人教版生物高三年级《生命的物质基础》教学设计.docx
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人教版生物高三年级《生命的物质基础》教学设计
课题一生命的物质基础
【考点链接】
（1）组成生物体的化学元素
（2）组成生物体的化合物
【复习注意点】
（1）化学元素的一些具体功能比较复杂，抓住高中生物范围的内容略作详述。
（2）无机物以水与生命活动的关系来体现在生命活动的重要性。
（3）抓住蛋白质和DNA两个核心内容（重点和难点），用基因的表达过程把两者串联起来进行理解和记忆。
（4）以蛋白质和DNA的结构为基础，突出结构、功能和实验鉴定三条主线，特别重视理解蛋白质结构和功能的多样性，DNA的稳定性、多样性和特异性，灵活处理DNA分子结构、蛋白质结构及基因的表达过程中的数据计算。
（5）注意培养运用基础知识解决实际问题的能力。
如肽链、DNA及RNA分子结构有关图式的识别，四大有机物的鉴别及实验设计的拓展。
构建水、无机盐、糖类、脂类、蛋白质和核酸的知识体系。
真正理解各种生物、细胞及有关生命活动的物质基础。
【重点知识联系与剖析】
1．组成生物体的化学元素
（1）化学元素
组成生命有机体的基本元素主要有4种：
C、H、O、N。
占组成元素总量的90％。
在组成生命的元素中，根据其含量的多少分为大量元素和微量元素。
大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，其中C、H、O、N、P、S约占原生质总量的95％；微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Cl、Mo等。
（2）化学元素的基本功能
1是多种化合物的组成成分，如蛋白质、糖类、核酸、脂肪等，共同组成原生质。
2元素能影响生物体的生命活动。
化学元素的一些具体功能比较复杂，就高中生物内容的范围略作阐述。
C、H、O3种元素是构成生命有机物的基本元素，任何一种有机物中都含有这3种元素，如糖类一般只有这3种元素组织，通式是（CH2O）n，故称为碳水化合物。
蛋白质中除了C、H、O外还含有N和S。
核酸中除C、H、O外还含有N和P。
N是构成蛋白质和核酸的必需元素，N是生命活动的核心元素之一。
就植物而言，N主要是以铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO2-、NO3-）的形式被植物吸收的。
N是叶绿素的成分，没有N植物就不能合成叶绿素，也就不能进行光合作用。
N在植物体内形成的化合物都是不稳定的或易溶于水的，故N在植物体内可以自由移动，缺N时，幼叶可向老叶吸收N而导致老叶先黄。
与N形成的所有的无机物都能溶于水，所以土壤中的N都是以各种离子的形式存在的，如NH4+、NO2-、NO3-等。
无机态的N在土壤中是不能贮存的，很容易被雨水冲走，所以N是土壤中最容易缺少的矿质元素。
在腐殖质丰富的土壤中，N的贮量较为丰富，因为N可以贮存在有机物中，有机物逐渐被分解者分解，N就释放出来被植物吸收利用。
N是一种容易造成水域生态系统富营养化的一种化学元素，在水域生态系统中，过多的N与P配合会造成富营养化，在淡水生态系统中的富营养化称为“水华”，在海洋生态系统中的富营养化称为“赤潮”。
对动物而言，无机态的N是不能利用的，只能利用有机态的N。
最常利用的形式是氨基酸。
动物体内缺N，实际就是缺少氨基酸，就会影响到动物体的生长发育。
