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。
生物个体的生长和发育过程:
1、被子植物发育过程:
种子萌发的条件:内因:胚是完整而且是活的;外因:适宜的温度、充足的水分和空气。
种子萌发时的生理变化:干重先减少后增多(光合作用),鲜重一直增加,有机物种类增加。
吸水方式变化:吸涨吸水→渗透吸水。
种子萌发是水分和呼吸作用的变化图:
种子萌发时有机物的变化图:
荠菜胚的发育过程:
动物个体发育的过程:受精卵→幼体→成体,分为胚的发育和胚后发育。
胚胎发育的区别:
胚胎发育的分类:
蛙的变态发育:由蝌蚪变为成体蛙。
变态发育:指动物在胚后发育过程中,形态结构和生活习性上所出现的一系列显著变化、幼体与成体差别很大,而且改变的形态又是集中在短时间内完成,这种胚后发育叫变态发育。
生长素的生理作用:
1.生长素的生理作用
(1)作用机理:主长素促进生长的原因主要是促进细胞的纵向伸长,不是使细胞的数目增多。
(2)作用的两重性:一般情况下,低浓度的生长素可以促进植物生长,而高浓度的生长素可以抑制生长;既能促进发芽,也能抑制发芽;既能防止落花落果,也能疏花疏果。例如 就植物生长来说,从图中可以知道a 点表示根生长的最适宜的浓度,b点表示低浓度和高浓度的分界点。
不同器官对生长素浓度的需求不同,从上图可以看出不同器官对生长素的敏感度:根>芽>茎。
(3)生长素生理作用两重性的实例
①顶端优势
概念:指顶芽产生的生长素向下运输,大量积累在侧芽部位,顶端优先生长,侧芽生长受到抑制的现象。
原因:顶芽产生的生长素向下运输,使靠近顶端的侧芽部位生长素浓度增加,从而抑制该部位侧芽的生长。
解除:去掉顶芽,侧芽附近的生长素来源受阻,浓度降低,于是抑制就被解除,侧芽萌动,加快生长。 0
②根的向地性:由于根对生长素十分敏感,所以当植物横放时,在重力的作用下,生长素会向近地侧运输,导致近地侧生长素的浓度升高,抑制了根近地侧的生长,而远地侧由于生长素浓度低,促进生长,生长快,于是表现为根的向地性。
2.生长素类似物在农业主产中的应用
(1)促进扦插的枝条生根
①方法:用一定浓度的生长素溶液处理扦插枝条的形态学下端,上下不能颠倒,否则扦插枝条不能成活。
②在扦插时,保留有芽和幼叶的插条比较容易生根成活,这是因为芽和幼叶在生长时能产生生长素,有利于生根。
(2)促进果实发育——获得无子果实
①原理:胚珠→发育中的种子→生长素→ 子房发育→果实(有子)。
②过程:未授粉雌蕊柱头→涂抹一定浓度生长素(或生长素类似物)→子房发育为果实(无子)。
(3)既能防止落花落果,也能疏花疏果
①在农业生产上,常用一定浓度的生长素类似物溶液喷洒棉株,可以减少棉蕾棉铃脱落。
②未成熟幼果,如苹果、柑橘,常因生长素不足而大量脱落。用一定浓度的2,4-D的水溶液喷洒树冠,可大量减少落果。
植物向性运动的分析判断常用方法有:云母片插入类、暗盒开孔类、切割移植类、琼脂块替换类、锡箔纸遮盖类、匀速(高速)旋转类、幼苗横置类、失重类等。
实验 |
处理方法 |
暗盒开孔类 |
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云母片插入类 |
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切割移植类 |
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锡箔纸遮盖类 |
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旋转类 |
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幼苗横置类 |
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失重类 |
幼苗移到太空后,其向光性仍保留,但失去了根的向重力性和茎的负向重力性 |
易错点拨:1、生长素类似物在农业生产中应用时要注意其作用的两重性,单子叶植物和双子叶植物对生长素的敏感程度不问,其中单子叶植物适’直的生长素浓度较高,而双子叶植
2、用生长素处理而获得无子果实,果实细胞中的遗传物质未改变。分离该种无子果实的细胞,经植物组织培养后,所得个体仍为正常个体。
