第一节 新陈代谢与酶
（一）学习内容：
第三《生物的新陈代谢》的第一节《新陈代谢与酶》，第二节《新陈代谢与ATP》；通过实验《比较过氧化氢酶和 的催化效率》，《探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用》及《探索影响淀粉酶活性的条》总结归纳作为酶所具备的特点。

（二）学习重点：
1. 酶的概念、酶的催化作用特点
2. 酶的特性实验完成
3. 理解酶的特性与新陈代谢的关系

（三）学习难点：
1. 酶的性质及其实验验证
2. 酶的性质验证试验设计

（四）学习过程：
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”
过氧化氢酶，与 相比，过氧化氢酶的催化效率要高许多。通常情况下，酶的催化效率是无机催化剂的 倍。也就是说，酶的催化效率是极高的，比如：

每个碳酸酐酶分子每秒能够催化 个 ，使其与相同数量的 结合，形成 ，是非酶催化的一百万倍。
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
每一种酶活性的发挥都离不开特定的环境条，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下，活性也改变，当酶活性最高时，该环境条称为最适条，在此条两侧，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（ ）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。

酶最适pH
过氧化氧酶（肝）
唾液淀粉酶
脂肪酶
胰蛋白酶
胃蛋白酶6.8
6.8
8.3
8.0-9.0
1.5-2.2
过酸，过碱和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低至失活，通常是使酶分子结构遭到破坏而导致失活。

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。
——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。

第二节 新陈代谢与ATP
（一）学习内容：
1. ATP的生理功能 2. ATP的结构简式
3. ATP与ADP的相互转化 4. ATP的形成途径

（二）学习重点：
1. ATP的生理功能
2. ATP与ADP的相互转化以及ATP的形成途径

（三）学习难点：
1. ATP的结构和生理功能
2. ATP的形成与转化

（四）学习过程：
新陈代谢中的一系列变化过程需要有酶的催化作用，同时，这些过程伴随着能量的转变与转移。
糖类是细胞的主要能物质，脂肪是生物体内储存能量的物质。这些能物质的最终都是太阳能。是通过复杂的过程转变并转移而储存在这些物质内的，并且终将以特殊形式，转化、转变才能被生物体利用，它们都不能被生物体直接利用，实际上，有机物中的能量不是绿色植物直接转移用于有机物的合成的，在所有这些变化过程中，无论是能量的储存转移，还是释放都离不开ATP这种特殊形式，新陈代谢所需能由细胞内的ATP直接提供，ATP是代谢能量的直接。
1. ATP的结构简式
（1）概念：ATP ——三磷酸腺苷的英缩写，是存在于生物体内的高能磷酸化合物。
高能磷酸化合物：指水解时释放的能量在 以上的磷酸化合物。ATP 水解时释放的能量高达 。
（2）结构简式：A—P～P～P
A：代表腺苷（由腺嘌呤和核糖组成）
P：代表磷酸基团。
～：代表高能磷酸键
（3）水解过程：
高能磷酸键水解时，生成磷酸并且释放出大量的能量。
2. ATP与ADP的相互转化
ATP分子中远离A的那个高能磷酸键，在一定条下很容易水解；也容易生成。此过程伴随能量的储存与释放，ADP为二磷酸腺苷，含一个高能磷酸键。

ATP在细胞内的含量是很少的；ATP在细胞内的转化十分迅速；胞内的ATP的含量总处在动态平衡中，不断消耗，不断生成，保证胞内稳定供能环境。ATP水解时释放的能量，是生物体维持细胞分裂，根吸收矿质元素和肌肉收缩，维持体温等生命活动所需能量的直接。
3. ATP的形成途径
对人和动物说，ADP转化成ATP所需能量自呼吸作用，对绿色植物而言，则自呼吸作用和光合作用

对于生命而言，能量是其能正常进行的根本，有了能量就可以完成各种活动。生物体所有的能量几乎都自太阳能，绿色植物通过光合作用，将光能转变成有机物中的稳定化学能，其它生物则直接或间接地以植物为食，在进食后，将食物中的能量转移到自身，合成有机物或利用，在所有这些过程中，伴随着ATP与ADP的转变，完成能量的转移、转换、储存和释放。这种不停顿的动态平衡，是生命系统的稳态性的具体表现之一，而ATP
则象是在各种细胞间，流通着的“能量货币”，保证了各种生命活动的正常进行。

【模拟试题】
1. 胃液中的蛋白酶，进入小肠后，催化活性大大降低，由于（ ）
A. 酶的催化作用只能发挥一次 B. 小肠内的温度高于胃内温度
C. 肠内的pH值比胃内pH值高 D. 小肠内的pH值比胃内pH值低
2. 在不损伤植物细胞内部结构的情况下，去除其细胞壁最好的方法是（ ）
A. B. C. 淀粉酶D. 纤维素酶
3. 关于酶的性质，下列表述中错误的一项是（ ）
A. 化学反应前后，酶的化学性质和数量不变
B. 一但离开活细胞，酶就失去催化能力
C. 酶是活细胞产生的具有催化能力的一类特殊有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
D. 酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱条影响
4. 根据反应式： 以下说法正确的是（ ）
A. 物质和能量都是可逆的 B. 物质是可逆的，能量是不可逆的
C. 物质是不可逆的，能量是可逆的 D. 两者均不可逆
5. 下列关于人体细胞内ATP的叙述，正确的是（ ）
A. 人体细胞内贮有大量ATP，以备生理活动需要
B. ATP水解成ADP的反应是可逆的
C. ATP只能在线粒体中生成
D. ATP中含有两个高能磷酸键
6. 下图中能表示动物肌细胞内ATP含量与 供给之间关系的曲线是（ ）

A. aB. bC. cD. d
7. 关于酶的特性实验装置如下图，取标号为A、B、C，三支试管各加入 稀释淀粉糊

（1）在三支试管内各滴入革兰氏碘液，摇匀，可见试管内溶液呈_____色。
（2）再在A管内加入 胰液，B管内加入 煮沸唾液，C管内加入 唾液，然后将这三支试管放入37－40℃水浴锅中，15－20分钟后，三支试管内溶液确切变化分别是（ ）
A管______________因为_______________
B管______________因为_______________
C管______________因为_______________
8. 下面为绿色植物体内ATP与ADP的互换式

问：（1） A代表________，P代表_______，～代表________，Pi代表_______。
（2） 当反应从左向右进行时，释放的能量供给_______。
当反应从右向左进行时，所需能量于__________和__________。
9. 加酶洗衣粉中含蛋白酶，这种洗衣粉为什么能很好地除去衣物上的奶渍和血渍？使用这种洗衣粉时为什么需要温水？
10. 下图是人体内某个化学反应示意图，图中哪个英字母代表酶，若B代表的是二肽，CD代表什么？若B代表的是蔗糖，CD代表什么？

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