P是构成核酸的必需元素，是组成细胞质和细胞核的主要成分；P是磷脂组成成分，在维持生物膜的结构和功能上其着重要作用。
对植物而言，P主要是以HPO42-和H2PO4-的形式被植物根吸收。
两种离子在土壤中的多少，取决于土壤溶液的pH值；pH值低时，H2PO4-状态的离子较多；pH值较高时，HPO42-状态的离子较多。
植物体内缺P，会影响到DNA的复制和RNA的转录，从而影响到植物的生长发育。
P还参与光合作用和呼吸作用中的能量传递过程以及光合作用的物质转变过程，因为ATP和NADPH中都含有磷。
P对生物的生命活动是必需的，但P也是容易造成水域生态系统富营养化的一种元素。
K在绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中，需要钾。
在动物体内K+不仅是维持细胞内的渗透压上起决定作用，而且还具有维持心肌舒张、保持心肌正常兴奋性等重要作用。
Mg在植物体内一部分形成有机化合物，另一部分以离子状态存在。
Mg是叶绿素的组成元素之一，没有Mg就不能合成叶绿素，植物也就不能进行光合作用。
以离子状态存在的Mg是许多重要的酶的活化剂。
Mg在植物体内是可以移动的一种元素，所以缺Mg时，植物出现失绿症，病变部位常表现出老叶先失绿。
此外，镁还是许多酶的活化剂，镁还能促进脂肪的合成。
Na在动物体内是一种必需元素，主要以离子状态存在。
但在植物体内不是必需元素。
Na+可以促进小肠绒毛上皮细胞对葡萄糖和氨基酸的吸收；在神经冲动的发生和传导过程中起重要作用；维持细胞外的渗透压。
Ca在动物体内即是一种结构成分（如骨骼和牙齿中主要是钙盐），人对生命活动也具有调节作用，如哺乳动物血液中的Ca2+浓度过低，动物就会出现抽搐；血液中的Ca2+具有促进血液凝固的作用如果用柠檬酸钠或草酸钠除掉血液中的Ca2+,血液就不会发生凝固。
人体长期缺钙，幼儿会得佝偻病，成年人会得骨质疏松症。
预防和治疗的办法是服用活性钙和维生素D。
Ca在植物体内是不能移动的一种元素，所以缺Ca时，病变部位常表现出嫩叶，如“枯心病”。
Fe在哺乳动物体内是血红蛋白的一种成分，没有Fe就不能合成血红蛋白。
血红蛋白中的Fe是二价铁，铁都是以二价铁离子的形式被吸收的。
铁也是某些酶的活化中心。
B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长，因此B与植物的生殖过程有密切的关系。
缺B常导致植物“花而不实”。
2．水与生命活动的关系
（1）水的存在形式与基本功能
水在细胞中的存在形式主要有两种：
结合水和自由水。
原生质的化学成分除水外，主要就是由蛋白质组成，蛋白质占细胞干重50%以上，蛋白质分子形成空间结构时，疏水基团（如烷烃基、苯基等）包在分子内部，而许多亲水基团（如—NH2、—COOH、—OH）对水有很大的亲和力，H2O是极性分子。
所以原生质中的蛋白质分子等，其表面就会吸引很多水分子，形成一层很厚的水层（如下图）。
水分子距离蛋白质分子越近，吸附力越强；相反，则
吸附力越弱。
靠近蛋白质而被吸附不易自由流动的水分，
就叫结合水；距离蛋白质较远而可以自由流动的水分，叫
做自由水。
但是注意，这两种状态的水分的划分是相对的，
它们之间并没有明显的界限。
自由水参与各种代谢作用，
它的数量制约着植物的代谢强度，如光合速率、呼吸速率、
生长速度等。
自由水占总含水量百分比越大，则代谢越旺
盛；结合水不参与代谢作用，而生物（主要指植物）要求低
微的代谢强度去度过不良的外界条件，因此结合水含量与
