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酶1．酶的概念的理解及实验验证设计思路⑴酶的概念：由活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。⑵酶的化学本质和生理作用及其实验验证①酶是有机物：绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA设计思路：通过对照，实验组若出现紫色，则证明待测酶溶液是蛋白质，否则不是蛋白质。同理，也可用吡咯红来鉴定酶是RNA的实验。对照组：标准蛋白质溶液+双缩脲溶液检测→出现紫色反应；实验组：待测酶溶液+双缩脲溶液检测→是否出现紫色。②酶的催化作用：酶能降低化学反应的活化能，具有催化作用。设计思路：对照组：反应物+清水检测→反应物不被分解；实验组：反应物+等量的相应酶溶液检测→反应物被分解。2．酶的特性及实验验证设计思路⑴酶的专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应，对其他的化学反应无催化效应。实验设计：用同一种酶催化不同反应物的或用不同酶催化同一反应物，观察相应的反应物是否被分解。设计思路一:用同一种酶催化不同的反应物。实验组：反应物+相应酶溶液检测→反应物被分解；对照组：另一反应物+等量相同酶溶液检测→反应物不被分解。设计思路二：换酶不换反应物。实验组：反应物+相应酶溶液检测→反应物被分解；对照组：相同反应物+等量另一种酶溶液检测→反应物不被分解。此实验过程中要注意：①选择好检测反应物的试剂。如反应物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测反应物是否被分解的试剂宜选用婓林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。②要保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。⑵酶的高效性：酶的催化效率很高，是普通无机催化剂的107-13倍。设计思路：通过比较酶与无机催化剂的催化速度，证明酶的高效性对照组：反应物+无机催化剂检测→反应物分解速度；实验组：反应物+等量酶溶液检测→反应物分解速度。实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是底物分解速度。⑶酶的作用条件温和：①适宜的温度：通过比较酶在不同的温度下的催化效率，设计思路：反应物+t1+酶溶液，反应物+t2+酶溶液，反应物+t3+酶溶液，……，反应物+tn+酶溶液检测→反应物分解的速度或存在的量在实验步骤中要注意：a.在酶溶液和反应物混合之前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。b.若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测反应物被分解的试剂宜选用碘液，不应该选用婓林试剂，因婓林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。②适宜的pH：设计思路：反应物+pH1+酶溶液，反应物+pH2+酶溶液，反应物+pH3+酶溶液，……反应物+pHn+酶溶液检测→反应物分解的速度或存在的量3.与酶有关的图表、曲线解读⑴表示酶的高效性的曲线①催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。②酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。⑵表示酶专一性的图解①图中A表示酶，B表示被催化的反应物。②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。⑶影响酶活性的曲线①在一定温度（pH）范围内，随着温度（pH）的升高，酶的催化作用增强；超过酶的最适温度（pH）后，随着温度（pH）的升高，酶的催化作用减弱。②过酸、过碱、高温都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶失去活性；而低温只是使酶的活性降低，酶的分子结构未遭到破坏，温度升高可恢复其活性。⑷反应物浓度和酶浓度对酶促反应的影响①在其他条件适宜，酶浓度一定条件下，酶促反应速率随反应物浓度增加而加快；但当反应物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。