高中生物酶呼吸作用复习

1、酶、呼吸作用酶一. 酶的化学本质酶是一类具有生物催化作用的有机物。绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA.二. 酶的产生场所与作用场所酶是在活细胞中产生的,所有的活细胞均可以产生酶.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.三. 酶与一般的催化剂(一)共性作为具有催化作用的一类物质,酶与一般的催化剂具有一些共性:仅能改变化学反应速率,而不能改变化学反应的平衡点. 只需要微量就可以使相应的化

2、学反应加速进行,而本身的质与量都不会发生变化. (二)特性与一般催化剂相比,酶还具有以下特性:1. 高效性:一般而言,酶催化反应的速率比非催化反应的速率高108-1020倍,比其他无机催化剂催化反应的速率高1071013倍.2. 专一性:一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应.例如,淀粉酶只能催化淀粉的水解,而对蔗糖不起作用;二肽酶可以催化任何两个氨基酸组成的二肽的水解反应,但是不能催化多肽的水解.3. 易失活:由于大多数酶都是蛋白质,所以凡是能使蛋白质变性的因素,如强酸、强碱、高温、重金属盐、X射线、紫外线等，都能使酶的空间结构遭到破坏,导致酶完全失去活性而不可恢复.所以,酶一般要求

3、比较温和的条件,比如常温、常压、接近中性的酸碱度等.四.影响酶促反应的因素: 影响酶促反应的因素主要有温度、PH值、底物浓度、酶浓度等.1. 温度与酶活性每种酶只能在一定限度的温度范围内起作用.酶表现最大活性时的温度叫做酶的最适温度.低于最适温度时,随着温度的降低,活性也下降,到一定范围内酶的催化效率为零,但是此时酶的活性仍保留。温度恢复到最适时,酶的活性逐步增加直至最大.高于最适温度时,随着温度的上升,酶的活性迅速下降,到一定限度时会因为变性而失去活性。此时即使再恢复到最适温度,酶的活性也无法恢复.图像表示如图1.2. PH与酶活性每种酶只能在一定限度的PH范围内起作用.酶表现最大活性时的P

4、H叫做酶的最适PH.稍高或稍低于最适PH,酶的活性都会降低;偏离最适PH越远,酶活性就越低.过酸或过碱时酶本身会因为变性而失去活性, 即使再恢复到最适PH,酶的活性也无法恢复.图像表示如图.值得特别指出的是,酶的最适PH一般接近于中性,但是胃蛋白酶的最适PH为1.52.2.3.底物浓度与酶促反应速率 在底物(反应物)浓度较低时,反应速率随底物浓度的增加而加快;在底物浓度较高时, 反应速率仍随底物浓度的增加而加快,但是并不显著; 在底物浓度很高且达到一定浓度时,反应速率达到最大值.此时酶已经被底物所饱和,即使再增加底物浓度,反应速率也几乎不再加快.图像表示如图3.4.酶浓度与酶促反应速率在酶促反

5、应中,如果底物浓度足够大,足以使酶饱和,而且反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时,酶促反应的反应速率与酶浓度成正比.图像表示如图.图3 五 高中生物学中常见的酶1. 物质代谢中的酶：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肠腺分泌的肠淀粉酶。可催化淀粉水解成麦芽糖。麦芽糖酶：主要有胰腺分泌的胰麦芽糖酶和肠腺分泌的肠麦芽糖酶。可催化麦芽糖水解成葡萄糖。脂肪酶：主要有胰腺分泌的胰脂肪酶和肠腺分泌的肠脂肪酶。可催化脂肪分解为脂肪酸和甘油。需要指出的是，脂肪分解前往往需要经过肝脏分泌的胆汁的乳化作用形成脂肪微粒。蛋白酶：主要有胃腺分泌的胃蛋白酶和胰腺分泌的胰

6、蛋白酶。可催化蛋白质水解成多肽链。肽酶：由肠腺分泌。可催化多肽链水解成氨基酸。转氨酶：催化蛋白质代谢过程中氨基转换过程。例如人体中的谷丙转氨酶（GPT），能够把谷氨酸上的氨基转移给丙酮酸，从而形成丙氨酸和酮戊二酸。谷丙转氨酶在肝脏中的含量最多，当肝脏发生病变时谷丙转氨酶就大量释放到血液中。因此临床上常把化验人体血液中这种酶的含量作为诊断是否患肝炎等疾病的一项重要指标。除此之外，常见的还有光合作用酶、呼吸氧化酶、ATP合成酶等。2. 遗传变异中的酶：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。DNA/RNA聚合酶：