植物抗逆性（抗不良环境，例如寒、旱等）大小有密切关系，
即结合水含量相对高，则抗不良环境的能力就强。
由此可
见，自由水和结合水的比率往往反映出植物的代谢强度。
结合水是细胞结构的重要组成成分，如果细胞中失去了结合水，生物大分子的空间结构就不能维持，原生质遭到破坏，代谢就不能正常进行而导致死亡。
自由水是细胞内进行各种生物化学反应的介质，是细胞内的溶剂和运输物质的媒介。
自由水在细胞内的含量与生命活动的旺盛程度呈正相关，生命活动越旺盛，自由水的含量就越高。
（2）水与矿质代谢
矿质元素必须溶解在水中成离子状态才能被植物吸收和利用。
矿质离子的吸收增加了细胞液的浓度，从而也促进了水分的吸收。
（3）水与光合作用
水是光合作用的原料，也是光合作用的产物。
水是进行光合作用的介质，整个光合作用过程的完成都是在水中进行的。
缺水对光合作用的影响主要是叶肉细胞缺水后，气孔关闭所致。
气孔是气体进出叶肉细胞的门户，气孔关闭不仅水蒸气不能扩散出去，外界的CO2也不能扩散进入叶肉细胞，叶肉细胞因缺CO2而不能进行光合作用。
（4）水与呼吸作用
呼吸作用过程的完成是在细胞内的水环境中进行的。
水既是呼吸作用的原料，也是呼吸作用的产物。
对种子而言，种子的呼吸作用会随着种子含水量的增加而增强，所以干燥的种子有利于贮存，潮湿的种子由于种子的呼吸作用消耗有机物而缩短种子的贮存寿命。
对于叶肉细胞而言，缺水会导致呼吸作用的下降。
但水分往往与氧气的供应是相矛盾的，如土壤中一定的含水量对种子的萌发和植物的正常生长是必需的，但含水量过多，会影响土壤的通气，氧气减少，植物细胞因缺氧而进行无氧呼吸，产生酒精毒害细胞而出现烂根、烂芽现象。
（5）水是限制生物分布的主要非生物因素之一
水在地球上的分布是不均匀的，不论是在同一经度的不同纬度线上，还是在同一纬度线的不同经度线上，水的分布都是不均匀的。
在陆地生态系统中阳光一般不构成限制因子，陆生生物分布的主要限制因子是水和温度。
蒸腾作用是植物吸收水分和运输水分的主要动力，植物蒸腾水分的途径必须通过气孔，而气孔的开闭是可以调节的。
如叶片细胞中水分不足，气孔就会关闭，蒸腾作用就会减弱，这对于避免水分的过度散失具有非常重要的意义。
在移栽植物时，通常要去掉一部分枝叶，原因是，移栽时植物的根部受到大面积损伤，吸水能力大大降低，如果不去掉一部分枝叶，过强的蒸腾作用会导致植物体内严重失水而不能成活。
阴生植物不能在强烈的太阳光下正常生长，主要原因是阴生植物的叶片抗蒸腾作用的能力较弱，在强光下蒸腾作用过于旺盛，水分过度散失造成的。
从生态因子的角度分析，水是限制陆生生物分布的主要限制因子之一。
3．无机盐与生命活动的关系
（1）无机盐功能归纳起来有两点：
一是细胞和生物体的结构成分。
二是维持生物体的生命活动，维持细胞的形态和功能有重要的作用。
（2）无机盐在调节酸碱平衡中的作用
下面以动物体为例来介绍无机盐在调节酸碱平衡中的作用。
动物的体液具有正常的pH值，如人的血浆pH值约为7.35～7.45，在酸碱平衡的维持中，无机盐直接参与了缓冲对的构成。
血液中最主要的缓冲对是由碳酸氢钠（钾）和碳酸所构成的，即NaHCO3/H2CO3或KHCO3/H2CO3。
除此之外，还存在有其他的缓冲对。
在血浆中有Na2HPO4/NaH2PO4、血浆蛋白质钠盐/蛋白质等，在红细胞中有K2HPO4/KH2PO4、红细胞蛋白体系钾盐/红细胞蛋白（血红蛋白钾盐/血红蛋白、氧合血红蛋白钾盐/氧合血红蛋白）等缓冲对，这些缓冲对对于调节体液的酸碱平衡都是很有效的。
