高中生物酶的功能解读

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1、高中生物酶的分类与功能解读1酶的概念和本质 酶酶是活是活细细胞内胞内产产生的一生的一类类具有生物催化作用的有机物。具有生物催化作用的有机物。绝绝大多数大多数酶酶是蛋白是蛋白质质，少数种，少数种类类的的 RNA 也具有生物催化作用。也具有生物催化作用。2酶的合成及分布 酶都是在细胞内合成的。蛋白质类酶是在细胞内的核糖体上合成的，而具有催化作用的 RNA 是以 DNA 为模板转录 而成的。对于病毒这类不具有细胞结构的生物，其结构内一般不含有酶，也不能进行独立的新陈代谢作用。 细胞是生物体进行生命活动的主要场所，生物体内的化学反应也主要发生在细胞内，所以大多数酶在细胞内催化 化学反应，例如：解旋酶、

2、RNA 聚合酶、转氨酶、固氮酶等；被分泌到细胞外的酶在细胞外发挥催化作用。例如：人 体消化道内的唾液淀粉酶、胃蛋白酶、肠脂肪酶、胰麦芽糖酶、肠肽酶等。 3酶的特性 3.1 酶具有高效性高效性 酶催化反应的反应速度比非催化反应高 1081020倍，比其他催化反应高 1071013倍。例如：过氧化氢酶和 Fe3+相比， 过氧化氢酶的催化效率要高许多。 3.2 酶具有专一性专一性 一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应，这就是酶作用的专一性。通常把酶作用的物质称为该酶的底物。 所以也可以说一种酶只作用于一种或一类底物。例如：淀粉酶只能催化淀粉的水解，对蔗糖则不起作用。二肽酶可以 水解由任何两

3、种氨基酸组成的二肽。 3.3 酶的作用条件较温和作用条件较温和 一般的催化剂在一定的条件下会因中毒而失去催化能力，而酶较其他催化剂更加脆弱，更易失去活性。凡使蛋白质变 性的因素，如高温、低温以及过酸和过碱，都能使酶破坏而完全失去活性。所以，酶作用一般都要求比较温和的条件， 如常温、常压、接近中性的酸碱度等。 4酶的分类 酶的种类很多，现巳鉴定出 3000 种以上的酶，其中不少已得到酶的结晶。人们相继弄清了多种酶的结构及作用机理。 随着酶学理论研究的不断深入，必将对生命的探索作出更大的贡献。 一一. 酶的分类酶的分类分类（依据功能）主要的酶与 DNA 复制有关的酶解旋酶、DNA 聚合酶与 DNA

4、 转录有关的酶解旋酶、RNA 聚合酶与蛋白质翻译有关的酶蛋白质合成酶与逆转录有关的酶逆转录酶、DNA 聚合酶与基因工程有关的酶限制性核酸内切酶、DNA 连接酶植物细胞工程有关的酶纤维素酶、果胶酶动物细胞工程有关的酶胰蛋白酶、胶原蛋白酶消化酶（存在于消化管内）：淀粉酶（唾液、胰 液）、麦芽糖酶（胰液、小肠液）、脂肪酶（胰 液）、蛋白酶（胃液、胰液）、肽酶（肠液）水解酶类：脂肪酶、蛋白酶、肽酶、转氨酶呼吸酶（有氧及无氧呼吸酶）光合作用酶物质代谢酶ATP 合成酶及 ATP 水解酶组成酶类：只受遗传物质控制微生物代谢酶类诱导酶类：受遗传物质控制的同时，还受环境的 影响酶作用的底物酶的种类多糖淀粉酶（淀

5、粉酶、唾液淀粉酶、肠淀粉酶、胰淀粉酶）、纤维素酶、果胶酶二糖肠麦芽糖酶、胰麦芽糖酶、蔗糖酶、半乳糖苷酶糖 类单糖半乳糖苷转移酶、与单糖氧化有关的酶脂肪肠脂肪酶、胰脂肪酶脂类磷脂磷脂酶蛋白质胃蛋白酶、胰蛋白酶肽肠肽酶、二肽酶蛋 白 质氨基酸转氨酶（谷丙转酶）、谷氨酸脱氢酶、天氡氨酸激酶、苯丙氨酸羟化酶、高丝氨酸脱氢酶DNA解旋酶、DNA 聚合酶、逆转录酶、限制性内切酶、DNA 连接酶、DNA 酶核酸RNARNA 聚合酶尿素、水脲酶ATPATP 合成酶、ATP 水解酶CO2、C5RuBP羧化酶CO2、C3PEP羧化酶H2O2过氧化氢酶其 他N2、H2固氮酶二二. 各种水解酶各种水解酶 三三. 主要

