高中生物中酶知識的梳理與整合

高中生物中酶知識的梳理與整合高中生物中酶知識的梳理與整合高中生物中酶知識的梳理與整合V:1.0精細(xì)整理，僅供參考高中生物中酶知識的梳理與整合日期：20xx年X月高中生物中酶知識的梳理與整合安徽東至徐少華“酶”，是高中生物學(xué)知識體系中的一個重要環(huán)節(jié)，幾乎貫穿著整個高中課本。為了幫助大家更好地理解和掌握這部分內(nèi)容，本文就高中階段有關(guān)酶的知識進(jìn)行了總結(jié)和歸納.酶的化學(xué)本質(zhì)酶是一類具有生物催化作用的有機(jī)物。絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)酶是RNA.酶的產(chǎn)生場所與作用場所酶是在活細(xì)胞中產(chǎn)生的,所有的活細(xì)胞均可以產(chǎn)生酶.酶既可以在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用,比如線粒體內(nèi)的呼吸氧化酶和葉綠體中的光合作用酶等,也可以分泌到細(xì)胞外起作用,比如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等各種消化酶.不僅如此,在體外適宜的條件下酶也具有催化作用,比如可以把唾液淀粉酶加入到試管里,在適宜的條件下催化淀粉的水解反應(yīng).酶與一般的催化劑(一)共性作為具有催化作用的一類物質(zhì),酶與一般的催化劑具有一些共性:①僅能改變化學(xué)反應(yīng)速率,而不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn).②只需要微量就可以使相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)加速進(jìn)行,而本身的質(zhì)與量都不會發(fā)生變化.(二)特性與一般催化劑相比,酶還具有以下特性:1.高效性:一般而言,酶催化反應(yīng)的速率比非催化反應(yīng)的速率高108--1020倍,比其他無機(jī)催化劑催化反應(yīng)的速率高107—1013倍.2.專一性:一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學(xué)反應(yīng).例如,淀粉酶只能催化淀粉的水解,而對蔗糖不起作用;二肽酶可以催化任何兩個氨基酸組成的二肽的水解反應(yīng),但是不能催化多肽的水解.3.易失活:由于大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì),所以凡是能使蛋白質(zhì)變性的因素,如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫、重金屬鹽、X射線、紫外線等，都能使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,導(dǎo)致酶完全失去活性而不可恢復(fù).所以,酶一般要求比較溫和的條件,比如常溫、常壓、接近中性的酸堿度等.四.影響酶促反應(yīng)的因素:影響酶促反應(yīng)的因素主要有溫度、PH值、底物濃度、酶濃度等.1.溫度與酶活性每種酶只能在一定限度的溫度范圍內(nèi)起作用.酶表現(xiàn)最大活性時的溫度叫做酶的最適溫度.低于最適溫度時,隨著溫度的降低,活性也下降,到一定范圍內(nèi)酶的催化效率為零,但是此時酶的活性仍保留。溫度恢復(fù)到最適時,酶的活性逐步增加直至最大.高于最適溫度時,隨著溫度的上升,酶的活性迅速下降,到一定限度時會因?yàn)樽冃远セ钚浴４藭r即使再恢復(fù)到最適溫度,酶的活性也無法恢復(fù).圖像表示如圖1.2.PH與酶活性每種酶只能在一定限度的PH范圍內(nèi)起作用.酶表現(xiàn)最大活性時的PH叫做酶的最適PH.稍高或稍低于最適PH,酶的活性都會降低;偏離最適PH越遠(yuǎn),酶活性就越低.