酶在代谢中的作用(2)

酶及其在药物代谢中的作用机制酶是一种生物催化剂，能够加速特定生化反应的发生速率。

在药物代谢中，酶在维持人体内药物的浓度平衡、促进药物吸收、分解和排泄等过程中发挥着重要作用。

本文将系统介绍酶的概念及其在药物代谢中的作用机制。

一、酶的概念酶是一种大分子蛋白质，由氨基酸残基组成，可在特定条件下催化化学反应的发生。

一个酶沟通的化学反应叫作酶催化反应，可使化学反应发生速率加快配合万倍或更多。

二、酶在生理过程中的作用1、促进化学反应酶在人类体内起到加速化学反应的作用，例如:消化食物中的碳水化合物、蛋白质和脂肪。

此外，一些酶也参与到重金属离子和有机物的生物分解和生物合成等重要生理过程中。

2、激活代谢人体内的许多化学反应需要酶的介入才能发生。

许多基本的化学反应如代谢中的葡萄糖呼吸、脂肪合成、核酸合成、蛋白质生产等在没有酶的存在下是非常缓慢的。

酶可以在细胞中调节反应速度，从而维持代谢的平衡。

三、酶在药物代谢中的作用机制药物的代谢过程在人体中很复杂，与多种酶的介入有关。

药物代谢通常可以分成两个阶段：第一阶段是化学反应的氧化、还原或加水，使药物发生改变；第二阶段是葡糖苷酸转移、乙酰化、甲基化等有机酸反应，使药物被标记并被分解和排除体外。

1、酶在药物生物转化中的作用药物在体内的代谢可以发生在肝、肠道、肾、肺、脑等组织中。

酶在药物生物转化中起到至关重要的作用，表现为对于药物分子中所含的特定化合物的结构的高选择性或特异性。

2、酶对药物代谢的影响应用酶的生物学知识可以预测药物在体内代谢的变化及在体内的药物浓度。

酶在药物代谢中的作用机制是复杂的，药物代谢过程的干扰因素还包括天然毒素、污染物等。

四、结论酶在人体内，特别是药物代谢中起到了至关重要的作用，药物经验用酶代谢后被分解和排泄体外，这对于维持人体内药物的浓度平衡有着非常重要的作用。

因此，研究药物代谢过程中酶在其中的作用机制，对于临床医学以及药物工业等领域都具有重要的意义。

高中生物高考考点闯关9——酶在代谢中的作用一、课标、考纲要求（一）普通高中生物学课程标准（2017）【内容要求】概念2 细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖2.2 细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域2.2.1 说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，少数酶是RNA，酶活性受到环境因素（如pH和温度等）的影响2.2.2 解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质（二）高考全国统一考试大纲（2019）【生物知识内容、要求】细胞的代谢⑵酶在代谢中的作用Ⅱ二、核心知识梳理三、高考考法突破考法1 关于酶的本质、功能及特性的判断⑴酶的化学本质：绝大多数是蛋白质，少数为RNA。

因此组成酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸。

⑵酶的功能：催化已存在的化学反应（即自然条件下能发生的化学反应），降低化学反应的活化能使化学反应变得更易于进行，改变化学反应的速率，但不提供能量，也不改变化学反应的平衡点。

酶在化学反应前后的化学性质和数量不发生变化。

⑶酶的特性在生产生活中的应用①人在发烧时，不想吃东西，其原因是温度过高导致消化酶的活性降低。

②唾液淀粉酶随食物进入胃内，不能继续将淀粉分解为麦芽糖。

原因是唾液淀粉酶的最适pH为6.8，而胃液的pH为2左右。

③胰岛素制剂是治疗糖尿病的有效药物，只能注射，不能口服，其原因是胰岛素是一种蛋白质，若口服会被蛋白酶水解。

考法2 影响酶促反应因素的分析与判断⑴温度和PH变化对酶促反应的影响①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。

②过酸、过碱、高温都会破坏空间结构使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。

③从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。

⑵底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响(1)甲图：在其他条件适宜，酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。

