酶的作用和本质:
1.酶的作用:降低活化能。
(1)活化能:分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
(2)作用机理:酶能降低化学反应所需的活化能,使一个原本在较温和条件下不能进行的反应可以高效快速地进行。
2.酶的本质及实验验证
(1)酶本质的探索
时间 |
发现者 |
实验过程及现象 |
实验结论 |
1773年 |
意大利科学家斯帕兰札尼 |
将装有肉块的小金属笼子让鹰吞下,一段时间后取出,发现笼内的肉块不见了 |
说明胃具有化学性消化的作用 |
1836年 |
德国科学家施旺 |
从胃液中提取出了消化蛋白质的物质 |
这就是胃蛋白酶 |
1926年 |
美国科学家萨姆纳 |
从刀豆种子中提取出脲酶的结晶,并进行了证明脲酶是蛋白质的化学实验 |
证明脲酶是一种蛋白质 |
20世纪30年代 |
许多科学家 |
提取多种酶的蛋白质结晶 |
酶是一类具有生物催化作用的蛋白质 |
20世纪 80年代 |
美国科学家切赫和奥特曼 |
少数RNA也具有生物催化功能 |
少数的酶是RNA |
(2)酶的本质
化学本质 |
绝大多数是蛋白质 |
少数是RNA |
合成原料 |
氨基酸 |
核糖核苷酸 |
合成场所 |
核糖体 |
细胞核(真核生物)(主要) |
来源 |
一般来说,活细胞都能产生酶 |
(3)酶化学本质的实验验证
①证明某种酶是蛋白质
实验组:待测酶液+双缩脲试剂一—是否出现紫色反应。
对照组:标准蛋白质溶液+双缩脲试剂——出现紫色反应。
②证明某种酶是RNA
实验组:待测酶液+吡罗红染液——是否呈现红色。
对照组:标准RNA溶液+吡罗红染液——出现红色。
酶的特性及应用:
1、酶的特性
(1)高效性:酶的催化效率是无机催化剂的107~ 103倍,这说明酶具有高效性的特点。
(2)专一性:每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应,这说明酶的催化作用具有专一性的特点,酶的专一性的解释常用“锁和钥匙学说”。
(3)温和性:绝高温都能使蛋白质其他化学键的断裂永久失活。但低温酶活性可以恢复。
2、酶的特性在生产生活中的应用
(1)人在发烧时,不想吃东西,其原因是温度过高导致消化酶的活性降低。
(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内,不能继续将淀粉分解为麦芽糖。原因是唾液淀粉酶的最适pH在7左
(3)胰岛素制剂是治疗糖尿病的有效药物,只能注射,不能口服,其原因是胰岛素是一种蛋白质,若口服会被蛋白酶水解。
1、酶的作用和特性的实验探究:
1.酶的催化作用实验探究对照组: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.酶的专一性实验搽究此实验中的自变量可以是不同反应物,也可以是不同酶溶液,因变量是反应物是否被分解。
(1)设计思路一:换反应物不换酶
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。
(2)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。
3.酶的高效性实验探究
对照组:反应物+无机催化剂检测底物分解速率;
实验组:反应物+等量酶溶液检测底物分解速率。
实验中自变量是无机催化剂和酶,因变量是底物分解速率。
4.酶作用的适宜条件的探究
(1)最适温度的探究实验原理
①淀粉+淀粉酶——麦芽糖;麦芽糖+斐林试剂—一产生砖红色沉淀;淀粉+碘——蓝色。
②温度影响淀粉酶活性,从而影响淀粉的分解,滴加碘液后,根据蓝色深浅来判断淀粉分解状况,进而推断出酶活性变化。