過酸或過堿時酶本身會因?yàn)樽冃远セ钚?即使再恢復(fù)到最適PH,酶的活性也無法恢復(fù).圖像表示如圖2.值得特別指出的是,酶的最適PH一般接近于中性,但是胃蛋白酶的最適PH為1.5—2.2.圖1圖23.底物濃度與酶促反應(yīng)速率在底物(反應(yīng)物)濃度較低時,反應(yīng)速率隨底物濃度的增加而加快;在底物濃度較高時,反應(yīng)速率仍隨底物濃度的增加而加快,但是并不顯著;在底物濃度很高且達(dá)到一定濃度時,反應(yīng)速率達(dá)到最大值.此時酶已經(jīng)被底物所飽和,即使再增加底物濃度,反應(yīng)速率也幾乎不再加快.圖像表示如圖3.4.酶濃度與酶促反應(yīng)速率在酶促反應(yīng)中,如果底物濃度足夠大,足以使酶飽和,而且反應(yīng)系統(tǒng)中不含有抑制酶活性的物質(zhì)及其他不利于酶發(fā)揮作用的因素時,酶促反應(yīng)的反應(yīng)速率與酶濃度成正比.圖像表示如圖4.圖3圖4高中生物學(xué)中常見的酶1.物質(zhì)代謝中的酶：①淀粉酶：主要有唾液腺分泌的唾液淀粉酶、胰腺分泌的胰淀粉酶和腸腺分泌的腸淀粉酶?？纱呋矸鬯獬甥溠刻恰＂邴溠刻敲福褐饕幸认俜置诘囊塞溠刻敲负湍c腺分泌的腸麥芽糖酶?？纱呋溠刻撬獬善咸烟?。③脂肪酶：主要有胰腺分泌的胰脂肪酶和腸腺分泌的腸脂肪酶?？纱呋痉纸鉃橹舅岷透视?。需要指出的是，脂肪分解前往往需要經(jīng)過肝臟分泌的膽汁的乳化作用形成脂肪微粒。④蛋白酶：主要有胃腺分泌的胃蛋白酶和胰腺分泌的胰蛋白酶。可催化蛋白質(zhì)水解成多肽鏈。⑤肽酶：由腸腺分泌?？纱呋嚯逆溗獬砂被?。⑥轉(zhuǎn)氨酶：催化蛋白質(zhì)代謝過程中氨基轉(zhuǎn)換過程。例如人體中的谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT），能夠把谷氨酸上的氨基轉(zhuǎn)移給丙酮酸，從而形成丙氨酸和酮戊二酸（見圖5）。谷丙轉(zhuǎn)氨酶在肝臟中的含量最多，當(dāng)肝臟發(fā)生病變時谷丙轉(zhuǎn)氨酶就大量釋放到血液中。因此臨床上常把化驗(yàn)人體血液中這種酶的含量作為診斷是否患肝炎等疾病的一項(xiàng)重要指標(biāo)。圖5除此之外，常見的還有光合作用酶、呼吸氧化酶、ATP合成酶等，這里不再贅述。2.遺傳變異中的酶：①解旋酶：在DNA復(fù)制或者轉(zhuǎn)錄時，解旋酶可以將DNA分子的兩條多脫氧核苷酸鏈中配對的堿基從氫鍵處斷裂，從而使兩條螺旋的雙鏈解開。②DNA/RNA聚合酶：分別催化脫氧核苷酸聚合成DNA鏈以及核糖核苷酸聚合成RNA鏈的反應(yīng)。③逆轉(zhuǎn)錄酶：催化以RNA為模板、以脫氧核糖核苷酸為原料合成DNA的過程。3.生物工程中的酶：①限制性內(nèi)切酶：主要存在于微生物中，一種限制性內(nèi)切酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的位點(diǎn)上切割DNA分子。據(jù)此，可以用限制性內(nèi)切酶切割獲得基因工程中所需要的目的基因。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了200多種限制性內(nèi)切酶。②DNA連接酶：如果將經(jīng)過同一種內(nèi)切酶剪切而成的兩段DNA比喻為斷成兩截的梯子，那么DNA連接酶可以把梯子的“扶手”的斷口處（注意：不是連接堿基對，堿基對可以依靠氫鍵連接），即兩條DNA黏性末端之間的縫隙“縫合”起來。據(jù)此，可以在基因工程中用以連接目的基因和運(yùn)載體。③纖維素酶和果膠酶：在植物細(xì)胞工程中植物體細(xì)胞雜交時，需要事先用纖維素酶和果膠酶分解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，從而獲得有活力的原生質(zhì)體，然后誘導(dǎo)不同植物的原生質(zhì)體融合。