誤差的對照；三是分別加入1 mL淀粉液或蔗糖液的2支試管，各加入1 mL新鮮的稀釋唾液，它們遇本氏試劑后，只有盛有淀粉液的試管中呈現(xiàn)橙紅色，這表現(xiàn)唾液淀粉酶只能催化淀粉水解產(chǎn)生出有還原性的葡萄糖等；四是分別加入1 mL蔗糖液或淀粉液的2支試管各加入1 mL酵母提取液，它們遇本氏試劑后，只有盛有蔗糖液的試管中呈紅色，這表明酵母提取液中含有的蔗糖酶只能催化蔗糖水解產(chǎn)生出葡萄糖等單糖。這組實驗為論述酶的特異性提供了充足的實驗證據(jù)。 第三組實驗主要探究酶作用的影響因素，引導學生分析實驗現(xiàn)象時，主要抓住兩個關(guān)鍵：一是比較分析①②③號實驗結(jié)果，明確pH影響酶的活性，淀粉酶起催化作用的最適pH為6．8；二是比較分析②和④的實驗結(jié)果，明確溫度對酶活性的影響，低溫抑制酶的活性但不能使酶變性失活，淀粉酶作用的最適溫度為37℃。 (4)總結(jié)歸納出實驗結(jié)論 ①酶的概念 來源：活細胞內(nèi)產(chǎn)生的。 作用：加快代謝反應的速度。 化學本質(zhì)：一類特殊的蛋白質(zhì)。 ②酶作用的特性 從催化效率看，有高效性。 從催化底物范圍看，有專一性。 從酶的活性看，酶變性后會失活。 ③酶作用的影響因素 高溫使酶變性失活，低溫抑制酶活性。 要求適宜的pH。 ④酶與代謝的關(guān)系 促使許多代謝反應依次連鎖進行。 保證代謝反應在常溫、常壓下迅速完成。 3．教學體會 (1)實驗探究教學法有利于激發(fā)學生的求知欲和學習興趣。用實驗探究法組織酶與代謝的教學，學生始終置身于親自動手實驗和積極思考的學習情境中，感覺到自己智慧的力量，體驗到創(chuàng)造的歡樂，從而激發(fā)探究新事物的求知欲和濃厚的學習興趣。例如，在引導學生分析實驗現(xiàn)象之前，教師讓部分學生匯報自己的實驗結(jié)果，學生都很積極；在分析實驗結(jié)果得出結(jié)論的教學環(huán)節(jié)中，學生都渴望得到發(fā)表自己見解的機會。 (2)實驗探究教學法有利于正確處理教師主導與學生主體的關(guān)系，在這節(jié)課的教學活動中，教師的主導作用主要體現(xiàn)在啟發(fā)引導學生的學習過程，一方面通過實驗設(shè)計創(chuàng)設(shè)問題情況，啟發(fā)學生通過實驗研究探索新事物；另一方面通過引導學生探究活動，指導學生的學習途徑和方法。學生的主體作用主要表現(xiàn)在學習過程的主動性、積極性和獨立性，即獨立地完成3組實驗操作，積極主動地探索酶的來源、作用和本質(zhì)，以及影響酶作用的因素，并通過實驗分析得出科學結(jié)論。 (3)實驗探究教學法有利于培養(yǎng)學生的觀察能力、實驗能力和思維能力。以實驗探究法組織酶與代謝的教學活動，是以學生實驗為核心的，學生在系列實驗操作過程中，觀察到各種實驗現(xiàn)象，通過對實驗條件和實驗現(xiàn)象的分析，提示出同類事物共同的關(guān)鍵特征，從而得出相應的結(jié)論。學生既要動手操作，又要動眼觀察和動腦思考，這樣有利于培養(yǎng)學生的實驗能力、觀察能力和思維能力。 (4)實驗探究教學法有利于培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)。酶與代謝實驗探究教學的過程，體現(xiàn)出生物科學的探究過程，包括提出問題、進行假設(shè)、實驗設(shè)汁、實驗操作、觀察和測量、分析現(xiàn)象或數(shù)據(jù)、得出結(jié)論和驗證等。