【高中生物】高中生物各种酶的考点知识归纳
高中生物各类酶考点汇总
1. 高中生物学科体系中的酶
酶是由活细胞合成的生物催化剂，在体内发挥催化作用。目前发现的酶约有10000种。高中生物学科体系中常见的酶及其功能总结如表1所示。
2. 酶的化学性质
一般认为，自然界中绝大多数酶都是蛋白质，只有少数是RNA。蛋白质酶可分为简单酶（分子组成全部是蛋白质）和全酶（含有蛋白质和非蛋白质成分，图1）两类。
核酶是具有催化功能的RNA分子，大多数核酶具有切割RNA的功能。经过30多年的研究，科学家已确认了14种天然存在的核酶（表2）。高中生物学科体系中涉及的核酶主要有催化真核生物核mRNA前体剪接的剪接体和催化蛋白质生物合成的核糖体。
3. 酶作用机理
酶的作用机理是通过降低生化反应的活化能来提高反应速率。目前，这种机理一般用中间产物理论来解释，其核心是酶在催化过程中首先与底物结合形成酶-底物中间复合物，化学反应后分解为酶和产物。反应前后酶的量和性质保持不变。
4. 酶作用特点
酶的作用效率高，与无机催化剂的反应相比，酶促反应的速率一般要高1010~1012倍，甚至更高（表3）。酶的作用具有专一性，酶对底物的选择有严格的特异性，即一种酶只能作用于一种或一类底物，引起特定类型的化学反应，生成特定的产物。酶的催化活性取决于其空间结构的完整性，一旦变性，就会失去催化能力。高温、高压、极端pH值及重金属盐等都容易导致酶失去催化活性，因此酶促反应要求在相对温和的条件下进行，如室温、常压。
核酶作用时，具有与上述催化蛋白相似的特性，还具有专一性、高效性，对温度和pH敏感等特点。
5. 酶特异性假说
酶作用的专一性来自于催化过程中活性中心与底物的结合过程。酶的活性中心又称活性位点，是指酶分子中能直接与底物结合并催化反应的空间位置（图2）。
5.1 “锁与钥匙”理论
酶专一性的“锁与钥匙”理论在人教版高中生物教材必修一课《降低化学反应活化能的酶》课后练习中得到论证。其要点是：“底物的结构（形状、大小、电荷分布等）必须与酶活性中心的构象十分一致，才能结合。”这一理论很好地解释了酶与底物的结合，但还是有不足之处，比如，它不能解释某些酶不仅能催化生成产物，还能与产物结合，催化逆反应。这一理论其实早就被淘汰了。
5.2 “诱导契合”理论
该理论的要点是：当酶活性中心未与底物结合时，其构象不适合与底物结合，而当酶活性中心与底物结合时，由于底物的诱导，酶活性中心发生构象改变，与底物贴合而发生反应。当酶从ES复合物中解离出来时，又恢复原来的构象。“诱导贴合”理论很好地解释了酶作用的特异性，阐明了酶的催化机制，因此该理论得到了广泛的认可。
高中生物中常见酶的作用及分类
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主要酶的功能概述
1.DNA聚合酶：
它在DNA复制中起作用，以单链DNA为模板，通过磷酸二酯键将单个脱氧核苷酸结合在一起，形成与模板链互补的DNA链，所形成的链与母链共同构成DNA分子。
2.解旋酶：
它们作用于氢键，是一类能破坏氢键的酶，通过水解ATP来提供能量，常依赖于单链的存在，能识别复制叉的单链结构。
细菌中存在很多类似的解旋酶，均具有活性，它们大多向5′→3′方向移动，但也有向3′→5′方向移动的情况，如φχ174以正链为模板合成复制体过程中，n′蛋白就向3′→5′方向移动，在DNA复制中发挥作用。
3.DNA连接酶：
其功能是在两个 DNA 片段之间形成磷酸二酯键。
如果把被同一种内切酶切割的两段DNA比喻成一把断成两截的梯子，那么DNA连接酶可以把梯子“扶手”断裂的那一端（注意：它并不连接碱基对，碱基对可以通过氢键连接）也就是DNA两个粘性末端之间的空隙“缝合”起来。
据此可以用于基因工程中目的基因与载体的连接。
与DNA聚合酶的不同之处在于，它不是在单个脱氧核苷酸和DNA片段之间形成磷酸二酯键，而是同时连接DNA双螺旋上的两个间隙，因此DNA连接酶不需要模板。