②在反应物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应的反应速率与酶浓度成正比。4.教材中有关的酶⑴代谢中的酶①淀粉酶：主要有唾液淀粉酶、胰淀粉酶和肠淀粉酶。可催化淀粉水解成麦芽糖；②麦芽糖酶：主要有胰麦芽糖酶和肠麦芽糖酶。可催化麦芽糖水解成葡萄糖；③脂肪酶：主要有胰脂肪酶和肠脂肪酶。可催化脂肪分解为脂肪酸和甘油；④蛋白酶：主要有胃蛋白酶和胰蛋白酶。可催化蛋白质水解成多肽链；⑤肽酶：由肠腺分泌。可催化多肽链水解成氨基酸；⑥过氧化氢酶：催化过氧化氢催化水解成氧气和过氧化氢；⑦DNA酶：催化DNA水解的酶。除此之外，还有常见的光合作用酶、呼吸氧化酶、ATP合成酶、水解酶，酪氨酸酶、淀粉分支酶、溶菌酶等。⑵遗传变异中的酶①解旋酶：在DNA复制或者转录时，解旋酶可以将DNA分子的两条多脱氧核苷酸链中配对的碱基从氢键处断裂，从而使两条螺旋的双链解开。②DNA聚合酶和RNA聚合酶：分别催化脱氧核苷酸聚合成DNA链以及核糖核苷酸聚合成RNA链的反应。③逆转录酶：催化以RNA为模板、以脱氧核糖核苷酸为原料合成DNA的过程。⑶生物工程中的酶①限制核酸内切酶：主要存在于微生物中。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的位点上切割DNA分子。在基因工程中可用限制酶可切割获得所需要的目的基因或运载体。②DNA连接酶：是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。可以在基因工程中用以连接目的基因和运载体。③纤维素酶和果胶酶：在植物细胞工程中植物体细胞杂交时，需用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁，从而获得有活力的原生质体。④胰蛋白酶或胶原蛋白酶：在动物细胞培养中，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将取自动物胚胎或幼龄动物的器官和组织分散成单个的细胞，然后配制成细胞悬浮液进行原代培养。当细胞贴满瓶壁后，要重新用胰蛋白酶等处理让细胞从甁壁上脱落下来分散成单个细胞，继续进行细胞培养。5.酶的分布、分类、合成和分泌过程⑴酶的分布：酶既可以在细胞内发挥作用,比如线粒体内的呼吸氧化酶和叶绿体中的光合作用酶等；也可以分泌到细胞外起作用,比如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等各种消化酶。不仅如此,在体外适宜的条件下酶也具有催化作用,比如可以把唾液淀粉酶加入到试管里,在适宜的条件下催化淀粉的水解反应。⑵酶的分类：①根据酶在细胞中的分布可分为：胞外酶（如各种消化酶）、胞内酶（如呼吸酶、与光合作用有关的酶）。②根据酶的作用反应物和产生器官分为：胃蛋白酶、胰蛋白酶、唾液淀粉酶、胰和肠麦芽糖酶、胰脂肪酶、肠脂肪酶等等。③根据酶所催化的化学反应性质分为：水解酶、氧化酶、转录酶、逆转录酶、合成酶等。⑶酶的合成过程：①遵循中心法则，②蛋白质类酶的合成包括转录和翻译，原料是氨基酸；而RNA酶的合成过程只有转录，原料是核糖核苷酸。⑷酶的分泌过程：胞外酶合成之后要分泌到细胞外发挥催化作用，因此胞外酶的分泌过程也就是分泌蛋白的形成过程。它的合成、加工和分泌过程，有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等的参与。来源一般来说，活细胞都能产生酶化学本质大多数是蛋白质，少量是RNA合成原料(单体)氨基酸或核糖核苷酸合成场所主要是在核糖体上，也可在细胞核内生理作用具有生物催化作用作用机理降低化学反应的活化能一、真题剖析考查点1：新陈代谢基础知识例1．(2009·重庆卷·1)下列有关酶的叙述，正确的是A．高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性B．酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质C．细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶D．细胞质中没有作用于DNA的解旋酶【解析】本题考查酶的相关知识。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，就其化学本质而言，包括蛋白质和RNA，B错；其活性受温度的影响，高温可使其变性失活，低温活性受抑制(未失活)，A错；细胞质基质中有催化葡萄进行糖酵解的相关酶类，C正确；细胞质中的线粒体、叶绿体内有作用于DNA的解旋酶，D错。