高考生物二輪復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，是受控過程；③ 新陳代謝的本質是化學反應，涉及物質變化和能量變化；對細胞、對生物體而言，這種有序變化是其存在的基礎，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

　　實驗目的：區(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。

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

　　結果分析：胃內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的物質（蛋白酶）

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

　　20世紀30年代，酶是一類具有生物催化作用的蛋白質

　　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：酶，是活細胞產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 能夠催化反應進行；③ 是生物體內的有機物，所以，有幾點要注意：a. 不是酶的本質都是蛋白質，少數(shù)RNA也是酶；b. 不是蛋白質都能稱為酶，只有是活細胞中產生具有催化作用的蛋白質才稱為酶，催化作用僅為蛋白質多種功能之一；c. 酶是活細胞產生，但不一定只在活細胞內才能發(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學到，所有的酶在一定的條件下都能使生物體內復雜的化學反應迅速地進行，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，或一類分子結構相似的底物：

　　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。進一步講，生物體內發(fā)生的化學反應很多，在同一時刻，機體內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，而反應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)酶的本質是蛋白質，蛋白質也是具有多樣性特點的。特別是蛋白質的空間結構是酶發(fā)揮作用的重要基礎之一。

　　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，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，酶活性都將降低。影響因素常有：a. 溫度：一定范圍內，酶的催化能力隨溫度升高而增強（0-40℃以內）但超過60℃，絕大多數(shù)酶就會失去活性，低溫使活性降低，但分子結構未破壞，可恢復活性。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構而導致失活，低溫也能使酶活性急劇下降，但酶的分子結構未被破壞，當溫度恢復到適宜濕度時，酶活性可恢復。

　　這兩種作用下，作為維持酶空間結構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，導致酶被水解。

　　（4）酶工程：

　　盛有酶的容器——酶反應器中，利用酶的生物催化作用生產產品。

　　α——淀粉酶用于高果糖漿的生產淀粉→麥芽糖→葡萄糖→果糖

　　利用豬胰島素生產人胰島素等。

　　（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，活細胞內全部的生物化學反應，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，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。