新陳代謝與酶

第一節
（一）學習內容：
第三章《生物的新陳代謝》的第一節《新陳代謝與酶》，第二節《新陳代謝與atp》；通過實驗《比較過氧化氫酶和 的催化效率》，《探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用》及《探索影響淀粉酶活性的條件》總結歸納作為酶所具備的特點。

（二）學習重點：
1. 酶的概念、酶的催化作用特點
2. 酶的特性實驗完成
3. 理解酶的特性與新陳代謝的關系

（三）學習難點：
1. 酶的性質及其實驗驗證  
2. 酶的性質驗證試驗設計

（四）學習過程：
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別。要將新陳代謝同普通的物理變化和化學變化區分開。這一點主要體現在三點上：① 新陳代謝是活細胞中發生的過程；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，是以生物體表現出生長、發育、遺傳和變異的特征。細胞才以活的姿態出現，表現出生長、分裂、完成生命活動等特征。
2. 酶
（1）發現1783年，意大利科學家，斯巴蘭讓尼•鷹的消化實驗
實驗目的：區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，發現籠內的肉塊消失了。
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現少數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揮作用，在體外條件合適情況下一樣能發揮催化作用。
（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，而酶本身不發生變化，但酶有別于無機化學催化劑。
① 酶具有“高效性”
過氧化氫酶，與 相比，過氧化氫酶的催化效率要高許多。通常情況下，酶的催化效率是無機催化劑的 倍。也就是說，酶的催化效率是極高的，比如：
 
每個碳酸酐酶分子每秒能夠催化 個 ，使其與相同數量的 結合，形成 ，是非酶催化的一百萬倍。
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揮作用的重要基礎之一。