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。

杂交育种：

1、杂交育种概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。
2、原理：基因重组。
3、常用方法：杂交→自交→选优→自交。
4、优点：使位于不同个体中的优良性状集中于同一个体上。
5、缺点：优良性状的纯化过程需数代，育种年限较长。
6、杂交育种的步骤
①培育杂合子品种在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。
a．基本步骤：选取双亲P（♀、♂）→杂交→F1。
b．特点：高产、优质、抗性强，但种子只能种一年。
②培育纯合子品种
a．培育隐性纯合子品种的基本步骤：选取双亲P （♀、♂）→杂交→F1→自交→F2→选出表现型符合要求的个体推广种植。
b．培育双显纯合子或一隐一显纯合子品种的基本步骤：选取双亲P（♀、♂）→杂交→F1→自交→F2→选出表现型符合要求的个体自交→F3→…→选出稳定遗传的个体推广种植。
c．特点：操作简单，但育种年限较长。

种间关系：

1、种间关系：捕食、竞争、寄生、互利共生。
2、表解四种生物种间关系

关系名称	数量坐标图	能量关系图	特点	举例
捕食			一种生物以另一种生物为食，数量上呈现出“先增加者先减少，后增加者后减少”的不同步性变化。AB起点不相同，两种生物数量（能量）存在差异，分别位于不同的营养级	狼与兔，青蛙与昆虫
竞争			数量上呈现出“你死我活”的“同步性变化”。两种生物生存能力不同，如图a；生存能力相同，则如图b。AB起点相同，为同一营养级。	牛与羊，农作物与杂草
互利共生			相互依赖，彼此有利。如果彼此分开，则双方或者一方不能独立生存。数量上两种生物同事增加，同时减少，呈现出“同生共死”的同步性变化	地衣，大豆与根瘤菌
寄生			对寄主有害，对寄生生物有利。如果分开，则寄生生物难以单独生存，而寄主会生活得更好。	蛔虫与人，噬菌体与被侵染的细菌

种内斗争与竞争：

比较项目	范围	实例
种内斗争	同种生物的个体之间	大鲈鱼以小鲈鱼为食
竞争	不同种生物个体之间	大草履虫与双核小草履虫混合放养后，大草履虫因在食物中竞争失败而死亡

知识拓展：

1、竞争关系可使劣势物种灭绝，有利于优势物种得到更多的资源与空间。
2、捕食关系是捕食者与被捕食者之间相互决定数量的种间关系，相互制约着双方的数量，被捕食者一般不会因捕食的数量的增多而灭绝。

微生物的生长与利用：

1、微生物的营养：自养型和异养型微生物的碳源区别：自养型——CO₂、碳酸盐；异养型——含碳有机物
2、调节酶活性的物质：调节酶活性的物质是酶所催化的化学反应的产物，可以是酶的直接催化反应产物，如谷氨酸对谷氨酸脱氢酶活性的调节；也可以是间接产物，入苏氨酸和赖氨酸对天冬氨酸激酶活性的调节。酶活性调节可以是一种产物也可以是两种产物共同起作用。
3、微生物的生长规律


知识点拨：

1、影响微生物生长的环境因素：温度、pH、氧等。
2、发酵工程的内容：菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和分离提纯。
3、发酵工程的应用：在医药工业上的应用：抗生素、维生素、动物激素、药用氨基酸、核苷酸等；在食品工业上的应用：啤酒、果酒和果醋，食品添加剂的生产；解决粮食的短缺问题：单细胞蛋白的培养。
4、生产用菌种的来源主要是：
①自然环境；
②收集菌株筛选；
③购置生产用菌种。
5、利用生物工程生产啤酒、果醋、酸奶、腐乳的常用菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌、毛霉。

现代生物技术在育种上的应用：

1、转基因技术育种：是指按照人们的意愿，把一种生物的某个基因克隆出来，加以修饰和改造，再转移到另一种生物的细胞里，从而定向地改造生物的遗传性状。包括目的基因的制备和目的基因导入受体细胞的过程。
2、转基因植物的实例：转基因烟草、转基因耐贮藏番茄、转基因抗虫作物（抗虫棉、抗虫玉米、抗虫杨树和抗虫甘蓝）、抗除草剂作物。
3、转基因动物的实例：超级小鼠、绵羊、兔等。
4、细胞杂交育种：指将同类或不同类生物体地原生质体或体细胞，在一定的物理或化学条件下进行融合形成杂种细胞，再创造条件将杂种细胞培养成完整的杂种生物个体。（如马铃薯--番茄植株和白菜——甘蓝）

基因工程的基本操作程序：

1、目的基因的获取
（1）目的基因是指： 编码蛋白质的结构基因。
（2）获取方法：①从基因文库中获取；②人工合成（反转录法和化学合成法）；③PCR技术扩增目的基因。
2、基因表达载体的构建
（1）目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。
（2）组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。如图：

①启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。
②终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。
③标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。
（3）基因表达载体的构建过程：

3、将目的基因导入受体细胞
（1）转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
（2）常用的转化方法：

生物种类	植物细胞	动物细胞	微生物细胞
常用方法	农杆菌转化法	显微注射技术	Ca2+处理法
受体细胞	体细胞	受精卵	原核细胞
转化过程	将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA→表达	将含有目的基因的表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物	Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子

（3）重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。
4、目的基因的检测和表达
（1）首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子杂交技术。
（2）其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。
（3）最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原--抗体杂交。
（4）有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。

知识点拨：

1、构建基因文库的目的为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。
2、PCR技术：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。PCR扩增是获取目的基冈的一种非常有用的方法，也是进行分子鉴定和检测的一种很灵敏的方法。目的：通过指数式扩增获取大量的目的基因。
3、基因文库中不是直接保管相应基因，基因文库中的基因保存在受体菌中。
4、在基因工程的四个操作步骤中，只有第三步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对，其余三个步骤都涉及碱基互补配对。
5、原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，有利于目的基因的复制与表达，因此常用大肠杆菌等原核生物作为受俸细胞。
6、植物细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程成为完整植物体，因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞；动物基因工程中的受体细胞一般是受精卵。
7、转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中，从而使受体生物获得了新的遗传特性的现象，从其变化的实质看，这种变异属于可遗传变异中的基因重组。
知识拓展：

1、基因文库的构建：
（1）概念
①基因组文库：含有一种生物的全部基因。将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因组文库。
②cDNA文库：只包含了一种生物的部分基因。
（2）构建过程

基因组文库的构建	cDNA文库的构建

2、人工合成目的基因
（1）反转录法：

（2）人工合成目的基因

3、PCR技术扩增目的基因
①原理：DNA双链复制
②过程：
第一步：加热至90～95℃DNA解链；
第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；
第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。