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五、复习题 参考答案
一、1.(B) 2.(B)。
二、1.(1)A。 (2) C和D各代表一种单糖。
三、1.蛋白质是奶渍和血渍的主要成分,加酶洗衣粉中的蛋白酶可以水解蛋白质,因此,加酶洗衣粉能够很好地除去衣物上的奶渍和血渍。酶的催化作用需要适宜的温度,所以使用加酶洗衣粉时需要使用温水。
2.多酶片中的三种酶可以分别水解蛋白质、淀粉和脂肪,所以多酶片具有帮助人体消化食物中蛋白质、淀粉和脂肪的功能。
实验讨论题 实验四 肝脏如果不新鲜,肝脏细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解,过氧化氢就不能分解成水和氧。将肝脏制成研磨液,可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积,从而加速过氧化氢的分解。滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时,不能共用一个吸管,否则滴入的氯化铁溶液中因含有少量肝脏研磨液而影响实验结果的准确性。
实验五 1.淀粉酶只有在适宜的温度下活性才高,所以要将试管的下半部浸到60 ℃左右的热水中。
2.本实验设置1号试管,可以进一步确认淀粉酶能够催化淀粉水解成麦芽糖,并且对2号试管起到对照的作用。
六、参考资料
酶
自然界中的一切生命现象都与酶的活动有关系。活细胞内全部的生物化学反应,都是在酶的催化作用下进行的。如果离开了酶,新陈代谢就不能进行,生命就会停止。现在已经知道,生物体内存在着三千多种具有不同功能的酶。
1.酶的化学本质。多年来,科学家一直以为所有酶的化学本质都是蛋白质。然而,20世纪80年代以来的科学研究表明,一些RNA分子也具有酶的催化作用。例如,有一种叫做RNaseP的酶,这种酶是由20%的蛋白质和80%的RNA组成的。科学家们将这种酶中的蛋白质除去,并且提高了Mg2+的浓度,他们发现留下来的RNA仍然具有与该种酶相同的催化活性。后来的科学实验进一步证实,某些RNA分子同那些构成酶的蛋白质分子一样,都是效率非常高的生物催化剂。所以,概括地说,绝大多数的酶是蛋白质,少数的酶是RNA。
具有酶活性的蛋白质分为简单蛋白质类和结合蛋白质类。简单蛋白质类的酶只由氨基酸组成,不含任何其他物质,如胃蛋白酶。结合蛋白质类的酶是由蛋白质与辅因子组成的,如乳酸脱氢酶、转氨酶。组成这类酶的蛋白质部分叫做酶蛋白,辅因子部分叫做辅酶或辅基。辅酶和辅基并没有什么本质上的差别,只是它们与蛋白质部分结合的牢固程度不同而已。通常把那些与酶蛋白结合得比较松的、用透析法可以除去的小分子有机物叫做辅酶,把那些与酶蛋白结合得比较紧的、用透析法不容易除去的小分子物质叫做辅基。酶蛋白和辅因子单独存在时,都没有催化活力,只有两者结合在一起,才能起到酶的催化作用。这种完整的酶分子叫做全酶。这也就是说,全酶=酶蛋白+辅因子。
2.酶作用的特性。酶是生物催化剂,它除了具有化学催化剂的特性(例如,只需微量就可以使所催化的反应加速进行,而其本身的质和量都不发生变化)以外,还具有一些不同于化学催化剂的特性。
(1)酶具有强大的催化能力酶的催化能力远远超过化学催化剂。
碳酸酐酶是目前已经知道的催化反应速度最快的酶之一。每个碳酸酐酶分子每秒能够催化6×105个CO2,使它们与相同数量的H2O结合,形成相同数量的H2CO3。碳酸酐酶催化上述反应的速度比非酶催化的上述反应速度快107倍。酶为什么会具有这样强大的催化能力呢酶的中间产物学说认为:酶在催化某一底物时,先与底物结合成一种不稳定的中间产物。这种中间产物极为活泼,很容易发生化学反应而变成反应物,并且放出酶。
(2)酶具有高度的专一性这就是说,一种酶只能作用于一种底物,或一类分子结构相似的底物,促使底物进行一定的化学反应,产生一定的反应产物。酶为什么具有这样高度的专一性呢这可以用“诱导契合学说来解释(详见第227页)。
(3)酶很容易失活同一般的催化剂相比,酶显得很脆弱,很容易失去活性。具体地说,凡是能够使蛋白质变性的因素,大都能使酶遭到破坏而完全失去活性。
3.影响酶作用的因素。酶的催化作用,受到温度、pH和某些化合物等因素的影响。
(1)温度的影响 在一定的温度范围(0～40 ℃)内,酶的催化作用速度随着温度的升高而加快。一般地说,温度每升高10 ℃,反应速度大约提高1倍。但是,超过60 ℃,绝大多数的酶就会失去活性。
(2)pH的影响 酶对环境中的pH十分敏感。酶只有在一定的pH范围内才能表现出活性,超过这个范围,酶就失活了。即使在这个有限的pH范围内,酶的活性也要随着环境中pH的变动而有所不同。一般来说,酶的最适pH在48之间。但是,各种酶的最适pH互不相同,甚至可以相差很大。
(3)激活剂和抑制剂的影响 有些物质(大都是离子或简单的有机化合物),能够增强酶的活性,这些物质叫做酶的激活剂。例如,经过透析的唾液淀粉酶的活性不高,如果加入少量的NaCl,这种酶的活性就会大大增强。因此,NaCl(更准确地说是其中的Cl-),就是唾液淀粉酶的激活剂。有些物质能够抑制酶的活性,这类物质叫做酶的抑制剂。例如,氰化物可以抑制细胞色素氧化酶的活性。
4.酶的作用机理。酶对于它所作用的底物有着严格的选择,它只能催化一定结构或者一些结构近似的化合物,使这些化合物发生生物化学反应。有的科学家提出,酶和底物结合时,底物的结构和酶的活动中心的结构十分吻合,就好像一把钥匙配一把锁一样。酶的这种互补形状,使酶只能与对应的化合物契合,从而排斥了那些形状、大小不适合的化合物,这就是“锁和钥匙学说”。科学家后来发现,当底物与酶结合时,酶分子上的某些基团常常发生明显的变化。另外,酶常常能够催化同一个生化反应中正逆两个方向的反应。因此,“锁和钥匙学说”把酶的结构看成是固定不变的,这是不符合实际的。于是,有的科学家又提出,酶并不是事先就以一种与底物互补的形状存在,而是在受到诱导之后才形成互补的形状。这种方式如同一只手伸进手套之后,才诱导手套的形状发生变化一样。底物一旦结合上去,就能诱导酶蛋图白的构像发生相应的变化,从而使酶和底物契合而形成酶-底物络合物,这就是“诱导契合学说”。后来,科学家对羧肽酶等进行了X射线衍射研究,研究的结果有力地支持了这个学说。
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