6、酶的功能概述主要酶的功能概述1解旋酶解旋酶：作用于氢键氢键，是一类解开氢键的酶，由水解 ATP 来供给能量它们常常依赖于单链的存在，并能识别复制 叉的单链结构。在细菌中类似的解旋酶很多，都具有 ATP 酶的活性。大部分的移动方向是 53，但也有35移到的情况，如 n蛋白在 174 以正链为模板合成复制形的过程中，就是按 35移动。在 DNA 复 制中起作用。2DNA 聚合酶聚合酶：在 DNA 复制中起作用，是以一条单链 DNA 为模板，将单个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与 模板链互补的 DNA 链，形成链与母链构成一个 DNA 分子。3DNA 连接酶连接酶：其功能是在两个 DNA 片段之间

7、形成磷酸二酯键磷酸二酯键。如果将经过同一种内切酶剪切而成的两段 DNA 比 喻为断成两截的梯子，那么，DNA 连接酶可以把梯子的“扶手”的断口处（注意：不是连接碱基对，碱基对可以依靠 氢键连接），即两条 DNA 黏性末端之间的缝隙“缝合”起来。据此，可在基因工程中用以连接目的基因和运载体。与与 DNA 聚合酶的不同聚合酶的不同在于：不在单个脱氧核苷酸与 DNA 片段之间形成磷酸二酯键，而是将 DNA 双链上的两个缺 口同时连接起来，因此 DNA 连接酶不需要模板4RNA 聚合酶聚合酶：又称 RNA 复制酶、RNA 合成酶，作用是以完整的双链 DNA 为模板，边解放边转录形成 mRNA，转录 后

8、 DNA 仍然保持双链结构。对真核生物而言，RNA 聚合酶包括三种：RNA 聚合酶 I 转录 rRNA，RNA 聚合酶转录 mRNA，RNA 聚合酶转录 tRNA 和其她小分子 RNA。在 RNA 复制和转录中起作用。限制酶作用于磷酸二酯键 DNA 连接酶作用于磷酸二酯键 DNA 聚合酶作用于磷酸二酯键 解旋酶作用于氢键5逆转录酶逆转录酶：为 RNA 指导的 DNA 聚合酶，催化以 RNA 为模板、以脱氧核糖核苷酸为原料合成 DNA 的过程。具有三 种酶活性，即 RNA 指导的 DNA 聚合酶，RNA 酶，DNA 指导的 DNA 聚合酶。在分子生物学技术中，作为重要的工具酶 被广泛用于建立基因

9、文库、获得目的基因等工作。在基因工程中起作用。6限制性核酸内切酶（简称限制酶）限制性核酸内切酶（简称限制酶）：限制酶主要存在于微生物（细菌、霉菌等）中。一种限制酶只能识别一种特 定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割 DNA 分子。是特异性地切断 DNA 链中磷酸二酯键的核酸酶（“分子手 术刀”）。发现于原核生物体内，现已分离出 100 多种，几乎所有的原核生物都含有这种酶。是重组 DNA 技术和基 因诊断中重要的一类工具酶。例如，从大肠杆菌中发现的一种限制酶只能识别 GAATTC 序列，并在 G 和 A 之间将这段 序列切开。目前已经发现了 200 多种限制酶，它们的切点各不相同。苏云金芽

10、孢杆菌中的抗虫基因，就能被某种限制 酶切割下来。在基因工程中起作用。 7. DNA 酶酶：脱氧核糖核酸酶广泛存在于生物体内，它在脱氧核糖核酸代谢中起着重要的作用。该酶作用于 DNA 分子 中核糖上 3-碳原子上的羟基与磷酸之间形成的二酯键，其降解产物为 5-脱氧核苷酸。8纤维素酶纤维素酶和果胶酶果胶酶：植物细胞工程中植物体细胞杂交时，需事先用纤维素酶和果胶酶分解植物细胞的细胞壁，从 而获得有活力的原生质体，然后诱导不同植物的原生质体融合。9胰蛋白酶（胶原蛋白酶）胰蛋白酶（胶原蛋白酶）：在动物细胞工程的动物细胞培养中，需要用胰蛋白酶将取自动物胚胎或幼龄动物的器 官和组织分散成单个的细胞，然后配制