（3）无机盐在调节渗透压中的作用
渗透压是衡量溶液中溶质浓度的一种方法，其计算公式为π=CRT，其中C为溶液中溶质的浓度，R是气体常数，T为热力学温度。
由公式可以看出，溶液中渗透压的高低与溶液中溶质粒子的大小、电荷的多少及其化学性质无关，而取决于溶液中溶质粒子的浓度。
在机体内引起渗透压的有效物质包括有机物和无机物。
由于体内无机盐的浓度、解离程度都比有机物高得多，所以体液中无机盐提供的渗透压最大，而有机物提供的渗透压很小。
细胞内液及细胞外液的容积决定于它们的渗透压，只有当机体细胞内外的渗透压恒定时，组织细胞的形态和机能才能维持正常，各种正常的物质代谢才能有条不紊地进行，这是维持内环境稳定的一个极为重要的方面。
4．糖类与生命活动的关系
（1）糖类的种类及功能
糖类的种类见下表。
类型
分子式
种类
来源
单糖
C6H12O6
葡萄糖、果糖
核糖、脱氧核糖
二糖或多糖的水解产物
二糖
C12H22O11
蔗糖、麦芽糖、乳糖
甘蔗、甜菜、水果、蔬菜
小麦芽、人和动物的乳汁
多糖
（C6H10O5）n
淀粉、纤维素、糖原
种子、肝脏和肌肉
狭义的糖类是指单纯碳水化合物，元素组成是C、H、O。
糖类化合物分子中H和O的比例通常为2：
1，可用通式Cm（H2O）n表示。
因此，曾把这类化合物称为碳水化合物。
但是后来发现有些化合物按其构造和性质应属于糖类化合物，可是它们的组成并不符合Cm（H2O）n通式，如脱氧核糖（C5H10O4）；而有些化合物如乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3）等，其组成虽符合通式Cm（H2O）n，但结构与性质却与糖类化合物完全不同。
所以，碳水化合物这个名称并不确切，但因使用已久，迄今仍在沿用。
糖类的基本功能有两点：
一是生命活动的主要能源物质，生物体进行生命活动的所需能量的70％以上是由糖类提供的；二是构成细胞和生物体的结构成分，如五碳糖是核酸的成分，纤维素是细胞壁的成分等。
在生物体内有许多糖类还与蛋白质和脂类结合在一起，形成糖蛋白和糖脂，在生物体内执行一些特殊的生理功能。
糖蛋白和糖脂主要在生物膜上，特别是细胞膜，在细胞识别、免疫等方面有重要功能。
（2）糖类与光合作用和呼吸作用
植物进行光合作用的产物主要是葡萄糖，植物体内的物质代谢是以糖为基础进行的。
叶绿体进行光合作用制造的葡萄糖可以合成蔗糖等二糖，运出叶绿体及叶肉细胞，为植物体的其他器官提供能源和原料；也可以在叶绿体中合成淀粉，暂时贮存起来。
叶片在光下一段时间后，可以用碘检测到淀粉的存在。
呼吸作用最常利用的底物是葡萄糖，淀粉、糖元必须水解成葡萄糖或磷酸葡萄糖后才能被呼吸作用利用。
5．脂类与生命活动的关系
（1）脂类的种类及功能
脂类元素组成是C、H、O，很多脂类还含有的N和P。
脂类的种类及功能见下表。
种类
功能
备注
脂肪
贮存能量，维持体温、减少器官间摩擦，缓冲外界压力
贮备能源，贮存在皮下、肠系膜等处
类脂
主要是磷脂
是组成细胞膜的成分
神经组织、卵和大豆中含量较多
固醇类
胆固醇
是生物膜的组成成分之一，维持膜的正常的流动性
胆固醇在人体有一个正常含量，过高会导致血管硬化、高血压等
性激素
促进生殖细胞的形成和生殖器官的发育，激发并维持第二性征
有雌性激素和雄性激素二类，雌性激素由卵巢分泌，雄性激素由睾丸分泌
醛固酮
促进肾小管对Na+重吸收和对K+分泌
肾上腺皮质分泌
维生素D
促进小肠对钙和磷的吸收和利用VD可预防和治疗佝偻病、骨质蔬松症等
