生物的新陈代谢

第三章 生物的新陈代谢 第一节 新陈代谢与酶 ·知识见证（课堂新导学）

学习目标：①知道酶的发现过程 ②理解酶的概念 ③理解酶的特性：酶的催化作用具有高效性、专一性和需要适宜条件 知识构建： 新陈代谢：生物体内全部有序的（A） 的总称，它是生物（B） 的特征，是生物与非生物（C） 的区别。 酶的发现 1783年，意大利科学家斯帕兰扎尼用实验证明胃具有（D） 作用 新 1836年，德国科学家施旺从胃液中提取出了（E） 陈 1926年，美国科学家萨母纳通过化学实验证实脲酶是（F） 代 20世纪30年代，科学家提取出多种酶的蛋白质结晶，指出酶是（G）

谢 20世纪80年代以来，美国科学家切赫和奥特曼发现（H） 也 与 具有生物催化作用。 酶 酶的概念：酶是活细胞产生的一类具有（I） 的有机物，其中绝大多数是（J） ，少数是（K） 。

酶的特性：（L） ：酶的催化效率是无机催化剂的1371010倍。 （M） ：每一种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应。 （N） ：高温、低温和过酸、过碱都会影响淀粉酶的活性。

（答案：A 化学变化 B 最基本 C 最本质 D 化学性消化 E消化蛋白质的物质 F 一种蛋白质 G 一类具有生物催化作用的蛋白质 H 少数RNA I 生物催化作用 J 蛋白质 K RNA L 高效性 M 专一性 N 需要适宜的条件）

·知识延伸（思维大拓展）

重难点释疑 1、 深入理解新陈代谢与酶的关系 新陈代谢是生物体内全部有序的化学变化的总称。它包括物质代谢与能量代谢两个面，前者指生物体与外界环境之间物质的交换和生物体内物质的转变过程，后者是指生物与外界环境之间能量的交换和生物体内能量的转变过程，可以说，化学变化是新陈代谢的基础，而其中的每一个化学变化都是在生物催化剂——酶的催化作用下完成的。 酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，其中绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。酶的种类繁多，目前已发现的酶达3000多种，许多种酶现已得到结晶。 据估计，人体细胞内每分钟要发生几百万次的化学反应。这么多的化学反应之所以能够在平常的温度、压力下迅速顺利地完成，完全是依靠酶的催化作用，而酶本身在反应前后不发生变化，正因为这样，所以生物体自我更新的速度是很快的。拿人来说，体内血液中的红细胞每秒钟更新200多万个，大约60天左右全部红细胞要更新一半；肝脏和血浆中的蛋白质，大约10天左右也更新一半。人在一生（按60年计算）中与外界环境交换多种物质的数量，大约水为50吨，糖类为10吨，脂类为1吨，蛋白质为1.6吨。物质交换的总重量大约相当于人体重量的1200倍。 2、 正确理解温度、PH等对酶的作用的影响。 酶的催化作用需要适宜的温度和PH等条件，其关系可表示如下图：

1） 和一般化学反应相同，酶在一定的温度范围内，其反应速度随温度升高而加快； 2） 由于绝大多数酶是蛋白质，遇高温易变性失去活性。在低温范围内，前一种作用占主要地位，但当温度升到一定限度时，后一种作用明显主生影响，随温度升高反应速度反而下降。在一定条件下，每一种酶在某一温度其活力最大，这个温度称酶的最适温度，在最适温度时，反应速度最快，温度对酶作用的影响如上左图所示。 环境中酸碱度对酶作用的影响也不容忽视。每一种酶只能在一定限度的PH范围内表现其活性，过酸、过碱会使蛋白质变性，使酶失活，PH对酶反应速度的影响可以从右图的曲线得到说明：酶促反应速度最大时对应的PH，也就是酶的最适PH。

·热点链接 1、 人类对酶的应用： 人类对于酶的应用，有着一个从无意识使用到自觉应用的过程。比如：自古以来在酿造啤酒、做面包、做乳酪这一类加工工艺中人们都曾不自觉地涉及到了酶的应用。 19世纪中期，著名的法国科学家巴斯德在实验中观察到，葡萄汁被酿造成葡萄酒是由一种叫酵母菌的微生物在起作用。可是，在细菌的作用下，酒又会变质，产生醋酸或乳酸。大约到了19世纪末期，有人发现从酵母菌中制得的提取液，能使葡萄汁变成葡萄酒，葡萄酒又变成醋酸和乳酸，并证明这些变化都是酵母细胞或细菌细胞内的酶在起作用。后来实验发现，酶在细胞外也能够起催化作用。从此，酶的应用便提高到了自觉应用的新阶段。 如今，酶的应用在食品、医疗、纺织、发酵、制革等方面已经取得了丰硕的成果。 在食品方面。利用淀粉酶淀粉转葡萄糖甘酶和葡萄淀粉酶可将淀粉转变成葡萄糖和各种糖浆；利用葡萄糖异构酶可将甜味不及蔗糖的葡萄糖转变为甜度比蔗糖高得多的果糖；利用蛋白酶降低面粉中的蛋白质含量，使制成的饼干更加松脆；利用淀粉转葡萄糖苷酸制成低热量啤酒等等。在医疗方面，用于疾病的医治。例如，胰凝乳蛋白酶可用语白内障摘除手术，使手术简化，成功率提高；胰蛋白酶对消除组织坏死，消炎止痛，愈合伤口有明显效果；尿激酶、链激酶可用语治疗静脉血栓、脉管炎；弹性蛋白酶对血管硬化有一定疗效；溶菌酶能破坏细菌的细胞壁，用于治疗咽喉炎、鼻炎、口腔溃疡等病。另外，急性淋巴血友病、青霉素过敏症、消化不良等，均可利用各种酶进行治疗。在纺织工业中，过去人们采用腐蚀性强的化学药物除去织物上的淀粉，如今改用淀粉酶进行，操作变得更加安全和容易。在皮革制造工业中，细菌蛋白酶可用于皮革的脱毛；狗粪和鸽粪中的酶可除去生皮上的某些蛋白质，使皮革更加柔软，更有韧性。在洗涤剂的生产中，舔加少量的酶可提高洗涤剂的去污力。

