【读课本·生物必修一】5-1.2酶的特性
二 酶的特性
酶的化学本质不同于无机催化剂。一般来说，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。
酶的催化作用与无机催化剂有什么不同呢？
酶具有高效性
通过上节课的学习，你已经知道酶具有高效性。大量的实验数据表明，酶的催化效率是无机催化剂的10~10”倍。这对细胞有什么意义呢？设想一下，假如细胞中过氧化氢酶的催化效率很低会怎样？你在踢球或奔跑时，肌细胞需要大量的能量供应，如果有关的酶催化效率很低，供能的化学反应只能慢悠悠地进行，你还能跑那么快吗？
无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如，酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。
酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？
探究·实践
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
目的要求
探究淀粉酶是否只能催化特定的化学
材料用具
质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液。质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，质量分数为3%的蔗糖溶液，斐林试剂，热水。试管，大烧杯，量筒，滴管，温度计，试管夹，三脚架，石棉网，酒精灯，火柴。
方法步骤
1.取两支洁净的试管，编上号，然后按
照下表中序号1至序号3的要求操作。
2.轻轻振荡这两支试管，使试管内的液体混合均匀，然后将试管的下半部浸到60℃左右的热水中，保温5min。
3.取出试管，各加入2mL斐林试剂（边加入斐林试剂，边轻轻振荡这两支试管，以便使试管内的物质混合均匀）。
4.将两支试管的下半部放进盛有热水的大烧杯中，用酒精灯加热，煮沸1min。
5.观察两支试管内的溶液颜色变化。
酶具有专一性
过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，不能催化其他化学反应。脲酶除了催化尿素分解，对其他化学反应也不起作用。每一种酶只能催化一种或一类化学反应。细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性是分不开的。
许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。
酶起催化作用需要怎样的条件呢？
探究·实践
影响酶活性的条件
细胞中几乎所有的化学反应都是由酶催化的。酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。若细胞生活的环境条件发生政变，酶活性会怎样变化呢？
背景知识
在初中做消化实验时，需要控制温度等实验条件。
不同消化液的pH不一样。唾液的pH为6.2~7.4，胃液的pH为0.9~1.5，小肠液的pH为7.6。
唾液淀粉酶会随唾液流入胃，胃蛋白酶会随食糜进人小肠。
读了上述文字，你能提出什么问题吗？
提出问题
在小组内交流每个人想探究的问题，讨论这些问题有没有探究价值，能不能通过探究找到答案。将问题用文字表述出来。
作出假设
针对提出的问题作出假设，并说明作出假设的依据（提示：酶一般是蛋白质），将所作假设记录下来。
材料用具
下面列出的材料用具供选用，你可以根据实验方案进行增减。
新配制的质量分数为2%的淀粉酶溶液，新鲜的质量分数为20%的肝脏（如猪肝、鸡肝）研磨液，缓冲液（能在加入少量酸或碱
时抵抗pH改变的溶液）。
质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，体积分数为3%的过氧化氢溶液。物质的量浓度为0.01mol/L的盐酸，物质的量浓度为0.01 mol/L的NaOH溶液，热水，蒸馏水，冰块，碘液，斐林试剂。
试管，量筒，小烧杯，大烧杯，滴管，试管夹，酒精灯，三脚架，石棉网，温度计，pH试纸，火柴。
建议你用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响。
设计实验
1.你选择哪一种酶作实验材料？为什么选择这种酶？
2.根据自己作出的假设，你预期会看到怎样的实验结果？比如酶活性升高或降低时，会出现什么实验现象？将预期的实验结果写下来。
3.本实验的自变量是什么？因变量是什么？如何控制自变量？怎样观察或检测因变量？
4.对照组怎样设置？是否需要进行重复实验？
5.如果你想探究pH对酶活性的影响，你将设定哪几个pH数值？怎样将不同溶液的pH分别调到设定的数值？怎样排除温度和其他因素对实验结果的干扰？
如果探究温度对酶活性的影响，你将设定哪几个温度？怎样将溶液的不同温度分别调到设定的数值？怎样排除pH和其他因素对实验结果的干扰？
6.经讨论，形成小组的实验方案。并列出材料用具清单，设计好记录实验数据的表格。
进行实验
按实验方案进行操作，仔细观察，认真记录。
分析结果
1.哪支试管中酶的活性最高？你是怎样得出这一结论的？
2.实验结果与你预期的结果一致吗？你作出的假设是否得到了证实？
结论和应用
是：
1.通过这个探究，你们小组的结论
2.尝试应用酶的化学本质的知识，解释本小组的结论。
3.你认为在酶制品的储藏、运输和使
用过程中，应该注意什么问题？为什么？
表达和交流
1.与其他小组交流探究的过程和结论，以及提出的新问题。
2.听取其他小组的质询，进行必要的答辩、反思和修改。
3.交流时应当注意具体情况具体分析，如不同酶的最适条件可能是不一样的。
进一步探究
不同温度或pH条件下酶的活性差别有多大？感兴趣的话，建议你进行定量实验：用出现同一结果所需的时间来表示酶的活性，并根据实验数据绘制不同条件下酶活性的曲线图。
除温度和pH外，还有哪些条件影响酶的活性？感兴趣的同学，可以查找有关资料。
酶的作用条件较温和
通过实验可以看出，溶液的温度和pH都对酶活性有影响。与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。科学家采用定量分析的方法，分别在不同的温度和pH条件下测定同一种酶的活性，根据所得到的数据绘制成曲线图（图5-2，图5-3）。分析这两个曲线图可以看出，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。
/与社会的联系 20世纪60年代以前，医院里用的葡萄糖是用盐酸催化淀粉水解的方法来生产的，生产过程需要在245 kPa的高压和140~150℃的高温下进行，并且需要耐酸的设备。60年代以后改用酶法生产。想一想，用酶来水解淀粉生产葡萄糖有什么优越性？还有哪些产品可以用酶法生产？
细胞中的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。拿植物叶肉细胞来说，与光合作用有关的酶分布在叶绿体内，与呼吸作用有关的酶分布在细胞质基质和线粒体内，这样，光合作用与呼吸作用在细胞内不同的区室同时进行，就可以互不干扰了。
科学·技术·社会
酶为生活添姿彩
溶菌醇能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。
果胶酶能分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得清亮。
加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更强的去污能力，能把衣物清洗得更加千净鲜亮。加酶洗衣粉的酶不是直接来自生物体的，而是经过酶工程改造的产品，比一般的酶稳定性强。
残留在牙缝里的食物残渣是细菌的美食，也是导致龋齿的祸根。含酶牙膏可以分解细菌，使我们的牙齿亮洁，口气清新。多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用。
胰蛋白酶可用于促进伤口愈合和溶解血凝块，还可用于去除坏死组织，抑制污染微生物的繁殖。
利用脂肪酶处理废油脂，制造生物柴油，既保护了环境又使其得到合理利用。
青霉素酰化酶能将易形成抗药性的青霉素改造成杀菌力更强的氨节青霉素。
自然界中存在的酶并不完全适于在生活和生产上应用。科学家利用酶工程技术对酶进行改造，使之更加符合人们的需要。