人的皮肤的表皮中有7—脱氢胆固醇，在紫外线照射下，通过酶的作用可转化成VD
固醇类物质在这里所指的是包括类固醇和固醇。
类固醇激素主要由肾上腺皮质和生殖腺分泌；固醇由皮肤合成或肝、肾内分泌细胞所分泌。
（2）脂肪与生命活动的关系
脂肪生理功能有以下几方面：
1.供给能量：
1克脂肪在体内分解成二氧化碳和水并产生38.9KJ（9.3Kcal）能量，比1克蛋白质或1克碳水化合物高一倍多，1克碳水化合物在体内分解成二氧化碳和水并产生16.7KJ（4Kcal）能量。
2.构成一些重要生理物质：
磷脂、糖脂和胆固醇构成细胞膜的类脂层，胆固醇又是合成胆汁酸、维生素D3和类固醇激素的原料。
3.维持体温和保护内脏：
皮下脂肪可防止体温过多向外散失，也可阻止外界热能传导到体内，有维持正常体温的作用。
内脏器官周围的脂肪垫有缓冲外力冲击保护内脏的作用。
4.提供必需脂肪酸。
5.脂溶性维生素的重要来源：
鱼肝油和奶油富含维生素A、D，许多植物油富含维生素E。
脂肪还能促进这些脂溶性维生素的吸收。
6.增加饱腹感：
脂肪在胃肠道内停留时间长，所以有增加饱腹感的作用。
（3）胆固醇与生命活动的关系
胆固醇在人体内的重要生理功能包括：
1.是动物细胞膜的组成成分，细胞吸收养分、排出代谢废物都由细胞膜控制，2.是合成胆汁酸和维生素D3的原料，前者可帮助脂肪消化吸收，后者可预防儿童佝偻病，3.是合成类固醇激素的原料，特别是性激素和肾上腺皮质激素。
这些激素对人体的健康和人类的繁衍都是不可缺的。
人体胆固醇来自膳食和体内合成。
体内合成量受膳食胆固醇水平影响，膳食胆固醇摄入过多时体内合成量减少，摄入过少时体内合成量增多。
胆固醇在肝脏内经过分解代谢随粪便排出。
正常情况下，胆固醇在血液中维持一个恰当的水平。
当脂质代谢发生异常或膳食胆固醇摄入量超过身体调节能力时，血液中的胆固醇浓度就会升高并逐渐在血管内壁上沉积而引起血管腔狭窄和心血管病。
这时，除药物治疗外还应限制富含胆固醇的食物。
但在脂质代谢正常的情况下无须过分限制，因为胆固醇也是人体不可缺少的营养物质。
6．蛋白质与生命活动的关系
生物体内的高分子化合物只有两类：
核酸和蛋白质。
两大有机高分子化合物的生理功能不同：
核酸是生物的遗传物质，是生物生命活动的最终控制者；蛋白质具有多种生理功能，是生命活动的执行者（体现者）。
核酸控制蛋白质的合成。
核酸和蛋白质的结构与具有物种间的差异性，因而可以从分子水平上，通过分析不同物种的核酸和蛋白质来区分或判断不同物种间的亲缘关系，也可以用于刑事案件的侦破或亲子鉴定。
生物体内的水、无机盐、糖类、脂类等则不具有物种差异性。
（1）蛋白质的分子结构
构成蛋白质的化学元素主要是C、H、O、N，很多重要蛋白质还
有P、S。
构成基本单位氨基酸都是а-氨基酸，通式是：
氨基酸分子的性质是氨基酸分子上的氨基（一NH2）和
羧基（一COOH）决定的，氨基酸是两性化合物，氨基是碱性的，羧基是酸性的。
构成蛋白质的氨基酸有20种，20种氨基酸的不同之处是R基的不同。
即20种氨基酸就有20种不同的R基。
如果R基上带有氨基，称为碱性氨基酸。
20种氨基酸中，有：
8种非极性氨基酸——丙、缬、亮、异亮、脯、苯丙、色、蛋。
7种极性氨基酸——甘、丝、苏、酪、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱。
3种碱性氨基酸——赖、精、组。
2种酸性氨基酸——天冬、谷。
蛋白质分子是由许多氨基酸通过肽键连接起来的高分子化合物。