4.RNA聚合酶：
又称RNA复制酶、RNA合成酶，以完整的双链DNA为模板，转录形成mRNA并释放，转录后DNA仍保持双链结构。
对于真核生物，有三种类型的RNA聚合酶：RNA聚合酶I转录rRNA，RNA聚合酶II转录mRNA，RNA聚合酶III转录tRNA和其他小RNA分子。
在 RNA 复制和转录中发挥作用。
5.逆转录酶：
它是一种RNA引导的DNA聚合酶，能够催化以RNA为模板、脱氧核糖核苷酸为原料合成DNA的过程。
它具有三种酶活性：RNA指导的DNA聚合酶、RNase和DNA指导的DNA聚合酶。
在分子生物学技术中，它被广泛用作建立基因文库、获取目的基因等的重要工具酶，在遗传工程中发挥作用。
6.限制性内切酶（简称限制酶）：
限制性酶主要存在于微生物（细菌、真菌等）中。
限制性内切酶只能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上切割DNA分子，是一种专一性地切割DNA链中磷酸二酯键的核酸酶（“分子手术刀”）。它存在于原核生物中，目前已分离出100多种，几乎所有的原核生物都含有此酶，是重组DNA技术和基因诊断中一类重要的工具酶。
例如大肠杆菌中发现的限制性酶只能识别序列，在G和A之间进行切割，目前发现的限制性酶有200多种，其切割位点各不相同，苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因可被某种限制性酶切割，在遗传工程中发挥着重要作用。
7.纤维素酶和果胶酶：
植物细胞工程中实现植物体细胞杂交时，必须利用纤维素酶、果胶酶预先分解植物细胞的细胞壁，获得有活力的原生质体，然后再诱导不同植物的原生质体进行融合。
8.胰蛋白酶：
在动物细胞工程中的动物细胞培养中，需要用到胰蛋白酶，将取自动物胚胎或幼年动物的器官和组织分散成单个细胞，然后制成细胞悬浮液进行培养。或者在细胞传代培养时，用胰蛋白酶消化瓶壁上的细胞。
9.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，它们都能催化淀粉水解成麦芽糖。
10.麦芽糖酶：
主要酶有胰腺分泌的胰麦芽糖酶和肠道腺体分泌的肠麦芽糖酶，能催化麦芽糖水解为葡萄糖。
11.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，能催化脂肪分解为脂肪酸和甘油，肝脏分泌的胆汁将脂肪乳化，形成脂肪颗粒，有利于脂肪的分解。
12.蛋白酶：
主要有胃腺分泌的胃蛋白酶和胰腺分泌的胰蛋白酶，能催化蛋白质水解成多肽链，导致肽键的破坏和蛋白质空间结构的破坏。
13.肽酶：
由肠腺分泌，能催化多肽链水解为氨基酸。
14.转氨酶：
催化蛋白质代谢过程中的氨基转化过程。
例如，人体内的谷氨酸转氨酶（GPT）能将谷氨酸上的氨基转移到丙酮酸上，从而生成丙氨酸和α-酮戊二酸。
由于谷丙转氨酶在肝脏中含量最丰富，当肝脏患病时，该酶便会大量释放入血，因此临床上常以检测人体血液中该酶的含量作为诊断肝炎等疾病的重要指标。
15.光合作用酶：
指与光合作用有关的一系列酶，主要存在于叶绿体中。
16.呼吸氧化酶：
一系列与细胞呼吸有关的酶，主要存在于细胞质和线粒体中。
17.ATP合酶：
指催化ADP与磷酸基反应生成ATP的酶。
18.ATP水解酶：
指催化ATP水解生成ADP和磷酸并释放能量的酶。
19.组成酶：
指微生物细胞中始终存在的酶。其合成仅受遗传物质控制，如大肠杆菌细胞中分解葡萄糖的酶。
20.诱导酶：
指只有环境中存在某些物质时才会合成的酶，如大肠杆菌细胞中分解乳糖的酶。
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酶的分类
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