【答案】C【易错警示】一是对酶的化学本质理解有误，认为酶都是蛋白质，其实有少数酶是RNA；二是对酶的分布不清楚，细胞质基质中有催化葡萄糖酵解的酶，DNA解旋酶分布在细胞核及其细胞质中的线粒体和叶绿体内；三是对温度和PH对酶影响不明确。相对于最适温度而言，高温、低温都会影响酶的活性，但并不相同，过高温度会导致酶变性失活，低温则不会，酶的活性减弱在温度恢复适宜时可恢复；过高过低PH都会导致酶变性失活。四是对酶的作用部位理解有误，以为酶只能在细胞中起作用，其实，只要条件适宜，酶在细胞外也能起作用。例2．(2009·全国卷Ⅰ·32)(11分)已知2H2O2=2H2O＋O2↑可以通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%牛过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。⑴实验步骤：①……⑵实验结果预测及结论：整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是：＿＿＿＿。由此可得出的结论是＿＿＿＿。⑶如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃，重做上述实验，O2释放的速度最快的是＿＿＿。原因是＿＿＿＿。【解析】一是要求同时验证酶具有催化作用和高效性，要验证酶具有催化作用需要在设置“在H2O2溶液中滴加0.01%牛过氧化氢酶”的实验组的同时，设置滴加“蒸馏水”的空白对照组，通过观察反应过程中O2的生成速度，证明酶具有催化性；要证明酶具有高效性，可通过设置滴加“3.5%FeCl3溶液”的对照组，比较实验现象来实现。二是注意实验条件的有效且适宜(37℃恒温水浴锅中保温)。三是完善实验步骤，应注意实验的原则，包括单一变量、对照、科学及可操作性原则等。四是预测实验现象及分析实验结果时，应考虑实验条件对实验现象的影响：“仅将实验中的恒温水浴改为80℃”中，80℃会导致酶变性失活。【答案】⑴①取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37℃恒温水浴锅中保温适当时间②分别向上述3支试管加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液③观察各试管中释放气泡的快慢⑵加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管酶具有催化作用和高效性⑶加FeCl3溶液的试管在此温度下，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性【技巧】一是认真审题，明确题目要求。如同时验证酶具有催化作用和高效性、仅将实验中的恒温水浴改为80℃等。二是理解实验原理，确定实验现象的观察方法。如通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。三是分析实验材料与用具的作用。如恒温水浴锅的作用是保温，应思考在什么温度条件下？根据哺乳动物的体温为37℃左右，既可确定实验中的保温范围，也可解决⑶问中温度改变的影响。四是实验步骤的设计，通常包括实验分组、实验条件控制、实验变量(自变量)的处理、实验现象的观察与记录等。例3．(2009·全国理综Ⅰ·31)桃果实成熟后，如果软化快，耐贮运性就会差。下图表示常温下A、B两个品种桃果实成熟后硬度等变化的实验结果。据图回答：⑴该实验结果显示桃果实成熟后硬度降低，其硬度降低与细胞壁中的＿＿＿降解有关，该物质的降解与的＿＿＿活性变化有关；也与细胞壁中的＿＿＿降解有关，该物质的降解与＿＿＿活性变化有关。⑵A、B品种中耐贮运的品种是＿＿。⑶依据该实验结果推测，桃果实采摘后减缓变软的保存办法应该是＿＿＿＿，因为＿＿＿＿。⑷采摘后若要促使果实提前成熟，可选用的方法有＿＿＿＿和＿＿＿＿。⑸一般来说，果实成熟过程中还伴随着绿色变浅，其原因是＿＿＿＿。【解析】本题考查考生获取信息的能力及其酶活性与果实成熟的关系。⑴由图中果实硬度的变化与细胞壁中纤维素的含量变化一致，与果胶质水解产物变化相反，可知：其硬度的降低与纤维素和果胶的降解有关，而纤维素的降解与纤维素酶的活性有关，果胶的降解与果胶酶的活性有关。⑵A品种在成熟后，其硬度变化比较小，应耐贮运。⑶同⑴的分析可知：果实成熟采摘后要减缓变软就是要降低酶的活性，而要降低酶的活性，就要适当降低温度，从而延缓果实软化。⑷采摘后要使果实提前成熟，可以根据以上分析，适当提高贮存的温度或用乙烯处理。⑸果实成熟过程中绿色变浅是因为叶绿素转变成了其他色素，从而含量降低。【答案】⑴纤维素纤维素酶果胶质果胶酶；⑵A；⑶适度降低温度低温可降低有关酶的活性，延缓果实软化；⑷用乙烯进行处理适当提