(2)最适pH的探究实验原理
①2H202+过氧化氢酶——2H2O+O2
②pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成速度,可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成速度的快慢。
(3)实验探究思路
①最适温度的探究思路
②最适pH的探究思路
2、易错点拨:
(1)在酶的最适pH探究实验中,操作时必须先将酶置于不同环境条件下(加清水、加氢氧化钠、加盐酸),然后再加入反应物。不能把酶加入反应物在酶的作用下先发生水解。
(2)在酶的最适温度探究实验中,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。若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度,检测的试剂宜先用碘液,不应该选用斐林试剂。因选用斐林试剂需热水浴加热,而该实验中需严格控制温度。
知识拓展:
1、利用酶的专一性也可探究某种酶的化学本质是蛋白质还是RNA:将某种酶用蛋白酶或核糖核酸酶处理,根据处理后的酶液是否还有催化作用予以判断。
2、一般情况下,加热也能加快化学反应速率,其作用机理是直接供能,使底物分子从常态转变为易发生反应的活跃状态,其过程并不改变活化能的大小。
3、人体消化道各段消化酶的最适pH:
口腔:唾液淀粉酶,最适pH为6.8(中性);
胃:胃蛋白酶,最适pH为1.5-2.2(酸性);
小肠:肠液、胰液中的各种酶,最适pH为8.0~9.0(弱碱性)。
胃液的pH在2左右,唾液淀粉酶在胃中会使失活并以蛋白质的形式被胃蛋白酶水解
4、植物体内的酶最适pH大多在4.5-6.5之间。
例 下列有关酶的反应与作用叙述,正确的是 ( )
A.酶具有催化作用是因为酶可以提高反应的活化能
B.酶的合成原料是氨基酸或脱氧核苷酸
C.所有的酶都在核糖体上合成
D.所有的酶都是有机物
答案D
5、具有专一性的物质归纳
(1)酶:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子。
(2)载体:某些物质通过细胞膜时需要载体协助,不同物质所需载体不同,载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。
(3)激素:激素特异性地作用于靶细胞、靶器官,其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。
(4)tRNA:tRNA有61种,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
(5)抗体:一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。
激素调节的概念与特点:1、激素调节:由内分泌器官(或细胞)分泌的化学物质对生命活动的调节。
(1)促胰液素是人们发现的第一种激素。
(2)激素调节的三个特点:
①微量和高效:激素在血液中含量很低,但能产生显著的生理效应,这是由于激素的作用被逐级放大的结果。
②通过体液运输内:分泌腺产生的激素扩散到体液中,由血液来运输,临床上常通过抽取血样来检测内分泌系统的疾病。
③作用于靶器官、靶细胞:
①靶器官、靶细胞含义:能被特定激素作用的器官、细胞就是该激素的靶器官、靶细胞。
②作用机理:靶器官、靶细胞上含有能和相应激素特异性结合的受体,当激素与受体结合后,引起细胞代谢速率的改变,从而起到调节作用。激素产生后随血液运往全身,但只作用于靶器官和靶细胞。
③不同的激素都有自己特定的靶器官、靶细胞,但范围有大有小,如甲状腺激素几乎对所有的细胞都起作用,而促甲状腺激素只作用于甲状腺。
