高考生物二轮复习新陈代谢与酶知识专题

　　1、新陈代谢：是活细胞中全部有序的化学变化的总称。

　　理解：新陈代谢是生物最基本的特征，是生物与非生物最本质的区别。要将新陈代谢同普通的物理变化和化学变化区分开。这一点主要体现在三点上：① 新陈代谢是活细胞中发生的过程；② 是有序的化学反应，是受控过程；③ 新陈代谢的本质是化学反应，涉及物质变化和能量变化；对细胞、对生物体而言，这种有序变化是其存在的基础，是以生物体表现出生长、发育、遗传和变异的特征。细胞才以活的姿态出现，表现出生长、分裂、完成生命活动等特征。

　　2、酶

　　（1）发现1783年，意大利科学家，斯巴兰让尼·鹰的消化实验

　　实验目的：区分鸟类的胃的消化过程，是进行物理性消化，还是存在化学性消化。

　　实验设计：将肉块放入小巧的金属笼，让鹰将金属笼吞入，既保证肉块不受物理性消化的影响，同时胃液可流入笼内。

　　实验结果：隔一段时间后，将小笼子取出，发现笼内的肉块消失了。

　　结果分析：胃内具有化学性消化作用

　　1836年，德国科学家施旺，从胃液中提取出消化蛋白质的物质（蛋白酶）

　　1926年，美国萨姆纳从刀豆种子中提出脲酶结晶，并证实脲酶是一种蛋白质。

　　20世纪30年代，酶是一类具有生物催化作用的蛋白质

　　20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA 也具生物催化作用。

　　（2）本质：酶，是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物

　　理解：绝大多数酶是蛋白质成分，即一些具有生物催化作用的有机物，如RNA并非是蛋白质成分，它们具有生物酶的特点：① 是活细胞可以合成的；② 能够催化反应进行；③ 是生物体内的有机物，所以，有几点要注意：a. 不是酶的本质都是蛋白质，少数RNA也是酶；b. 不是蛋白质都能称为酶，只有是活细胞中产生具有催化作用的蛋白质才称为酶，催化作用仅为蛋白质多种功能之一；c. 酶是活细胞产生，但不一定只在活细胞内才能发挥作用，在体外条件合适情况下一样能发挥催化作用。

　　（3）特性

　　酶的特点在化学中已经学到，所有的酶在一定的条件下都能使生物体内复杂的化学反应迅速地进行，而酶本身不发生变化，但酶有别于无机化学催化剂。

　　①酶具有“高效性”

　　②酶具有“专一性”

　　一种酶只能作用于一种底物，或一类分子结构相似的底物：

　　淀粉酶  只能催化淀粉水解，对蔗糖不起催化作用

　　二肽酶  可以水解任何两种氨基酸组成的二肽

　　所以，每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。进一步讲，生物体内发生的化学反应很多，在同一时刻，机体内部不同部位不同细胞，或同一细胞不同的位置发生着千万种反应，而反应的进行依赖于酶的存在，所以，可以推论酶具有“多样性”。大多数酶的本质是蛋白质，蛋白质也是具有多样性特点的。特别是蛋白质的空间结构是酶发挥作用的重要基础之一。

　　③酶需要适宜的条件

　　每一种酶活性的发挥都离不开特定的环境条件，通常酶在一定的范围内才具有活性，有催化能力，超过了这个范围，就不再有催化能力，即酶失活；酶即使在活性范围内，催化能力也有高低之分，酶在改变某一环境条件下，活性也改变，当酶活性最高时，该环境条件称为最适条件，在此条件两侧，酶活性都将降低。影响因素常有：a. 温度：一定范围内，酶的催化能力随温度升高而增强（0-40℃以内）但超过60℃，绝大多数酶就会失去活性，低温使活性降低，但分子结构未破坏，可恢复活性。b. pH  酶对环境中的pH十分敏感，酶只有在一定的pH范围内才能表现出活性，随pH不同，酶的活性波动很大，一般最适pH常在4－8之间，不同酶情况不一样。

　　高温常破坏酶的分子结构而导致失活，低温也能使酶活性急剧下降，但酶的分子结构未被破坏，当温度恢复到适宜湿度时，酶活性可恢复。

　　这两种作用下，作为维持酶空间结构的化学键或次级键被破坏，主要是肽键，离子键，氢键，二硫键被破坏，导致酶被水解。

　　（4）酶工程：

　　盛有酶的容器——酶反应器中，利用酶的生物催化作用生产产品。

　　α——淀粉酶用于高果糖浆的生产淀粉→麦芽糖→葡萄糖→果糖

　　利用猪胰岛素生产人胰岛素等。

　　（5）新陈代谢与酶

　　自然界的一切生命现象都与酶的活动有关，活细胞内全部的生物化学反应，都是在酶的催化作用下进行的，生命系统既是一个需要维持稳态的系统，又是一个瞬间就会发生一系列合成分解运动着的系统，是一个矛盾的统一体。新陈代谢中的各种化学反应是在温度、酸碱度等相对稳定的条件下进行的。要想在常态下迅速而高效地进行反应，并且尽可能地降低能量阈，这就需要生物催化剂——酶，离开了酶，新陈代谢就不能进行，生命就会停止。