酶有什么作用酶是生物体内一种特殊的蛋白质，起着催化化学反应的作用。

以下将简要介绍酶的作用。

1. 酶参与代谢反应：代谢是生物体内发生的一系列化学反应，酶可以催化这些反应的进行。

例如，消化系统中的酶可以将食物中的大分子（如蛋白质、碳水化合物和脂肪）分解成小分子，以便生物体能够吸收和利用。

另外，酶还参与能量代谢，例如催化葡萄糖分子在细胞内进行糖酵解产生能量。

2. 酶参与信号转导：信号转导是生物体内一种重要的细胞通讯机制，酶在其中起着关键的作用。

例如，激酶酶可以催化磷酸化反应，将磷酸基团添加到靶蛋白上，从而改变其活性和功能。

这样的反应可以调节细胞内各种生物过程，如细胞增殖、细胞分化和细胞死亡等。

3. 酶参与免疫反应：酶在免疫反应中发挥着重要的作用。

免疫酶可以催化抗体和抗原结合，从而触发免疫响应。

另外，酶还可以修饰抗体的结构，增加其活性和亲和力，从而增强对抗原的识别和结合能力。

4. 酶参与药物代谢：药物在体内的代谢过程中，往往需要酶的参与。

酶可以将药物分解、激活或解毒，从而影响其药效和毒性。

临床上，常常使用酶制剂来加速药物代谢，提高疗效或减少毒性。

5. 酶参与DNA复制和修复：DNA是生物体内的遗传物质，酶在其中起着重要的作用。

例如，DNA聚合酶可以催化DNA复制过程中的链合成反应，保证新生DNA与模板DNA的一致性。

另外，DNA修复酶可以修复DNA分子上的损伤，维护基因组的完整性。

总之，酶在生物体内起着举足轻重的作用。

它们催化化学反应，参与代谢、信号转导、免疫反应、药物代谢以及DNA复制和修复等生物过程，维持生物体的正常功能。

因此，研究和利用酶的性质和功能，具有重要的理论和应用价值。

第1讲ATP和酶ATP的结构和功能1．ATP的结构(1)ATP的元素组成：C、H、O、N、P。

(2)ATP的化学组成：一分子腺嘌呤，一分子核糖和三分子磷酸基团。

(3)ATP的结构简式：A—P～P～P。

(4)ATP中的能量：主要储存在高能磷酸键中。

2．ATP和ADP的相互转化(1)转化原因：ATP的化学性质不稳定，远离腺苷的那个高能磷酸键容易断裂与合成。

(2)转化关系及过程比较：3.ATP的功能与动、植物细胞代谢(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。

(2)植物光合作用光反应阶段产生的ATP一般只用于暗反应，不用于其他生命活动；植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。

(3)ATP水解释放的能量可用于主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。

1．1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。

(×)[提示]1个ATP分子中含有1个腺嘌呤、1个核糖和3个磷酸基团。

2．ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。

(√)3．淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。

(×)[提示]淀粉水解成葡萄糖时不合成ATP。

4．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。

(×)[提示]细胞中的ATP与ADP的含量处于动态平衡状态，保证能量供应。

5．无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。

(×)[提示]无氧呼吸也能产生ATP。

6．线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP。

(×)[提示]内质网膜上不能产生ATP。

7．ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少，ATP与ADP时刻不停地进行相互转化。

(√)1．ATP的再生和利用图解2．细胞内常见产生与消耗ATP的生理过程1．据图分析ATP的结构和特点(1)图示a处应为“—H”还是“—OH”？(2)图示b、c、d所示化学键是否相同？其中最易断裂和重建的是哪一个？(3)图示框e中结构的名称是什么？它与RNA有何关系？[提示](1)图示a处应为“—OH”，因为该五碳糖为核糖。