(3)各种激素的名称和作用:
内分泌腺 |
激素名称 |
化学本质 |
主要生理功能 |
垂 体
|
腺 垂 体 |
促甲状腺激素 |
糖蛋白 |
促进甲状腺的增生与分泌 |
促肾上腺激素 |
39肽 |
促进肾上腺皮质增生与糖皮质类固醇的分泌 |
促性腺激素 |
糖蛋白 |
促进性腺生长、生殖细胞生成和分泌性激素 |
生长激素 |
蛋白质 |
促进蛋白质的合成和骨的生长 |
催乳素 |
蛋白质 |
促进成熟的乳腺分泌乳汁 |
神经 垂体 |
抗利尿激素 |
9肽 |
促进肾小管、集合管对水分的重吸收 |
催产素 |
9肽 |
促进妊娠末期子宫收缩 |
甲 状 腺 |
甲状腺激素 |
氨基酸衍生物 |
氨基酸衍生物 |
促进新陈代谢(糖的吸收、肝糖原的分解、升高 血糖、加强组织对糖的利用);促进生长发育, 提高神经系统的兴奋性;促进神经系统的发育。 |
胰 岛 |
A细胞 |
胰高血糖素 |
29肽 |
升高血糖 |
B细胞 |
胰岛素 |
蛋白质 |
降低血糖 (人体内唯一降低血糖的激素) |
肾 上 腺 |
肾上腺 皮质 |
糖皮质激素 |
类固醇 |
升高血糖、抗过敏、抗炎症、抗毒性 |
盐皮质激素 |
类固醇 |
促进肾小管吸收钠和钾 |
肾上腺 髓质 |
肾上腺激素 |
儿茶酚胺 |
增加心输出量,使血糖升高, 舒张呼吸道和消化道的平滑肌 |
性 腺 |
睾丸 |
雄激素 |
类固醇 |
促进精子和生殖器官生长发育, 激发并维持男性的第二性征 |
卵巢 |
雌激素 |
类固醇 |
促进卵巢、子宫、乳腺等女性生殖器官的生长发育, 激发并维持女性第二性征 |
孕激素 |
类固醇 |
促进子宫内膜增生和乳腺泡发育 |
2、常见的激素分泌不足或过多引起的病症:
激素名称 |
相关内分泌腺 |
分泌不足引起的疾病 |
分泌过多引起的疾病 |
生长激素 |
垂体前叶 |
侏儒症 |
巨人症、肢端肥大症 |
甲状腺素 |
甲状腺 |
呆小症、生理性便秘、水肿 |
甲亢 |
胰岛素 |
胰岛 |
糖尿病 |
低血糖 |
易错点拨: 1、激素既不组成细胞结构,又不提供能量,也不起催化作用,只是作为信号分子使靶细胞原有的生理活动发生变化。
2、激素经靶细胞接受并起作用后会被灭活,体内需源源不断地产生激素以维持激素含量的动态平衡。
知识拓展:
1、脊椎动物激素在生产中的应用
(1)动物激素在生产中的应用
①给人工养殖的雌、雄亲鱼注射促性腺激素类似物,促进亲鱼的卵子和精子的成熟,从而进行人工授精
②让蝌蚪快速发育为一只小青蛙的原理:甲状腺激素有促进生长发育的作用。
③阉割催肥的原理:割除牲畜生殖腺,使其不具有性行为和生殖能力,利育肥。
④给牲畜注射生长激素以促进生长,缩短生长周期。
(2)动物激素的不正当应用
①使用瘦肉精(激素类物质)提高猪的瘦肉率,人食用该物质后,会引起“心悸、肌肉震颤、头晕、乏力、心动过速、室性早搏”等症状。
②运动员服用睾丸酮衍生物(一种兴奋剂),可增强肌肉的力量,提高比赛成绩,但会引起内分泌系统紊乱。
2、不同的激素化学本质不同
①同醇类激素:性激素。
②氨基酸衍生物类激素:甲状腺激素、肾上腺素。
③多肽和蛋白质类激素:下丘脑和垂体分泌的激素,胰岛素和胰高血糖素。
3、激素间的相互作用
①协同作用:不同激素对同一生理效应都发挥相同作用,如生长激素和甲状腺激素在促进生长发育方面具有协同作用。
②拮抗作用:不同激素对同一生理效应发挥相反作用,如胰岛素和胰高血糖素在调节血糖方面具有拮抗作用。
血糖的平衡调节:1、血糖来源和去路:
“三来”——食物吸收(主要)、糖原分解、非糖转化
“三去”——氧化分解(主要)、合成糖原、转化为非糖
2、调节血糖浓度的激素
(1)胰高血糖素
①内分泌细脆:胰岛A细胞。
