酶的作用和本质1
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酶的作用及本质酶是生物体内一种能够促进化学反应进行的特殊蛋白质,其作用极为重要且复杂。
酶可以在生物体内催化各种生化反应,帮助维持生命的正常运转。
在细胞内部,酶主要负责降低活化能,进而加速化学反应的进行。
本文将探讨酶的作用机制和本质原理。
酶的作用1. 作用于代谢过程酶在生物体的代谢过程中起着关键作用。
例如,糖代谢途径中所涉及的磷酸化酶、裂合酶等酶类可以加速碳水化合物的分解和合成;脂质代谢中负责催化脂肪酸的合成和分解的酯酶则是不可或缺的。
2. 作用于消化过程在消化系统中,酶是消化过程中的关键参与者。
例如,唾液中的淀粉酶能够将淀粉水解为糖类;胰液中的蛋白酶可以降解蛋白质为氨基酸等。
这些消化酶帮助我们将食物中的营养物质转化为可以被细胞吸收利用的分子。
3. 作用于免疫过程免疫反应中也有很多酶发挥着作用。
比如,吞噬细胞中的溶菌酶可以溶解细菌细胞壁,加速细胞的降解;生物过氧化物酶参与清除细胞内的过氧化物,减少氧化应激对细胞的损伤。
酶的本质1. 底物结合酶能够识别特定的底物,并与之结合形成酶-底物复合物。
酶的活性中心可以提供特定的结合环境,使底物能够以更有利的方式进行化学反应。
这种底物的选择性是酶高效催化作用的基础。
2. 降低活化能酶通过降低反应的活化能,使反应能够以更低的能量条件下进行。
活化能是反应物转变为产物所需的额外能量,酶通过提供转化路径的特定环境,加速活化能的释放,从而促进反应的进行。
结语酶作为生命体系中不可或缺的一部分,在生物体内发挥着重要的催化作用。
其底物特异性和降低活化能的特性使其成为生化反应中的“火种”,加速了生命活动的进行。
深入理解酶的作用机制和本质有助于我们更好地探索生命的奥秘和应用于医药、工业等领域。
以上是关于酶的作用及本质的简要介绍,希望对读者有所启发。
《酶的作用和本质》讲义在我们生活的这个丰富多彩的世界里,生命活动无时无刻不在进行着。
从细胞的新陈代谢到生物体的生长发育,从食物的消化吸收到能量的转换利用,每一个过程都离不开一类神奇的物质——酶。
酶,就像是生命活动中的“小精灵”,它们虽然微小,但却发挥着至关重要的作用。
一、酶是什么要了解酶的作用,首先得知道酶到底是什么。
酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物,绝大多数酶是蛋白质,少数酶是 RNA。
为什么说酶是有机物呢?这是因为它们是由碳、氢、氧、氮等元素组成的大分子化合物。
而说它们由活细胞产生,也就意味着只有具有生命活力的细胞才能合成酶。
酶具有高效性。
与一般的无机催化剂相比,酶降低化学反应活化能的作用更显著,催化效率更高。
比如说,在一个化学反应中,如果没有酶的参与,可能需要在高温、高压等极端条件下才能发生,而且反应速度非常缓慢。
但有了酶的“帮忙”,反应可以在常温、常压下迅速进行。
酶还具有专一性。
一种酶只能催化一种或一类化学反应。
这就好比一把钥匙开一把锁,酶与底物之间有着严格的匹配关系。
例如,唾液淀粉酶只能催化淀粉的水解,而对脂肪的分解就无能为力了。
二、酶的作用酶在生命活动中的作用可以说是无处不在。
在消化过程中,酶起着关键的作用。
我们吃进去的食物,如淀粉、蛋白质、脂肪等,需要在各种消化酶的作用下分解成小分子物质,才能被身体吸收和利用。
比如,唾液中的唾液淀粉酶可以将淀粉初步分解为麦芽糖,胃中的胃蛋白酶可以将蛋白质分解为多肽,小肠中的胰蛋白酶、胰淀粉酶、胰脂肪酶等则能进一步将食物中的大分子物质分解为能被细胞吸收的小分子物质。
在细胞呼吸中,酶也不可或缺。
细胞呼吸是细胞获取能量的重要方式,其中涉及到一系列复杂的化学反应,而每一步反应都需要特定的酶来催化。
例如,葡萄糖在细胞质中被分解为丙酮酸的过程需要酶的参与,丙酮酸在线粒体中进一步分解产生二氧化碳和水的过程也离不开酶。
在物质代谢中,酶同样发挥着重要作用。
生物体通过一系列的化学反应来合成和分解各种物质,以维持生命活动的正常进行。
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。
酶的作用及本质在生物学领域中,酶是一类起到催化作用的蛋白质分子。
它们在调节生物体内化学反应速率方面发挥着至关重要的作用。
酶能够加速生物体内化学反应的速率,而不改变反应的终点或平衡。
酶的活性是生命活动得以进行的基础,那么酶的作用及本质究竟是什么呢?下面将对酶的作用机理和本质进行探讨。
酶的作用机理酶能够降低化学反应活化能,使反应速率加快。
在生物体内,体内化学反应通常需要消耗大量的能量,但酶的存在可以使一些反应能够在生物体内以更低的能量消耗率进行。
酶通过提供特定的活化能路径,使化学反应在较低的温度下进行,从而节省了生命体系所需的能量。
酶通过与特定底物分子结合形成酶-底物复合物,从而促进特定的化学反应。