缩合反应是指一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时失去一分子水，形成一个肽键的反应。
反应方程式是：
连接两个氨基酸的那个化学键叫肽键（—NH—CO—）。
肽键是氨基酸分子间的化学键，根据价键的原理，原子周围达到饱和分子结构才稳定，故肽键表示（—CO—NH—）或
不可能是（NH—CO）或（NHCO）。
缩合反应在化学上称为缩聚反应，在细胞内进行的场所是核糖体，而且是在mRNA的指导下，有tRNA参与才能完成。
多肽是由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物。
实验已经证明蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的多肽链，再由一条或一条以上的多肽链按各自特殊方式组合成具有完整生物活性的分子。
如生长激素是由191个氨基酸组成的一条肽链，如胰岛素是由51个氨基酸、2条肽链组成的，血红蛋白是由574个氨基酸、4条肽链组成的。
随着肽链数目、氨基酸组成及其排列顺序的不同，并具有不同的空间结构就形成了不同的蛋白质。
如下图所示。
蛋白质分子结构的多样性主要从4个层次加以理解：
一是构成蛋白质分子的氨基酸种类不同；二是组成每种蛋白质分子的氨基酸数目不同；三是氨基酸的排列顺序不同；四是由于前三项造成蛋白质分子的空间结构不同。
蛋白质分子结构的多样性实际是由DNA分子结构的多样性决定的。
蛋白质分子中肽键数目的计算：
设氨基酸数目为n，肽链数为a,肽键数目为b。
则b＝n－a.
（2）蛋白质的主要理化性质
蛋白质的主要理化性质是化学学科的基础知识，对于理解生命现象和本质，理解日常生活中的一些现象（如消毒原理），以及理解一些生化跨学科综合的有关问题，是有较大的帮助作用。
①溶解性：
蛋白质在水中溶解度差别比较大，大多能溶于水，不溶于水如免疫球蛋白；并能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶解于有机溶剂如酒精等，通常用酒精能把蛋白质从溶液沉淀出来。
②两性：
因为蛋白质是氨基酸通过肽键构成的高分子化合物，分子内存在—NH2、一COOH，所以蛋白质具有酸碱两性化合物。
③盐析：
由于蛋白质分子的直径达到了胶体微粒的大小，所以蛋白质溶液是胶体。
加入浓的无机盐溶液可以使蛋白质从溶液中沉淀出来，这个过程叫盐析。
盐析作用主要破坏蛋白质的水化层，当盐析沉淀出的蛋白质重新用水处理时，沉淀重新溶解，性质不变。
所以盐析是可逆反应。
利用此法可以分离、提取蛋白质。
④变性和凝固：
蛋白质分子的空间结构不是很稳定的，蛋白质在重金属盐（汞盐、银盐、铜盐）、酸、碱、乙醇、尿素等的存在下，或热至70℃～100℃，或在X射线、紫外线等射线的作用下，其空间结构发生改变和破坏，导致蛋白质变性，使蛋白质的生物活性丧失，如酶失去催化能力、血红蛋白失去输氧能力等。
在发生的变性过程中不发生肽键的断裂和二硫键破坏，主要发生氢键、疏水键的破坏，使肽链的有序的卷曲、折叠状态变为松散无序。
蛋白质变性后溶解度降低，失去结晶能力，从溶液中凝结沉淀出来，这个过程叫蛋白质的凝固。
蛋白质的变性具有不可逆性。
高温灭菌、消毒，就是利用加热使蛋白质凝固，从而使细菌死亡。
⑤水解反应：
蛋白质在酸、碱或酶的作用下，生成一系列的中间产物，最后生成氨基酸。
⑥显色反应：
蛋白质可以跟许多试剂发生颜色反应。