②作用:作用于肝脏,主要促进肝糖原分解和非糖物质转化、升高血糖。
③这是升高血糖最重要的激素。
(2)胰岛素
①内分泌细胞:胰岛B细胞。
②作用:促进细胞对血糖的摄取、氧化分解、合成和转化,抑制肝糖原分解和非糖物质转化。总之是通过促进血糖去向,抑制血糖来源达到降低血糖的目的。
③这是唯一能降低血糖的激素。
(3)肾上腺素南肾上腺分泌的一种氨基酸类衍生物,也有升高血糖作用。
3、血糖平衡调节
(1)调节方式:神经一体液调节
(2)具体调节过程:
血糖的神经调节:
4、血糖平衡异常血糖的平衡对于保证人体各种组织和器官的能量供应,进而保持人体健康有重大意义。血糖的平衡失调时,可导致人体出现多种疾病症状。
(1)当血糖浓度低于0.5-0.6g/L时,出现低血糖早期症状(四肢发冷、面色苍白、出冷汗、头晕、心慌等)。
(2)当血糖浓度低于0.45g/L时,出现低血糖晚期症状(除早期症状外还出现惊厥及昏迷等)。
(3)当空腹血糖浓度高于1.3g/L时,出现高血糖症状。
(4)当血糖浓度高于1.6-1.8g/L时,出现糖尿现象。
知识拓展:
糖尿病的发病机理及危害
(1)I型糖尿病的发病原因:胰岛B细胞受到破坏或免疫损伤导致的胰岛素绝财缺乏是I型糖尿病的发病原因。 (2)Ⅱ型糖尿病的发病原因:机体组织细胞对胰岛素敏感性降低(可能与细胞膜上胰岛素受体受损有关),而血液中的胰岛素降低并不明显。
(3)症状:“三多一少”(多尿、多饮、多食;体重减少)。
(4)治疗:调节和控制饮食,结合药物治疗。
(5)正常人血糖浓度范围0.8-1.2g/L。
①口服葡萄糖,血糖升高的原因是葡萄糖经吸收后进入血液。
②消化吸收后血糖浓度降低的原因是胰岛素分泌增加,导致血糖去路增加。
③较长时间后血糖降低到一定水平的原因是细胞的氧化分解,此时胰高血糖素分泌增加,需肝糖原分解来维持血糖平衡。
(6)胰岛素是唯一降低血糖的激素,胰高血糖素是主要的升高血糖的激素。胰岛素和胰高血糖素是相互拮抗作用,共同维持血糖含量的稳定。除胰高血糖素外,肾上腺素也具有升高血糖的作用。胰高血糖素和肾上腺素是协同作用。
生态系统的组成:
1.生态系统的概念与内涵
(1)概念:生态系统是由生物群落与其无机环境相互作用而形成的统一整体。
2.生态系统的成分
成分 |
归类 |
各成分的组成 |
在生态系统中的作用 |
地位 |
非生物的物质和能量 |
无机物、有机物、气候、能源 |
生物群落中的物质和能星的根本来源 |
必需成分 |
生产者 |
自养生物 |
(1)绿色植物(2)光合细菌和蓝藻(3)化能合成细菌,如铁细菌 |
将无机环境中的物质和能量通过光合作用引入生物群落,为消费者、分解者提供物质和能量 |
基石 |
消费者 |
异养生物 |
(1)绝大多数动物(2)寄生生物 |
帮助生产者传粉、传播种子等 |
最活跃的成分 |
分解者 |
异养生物 |
(l)腐生细菌和真菌(2)腐食动物,如蚯蚓、蜣螂等 |
把动植物遗体、排出物和残落物中的有机物分解成简单的无机物 |
循环的关键成分 |
3生态系统各类成分关系
易错点拨:
1、细菌并不都是分解者,如硝化细菌是自养型生物,属于生产者;寄生细菌属子特殊的消费者。
2、动物并不都是消费者,如蜣螂、蚯蚓、某些原生动物等以植物残体、粪便为食的腐食动物属于分解者。
3、生产者并不都是绿色植物,如蓝藻、硝化细菌等原核生物也是生产者,应该说生产者包括绿色植物。
4、植物并不都是生产者,如菟丝子营寄生生活,属于消费者。
知识拓展:
生态系统各成分的判断:
1.根据双向箭头AD确定两者肯定是非生物的物质和能量、生产者;
2.根据箭头指向判断各成分
(1)A有三个指出,应为生产者;
(2)D有三个指入,为非生物的物质和能量;
(3)B和C一个为消费者,另一个为分解者,A(生产者)和B均指向C,则C为分解者。