酶-底物复合物可以调整底物分子的构象,使底物分子更容易与其他分子发生反应,从而加快反应速率。
而酶本身在反应过程中通常不会被消耗,可以参与多次反应,增强了反应的效率。
酶的本质酶本质上是一种蛋白质,由氨基酸构成。
酶分子通常具有复杂的三维结构,这种结构在很大程度上决定了酶的催化活性。
酶的结构对其功能至关重要,只有在特定的结构下,酶才能够与底物结合并促进化学反应的进行。
酶的作用是高度特异的,即特定的酶只能与特定的底物结合形成酶-底物复合物,这种特异性来源于酶分子特定的氨基酸序列和三维结构。
因此,不同的酶对应着不同的底物和催化反应,这种特异性使酶在生物体内发挥着不可替代的作用。
此外,酶的活性受到环境条件的影响,如温度、pH值、离子浓度等。
这些条件可以改变酶的结构,进而影响其活性。
酶的催化活性也受到辅助因子的影响,如辅酶或金属离子等,这些辅助因子可以改变酶的构象,影响其活性。
综上所述,酶作为生物体内的催化剂,发挥着极为重要的作用。
其作用方式及本质的探讨有助于我们更好地理解生物体内化学反应的机理,为生物学研究提供了重要的参考。
对酶的了解将有助于我们设计出更高效的药物,改善人类健康和生活质量。
降低化学反应活化能的酶(1)
班级:姓名:小组:评价:
【学习目标】
1.理解酶的概念和本质
2.理解酶在细胞代谢中作用
【重点】
酶的来源及化学本质
【难点】酶的来源、化学本质。
【考纲要求】酶在代谢中的作用(II)。
【课堂六环节】
一、“导” ------教师导入新课(不多于3分钟)
考纲解读:酶在代谢中的作用是历年高考的重点和难点,其考查的内容包括酶在细胞代谢中的作用—降低化学反应的活化能、酶的本质、酶的特性(高效性、专一性、作用条件)等。
高考对本考点的考查常以曲线、图表形式或实验探究的角度考查对酶特性的理解能力和实验与探究能力。
二、“思”------自主学习。
学生结合课本自主学习。
完成以下有关内容。
(不少于13分钟)【考点一】酶的作用和本质
知识点一..酶在细胞代谢中的作用
1.新陈代谢:是活细胞中全部化学反应的总称,是生物与非生物最根本的区别,
2..细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应。
是细胞生命活动的基础。
3.活化能:分子从___常态_____转变为容易发生化学反应的__活跃______状态所需要的能量。
4.作用:提高____反应速率____,促进化学反应的进行。
即催化作用
5.作用机理: _______降低化学反应的活化能
6.意义:使细胞代谢能在温和条件下快速进行
知识点二、酶的本质
1.酶本质的探索
最初科学家通过大量实验证明,酶的化学本质是__蛋白质______;在20世纪80年代,又发现少数_____ RNA ___也具有催化作用。
2.酶的概念
酶是__活细胞______产生的具有催化作用的_有机物_______,其中绝大多数是_蛋白质_______,少数是__ RNA ______。
3.酶的本质
化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA
合成原料氨基酸核糖核苷酸
合成场所核糖体细胞核(真核生物)
来源一般来说,活细胞都能产生酶
作用场所可在细胞内、外及体外发挥催化作用
三、“议”------学生起立讨论。
小组集体商议以上学习的内容,每位小组成员根据自己的学
习思考结果核对、复述、更正、补充以上的学习内容,还可以讨论与以上学
习内容相关的拓展性知识。
(9分钟)
探究一:酶与激素的比较
酶激素
区别来源所有活细胞植物:一定部位的活细胞产生
动物:由内分泌腺细胞产生
本质
有机物。
大多数酶是蛋白质,少量的酶属于
RNA
⑴蛋白质或多肽:胰岛素、生长激素、胰高血
糖素等;
⑵氨基酸的衍生物:甲状腺激素、肾上腺素等;
⑶固醇类:性激素、孕激素等;
⑷有机物:生长素、乙烯等。
生理作用催化功能调节功能
作用范围
与特点
在细胞内或分泌到细胞外催化特定
的化学反应,具有功能的专一性。
通过体液运输,作用于相应的靶器官,具有作
用部位的特异性,但一种激素可以有多种功
能。
作用条件受pH、温度等因素的影响与神经系统密切联系
相同点微量,作用大,属于高效能物质,
联系激素对新陈代谢具有调节作用,离不开酶的催化;激素可以激活酶的活性;酶和激素的合成与分泌在一定程度上相互影响。
探究二:酶化学本质的实验验证
1.证明某种酶是蛋白质
实验组:待测酶液+双缩脲试剂→是否出现紫色反应。
对照组:已知蛋白液+双缩脲试剂→出现紫色反应。
2.证明某种酶是RNA
实验组:待测酶液+吡罗红染液→是否呈现红色。
对照组:已知RNA溶液+吡罗红染液→出现红色
探究三:高考连接
1.(2011年天津理综)下列有关酶的叙述正确的是()
A.酶的基本组成单位是氨基酸或脱氧核糖核苷酸
B.溶酶体中的水解酶是由核糖体合成的
C.DNA连接酶可连接DNA双链的氢键,使双链延伸