11、成细胞悬浮液进行培养。或用于细胞传代培养时将细胞从瓶壁上消化下来。 10. 过氧化氢酶过氧化氢酶：广泛存在于动植物细胞及一些微生物中，主要作用是分解过氧化氢，防止过氧化氢积累而危害细胞。 属于裂解酶。 11. 酪氨酸酶酪氨酸酶：存在于人体的皮肤、毛发等处的细胞中，能将酪氨酸转变为黑色素。属于异构酶。 12. 溶菌酶溶菌酶：广泛存在于动植物，微生物及其分泌物中，因能溶解细菌细胞壁多糖上的糖苷键而得名。在医药上，它 是个消炎酶，可使细菌失活，还可激活白细胞的吞噬功能，增强机体抵抗力。（属于人体第一或第二道防线） 13淀粉酶淀粉酶：主要有唾液腺分泌的唾液淀粉酶、胰腺分泌的胰淀粉酶和肠腺分泌的肠淀粉酶

12、，可催化淀粉水解成麦 芽糖。 14麦芽糖酶麦芽糖酶：主要有胰腺分泌的胰麦芽糖酶和肠腺分泌的肠麦芽糖酶，可催化麦芽糖水解成葡萄糖。内容 名称 作用 分类 存在 应用举例 淀粉酶 催化淀粉水解 为麦芽糖 唾 液 淀 粉 酶、胰淀粉 酶、肠淀粉 酶、植物淀 粉酶等 动物的唾液、胰液、 肠液中；马铃薯、谷 类及萌发的种子中 用于纺织 品退浆等 脂肪酶 催化脂肪水解 为脂肪酸和甘 油 胰脂肪酶、 肠脂肪酶等 动物和人主要存在 于胰液、 血浆和脂肪 组织中； 植物体内主 要存在于种子中 用于食品增香、 羊毛洗涤等 蛋白酶 催化蛋白质水 解为短肽和氨 基酸 胰蛋白酶、 糜蛋白酶、 胃蛋白酶等 动物的胰液、胃

13、液 中； 植物组织和微生 物中也广泛存在 洗涤蛋白污物等；动物 细胞工程中，常用胰蛋 白酶分解胞间质而使细 胞分散 纤维素酶 催化水解纤维 素生成纤维二 糖和葡萄糖 低等动物、高等植 物、真菌、细菌、放 线菌中都有， 个别酵 母菌中也有 植物细胞工程中常与果 胶酶共用去除细胞壁而 使细胞便于融合 半乳糖苷酶 催化乳糖水解 成葡萄糖和半 乳糖 动植物中普遍存在； 微生物如大肠杆菌 中的诱导酶 15脂肪酶脂肪酶：主要有胰腺分泌的胰脂肪酶和肠腺分泌的肠脂肪酶，可催化脂肪分解为脂肪酸和甘油。肝脏分泌的胆汁 乳化脂肪形成脂肪微粒后，有利于脂肪分解。16蛋白酶蛋白酶：主要有胃腺分泌的胃蛋白酶和胰腺分泌的胰

14、蛋白酶，可催化蛋白质水解成多肽链。作用结果是破坏肽键 和蛋白质的空间结构。17肽酶肽酶：由肠腺分泌，可催化多肽链水解成氨基酸。18转氨酶转氨酶：催化蛋白质代谢过程中氨基转换过程。如人体的谷丙转氨酶（GPT），能够把谷氨酸上的氨基转移给丙 酮酸，从而形成丙氨酸和 a酮戊二酸。由于谷丙转氨酶在肝脏中的含量最多，当肝脏病变时谷丙转氨酶就大量释放到血液，因此临床上常把化验人体血液中 这种酶的含量作为诊断是否患肝炎等疾病的一项重要指标。19光合作用酶光合作用酶：是指与光合作用有关的一系列酶，主要存在于叶绿体中。20呼吸氧化酶呼吸氧化酶：与细胞呼吸有关的一系列酶，主要存在于细胞质基质和线粒体中。21ATP 合成酶合成酶：指催化 ADP 和磷酸，利用能量形成 ATP 的酶。22ATP 水解酶水解酶：指催化 ATP 水解形成 ADP 和磷酸，释放能量的酶。23组成酶组成酶：指微生物细胞中一直存在的酶。它们的合成只受遗传物质的控制，如大肠杆菌细胞中分解葡萄糖的酶。24诱导酶诱导酶：指环境中存在某种物质的情况下才合成的酶，如大肠杆菌细胞中分解乳糖的酶。