3、植物表现出的顶端优势与生长素的极性运输有关;生长素能由低浓度的顶芽部位向高浓度的侧芽部位运输,说明生长素的运输方式是主动运输。
4、植物在单侧光照下,具有向光生长的特性即向光性。其中,感受光刺激的部位是尖端,产生生长素的部位是尖端。向光弯曲的部位是尖端下面的一段。
5、琼脂等不能感光,不会影响生饫素的运输和传递,而云母片、玻璃等则会阻碍生长素的运输。
6、生长素主要在具有分生能力的生长旺盛的部位产生,如叶原基、嫩叶、发育着的种子。生长素的产生不需要光,有光无光均可产生。
显微镜的使用方法:
1、结构:
2、显微镜的使用过程:
(1)显微镜的取送:
①右手握镜臂;
②左手托镜座;
③置于胸前。
(2)显微镜的旋转:
①镜筒朝前,镜臂朝后;
②置于观察者座位前的桌子上,偏向身体左侧,便于左眼向目镜内观察;
③置于桌子内侧,距桌沿5cm左右。
(3)对光:
①转动粗准焦螺旋,使镜筒徐徐上升,然后转动转换器,使低倍物镜对准通光孔;
②用手指转动遮光器(或片状光圈),使最大光圈对准通光孔,左眼向目镜内注视,同时转动反光镜,使其朝向光源,使视野内亮度均匀合适。
(4)低倍物镜的使用:
①用手转动粗准焦螺旋,使镜筒徐徐下降,同时两眼从侧面注视物镜镜头,当物镜镜头与载物台的玻片相距2~3mm时停止。
②用左眼向目镜内注视(注意右眼应该同时睁着),并转动粗准焦螺旋,使镜筒徐徐上升,直到看清物象为止。如果不清楚,可调节细准焦螺旋,至清楚为止。
(5)高倍物镜的使用:使用高倍物镜之前,必须先用低倍物镜找到观察的物象,并调到视野的正中央,然后转动转换器再换高倍镜。换用高倍镜后,视野内亮度变暗,因此一般选用较大的光圈并使用反光镜的凹面,然后调节细准焦螺旋。观看的物体数目变少,但是体积变大。
(6)反光镜的使用:反光镜通常与遮光器(或光圈)配合使用,以调节视野内的亮度。反光镜有平面和凹面。对光时,如果视野光线太强,则使用反光镜的平面,如果光线仍旧太强,则同时使用较小的光圈;反之,如果视野内光线较弱,则使用较大的光圈或使用反光镜的凹面。
知识点拨:
(1)进行显微镜对光时,应转动反光镜或是光圈,使视野明亮,便于使用高倍镜观察。
(2)制作临时装片时,如果观察的是植物细胞,在载玻片上滴加清水;如果观察人的口腔上皮细胞,需要滴加质量分数为0.9%的NaCl溶液。
(3)无论选取动物组织细胞还是植物组织细胞,一定要量少,并且要在载玻片上将观察材料展开,以便于观察。
(4)观察时,要遵循先在低倍镜下观察清楚,将物像移至视野中央,再转换高倍镜进行观察的顺序。在使用高倍镜进行观察时,不能转动粗准焦螺旋。
知识拓展:
1、低倍镜换高倍镜后细胞数目的计算:
(1)放大倍数问题 放大倍数是指物像的大小与物体大小的比例。显微镜的放大倍数=物镜倍数×目镜倍数。放大倍数指的是物体的宽度或长度的放大倍数,而不是面积或体积的放大倍数。
(2)放大倍数的变化与视野中细胞数目的变化关系:
①若视野中细胞成单行,计算时只考虑长度,可根据看到的细胞数量与放大倍数成反比的规律进行计算。如:在显微镜放大倍数为40倍时看到m个细胞,放大倍数变成400倍时看到的细胞数日=m÷(400÷40)=m/10(个)。
②若视野中细胞均匀分布,可根据看到的细胞数目与放大倍数的平方成反比的规律进行计算。如:在显微镜放大倍数为40倍时看到m个均匀分布的细胞,放大倍数变为400倍时看到的细胞数日=m÷(400÷40)2=m/100(个)。
2、显微镜的放大径向放大,放大倍数是目镜与物镜放大倍数的乘积,且放大的是长和宽不是面积。
3、目镜和物镜的比较:
(1)目镜越长,放大倍数越小,反之放大倍数越大;
(2)物镜上有螺纹,物镜越长放大倍数越大,物象清晰时距离装片越近。
4、污点位置分析:
(1)污点的位置可能有三个:物镜、目镜或装片。
(2)判断方法:先移动装片,若污点移动说明污点在装片上。若不移动,再转动目镜,若污点也转动说明污点在目镜上。若污点不转动,在转动转换器换用其他物镜,若污点消失,说明污点在物镜上。
5、成像:
(1)显微镜的成像特点是倒像,相当于把标本水平转180度后所呈现的状态。如“b”成的物象是“q”。
(2)将物象移到视野中央时,物象在“左下方”就将装片向“左下方”移动,即在哪往哪移。
6、高倍镜、低倍镜与视野大小、明暗的关系:
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高倍镜 |
大 |
少 |
暗 |
近 |
小 |
低倍镜 |
小 |
多 |
亮 |
远 |
大 |