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。

细菌的结构和繁殖方式：

1、细菌的结构：广义的细菌即为原核生物是指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作拟核区（或拟核）的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类群。
①细菌主要由细胞膜、细胞质、核糖体等部分构成，有的细菌还有荚膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。绝大多数细菌的直径大小在0.5～5μm之间。并可根据形状分为三类，即：球菌、杆菌和螺形菌（包括弧菌、螺菌、螺杆菌）。
②按细菌的生活方式来分类，分为两大类：自养菌和异养菌，其中异养菌包括腐生菌和寄生菌。按细菌对氧气的需求来分类，可分为需氧（完全需氧和微需氧）和厌氧（不完全厌氧、有氧耐受和完全厌氧）细菌。按细菌生存温度分类，可分为喜冷、常温和喜高温三类。
③细菌的发现者：荷兰商人安东-列文虎克。
④细菌的营养方式有自养及异养，其中异营的腐生细菌是生态系中重要的分解者，使碳循环能顺利进行。部分细菌会进行固氮作用，使氮元素得以转换为生物能利用的形式。
2、细菌的繁殖：
①细菌一般是以二分裂方式进行无性繁殖。
在适宜条件下，多数细菌繁殖速度极快，分裂一次需时仅20～30分钟。球菌可从不同平面分裂，分裂后形成不同方式排列。细菌的代时决定于细菌的种类又受环境条件的影响，细菌代时一般为20～30分钟，个别菌较慢，如结核杆菌代时为18～20小时。
②细菌分裂可分4步：第一步是核复制，细胞延长；第二步是形成横隔膜；第三步是形成明显的细胞壁；第四步是细胞分裂，子细胞分离。
球菌可沿一个平面或几个平面分裂，所以可以出现多种排列形态；杆菌一般沿横轴进行分裂。除无性繁殖外，已证明细菌存在着有性繁殖，不过频率很低。
3、细菌群体生长分为四个时期：迟缓期、对数期、稳定期、衰亡期。

知识拓展:

1、细菌的细胞壁：细胞壁厚度因细菌不同而异，一般为15-30nm。主要成分是肽聚糖，相邻聚糖纤维之间的短肽通过肽桥（革兰氏阳性菌）或肽键（革兰氏阴性菌）桥接起来，形成了肽聚糖片层，像胶合板一样，粘合成多层。革兰氏阳性菌细胞壁有的还具有少量蛋白质。革兰氏阴性菌细胞壁由外向内依次为脂多糖、细菌外膜和脂蛋白。
2、细菌细胞壁的功能包括：
①保持细胞外形，提高机械强度；
②抑制机械和渗透损伤（革兰氏阳性菌的细胞壁能耐受20kg/cm2的压力）；
③介导细胞间相互作用（侵入宿主）；
④防止大分子入侵；
⑤协助细胞运动和生长，分裂和鞭毛运动。
3、荚膜：许多细菌的最外表还覆盖着一层多糖类物质，边界明显的称为荚膜（capsule），如肺炎球菌，边界不明显的称为粘液层（slimelayer），如葡萄球菌。荚膜对细菌的生存具有重要意义，细菌不仅可利用荚膜抵御不良环境；保护自身不受白细胞吞噬；而且能有选择地粘附到特定细胞的表面上，表现出对靶细胞的专一攻击能力。例如，伤寒沙门杆菌能专一性地侵犯肠道淋巴组织。细菌荚膜的纤丝还能把细菌分泌的消化酶贮存起来，以备攻击靶细胞之用。
4、鞭毛：是某些细菌的运动器官，由一种称为鞭毛蛋白（flagellin）的弹性蛋白构成，结构上不同于真核生物的鞭毛。细菌可以通过调整鞭毛旋转的方向（顺和逆时针）来改变运动状态。
5、芽孢：芽孢是细菌的休眠体，对不良环境有较强的抵抗能力。小而轻的芽孢还可以随风四处飘散，落在适当环境中，又能萌发成为细菌。细菌快速繁殖和形成芽孢的特性，使它们几乎无处不在。

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。

生态系统的能量流动：

1、概念生物系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，输入生态系统总能量是生产者固定的太阳能，传递沿食物链、食物网，散失通过呼吸作用以热能形式散失的。
2、过程：
(1)能量的输入