7、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。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。3. 生物工程中的酶：限制性内切酶：主要存在于微生物中，一种限制性内切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。据此，可以用限制性内切酶切割获得基因工程中所需要的目的基因。目前已经发现了200多种限制性内切酶。DNA连接酶：如果将经过同一种内切酶剪切而成的两段DNA比喻为断成两截的梯子，那么DNA连接酶可以把梯子的“扶手”的断口处（注意：不是连接碱基对，碱基对可以依靠氢键连接），即两条DNA黏性末端之间的缝隙“缝合”起来。据此，可

8、以在基因工程中用以连接目的基因和运载体。纤维素酶和果胶酶：在植物细胞工程中植物体细胞杂交时，需要事先用纤维素酶和果胶酶分解植物细胞的细胞壁，从而获得有活力的原生质体，然后诱导不同植物的原生质体融合。胰蛋白酶：在动物细胞工程的动物细胞培养中，需要用胰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培养。4. 微生物代谢调节中的酶：微生物代谢的调节主要包括两种方式：酶合成的调节和酶活性的调节。酶合成的调节是指只有在环境中存在某种物质的情况下合成特定诱导酶的调节方式。这里涉及到两种酶:组成酶-指微生物细胞中一直存在的酶。它们的合成只受遗传物质的控制。例如大肠杆菌细

9、胞中分解葡萄糖的酶；诱导酶-指环境中存在某种物质的情况下才合成的酶。例如大肠杆菌细胞中分解乳糖的酶。酶活性的调节则是由于代谢过程中产生的物质与酶结合，导致酶的结构发生可逆性的变化，从而改变了酶活性的调节方式。例如谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸过程中的谷氨酸脱氢酶。六 有关实验【练习】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【答案】C2. 右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是 A当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降 B当反应温度由t2调到最适温

10、度时，酶活性上升 C酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存 D酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重【答案】B3.能使植物细胞壁和细胞膜结构均破坏的一组酶是A.淀粉酶、纤维素、溶菌酶 B.纤维素酶、果胶酶、蛋白酶C.果胶酶、溶菌酶、纤维素酶 D.磷脂酶、淀粉酶、蛋白酶【答案】B3.水稻细胞内合成的某物质，能够在常温下高效分解淀粉，该物质A. 在4°C条件下易变性 B只含有C、HC也能催化淀粉合成 D含有羧基【答案】D 4（8分）动物脑组织中含有丰富的谷氨酸脱羧酸，能专一催化1 mol谷氨酸分解为1 mol，氨基丁酸和1 mol CO2。某科研小组从小鼠的脑中

11、得到该酶后，在谷氨酸起始浓度为10mmol/L l最适温度、最适pH的条件下，对该酶的催化反应过程进行研究，结果见图38一1和图38一2。图38-1产物CO2浓度随时间变化曲线图 38-2酶催化反应速率随酶浓度变化曲线（注：酶浓度固定） （注：反应物浓度过量）请根据以上实验结果，回答下列问题：（1）在图38一1画出反应过程中谷氨酸浓度随时间变化的曲线（请用“1”标注）。（2）当一开始时，将混合物中谷氨酸脱羧酸的浓度增加50%或降低反应温度10，请在图38一1中分别画出理想条件下CO2 浓度随时间变化的曲线（请用“2”标注酶浓度增加后的变化曲线，用“3”标注温度降低后的变化曲线），并分别说明原因

12、。（3）重金属离子能与谷氨酸脱羧酸按比例牢固结合，不可解离，迅速使酶失活。在反应物浓度过量的条件下，向反应混合物中加入一定量的重金属离子后，请在图382中画出酶催化反应速率随酶浓度变化的曲线（请用“4”标注），并说明其原因。【答案】 （1）见曲线1（评分依据：每分解1 mmol谷氨酸则产生1 mmol CO2，根据CO2浓度变化曲线，可得到严格的谷氨酸浓度随时间变化曲线）。 （2）当谷氨酸脱竣酶的浓度增加50%时，见曲线2，其原因：酶量增加50%，酶催化反应速率相应提高，反应完成所需时间减少。当温度降低10时，见曲线3，其原因：温度降低，酶催化反应速率下降，但酶并不失活，反应完成所需时间增加。