2、 酶的化学本质与作用机理 酶的化学本质：20世纪80年代以前，科学家一直以为酶的化学本质都是蛋白质。后来的科学研究表明，一些RNA分子也具有酶的催化作用。如Rnasep酶，便是20%的蛋白质和80%的RNA组成的，若将酶中的蛋白质除去，发现留下来的RNA仍然具有与该种酶相同的催化活性。科学实验进一步证实，某些RNA分子同构成酶的蛋白质分子一样，都是效率非常高的生物催化剂。所以，概括地说，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。 具有酶活性的蛋白质分为简单蛋白质和结合蛋白质两类。简单蛋白质类的酶只有氨基酸组成，不含其他物质，如胃蛋白酶。结合蛋白质类的酶是由蛋白质与辅因子组成的，如乳酸脱氢酶、转氨酶。组成这类酶的蛋白质部分叫酶蛋白，辅因子部分叫做辅酶或辅基。酶蛋白和辅酶单独存在时，都没有催化能力，只有两者结合在一起，才能起到酶的催化作用。这种完整的酶分子叫做全酶。 酶的作用机理：锁和钥匙学说。当酶和底物结合时，底物的结构和酶的活动中心结构十分吻合，就像一把钥匙配一把锁一样。酶的这种互补形状，使酶只能与对应的化合物契合，从而排斥了那些形状、大小不适合的化合物，这就是“锁和钥匙学说”。 诱导契合学说。认为酶并不是事先就以一种与底物互补的形状存在，而是在受到诱导之后才形成互补的形状。底物和酶结合，就诱导酶蛋白的构象发生相应的变化，从而使酶和底物契合而形成酶——底物络合物，即“诱导契合学说”。

·知识应用（考点新体验）

考题预测1、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合在一个容器内，调整PH为2.0，保存在37℃水浴锅中，一段时间后，容器内剩余的物质为（ ） A、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B、唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水 C、唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 D、唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水 [分析] 酶的活性受PH和温度的影响。本题中的温度为37℃，是酶的适宜温度，但PH不适宜，胃蛋白酶的适宜PH为1.8—2.2，唾液淀粉酶是在PH约为7时活性最强。所以在PH为2的环境中，乳清蛋白和唾液淀粉酶都分解为多肽，而淀粉仍存在。 [答案] A [思维导悟] 经常注意挖掘题中隐含条件来答题，是解决生物试题成功的关键因素之一，本题由于PH=2，不适宜唾液淀粉酶、催化作用的发挥，很容易想到剩余物质中含有淀粉，该PH适宜胃蛋白酶的活性发挥，且其自身反应前后不发生变化，故剩余物中还含有多肽和多蛋白酶，答案只能在A与C中选择。如果考虑不到唾液淀粉酶是蛋白质以被蛋白酶催化分解这一隐含条件，则很容易错成C。 考题预测2、下图是水稻淀粉酶在不同温度下的催化效率变化的一部分曲线图，回答下列问题： 1）由A、B两图可知在35℃时，水稻淀粉酶的催化效率是 的。 2）A图中， ℃时，催化效率为0，此时酶的活性 。在A图中画出0℃—35℃的催化效率曲线。 3）在B图中，画出100℃—35℃的催化效率曲线，你画该段曲线是这种曲线的理由是 。 [分析] 本题考查酶受温度影响，其活性发生变化的情况。由A、B两图可知，35℃时，水稻淀粉酶的活性是最高的，A图中，0℃—35℃的催化效率为0。这是因为低温抑制酶的活性，使其催化作用的功能不能正常发挥。但高温使酶的空间结构破坏，丧失活性，不可逆转。 [答案] 1）最高 2）0 强烈地受到抑制，曲线如下图A 3）曲线如下图 高温使酶丧失活性，不可逆转。

[思维导悟] 本题提示了酶的活性受温度影响的变化规律，并应用了一种表示酶活性的常用方法——座标曲线法，该方法要求学生根据题目要求识图、绘图，是近几年来高考考查的基本素质的方法之一。低温和温度略偏高于最适宜温度时，酶的空间结构不会破坏，只是活性受到抑制，使其催化效率降低，恢复到最适温度，酶的活性随之恢复，但高温则使酶的空间结构破坏，永远丧失活性，失去催化能力，不可逆转。

·知识反馈（习题新探究）

跟踪检测 一、 选择题： 1、下列各项关于酶的叙述中不正确的一项是（ ） Ａ、酶是活细胞产生的具有催化能力的蛋白质。 Ｂ、化学反应前后，酶的化学性质和质量不变。 Ｃ、酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响。 Ｄ、酶具有专一性。 ２、在测定胃蛋白酶活性时，将溶液的ＰＨ由１０降到２的过程中，胃蛋白酶的活性将 Ａ、不断上升 Ｂ、没有变化 Ｃ、先升后降 Ｄ、先降后升 ３、下图中表示某种动物消化酶的催化反应速度与温度之间关系的曲线是（ ）