③输入生态系统的总能量：生产者固定的太阳能总量。
(2)能量的传递
①传递途径：食物链和食物网。
②传递形式：有机物中的化学能。
③传递过程：

(3)能量的转化

(4)能量的散失
①形式：热能，热能是能量流动的最后形式。


3、能量流动的特点
（1）单向流动
①食物链中，相邻营养级生物的捕食关系不可逆转，因此能量不能倒流，这是长期自然选择的结果。
②各营养级的能量总有一部分通过细胞呼吸以热能的形式散失，这些能量是无法再利用的。
（2）逐级递减
①每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。
②各个营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部分能量，供自身利用和一热能形式散失。
③各营养级中的能量都要有一部分流入分解者。
4、能量传递效率能量在相邻两个营养级间的传递效率一般为10﹪～20﹪，即输入某一营养级的能量中，只有10﹪～20﹪的能量流到下一营养级。
计算方法为：

4、研究能量流动的意义：
（1）实现对能量的多级利用，提高能量的利用效率（如桑基鱼塘）
（2）合理地调整能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分（如农作物除草、灭虫）

生态系统中能量流动的计算：

在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率为10%-20%，解题时注意题目中是否有“最多” “最少…至少”等特殊的字眼，从而碗定使用l0%或 20%来解题。
1．设食物链A→B→C→D，分情况讨论如下：
已知D营养级的能量为M，则至少需要A营养级的能量=M÷(20%)³；最多需要A营养级的能量 =M÷(10%)³。
已知A营养级的能量为N，则D营养级获得的最多能量=N×(20%)³；D营养级获得的最少能量=N× (l0%)³。 2．如果是在食物网中，同一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量，则按照各单独的食物链进行诗算后合并。
3．在食物网中分析如A→B→C→D确定生物量变 化的“最多”或“最少”时，还应遵循以下原则：
(1)食物链越短，最高营养级获得的能量越多；
(2)生物间的取食关系越简单，生态系统消耗的能量就越少，如已知D营养级的能量为M，计算至少需要 A营养级的能量时，应取最短食物链A→D，并以20% 的效率进行传递，即等于M÷20%；计算最多需要A营养级的能量时，应取最长的食物链A→B→C→D，并以 10%的效率进行传递，即等于M÷(10%)³。
4．已知较低营养级生物的能量求解较高营养级生物的能量时，若求解“最多”值，则说明较低营养级的能量按“最高”效率传递；若求解“最（至）少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递。具体规律如下：

表解生态系统三种金字塔的不同：

项目＼类型	能量金字塔	数量金宇塔	生物量金字塔
形状
特点	正金字塔	一般呈正金字塔，有时呈倒金字塔	一般为正金字塔
象征含义	能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性	生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减	生物量（现存生物有机物的总量）沿食物链流动逐级递减
每一阶含义	食物链中每一营养级生物所含能量的多少	每一营养级生物个体的数目	每一营养级生物的总生物量
异常分析	人工鱼塘中的生产者并不多，需要人工给鱼施加有机饲料，如图	成千上万只昆虫生活在一棵大树上时，该数量金字塔的塔形会发生变化，如图	浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量会低于浮游动物，如图

易错点拨：

1、图解中的箭头由粗到细表示流如下一营养级的能量逐级递减；方块面积越来越小表示营养级的升高，储存在生物体内的能量越来越少。
2、每一营养级的能量来源及去向流入一个营养级的能量石指被这个营养级的生物所同化的全部能量。营养级的能量的来源与去路如下：
 
3、消费者产生的粪便不属于该营养级同化的能量，它属于上一营养级未被利用的部分。
4、动物同化的能量并不等于摄入的能量：动物同化的能量=动物摄入的能量-动物粪便中的能量。

知识拓展：

1、由于能量传递效率为10﹪～20﹪，传到第五营养级时，能量已经很少了，再往下传递不足以维持一个营养级，所以一条食物链中营养级一般不超过5个。
2、食物网中，能量传递效率是指某营养级流向各食物链下一营养级的总能量占该营养级比例。
如： 是指流向B、C的总能量占A的10﹪～20﹪。
3、根据能量流动的递减性原则，在建立与人类相关的食物链时，应尽量缩短食物链。

生态工程的基本原理：

1、生态工程与生态经济
（1）生态工程建设的目的：遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。
（2）生态工程的特点：少消耗、多效益、可持续。
（3）生态经济：通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物能够成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化。[实现手段：生态工程]
2、基本原理：

项目	理论基础	意义	实例
物质循环再生原理	物质循环	可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响	无废弃物农业
物种多样性原理	生态系统的稳定性	生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力	“三北”防护林建设中的问题、珊瑚礁生态系统的生物多样性非常规
协调与平衡原理	生物与环境的协调与平衡	生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏	太湖富营养化问题、过度放牧等
整体性原理	社会、经济、自然构成复合系统	统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定	林业建设中自然生态系统与社会、经济系统的关系问题
体统学和工程学原理	系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式	改善和优化系统的结构以改善功能	桑基鱼塘
	系统整体性原理：整体大于部分	保持系统很高的生产力	珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系