④胰蛋白酶：在動物細(xì)胞工程的動物細(xì)胞培養(yǎng)中，需要用胰蛋白酶將取自動物胚胎或幼齡動物的器官和組織分散成單個的細(xì)胞，然后配制成細(xì)胞懸浮液進(jìn)行培養(yǎng)。4.微生物代謝調(diào)節(jié)中的酶：微生物代謝的調(diào)節(jié)主要包括兩種方式：酶合成的調(diào)節(jié)和酶活性的調(diào)節(jié)。酶合成的調(diào)節(jié)是指只有在環(huán)境中存在某種物質(zhì)的情況下合成特定誘導(dǎo)酶的調(diào)節(jié)方式。這里涉及到兩種酶:①組成酶----指微生物細(xì)胞中一直存在的酶。它們的合成只受遺傳物質(zhì)的控制。例如大腸桿菌細(xì)胞中分解葡萄糖的酶；②誘導(dǎo)酶----指環(huán)境中存在某種物質(zhì)的情況下才合成的酶。例如大腸桿菌細(xì)胞中分解乳糖的酶。酶活性的調(diào)節(jié)則是由于代謝過程中產(chǎn)生的物質(zhì)與酶結(jié)合，導(dǎo)致酶的結(jié)構(gòu)發(fā)生可逆性的變化，從而改變了酶活性的調(diào)節(jié)方式。例如谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸過程中的谷氨酸脫氫酶。②②①③1.請根據(jù)下圖推測①②③所代表的物質(zhì)依次是A．激素、酶、蛋白質(zhì)B.蛋白質(zhì)、激素、酶c.酶、蛋白質(zhì)、激素D.蛋白質(zhì)、酶、激素2.合成過氧化氫酶的原料、場所以及其溶液中加入雙縮脲試劑后的現(xiàn)象依次為：A.脫氧核苷酸、細(xì)胞核、溶液呈紫色B.DNA、核糖體、溶液呈藍(lán)色C.氨基酸、核糖體、磚紅褐色沉淀D.氨基酸、核糖體、溶液呈紫色3.某工廠生產(chǎn)的一種生物活性洗衣粉的包裝上有如下說明：下列敘述不正確的是：這種洗衣粉較容易清除衣物上的奶漬、蛋清污漬等溫水條件下蛋白酶的活性最強(qiáng)該洗衣粉可以洗滌各種污漬該堿性蛋白酶能夠?qū)⒌鞍踪|(zhì)水解成氨基酸羊毛、絲質(zhì)類衣物可以用該洗衣粉洗滌。A.①②④B.①④⑤C.②③⑤D.③④⑤4.有一種酶催化反應(yīng)P＋Q--R。在下圖中，實(shí)線E表示沒有酶時此反應(yīng)的進(jìn)程，[P]、[Q]、[R]分別表示P、Q、R的濃度。在t1時將催化此反應(yīng)的酶加入到反應(yīng)混合物中。圖中能表示加入酶后此反應(yīng)的進(jìn)程的曲線是：5.將2mL體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液分別加入a、b兩支試管中，再在a試管加入2滴新鮮的肝臟研磨液，b試管中加入4滴新鮮的肝臟研磨液。下圖橫軸為反應(yīng)時間，縱軸為底物濃度，其中能正確表示時間和底物濃度關(guān)系的是6.蛋白質(zhì)代謝是在多種酶的參與下完成的，使肽鍵斷裂的酶是A.呼吸酶B.蛋白酶C.轉(zhuǎn)氨酶D.脫氨基酶7.將乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和適量水混合裝入一容器，調(diào)整PH至2.0，保存于37℃淀粉、胃蛋白酶、多肽、水唾液淀粉酶、麥芽糖、胃蛋白酶、多肽、水唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水8．下列符合圖示含義的是A．隨pH值從5升高到7，酶的活性逐漸降低B．隨pH值從5升高到7，酶的最適溫度不變C．溫度從0一A變化過程中，酶的活性逐漸降低D．該酶的最適pH值為79.下圖中①②③分別表示某酶的作用部位。相應(yīng)的酶依次是A.解旋酶、內(nèi)切酶、連接酶B.內(nèi)切酶、解旋酶、連接酶C連接酶、解旋酶、內(nèi)切酶D.連接酶、內(nèi)切酶、解旋酶10.下列關(guān)于生物工程中常用的幾種酶的敘述，錯誤的是A．