通過這種教學活動，學生不僅初步了解實驗科學的探究過程和科學家的工作方法，而且培養(yǎng)了對科學的興趣，逐步養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度，不斷探求新知識的精神和合作精神。 二、先天性代謝失調(diào) 先天性代謝失調(diào)的概念首由加羅德(Garrod，1908)提出。它又稱先天性代謝缺陷(inborn　errors of metabolism)。從嚴格的意義上講，它也是分子病，同屬生化遺傳學范疇。 1．先天性代謝缺陷的本質(zhì) (1)先天性代謝缺陷的本質(zhì)　先天性代謝缺陷的本質(zhì)是中間代謝紊亂。人體內(nèi)一切代謝過程都是在酶的催化和調(diào)解下進行的。體內(nèi)酶或酶系統(tǒng)缺陷將導致中間代謝紊亂，出現(xiàn)臨床癥狀。在這類疾病中，有兩種不同的表現(xiàn)：(1)由于遺傳的缺陷導致酶的功能低下或缺乏，從而所催化的代謝途徑阻抑，其生成物減缺；致使代謝底物或由底物衍生的代謝物在體內(nèi)積聚。例如，黑尿癥即因缺乏尿黑酸氧化酶，其底物尿黑酸不能進一步氧化分解而積聚。(2)與此相反，個別變異導致酶蛋白結(jié)構(gòu)改變，從而使活力增高，酶促生成產(chǎn)物增加。近年發(fā)現(xiàn)一種痛風，由于磷酸核苷焦磷酸合成酶結(jié)構(gòu)變異，酶活力增高3倍，磷酸核苷焦磷酸的合成大大加速。由其生成的終末產(chǎn)物尿酸在體內(nèi)大量增加?；啬蛩岬娜芙舛群苄?，過多的尿酸鹽在結(jié)締組織中沉積而出現(xiàn)痛風性關(guān)節(jié)炎。 (2)遺傳控制與臨床癥狀　近代分子生物學的研究表明，酶(蛋白質(zhì))的生物合成是由基因控制的，基因通過酶的生成速率來調(diào)節(jié)代謝。因此，先天性代謝缺陷是由于酶結(jié)構(gòu)的缺陷或生成量的異常所致。其中，有的缺陷酶與正常酶只有單個氨基酸的差異，例如葡萄糖 －6磷酸脫氫酶，B型酶肽鏈中的天冬酰胺被天冬氨酸所代替即成A型，其酶活性較正常的B型低lO％；另一變異型G6pD Hektoen，其活性增高4倍。這些改變，皆源于結(jié)構(gòu)基因DNA中單個堿基的替換。就是說，酶缺陷的根源是結(jié)構(gòu)基因的突變。 資料表明，先天性代謝缺陷多為常染色體隱性遺傳，所謂顯性或隱性，按照經(jīng)典遺傳學的概念，叫做表型(pkenotype)，實指臨床癥狀，事實上，在雜合體中，正常等位基因和致病基因均作表達，正常酶和缺陷酶共存。雜合體之所以不表現(xiàn)性狀，是因就正常代謝的需要量來衡量，單個正常基因的酶活力足以保持機體的相對穩(wěn)定。因此，就原發(fā)缺陷而言，在分子水平上，其遺傳方式當屬共顯性(codominance)。這里強調(diào)的是，在不同的知識層面上，具有不同的定義方法和依據(jù)，從而，其結(jié)論可以不同。就是說，顯性或隱性是相對概念。 (3)先天性代謝缺陷的類型 先天性代謝缺陷癥涉及面很廣，種類繁多，癥狀各異。為研究方便，通常是以代謝物為線索，例如糖代謝缺陷、脂肪代謝缺陷、氨基酸代謝缺陷等；又如在氨基酸代謝中，再循各類氨基酸的代謝通徑逐一進行揭示；芳香族氨基酸代謝病、支鏈氨基酸代謝病、含硫氨基酸代謝病、咪唑氨基酸代謝病等。本篇只擇糖代謝和氨基酸代謝各一病種適作簡介。 2．苯酮尿癥 本酮尿癥（phenylketonuria，PKU）是芳香族氨酸中苯丙氨酸代謝缺陷癥。苯丙氨酸是必需氨基酸，它在體內(nèi)代謝的主要途徑是轉(zhuǎn)化為酪氨酸，并且其大部分功能是在轉(zhuǎn)化成酪氨酸之后實現(xiàn)的。它們的代謝缺陷是最常見和最引人注目的。 （1）致病機理　苯丙氨酸氧化為酪氨酸的反應在肝中進行。