代谢与酶

本章讲授酶是什么、如何作用、改变其活性的因素，以及在日常生活中的用途。

还有两个因素也会改变酶催化反应的速率：底物浓度与酶浓度。提高其中任一个都会使速率上升，因为酶与底物之间能发生更多碰撞，但只会升到某一点，即某一时刻所有可用的活性位点都已被占用，此后速率便趋于平稳。

酶的命名大多是在其底物名称或所催化反应的名称后加上后缀‘-酶’，例如作用于淀粉的淀粉酶，或作用于蛋白质的蛋白酶。认识这种命名规律，有助于你在考题中直接从名称推断出陌生酶的功能。

同化反应包括光合作用与蛋白质合成，两者都合成较大的分子并需要能量输入；异化反应包括呼吸作用与消化，两者都把大分子分解为较小分子并释放细胞可利用的能量。

消化酶说明了最适 pH 如何因体内位置而异：胃中的胃蛋白酶在强酸性条件下作用最佳，而小肠中的胰蛋白酶在弱碱性条件下作用最佳，说明‘最适 pH’是每种酶各自的性质，而不是所有酶共有的固定数值。

反应速率可以从图像上以曲线的斜率计算，或更简单地以生成的产物量（或消耗的底物量）除以所用时间来计算；SPM 题目常要求直接从结果表中计算这一速率，而不只是用文字描述。

本章的内容标准

1. 5.1 新陈代谢
2. 5.2 酶
3. 5.3 酶在日常生活中的应用

关键概念

代谢

同化作用由小分子合成大分子（耗能）；异化作用分解大分子（放能）。

酶作为生物催化剂

酶是蛋白质，加速反应而自身不被消耗，且对单一底物具专一性。

锁钥模型

底物像钥匙插入锁一样嵌入酶的活性位点，形成酶-底物复合物。

温度的影响

速率升至最适点（约体温）后，在高温下随酶变性而急剧下降。

pH 的影响

每种酶有最适 pH；偏离时速率下降，极端 pH 会使酶变性。

应用

酶用于洗涤剂、食品加工、酿造与医药。

底物浓度的影响

随着底物浓度增加，反应速率上升，因为更多底物分子与可用的活性位点碰撞；超过某一点后速率趋于平稳，因为每个活性位点在任一时刻都已被占用。

酶浓度的影响

在底物过量的情况下，随着酶浓度增加，反应速率上升，因为可用的活性位点增多；一旦底物成为限制因素，速率最终趋于平稳。

酶的命名

大多数酶的名称以‘-酶’结尾，并由其作用的底物或所催化的反应构成，例如作用于淀粉的淀粉酶、作用于蛋白质的蛋白酶，以及作用于脂肪的脂肪酶。

日常生活中的酶

生物洗涤剂含有蛋白酶与脂肪酶，可在较低的洗涤温度下去除蛋白质与脂肪污渍；食品工业使用果胶酶等酶类澄清果汁，并在制作芝士时使用凝乳酶。

活性位点与三级结构

酶是折叠成精确三维形状的球状蛋白质；活性位点是这一形状中的一小块区域，其轮廓与化学基团与某一特定底物互补。

固定化酶

酶可以被固定在惰性支持物（如海藻酸盐微珠）之上或之内，从而能反复重复使用并容易与产物分离，这在工业应用（如生产无乳糖牛奶）中十分常见。

从数据计算速率

反应速率可通过用产物或底物量的变化除以所用时间求得，也可通过求出量对时间图像最陡部分的斜率求得。

本章如何考查

SPM 生物通过三张试卷评估。试卷一有40道客观题（40分），时长1小时15分钟；试卷二为100分，分 A、B、C 部分，时长2小时30分钟；试卷三是考查科学过程技能的实作卷。本章内容可能出现在其中任何一张，因此课程为试卷一训练记忆、为试卷二训练结构化作答。

常见考法

• 解读酶活性对温度或 pH 的图像。
• 从活性位点角度解释变性。
• 设计或评价酶活性实验（试卷三）。
• 画出并解释反应速率对底物浓度的图像。
• 从名称辨认某种酶并说出它作用的底物。
• 解释为什么生物洗涤剂在较低的洗涤温度下也有效。
• 解释为什么不同消化酶的最适 pH 各不相同。
• 说明固定化酶或纯化酶的一项工业或医学用途。
• 在被要求精确定义该术语时，区分代谢与消化。

常见错误

学习本章

本章的过程

• 酶的作用

本章的实验

• 温度和pH对淀粉酶与胃蛋白酶活性的影响

关键术语

酶底物活性部位变性新陈代谢

常见问题

来源:SRC-DSKP-EN, SRC-FORMAT