词汇表：代谢与酶

本章术语的语境

第五章以五个描述细胞如何控制化学反应速度与方向的术语为核心：代谢、酶、底物、活性部位与变性。代谢是生物体内所有化学反应的总和，分为两个相反的类别，合成代谢，由较小分子构建较大分子，需要消耗能量，例如由氨基酸合成蛋白质；以及分解代谢，把较大分子分解为较小分子并释放能量，例如呼吸作用分解葡萄糖。此后各章讨论的每一个反应，从消化到光合作用再到呼吸作用，都是代谢反应，因此本章是整个课程的概念枢纽。

酶是一种生物催化剂，是一种能加快特定化学反应速率，而自身不会被消耗或永久改变的蛋白质。由于酶是蛋白质，其功能完全取决于其三维形状，这正是活性部位变得至关重要之处：活性部位是酶表面的特定区域，其形状只与一种特定底物，即酶所作用的物质，相配，这种关系被描述为“锁与钥匙”模型，在SPM层级更精确的说法是“诱导契合”模型，即活性部位在底物结合时会稍微改变形状以贴合底物。这正是为何一种酶通常只催化一种类型的反应，这一特性称为专一性，而一个常见的误解是把酶当作泛用型反应加速剂，而非底物专一的蛋白质。

变性描述的是当酶暴露于过高的温度或偏离其最适pH值太远时发生的现象：维持酶三维形状的化学键断裂，活性部位的形状被永久扭曲，酶不再能结合其底物，这种改变一旦发生，即使把酶放回正常条件，也无法逆转。学生非常容易把变性与单纯的“速率减慢”混淆，但两者是不同的过程，对应不同的图形：随着温度升高趋向最适温度，酶活性因粒子移动与碰撞加快而提高，但一旦温度超过最适温度，活性会急剧且永久下降，因为酶已经变性，而不仅仅是变慢。

温度与pH的图形通常都呈现先上升到最适值的峰值、再在高值一侧急剧下降的曲线，考官常要求考生具体从变性的角度解释曲线下降的部分，而不是笼统地写“速率下降”。这一区别，低温造成的可逆减慢（此时分子只是移动得较慢，回暖后可再次加快）与变性造成的不可逆活性丧失，是本章最常被考查的观念之一，并会在第三卷有关淀粉酶与胃蛋白酶的实验题，以及第二卷结构题中反复出现。