此癥的直接原因是這一轉(zhuǎn)化中所需的苯丙氨酸羧化酶缺陷，致使這一過程受阻，從而苯丙氨酸經(jīng)由次要途徑，通過轉(zhuǎn)氨作用生成苯丙酮酸（下圖）。此癥即因病人尿中排出大量苯丙酮酸而得名。 苯丙氨酸積聚是此癥產(chǎn)生臨床癥狀的基礎(chǔ)。它通過代謝旁路轉(zhuǎn)變?yōu)楸奖岷?，并可進一步代謝為苯乙酸；苯乙酸與組織中的谷氨酰胺結(jié)合為苯乙酰谷氨酰胺，由尿液排出（鼠臭味）。這些旁路產(chǎn)物抑制了腦組織內(nèi)谷氨酸脫羧酶的活性，使其脫羧產(chǎn)物γ-氨基丁酸減少。后者影響腦組織的發(fā)育與功能。 （2）臨床癥狀　智力低下是本病的基本特征。嬰兒生后第二、三個月開始異常。通常，皮膚、毛皮和虹膜色素減退；易流涎、出汗（鼠嗅）；肌緊張，猿猴步；約半數(shù)患兒痙攣性癲癇。智商多在20（白癡）以下。常在3歲內(nèi)夭折，少數(shù)可活至20歲。 （3）遺傳基礎(chǔ)　致病基因位于第1染色體；表現(xiàn)為隱性遺傳。我國發(fā)病率為1/1000，致病基因攜帶者約1/50。 順便敘及，從上圖中可見，當酪氨酸酶或尿黑酸氧化酶缺陷，則分別是白化癥(albinism)和黑尿癥(alcaptonuria)的病因。 3．葡萄糖-6-磷酸脫氫酶缺陷癥 此癥為磷酸戊糖旁路代謝病，病因是紅細胞中葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(glucose -6-　phosphate dehydrogenase, G6PD)缺陷；臨床上分做兩型：Ⅰ型和Ⅱ型。 （1）致病機理　在紅細胞中，G6PD以輔酶Ⅱ為輔酶使葡萄糖–6-磷酸脫氫為葡萄糖酸–6-磷酸；氧化型輔酶（NADP）還原為還原型（NADPH）。NADPH又是谷胱還原酸（GR）的輔酶，可使氧化型谷胱甘肽（GSSG）轉(zhuǎn)化為還原態(tài)（GSH）下圖。 當G6PD缺乏，則不能正常地將輔酶轉(zhuǎn)化為還原態(tài)，從而也就不能使GSSG轉(zhuǎn)化為GSH。而還原的GSH是保持紅細胞膜完整性的必要條件。由于抗氧化劑GSH的減少，HBβ鏈中半胱氨酸的－SH基被氧化，使4條肽鏈解開，導致Hb變性，形成珠蛋白小體（Heinz小體）會附著于紅細胞膜上；膜收縮蛋白中的－SH基也被氧化形成雙硫鍵（－S－S－），結(jié)為胞膜多肽聚集物，使細胞變形性降低。當流經(jīng)肝竇、脾竇時，紅細胞被滯留、破壞而溶血。 此癥Ⅱ型在有誘因時才發(fā)病。例如食用蠶豆，故又稱蠶豆病（favism），在服用伯胺喹啉或磺胺類氧化性藥物時，其病理更為復雜。 （2）臨床癥狀　此癥典型病癥為溶血性貧血。Ⅰ型為非血球形細胞溶血性貧血，臨床表現(xiàn)為輕度至中度，有黃疸，肝脾腫大，網(wǎng)織紅細胞增多。Ⅱ型多表現(xiàn)為急性血管內(nèi)溶血，并有頭痛、惡心、黃疸、肝脾腫大、血紅蛋白尿；嚴重者可發(fā)生脫水、休克、腎功能衰竭，甚至死亡。 （3）遺傳基礎(chǔ)　致病基因X連鎖（Xq28）遺傳。女性雜合體中有一部分可表現(xiàn)性狀，應屬具有不同表現(xiàn)度的不完全顯性（inplete dominance）。 目前，已發(fā)現(xiàn)先天性代謝缺陷xx多種，在遺傳性疾病中占最大比重，無論在醫(yī)學上或是對于人口的優(yōu)生都至關(guān)重要。 首先，它已成為威脅人類健康的一類重要疾病，也是嬰兒和兒童死亡的重要原因之一。其中，僅G6PD缺陷者，全世界在1億人以上，有100種以上的變異型。我國主要分布于長江以南，廣東籍居民的發(fā)病率高達8.6％。