例如分子中有苯环的蛋白质与硝酸作用时呈黄色，蛋白质与水合茚三酮反应显紫色等。
（3）蛋白质与进化的关系
蛋白质分子中氨基酸的种类、数量和排列顺序具有物种的特异性。
不同物种之间存在差异的大小，能够反映出它们之间的亲缘关系，差异越小，亲缘关系就越近，反之则越远。
根据科学家的研究，在不同物种之间的差异大约每2千万年相差一个氨基酸。
（4）蛋白质与酶的关系
大多数酶是蛋白质，但蛋白质不一定是酶，能够执行催化功能的蛋白质才称为酶。
酶是一种生物催化剂，其基本功能是催化生物体内的各种各样的生物化学反应。
酶的多样性、高效性和专一性是酶作为生物催化剂区别于一般无机催化剂的特点。
酶的专一性是指一种酶只能催化一种物质或同一类物质的化学反应。
酶促反应的专一性与酶是蛋白质的结构有关，每种蛋白质都有特定的空间结构，酶催化反应时，酶蛋白分子首先与底物分子结合，但酶分子与底物分子能否结合，取决于酶分子的活性部位与底物分子在空间构象上是否对应，如下图。
蛋自质分子结构具有多样性，所以酶也具有多样性，在生物体内存在着许许多多酶，催化着生物体内各种各样的生物化学反应，所以酶具有多样性的特点。
酶—底物相互作用的“钥匙与锁”模型
影响酶促反应的因素主要是温度和pH值。
酶是蛋白质，蛋白质的分子结构和功能状态要受温度和pH值的影响。
温度对酶的影响是：
在较低温度时，随着温度的升高，酶的活性也逐渐提高，达到最适温度时，酶的催化能力最高，但高于最适温度后酶的催化能力会迅速下降，最后完全失去催化能力，其原因是低温不破坏蛋白质的分子结构，高温会导致蛋白质分子发生热变性，而蛋白质的变性是不可逆的，如下图A所示，所以在最适温度两侧的曲线是不对称的。
pH值对酶的影响是：
酶的催化能力的发挥有一个最适pH值，在低于最适pH值时，随着pH值的升高，酶的催化能力也相应升高，高于最适pH值时，随着pH值的升高，酶的活性逐渐下降，在最适pH值两侧的曲线基本是对称的，如下图B。
酶的催化能力与时间也有关系：
即使在最适温度和pH值的条件下，酶的催化能力也不是一成不变的，酶在“工作”了一段时间后会发生钝化现象，即催化能力开始下降，最后失去催化能力，因为任何蛋白质分子都有一定的寿命，如下图C。
这些严重钝化或失去催化能力的酶在细胞中水解酶的作用下会被分解成氨基酸，氨基酸可以再度合成蛋白质。
酶促反应的速度与底物的浓度也有关系：
在酶量一定的条件下，在一定范围内会随着底物浓度的增加，反应速度也增加，但底物达到一定浓度后也就不再增加了，原因是酶饱和了，如下图D曲线所示。
有些酶纯粹是由蛋白质构成的，称为单酶，如胃蛋白酶。
有些酶除蛋白质外还含有非蛋白部分，或者还需要一些其他物质的参与才能发挥作用，这样的酶称为复酶，其中非蛋白部分称为辅助因子。
辅助因子有一些是简单的离子，如：
Cl-是唾液淀粉酶的辅助因子；Mg2+是参与葡萄糖降解的一些酶的辅助因子；Fe2+是氧化物酶的辅助因子；Cu2+是细胞色素酶等的辅助因子等。
有些离子与底物和酶结合起来使酶分子的构象稳定，从而保持其活性；有些离子是酶促反应的作用中心。
有些辅助因子是有机化合物，特称为辅酶，如B族维生素就是一种羧化酶的辅酶等。
（5）蛋白质与生命活动的调节的关系
植物生命活动的调节主要是通过激素来完成的，植物体内的激素都不是蛋白质，如生长素、赤霉素、脱落酸、细胞分裂素和乙烯，均为小分子有机物。
动物生命活动的调节有两种基本形式：
激素调节和神经调节。
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