新陈代谢与酶一、新陈代谢的概念新陈代谢是活细胞中全部有序化学变化的总称。
其中的每一个化学变化都是在酶的作用下进行的。
它是生物最基本的特征，是生物体进行一切生命活动的基础。
二、酶的发现1.1783年，意大利科学家斯巴兰让尼用实验证明胃具有化学性消化的作用。
2．1836年，德国科学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质（胃蛋白酶）。
3．1926年，美国科学家萨母纳通过化学实验证实脲酶是一种蛋白质。
4．20世纪80年代以来，美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用。
三、酶的概念酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。
绝大多数的酶是蛋白质，少数是RNA。
四、酶的特性1．酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍，这说明酶具有高效性的特点。
2．每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应，这说明酶的催化作用具有专一性的特点。
3．高温、低温和过酸、过碱都会影响淀粉酶的活性，这说明酶的催化作用需要适宜的温度和适宜的pH。
【思考导学】1．人发烧时，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，能否继续将淀粉分解为麦芽糖？其原因是什么？不能。
唾液淀粉酶的最适pH在7左右，而胃液的pH在2左右，会使唾液淀粉酶失活并以蛋白质的形式被胃蛋白酶水解。
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，若口服会以蛋白质的形式被蛋白酶水解。
【学法指导】1．掌握新陈代谢与酶的关系：生物体内的各项代谢活动，只有在酶的参与下才能在常温、常压的条件下迅速地进行。
所以，将酶称作是促进新陈代谢的生物催化剂。
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，酶的种类极其繁多，现在已签定出的就有2000种以上。
习惯上，各种酶是根据其来源及其所催化的作用物(即底物)来命名的。
例如，唾液淀粉酶是唾液腺产生的催化淀粉分解成麦芽糖的酶，胃蛋白酶是胃腺产生的催化蛋白质分解成多肽的酶。
生物体内的物质代谢过程是极其复杂的，如动物从外界摄取的营养物质经过变化成为动物自身的组成物质，组成物质又经过氧化分解成为代谢的最终产物而排出体外，这些过程中包括着许许多多的生物化学反应。
据估计，人体细胞内每分钟大约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。
正因为这样，生物体自我更新的速度是很快的。
拿人体来说，体内血液中的红细胞每秒钟要更新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天左右要更新一半。
人在一生(按60年计算)中与外界环境交换各种物质的数量，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，而实际上现在人类的寿命已经大大超过60岁了。
2．掌握酶的化学本质，有利于理解酶的作用以及温度、pH等对酶作用的影响：多年来，人们一直以为所有酶的化学本质都是蛋白质。
然而，20世纪80年代以来的科学研究表明，一些RNA分子也具有酶的催化作用。
例如，有一种叫做RN ase P的酶，这种酶是由20%的蛋白质和80%的RNA组成的。
科学家们将这种酶中的蛋白质除去，并且提高了Mg2+的浓度，他们发现留下来的RNA仍然具有与该种酶相同的催化活性。
后来的科学实验进一步证实，某些RNA分子同那些构成酶的蛋白质分子一样，都是效率非常高的生物活性催化剂。
所以概括地说，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。
温度对酶的作用有两种不同的影响：(1)和一般化学反应相同，酶反应在一定的温度范围内，其速度随温度升高而加快。
(2)由于绝大多数酶是蛋白质，遇热易变性失去活性。
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，后一种作用明显产生影响，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下图。
酶对环境酸碱度的敏感是酶的特性之一。
每一种酶只能在一定限度的pH范围内才能表现其活性，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上图的曲线得到说明：酶促反应速度最大时对应的pH，也就是酶的最适pH。
【例题解析】［例1］能正确说明酶不同于一般催化剂的催化特性之一的是A．酶都是蛋白质B．酶是活细胞产生的，只能在生物体内发挥催化作用C．酶的活性随着温度升高而不断提高D．每一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应解析：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，酶的催化作用具有专一性、高效性，并且需要适宜的条件。
酶虽然是活细胞产生的，一般情况下都是在生物体内发挥催化作用，但在体外适宜的条件下也具有催化作用。
如在做有关实验时，我们把从生物体内提取的酶，放入试管中，在适宜的条件下同样能起催化作用。
酶的活性与温度有关，但一般的酶最适温度是37℃,如人体内的各种酶都是这样，低于或高于37℃，酶的活性都会降低，并不是越高越好。
由于酶具有专一性，每一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应。
答案：D．错因：酶的特性是：高效性、专一性，并且需要适宜的条件，上述四点说明酶特性的是D。