D.酶通过为反应物供能和降低活化能来提高反应速度
2.(2013·课标全国理综Ⅱ)关于酶的叙述,错误的是( B ) A.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B.低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度
D.酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物
3.(2011·福建高考)正常人体内的激素、酶和神经递质均有特定的生物活性,这三类物质都是( C )
A.在细胞内发挥作用
B.由活细胞产生的蛋白质
C.与特定分子结合后起作用
D.在发挥作用后还能保持活性
4.(2012年天津理综)生物分子间的特异性结合的性质广泛用于生命科学研究。
以下实例为体外处理“蛋白质-DNA复合体”获得DNA片段信息的过程图。
据图回答:
(1)过程①酶作用的部位是键,此过程只发生在非结合区DNA,过程②酶作用的部位是键。
(2)①、②两过程利用了酶的特性。
(3)若将得到的DNA片段用于构建重组质粒,需要过程③的测序结果与酶的识别序列进行对比,已确定选用何种酶。
(4)如果复合体中的蛋白质为RNA酶聚合,则其识别、结合DNA序列位基因的。
(1)磷酸二酯键肽键
(2)专一
(3)限制性DNA内切酶
(4)启动子
四.“展”------学生激情展示。
小组代表或教师随机指定学生展示。
(8分钟)
五.“评”------教师点评,教师总结规律,点评共性问题,或拓展延伸。
(9分钟)
1.酶的概念及其理解
内涵:活细胞产生的具有生物催化作用的有机物
外延:绝大多数酶是蛋白质,因此酶的合成受基因控制,可以在核糖体上合成;有些酶在细胞内,有些酶在细胞外起作用。
3.酶的命名规律
酶的种类繁多,根据其催化反应的方向大体可以分为合成酶(如:ATP合成酶、DNA连接酶、RNA聚合酶)和分解酶(如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、肽酶)两大类,酶的命名一般是依据其催化的底物定的。
4.酶的发现:
①、1783年,意大利科学家斯巴兰让尼用实验证明:胃具有化学性消化的作用;
②、1836年,德国科学家施旺从胃液中提取了胃蛋白酶;
③、1926年,美国科学家萨姆纳通过化学实验证明脲酶是一种蛋白质;
④、20世纪80年代,美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化
作用
5.酶与无机催化剂的异同?
相同点:在催化某一反应时,都能显著降低反应是的活化能,提高反应速率,反应前后本身性质无变化。
不同点:酶具有无机催化剂所不具备的高效性、专一性,并且酶促反应需要温和的条件。
结论:酶是一种特殊的生物催化剂。
6.酶的合成
1、合成的原料:氨基酸或核糖核苷酸
2、合成的场所:核糖体(与唾液淀粉酶等胞外酶合成和分泌有关的主要细胞结构有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体和细胞膜。
)
3、合成的过程:遵循中心法则,通过转录和翻译合成的
4、合成的控制:酶的合成是在基因控制下进行的
7.酶和激素的比较
1、化学成分:前者主要是蛋白质,少数是RNA;后者有多肽及蛋白类、氨基酸衍生物、脂质等。
2、生理功能:前者对生化反应起催化作用;后者对生命活动起调节作用。
3、相互关系:能合成激素的细胞一定也能合成酶,但能合成酶的细胞不一定能合成激素
六“检”------课堂检测(3分钟)
1.20世纪80年代科学家发现了一种RNaseP酶,其是由20%的蛋白质和80%的RNA组成的,如果将这种酶中的蛋白质除去,并提高Mg2+的浓度,他们发现留下来的RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性,这一结果表明 ( A)
A.某些RNA具有生物催化作用
B.酶是由RNA和蛋白质组成的
C.酶的化学本质是蛋白质
D.酶的化学本质是RNA,而不是蛋白质
2.关于酶生理功能的叙述,下列哪一项是正确的( B )
A、生物体内的化学反应提供能量
B、能加快生物体内的生化反应速度
C、酶是一种高效、专一的无机催化剂
D、能促进生物体内营养物质的运输
3.进入冬眠的动物体,代谢极为缓慢,最根本的原因是( A )
A、体内酶活性降低
B、气温低
C、进食少
D、消耗能量少
4.[2001年广东河南高考题] 同一个体内的各类活细胞所含酶的( B )
A、种类有差异,数量相同
B、种类有差异,数量不同
C、种类无差异,数量相同
D、种类无差异,数量不同
5.下列有关酶、激素、维生素的叙述,哪一项是正确的:( D ) A、都是由活细胞产生的 B、都是蛋白质类物质
C、都有催化作用和调节新陈代谢作用
D、都是高效能物质。