其次，癥狀具有終生性，卻無有效治療方法（例如苯酮尿癥應用限食療法，G6PD缺陷采用輸血措施）?；颊呒词拱Y狀消失，但其遺傳組成不變，致病基因依然在群體中傳遞，成為優(yōu)生的最大課題。第三，從嚴格的意義上講，藥物敏感性（已獨立為藥物遺傳學）亦屬先天性代謝缺陷。雖然機體在正常情況下并無臨床癥狀，但限制了某些非遺傳性疾病的用藥。在這個意義上，等于擴大了病種的范圍?；诖耍t(yī)學界認定先天性代謝缺陷已成為當代重大的醫(yī)學問題，絕非危言聳聽。 三、人類對酶的應用 人類對于酶的應用，有著一個從無意識使用到自覺應用的過程。比如，自古以來，在釀造啤酒、做面包、做乳酪這一類加工工藝中人們都曾不自覺地涉及到了酶的應用。 19世紀中期，著名的法國科學家巴斯德在實驗中觀察到，葡萄汁被釀造成葡萄酒是由一種叫酵母菌的微生物在起作用?？墒?，在細菌的作用下，酒又會變質(zhì)，產(chǎn)生醋酸或乳酸。大約到了19世紀末期，有人發(fā)現(xiàn)從酵母中制得的提取液，能使葡萄汁變成葡萄酒，葡萄酒又變成醋酸或乳酸，并證明這些變化都是酵母細胞或細菌細胞內(nèi)的酶在起作用。后來實驗發(fā)現(xiàn)，酶在細胞外也能夠起催化作用。從此，酶的應用便提高到了自覺應用的新階段。 如今，酶的應用在食品、醫(yī)療、紡織、發(fā)酵、制革等方面已經(jīng)取得了豐碩的成果。 在食品方面。利用淀粉酶、淀粉轉(zhuǎn)葡萄糖苷酶和葡萄糖淀粉酶可將淀粉轉(zhuǎn)變成葡萄糖和各種糖漿；利用葡萄糖異構(gòu)酶可將甜味不及蔗糖的葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)樘鸲缺日崽歉叩枚嗟墓?；利用蛋白酶降低面粉中的蛋白質(zhì)含量，使制成的餅干更加松脆；利用淀粉轉(zhuǎn)葡萄糖苷酸制成低熱量啤酒等等。在醫(yī)療方面，用于疾病的醫(yī)冶。例如，胰凝乳蛋白酶可用于白內(nèi)障摘除手術(shù)，使手術(shù)簡化，成功率提高；胰蛋白酶對消除組織壞死，消炎止痛，愈合傷口有明顯效果；尿激酶、鏈激酶可用于治療靜脈血栓、脈管炎；彈性蛋白酶對血管硬化有一定療效；溶菌酶能破壞細菌的細胞壁，用于治療咽喉炎、鼻炎、口腔潰瘍等病。另外，急性淋巴血友病、青霉素過敏癥、消化不良等，均可利用各種酶進行治療。在紡織工業(yè)中，過去人們采用腐蝕性強的化學藥物除去織物上的淀粉，如今改用淀粉酶進行，操作變得更加安全和容易。在皮革制造工業(yè)中，細菌蛋白酶可用于皮革的脫毛；狗糞和鴿糞中的酶可除去生皮上的某些蛋白質(zhì)，使皮革更加柔軟，更有韌性。在洗滌劑的生產(chǎn)中，添加少量的酶可提高洗滌劑的去污力。 四、酶的化學本質(zhì) 20世紀80年代以前，科學家一直以為酶的化學本質(zhì)都是蛋白質(zhì)。后來的科學研究表明，一些RNA分子也具有酶的催化作用。如RNasep酶，便是20%的蛋白質(zhì)和80%的RNA組成的，若將酶中的蛋白質(zhì)除去，發(fā)現(xiàn)留下來的RNA仍然具有與該種酶相同的催化活性?？茖W實驗進一步證實，某些RNA分子同構(gòu)成酶的蛋白質(zhì)分子一樣，都是效率非常高的生物催化劑。所以，概括地說，絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA。 具有酶活性的蛋白質(zhì)分為簡單蛋白質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì)兩類。簡單蛋白質(zhì)類的酶只有氨基酸組成，不含其他物質(zhì)，如胃蛋白酶。