高考生物二輪復(fù)習新陳代謝與酶知識專題

　　1、新陳代謝：是活細胞中全部有序的化學變化的總稱。

　　理解：新陳代謝是生物最基本的特征，是生物與非生物最本質(zhì)的區(qū)別。要將新陳代謝同普通的物理變化和化學變化區(qū)分開。這一點主要體現(xiàn)在三點上：① 新陳代謝是活細胞中發(fā)生的過程；② 是有序的化學反應(yīng)，是受控過程；③ 新陳代謝的本質(zhì)是化學反應(yīng)，涉及物質(zhì)變化和能量變化；對細胞、對生物體而言，這種有序變化是其存在的基礎(chǔ)，是以生物體表現(xiàn)出生長、發(fā)育、遺傳和變異的特征。細胞才以活的姿態(tài)出現(xiàn)，表現(xiàn)出生長、分裂、完成生命活動等特征。

　　2、酶

　　（1）發(fā)現(xiàn)1783年，意大利科學家，斯巴蘭讓尼·鷹的消化實驗

　　實驗?zāi)康模簠^(qū)分鳥類的胃的消化過程，是進行物理性消化，還是存在化學性消化。

　　實驗設(shè)計：將肉塊放入小巧的金屬籠，讓鷹將金屬籠吞入，既保證肉塊不受物理性消化的影響，同時胃液可流入籠內(nèi)。

　　實驗結(jié)果：隔一段時間后，將小籠子取出，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊消失了。

　　結(jié)果分析：胃內(nèi)具有化學性消化作用

　　1836年，德國科學家施旺，從胃液中提取出消化蛋白質(zhì)的物質(zhì)（蛋白酶）

　　1926年，美國薩姆納從刀豆種子中提出脲酶結(jié)晶，并證實脲酶是一種蛋白質(zhì)。

　　20世紀30年代，酶是一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì)

　　20世紀80年代，美國科學家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA 也具生物催化作用。

　　（2）本質(zhì)：酶，是活細胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機物

　　理解：絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)成分，即一些具有生物催化作用的有機物，如RNA并非是蛋白質(zhì)成分，它們具有生物酶的特點：① 是活細胞可以合成的；② 能夠催化反應(yīng)進行；③ 是生物體內(nèi)的有機物，所以，有幾點要注意：a. 不是酶的本質(zhì)都是蛋白質(zhì)，少數(shù)RNA也是酶；b. 不是蛋白質(zhì)都能稱為酶，只有是活細胞中產(chǎn)生具有催化作用的蛋白質(zhì)才稱為酶，催化作用僅為蛋白質(zhì)多種功能之一；c. 酶是活細胞產(chǎn)生，但不一定只在活細胞內(nèi)才能發(fā)揮作用，在體外條件合適情況下一樣能發(fā)揮催化作用。

　　（3）特性

　　酶的特點在化學中已經(jīng)學到，所有的酶在一定的條件下都能使生物體內(nèi)復(fù)雜的化學反應(yīng)迅速地進行，而酶本身不發(fā)生變化，但酶有別于無機化學催化劑。

　　①酶具有“高效性”

　　②酶具有“專一性”

　　一種酶只能作用于一種底物，或一類分子結(jié)構(gòu)相似的底物：

　　淀粉酶  只能催化淀粉水解，對蔗糖不起催化作用

　　二肽酶  可以水解任何兩種氨基酸組成的二肽

　　所以，每一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學反應(yīng)。進一步講，生物體內(nèi)發(fā)生的化學反應(yīng)很多，在同一時刻，機體內(nèi)部不同部位不同細胞，或同一細胞不同的位置發(fā)生著千萬種反應(yīng)，而反應(yīng)的進行依賴于酶的存在，所以，可以推論酶具有“多樣性”。大多數(shù)酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)也是具有多樣性特點的。特別是蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是酶發(fā)揮作用的重要基礎(chǔ)之一。

　　③酶需要適宜的條件

　　每一種酶活性的發(fā)揮都離不開特定的環(huán)境條件，通常酶在一定的范圍內(nèi)才具有活性，有催化能力，超過了這個范圍，就不再有催化能力，即酶失活；酶即使在活性范圍內(nèi)，催化能力也有高低之分，酶在改變某一環(huán)境條件下，活性也改變，當酶活性最高時，該環(huán)境條件稱為最適條件，在此條件兩側(cè)，酶活性都將降低。影響因素常有：a. 溫度：一定范圍內(nèi)，酶的催化能力隨溫度升高而增強（0-40℃以內(nèi)）但超過60℃，絕大多數(shù)酶就會失去活性，低溫使活性降低，但分子結(jié)構(gòu)未破壞，可恢復(fù)活性。b. pH  酶對環(huán)境中的pH十分敏感，酶只有在一定的pH范圍內(nèi)才能表現(xiàn)出活性，隨pH不同，酶的活性波動很大，一般最適pH常在4－8之間，不同酶情況不一樣。

　　高溫常破壞酶的分子結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致失活，低溫也能使酶活性急劇下降，但酶的分子結(jié)構(gòu)未被破壞，當溫度恢復(fù)到適宜濕度時，酶活性可恢復(fù)。

　　這兩種作用下，作為維持酶空間結(jié)構(gòu)的化學鍵或次級鍵被破壞，主要是肽鍵，離子鍵，氫鍵，二硫鍵被破壞，導(dǎo)致酶被水解。

　　（4）酶工程：

　　盛有酶的容器——酶反應(yīng)器中，利用酶的生物催化作用生產(chǎn)產(chǎn)品。

　　α——淀粉酶用于高果糖漿的生產(chǎn)淀粉→麥芽糖→葡萄糖→果糖

　　利用豬胰島素生產(chǎn)人胰島素等。

　　（5）新陳代謝與酶

　　自然界的一切生命現(xiàn)象都與酶的活動有關(guān)，活細胞內(nèi)全部的生物化學反應(yīng)，都是在酶的催化作用下進行的，生命系統(tǒng)既是一個需要維持穩(wěn)態(tài)的系統(tǒng)，又是一個瞬間就會發(fā)生一系列合成分解運動著的系統(tǒng)，是一個矛盾的統(tǒng)一體。新陳代謝中的各種化學反應(yīng)是在溫度、酸堿度等相對穩(wěn)定的條件下進行的。要想在常態(tài)下迅速而高效地進行反應(yīng)，并且盡可能地降低能量閾，這就需要生物催化劑——酶，離開了酶，新陳代謝就不能進行，生命就會停止。