酶的催化和能量代谢酶是生物体内重要的催化剂，能够加速化学反应速率，并在能量代谢中发挥关键作用。

本文将着重论述酶的催化机制以及它们在细胞内能量代谢中的重要性。

一、酶的催化机制酶是一种催化剂，能够促进化学反应的进行，但自身在反应过程中不消耗或改变。

酶与底物结合形成酶-底物复合物，通过调整活性位点，使底物分子发生构象变化，相互作用能降低反应活化能，从而加速反应速率。

1. 底物结合酶具有特异性，只与特定的底物结合，并形成酶底物复合物。

这种结合方式通常是通过非共价键（如氢键、离子键和范德华力）实现的。

酶活性位点的结构与底物形状和电荷分布相互适应，促使底物与酶结合。

2. 底物转换酶-底物复合物通过专门的催化机制使底物分子发生转换。

酶可以通过多种方式催化底物的转换，如酸碱催化、共价催化和金属离子辅助催化。

其中，酸碱催化是最常见的机制，通过酶中的特定残基释放或接收质子，改变反应的速率和方向。

3. 产物释放在反应完成后，酶将生成的产物从活性位点上释放出来。

这一过程通常通过改变酶的构象实现，使产物失去亲和力，从而从酶中释放出来。

酶的构象变化通常通过热能或底物结合的解离来驱动。

二、酶在能量代谢中的作用酶在细胞内能量代谢中扮演着重要的角色，如调控代谢途径、合成高能物质和维持能量平衡。

以下将重点介绍酶在能量代谢中的三个关键方面。

1. 糖酵解与ATP合成糖酵解是生物体内最常见的能量产生途径，通过降解葡萄糖分子，同时产生ATP和NADH。

这一反应过程涉及多个酶催化步骤，如磷酸化、异构化和底物级联反应。

其中，糖解酶、乳酸脱氢酶和磷酸化酶等起到重要的催化作用。

2. 呼吸链和氧化磷酸化呼吸链是细胞内ATP产生的最终途径，依赖于酶的催化作用。

在线粒体内，多个酶如细胞色素氧化酶、辅酶Q还原酶和ATP合成酶等参与了氧化磷酸化过程。

这些酶通过将电子从底物移动到氧气，同时将质子从基质转移到线粒体内腔，从而形成质子梯度，推动ATP合成。

3. 合成与降解反应的调控酶在细胞内调控代谢途径的平衡，通过调节合成和降解反应的速率来维持能量平衡。

专题四细胞内的酶与ATP考纲要求：1.酶在代谢中的作用(Ⅱ) 2.ATP 在能量代谢中的作用(Ⅱ)教材回归1．(必修1 P83右边学科交叉)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，也能催化脂肪和淀粉水解。

2．(必修1 P83探究)建议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，原因是温度(高温)本身会影响过氧化氢自然分解的速度；酸本身也可以作为无机催化剂催化淀粉的水解。

3．(必修1 P85图5－3，图5－4)只有低温时曲线和横轴不相交，即酶的空间结构未改变，只是活性降低而已。

4．(必修1 P87科学·技术·社会)溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用。

在临床上与抗生素复合使用，能增强抗生素的疗效。

加酶洗衣粉中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。

5．(必修1 P88左下角图)ATP的组成元素有C、H、O、N、P。

6．(必修1 P89)细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的(只是绝大多数，不是所有)。

7．(必修1 P89)吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。

一酶1．酶的本质及作用2．常考酶的种类及应用3．探究酶的相关实验[提醒] (1)反应速率≠化学平衡酶只是降低了化学反应的活化能，所能催化的是本来就能发生的反应，提高了反应速率，缩短了到达平衡点的时间，而平衡点的大小只能由底物的量来决定。

(2)酶促反应速率≠酶活性温度和pH是通过影响酶的空间结构来改变酶的活性，进而影响酶促反应速率的；而底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响反应速率的。

新题素养训练1．细胞代谢与酶密切相关，下列有关酶的叙述，正确的是()A．任何条件下酶的催化效率一定比无机催化剂高B．酶的专一性是指一种酶仅能作用于一种物质C．酶制剂可在较低的温度和pH下长期保存D．代谢的终产物可反馈调节相关酶的活性解析：选D。