結(jié)合蛋白質(zhì)類的酶是由蛋白質(zhì)與輔因子組成的，如乳酸脫氫酶、轉(zhuǎn)氨酶。組成這類酶的蛋白質(zhì)部分叫酶蛋白，輔因子部分叫做輔酶或輔基。酶蛋白和輔酶單獨存在時，都沒有催化能力，只有兩者結(jié)合在一起，才能起到酶的催化作用。這種完整的酶分子叫做全酶。 五、酶的作用機理 鎖和鑰匙學說。當酶和底物結(jié)合時，底物的結(jié)構(gòu)和酶的活動中心結(jié)構(gòu)十分吻合，就像一把鑰匙配一把鎖一樣。酶的這種互補形狀，使酶只能與對應的化合物契合，從而排斥了那些形狀、大小不適合的化合物，這就是“鎖和鑰匙學說”。 誘導契合學說。認為酶并不是事先就以一種與底物互補的形狀存在，而是在受到誘導之后才形成互補的形狀。底物與酶結(jié)合，就誘導酶蛋白的構(gòu)象發(fā)生相應的變化，從而使酶和底物契合而形成酶——底物絡合物，即“誘導契合學說”。 六、酶的特性 作為生物催化劑，酶有許多特性。 首先，酶具有高效率的催化能力。酶比一般化學催化劑的催化效率高出幾百萬倍，與沒有催化劑的反應相比，最高可高出1017倍。例如，碳酸酐酶催化二氧化碳與水合成碳酸的反應是已知最快的酶催化反應之一。每一個酶分子在1秒鐘內(nèi)可以使105個二氧化碳分子發(fā)生水合反應。如果沒有這種酶，二氧化碳從組織到血液，然后再通過肺泡呼出體外的過程只能以極其緩慢的速度進行，遠遠不能滿足生物體生存的要求。 酶作用的專一性很強。酶作用的專一性主要有兩方面的含義：一是指酶對于被作用的底物（反應物）是專一的。當?shù)孜镌诿复呋掳l(fā)生反應，首先必須與酶的活性部位有適當?shù)钠鹾?，所以只有特定結(jié)構(gòu)的分子才能作為某一個酶的底物，這就是酶對底物的專一性。二是指酶對于被催化的反應是專一的。一個酶可能有幾個類似的底物，但只能催化某一類特定的化學反應，這叫做酶反應的專一性。 酶在生物體內(nèi)參與每一次反應之后，它本身的性質(zhì)和數(shù)量都不會發(fā)生改變。 易失活。酶的化學本質(zhì)大多數(shù)是蛋白質(zhì)，受熱或遇酸和堿易變性，失去活性，它可在常溫、常壓等比較溫和的條件下進行催化反應。 在酶的四大特性中，高效率的催化能力和作用的專一性是酶的兩個最重要的特性。 七、影響酶作用的因素 溫度的影響。在一定的溫度范圍（0～40℃)內(nèi)，酶的催化作用速度隨著溫度的降低而降低，隨著溫度的升高而升高。一般地，溫度每升高10℃，反應速度約提高1倍。超過60℃，絕大多數(shù)酶就會因結(jié)構(gòu)破壞而失去活性。 pH的影響。酶對環(huán)境中的pH十分敏感。酶只有在一定的pH范圍內(nèi)才能表現(xiàn)出活性，超過這個范圍，酶就失去活性了。一般地，酶的最適pH在4～8之間。但是，各種酶的最適pH不相同，甚至可以相差很大。如胃蛋白酶最適pH為1.8～2.2，胰蛋白酶最適pH為8.0～9.0。 八、典型例題分析 ［例1］在測定胃蛋白酶活性時，將溶液的pH由10降到2的過程中，胃蛋白酶的活性將( ) A.不斷上升 B.沒有變化 C.先升后降 D.先降后升 分析：酶的催化作用需要適宜的pH，小于或大于此值，酶的活性都要下降。過酸、過堿都會使酶的分子因結(jié)構(gòu)破壞而失去活性。對于胃蛋白酶，它的適宜pH為1.8～2.2，即在pH為2的環(huán)境中，胃蛋白酶的活性最大，但由于溶液的開始pH為10，遠遠大于胃蛋白酶的催化作用范圍，因此，會使酶的結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活性。即使pH逐漸降為適宜值，蛋白酶的活性也不會恢復。 答案：B ［例2］關(guān)于酶的性質(zhì)，下列表述錯誤的是( ) A.酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化能力的蛋白質(zhì) B.化學反應前后，酶的化學性質(zhì)和質(zhì)量不變 C.酶的催化效率很高，但易受溫度和酸堿度影響 D.酶具有專一性 分析：酶是生物催化劑，它具有一般催化劑的特性：反應前后性質(zhì)和質(zhì)量不變，又具有特性：高效性、專一性、受溫度酸堿度影響，所以B、C、D都是正確的。關(guān)于酶的概念，說明酶是有機物，大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。所以，選項A將酶的范圍縮小。 答案：A ［例3］如下圖，分別向4支盛有5mL過氧化氫溶液的試管中加入肝或砂子。請回答： A B C D （1）在這個實驗中，4支試管的現(xiàn)象分別是什么？ （2）為什么試管B放氧速度比試管A快？ （3）為什么用煮沸冷卻的肝做對照要比用砂子做對照更好些？ 分析：在肝臟中含有過氧化氫酶，過氧化氫酶可以使過氧化氫分解為水和氧氣。溫度過高會使酶的結(jié)構(gòu)遭到破壞而失去活性，煮沸并冷卻的肝中，過氧化氫酶不能發(fā)生催化作用。 答案：（1）A、B兩試管有氧氣放出，試管B釋放氧的速度比試管A快，C、D兩試管無氣體（氧氣）放出。 （2）因為試管B中是碾碎的肝，擴大了酶與反應物的接觸面。 （3）因為煮沸冷卻的肝中有過氧化氫酶，高溫下使酶失去活性，而砂子不是酶，沒有可比性。 ［例4］將乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和適量的水混合在一個容器內(nèi)，調(diào)整pH為2.0，保存在37℃水浴鍋中。一段時間后，容器內(nèi)剩余的物質(zhì)為( ) A.淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B.唾液淀粉酶、麥芽糖、胃蛋白酶、多肽、水 C.唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D.唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水 分析：酶的活性受溫度和pH的影響。本題中的溫度37℃是酶的適宜溫度，但pH不適宜，胃蛋白酶的適宜pH為1.8～2.2，唾液淀粉酶是在pH約為7時，活性最強。所以在pH為2的環(huán)境中，乳清蛋白和唾液淀粉酶都被分解為多肽，而淀粉仍存在。 答案：A ［例5］右圖中表示某種動物消化酶的催化反應速度與溫度之間關(guān)系的曲線是( ) A.① 　　　　　　　　　　　　B.② C.③ 　　　　　　　　　　　　D.④ 答案：B ［例6］關(guān)于酶特性的實驗，如圖，取標號為A、B、C的三支試管，各加入2mL稀淀粉糊。 （1）在三支試管內(nèi)各滴5滴革蘭氏碘液，搖勻，可見試管內(nèi)溶液呈______色。 （2）再在A管內(nèi)加入2mL胰液，B管內(nèi)加入2mL煮沸的唾液，C管內(nèi)加入2mL唾液，然后將這三支試管放入37℃～40℃水浴鍋中，15～20分鐘后，三支試管內(nèi)溶液有確切變化分別是： A管溶液的顏色______，這是因為________________。 B管溶液的顏色______，這是因為________________。 C管溶液的顏色______，這是因為________________。 答案：（1）藍色 （2）消失 胰液中的胰淀粉酶將淀粉分解 藍色 煮沸的唾液中唾液淀粉酶失活 消失 唾液中的唾液淀粉酶使淀粉分解