酶

高中生物关于酶的知识梳理，包括酶在细胞代谢中的作用、酶的本质、酶的特性、影响酶促反应速率的因素、ATP的利用等内容。

酶

• 酶在细胞代谢中的作用
  • 酶的作用
    • 酶在细胞代谢中具有催化作用
  • 酶的作用机理
    • ①活化能是分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量； ②酶的催化作用机理是降低化学反应所需的活化能； ③酶与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，两者的比较如图所示
      • a，E1、E2、E3分别代表进行相应化学反应所需的活化能 b，△E代表使用酶后降低的活化能 c，若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则C点在纵轴上将向上移动。用加热的方法不能降低反应所需活化能，但会提供活化能。
• 酶的本质
  • 关于酶本质的探索过程
    • 争论：法国巴斯德于1857年提出只有活酵母细胞参与才能进行发酵；而德国李比希认为酵母细胞死亡裂解后释放出某种物质引起发酵。
    • 结束争论：德国毕希纳获得不含酵母细胞的提取液，但未分离鉴定出酶。
    • 证实酶的本质是蛋白质：美国萨姆纳于1926年用丙酮提取出刀豆种子中的脲酶，并证明脲酶是蛋白质
  • 酶的本质概述
    • 绝大多数是蛋白质
      • 合成原料：氨基酸
      • 合成场所：核糖体
      • 来源：一般来说，活细胞都能产生酶 作用场所：细胞内、外或生物体外均可
    • 少数是RNA
      • 合成原料：核糖核苷酸
      • 合成场所：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：细胞内、外或生物体外均可
• 酶的特性
  • 高效性：酶的催化效率是无机催化剂的10⁷～10¹³倍
  • 作用条件温和：绝大多数酶是蛋白质，过酸、过碱和高温都能使蛋白质分子空间结构破坏，从而引起蛋白质分子变性失活。低温只是使酶活性下降，适宜温度下酶活性可以恢复
  • 专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应，这说明酶的催化作用具有专一性的特点
• 影响酶促反应速率的因素
  • 通过影响酶活性影响酶促反应速率的因素
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  • 直接影响酶促反应速率的因素
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• ATP
  • 结构简式
    • ATP是腺嘌呤核苷酸的衍生物，结构简式为A-P～P～P，其中A代表腺苷，-代表普通磷酸键，～代表高能磷酸键
  • ATP的合成
    • ADP+PI（合成酶）→ATP
    • 酶
      • ATP合成酶
    • 能量来源
      • 光能
    • 能量去路
      • 储存于形成的高能磷酸键
    • 反应场所
      • 细胞质基质，线粒体，叶绿体
  • ATP的水解
    • ATP+H2O——ADP+Pi
    • 酶
      • ATP水解酶
    • 能量来源
      • 储存于腺苷的高能磷酸键中的能量
    • 能量去路
      • 用于各种生命活动
    • 反应场所
      • 生物体的需能部位
• ATP的利用
  • ATP是细胞中的直接能源物质
  • ATP中的能量转化
    • 化学能：物质合成，蛋白质和DNA的合成
    • 机械能：肌肉收缩，染色体运动
    • 电能：神经传导
    • 光能：荧光虫发光
    • 渗透势能：主动运输
• 即尿素酶，催化尿素水解生成碳酸和两分子氨