13、（3）见曲线4（注：曲线4为一条不经过原点的平行直线，平移距离不限）。原因：一定量的重金属离子使一定量的酶失活，当加入的酶量使重金属离子完全与酶结合后，继续加入的酶开始表现酶活力，此时酶的催化反应速率与酶浓度变化的直线关系不变。5（11分）已知，可以通过观察反应过程中的生成速度（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%溶液，0.01%牛过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。（1）实验步骤：（2

14、）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_。（3）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_。答案：（1）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。 分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液。 观察各管中释放气泡产生的快慢。（2）加酶溶液的试管、加FeCl3的溶液的试管、加蒸馏水的试管 酶具有催化作用和高效性（3）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解析：该题要同时验证

15、酶具有催化作用和高效性，因此应遵循对照性原则、科学性原则和单一变量原则。（1）实验步骤：取3支试管，编号，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。分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液。观察现象：3 支试管中气泡产生的快慢。（2）整个实验中,不同处理的试管中O2释放最快的是加酶溶液的试管，其次是加FeCl3溶液的试管，再次是加蒸馏水的试管，由此可得出的结论是酶具有催化作用和高效性。（3）将恒温水浴改为80，重做上述实验，由于过氧化氢酶因高温变性而失去了活性，因此释放O2最快的是加FeCl3溶液的试管。某同学用如下三组实验探究温度对酶

16、活性的影响。可溶性淀粉2ML1ML新鲜淀粉酶0甲60乙100丙       5min后把酶溶液分别倒入同一水槽中的另一试管，摇匀后在原温度下维持5min后，各滴加12滴碘液，某学生按要求操作，结果发现：   （1）在0的试管中溶液颜色变蓝，原因是                       

17、;            。   （2）在60的试管中溶液颜色不变蓝，原因是                                 

18、;  。   （3）在100的试管中反复滴加碘液，每一次溶液的颜色均由蓝色变为无色。对该结果，有的同学认为，100高温下酶可能仍有活性，有的同学认为高温下淀粉与碘的复合物不稳定。现提供必要的器材和试剂（可根据你的实验需要自行选择），请你设计一个实验对两种不同的假设加以验证。实验步骤：操作：                       &#

19、160;                                                   

20、                                                  

21、                  。预测实验结果与结论：                              &

22、#160;                                                   

23、;                                                 。操作：&

24、#160;                                                 &

25、#160;                                                   

26、;                                         。预测实验结果与结论：       

27、                                               17（1）温度太低，淀粉酶活性很低，淀粉几乎未

28、分解。（2分）   （2）温度适宜，淀粉酶催化淀粉彻底水解。（2分）   （3）在上述（经加酶100处理的）试管的溶液中加入斐林试剂，混匀后沸水浴2分钟。观察实验结果。（2分）      如果出现砖红色沉淀，结论是在100时淀粉酶仍有活性；如果不出现砖红色沉淀，结论是高温下淀粉酶已失去活性。（4分）      另取两支试管分别加入2ml可溶性淀粉溶液和1ml蒸馏水，置于100水槽中水浴5min；然后将蒸馏水加入淀粉溶液中，继续水浴5min；在100下加入碘

29、液12滴，混匀。观察实验结果。     （2分）       如果先出现蓝色，再变为无色，结论是高温下淀粉与碘的复合物不稳定；如果出现蓝色且不再褪色，结论是高温下淀粉与碘的复合物稳定。（4分）呼吸作用任何生物体进行的生命活动都需要能量，这些能量几乎全部来自于细胞呼吸。细胞呼吸就是细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或者小分子有机物，并且释放出能量的过程。根据细胞呼吸过程中是否有氧参与,把细胞呼吸分为需氧呼吸和厌氧呼吸.需氧呼吸是细胞呼吸的主要方式。一、 需氧呼吸需氧呼吸必须有氧参加袁 氧气把糖分子氧化成二氧化碳和水。细胞呼吸是在常温下发生的，所产生的能量中有相当一部分贮存在 ATP 中，其余的则转变成热能。需氧呼吸可分为3阶段。第一阶段：糖酵解。场所：细胞溶胶过程：1 个葡萄糖分子被分解成 2 个含 3 个碳原子的化合物分子，分解过程中释放出少量能量，形成少量 ATP。(1) 六碳的链被分为 2 个三碳的链；(2) 形成少量 ATP；(3) 葡萄糖中的一部分氢原子变成还原型辅酶(NADH)，NADH 在