一種限制酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列，能用于提取目的基因B．DNA連接酶可把目的基因與運(yùn)載體黏性末端的堿基黏合，能形成重組DNAC．纖維素酶、果膠酶可分解細(xì)胞壁，能用于植物體細(xì)胞雜交D．胰蛋白酶能使動物組織分散成單個細(xì)胞，能用于動物細(xì)胞培養(yǎng)11.下列關(guān)于微生物代謝調(diào)節(jié)的敘述中正確的是A.酶合成的調(diào)節(jié)比酶活性的調(diào)節(jié)更精細(xì)、更快速B.誘導(dǎo)酶一旦產(chǎn)生，其活性就將一致保持下去C.在微生物體內(nèi)，一般先進(jìn)行酶合成的調(diào)節(jié)，再進(jìn)行酶活性的調(diào)節(jié)D.細(xì)胞膜通透性的改變可以解除代謝產(chǎn)物對酶活性的抑制12．根據(jù)下圖回答問題：（1）當(dāng)終產(chǎn)物合成過量時，往往會導(dǎo)致合成途徑中斷，原因是谷氨酸抑制了_______的活性，這屬于____________的調(diào)節(jié)。（2）假設(shè)B酶只有在細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)某種中間產(chǎn)物后才能合成，則B酶是一種__________酶.（3）假設(shè)人們想利用葡萄糖、谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)a－酮戊二酸，請你利用現(xiàn)有的知識，設(shè)計(jì)一個大量積累a－酮戊二酸的方案。13．胰蛋白酶作用于一定量的某種物質(zhì)（底物），溫度保持37℃，pH保持在最適值，生成物量與反應(yīng)時間關(guān)系如下圖，請回答下列問題：（1）該酶作用的底物是______________，作用后的生成物是______________

（2）在140分鐘后，曲線變成水平，這是因?yàn)開______________。

（3）若增加胰蛋白酶濃度，其他條件不變，請?jiān)谠瓐D上畫出生成物量變化的示意曲線。

（4）若胰蛋白酶濃度和其他條件不變，反應(yīng)液pH值由2逐漸升高到10，則酶催化反應(yīng)的速度將___________，原因是___________。

（5）下圖中能正確表示胰蛋白酶對底物的分解速度和溫度關(guān)系的是參考答案：1.D絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),只有少數(shù)酶是RNA；部分激素的化學(xué)本質(zhì)實(shí)蛋白質(zhì)。2.D過氧化氫的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。3.D奶漬、蛋清、羊毛、絲質(zhì)類衣物等的化學(xué)成份是蛋白質(zhì)，而蛋白酶可以水解蛋白質(zhì)。酶發(fā)揮作用需要溫和的條件。4.C酶僅能改變化學(xué)反應(yīng)速率,而不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn).5.C在一定條件下，酶促反應(yīng)的反應(yīng)速率與酶濃度成正比。6.B7.A酶的活性受溫度和pH的影響，本題中的溫度37℃是酶的適宜溫度，但是pH不適宜，胃蛋白的適宜pH為1.8～2.2。唾液淀粉酶是在pH約為7時，活性最強(qiáng)。所以在pH為2的環(huán)境中，乳8.B從圖中可以看出：在0～A段，隨著溫度的升高，剩余的反應(yīng)物越來越少，這說明單位時間內(nèi)參加反應(yīng)了的反應(yīng)物越多，反應(yīng)速度越快；同樣的道理，隨著pH從5升高到7，酶的活性先增強(qiáng)后降低；pH的變化并沒有影響酶的最適宜溫度。9.B10.BDNA連接酶“縫合”的是兩條DNA黏性末端之間的縫隙，而黏性末端的堿基之間的黏合依賴于氫鍵11.D12.（1）谷氨酸