A、B、C三种都是错误的。
要正确解答此题，一要了解酶的特性，二要知道酶在生物体外也具有催化作用，三要掌握酶的催化作用受温度影响，酶都有一个最适温度，并不是温度越高越好，并且还要知道酶的化学本质是有机物(不只是蛋白质，还有少量的RNA)。
［例2］(1999年上海高考题)将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内，调整pH至2.0，保存在37℃的水浴锅内。
过一段时间后，容器内剩余的物质是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、胃蛋白酶、多肽、水 D．唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水解析：唾液淀粉酶能水解淀粉到麦芽糖，胃蛋白酶能水解蛋白质到多肽，两种酶的催化作用都需要适宜的温度(37℃)和pH(唾液淀粉酶为7左右，胃蛋白酶为1.8左右)。
pH为2.0最适于胃蛋白酶的催化，唾液淀粉酶不适而失活，以蛋白质的形式被胃蛋白酶分解为多肽，而淀粉无法分解。
答案：A错因：要正确解答此题，一要了解pH对酶活性的影响和两酶的最适pH,二要知道唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，三要掌握两酶的具体作用。
pH为2.0时，唾液淀粉酶失活，胃蛋白酶活性发挥，将乳清蛋白和唾液淀粉酶分解为多肽。
因此，B、C、D错误，正确答案为A。
［例3］关于酶的特性的实验：如下图，取标号为A、B、C的三支试管，各加入2 mL稀淀粉糊。
（1）在三支试管内各滴5滴革兰氏碘液，摇匀，可见试管内溶液呈_________________色。
（2）再在A管内加2mL胰液，B管内加入2 mL煮沸的唾液，C管内加入2 mL唾液，然后将这三支试管放入37℃～40℃水浴锅中，15～20分钟后，三支试管内溶液的确切变化分别是：①A管溶液的颜色________。
这是因为__________________________。
②B．管溶液的颜色____________。
这是因为______________________________。
③C．管溶液的颜色_________________________。
这是因为________________________。
解析：因为淀粉遇碘变为蓝色，故（1）的答案为“蓝”色；因为胰液、唾液中均含淀粉酶，淀粉酶将A、C试管中淀粉消化成麦芽糖，故（2）答案是；A试管为无色（褪色）；C试管为无色（褪色）；而B试管内的唾液淀粉酶经煮沸后其结构已受破坏，不能将B试管中淀粉消化为麦芽糖，故B管为蓝色（即不褪色）。
答案：(1)蓝 (2)褪色(变为无色) 胰液中有胰淀粉酶将淀粉分解成麦芽糖不褪色(蓝色) 唾液被煮沸，其中的消化酶的结构被破坏，失去活性褪色(无色) 唾液中有唾液淀粉酶将淀粉分解为麦芽糖错因：要正确解答此题，一要了解胰液和唾液中都含淀粉酶，在适宜条件下可将淀粉水解为麦芽糖；二要知道高温使酶失活且具不可恢复性；三要知道淀粉的特性——遇碘变蓝色。
搞不清以上三点是答错此题的主要原因。
【基础训练】一、选择题1．最早证明鸟胃既有物理性消化又有化学性消化的是A．德国科学定施旺 B．意大利科学家斯巴兰让尼C．英国生物学家达尔文 D．德国科学家施莱登答案：B2．下列关于酶的化学成分的叙述，哪一项是不正确的A．一般地说，酶的化学成分是蛋白质B．酶是由蛋白质和核酸组成的C．绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNAD．淀粉酶和过氧化酶都是蛋白质解析：酶是具有生物催化作用的一类有机物。
绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA，故说酶是由蛋白质和核酸组成的不正确。
答案：B3．能水解酶的是A．淀粉酶 B．蛋白酶 C．脂肪酶 D．肽酶解析：除极少数RNA外，绝大多数的酶的化学成分都是蛋白质，由于酶具有专一性，故蛋白质只能由蛋白酶分解。
答案：B．4．分别用0℃和100℃的温度处理某种酶后，酶都没有活性但A ．经过0℃处理的酶的活性能够恢复B ．经过100℃处理的酶的活性能够恢复C ．经过0℃处理的酶的空间结构遭破坏D ．经过100℃处理的酶被水解成了氨基酸解析：低温和高温虽然都能抑制酶的活性，但高温能破坏酶的分子结构使活性丧失，且具有不可恢复性，而低温对酶活性的抑制与高温不同，当温度适宜时，酶的活性即可恢复。
答案：A5．下列功能特征与酶无直接关系的是A ．消化食物B ．渗透吸水C ．蛋白质合成D ．C 6H 12O 6分解答案：B6．萤火虫将体内的萤光素在萤光酶的作用下，在细胞水分参与下氧化发光，科学家已用化学方法人工合成了生物光源，萤光酶的作用是A ．媒介作用B ．催化作用C ．氧化作用D ．还原作用解析：酶是一种生物催化剂，其功能就是起催化作用。
答案：B7．在一个合成连锁反应中：X −→−1E A −→−2E B −→−3E C −→−4E Y ，如果E 4号酶失效。
在这种情况下，要使细菌能够正确生长，我们至少要向培养基中加入的物质是A ．XB ．AC ．X 和CD ．Y解析：由于E 4号酶失效，故Y 不能合成，而E 1、E 2、E 3号酶正常，根据酶的专一性，A 、B 、C 物质可合成，因此应至少向培养基中加入的物质是Y 。
答案：D ．8．为保证加酶洗衣粉洗涤效果，应注意A ．使用沸水先冲泡洗衣粉B ．用含氯较高的自来水C ．和其他洗涤剂混合使用D ．室温时用软水先溶解洗衣粉解析：由于酶的活性需要适宜的温度和酸碱度，故A 、B 两项不正确，与其他洗涤剂混合使用一方面不经济，另一方面不能确定其他洗涤剂是否会对酶的活性有抑制作用。
答案：D9．一分子过氧化氢酶能在1 min 内使5×105个过氧化氢分子分解成水和氧，相当于Fe 3+催化速度的109倍，但对糖的水解不起作用。