生物酶的相关知识点.docx
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生物酶的相关知识点
生物酶的相关知识点
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ﻩ
细胞代谢
物质跨膜运输与酶和ATP
核心考点整合
考点整合一:
物质跨膜运输
1.物质运输方式的比较
离子和小分子物质
大分子和颗粒物质
自由
扩散
协助
扩散
主动
运输
胞吞
(内吞)
胞吐
(外排)
运输
方向
高浓度→
低浓度
高浓度→
低浓度
低浓度→
高浓度
细胞外
→内
细胞内
→外
运输
动力
浓度差
浓度差
能量
(ATP)
能量
(ATP)
能量
(ATP)
载体
不需要
需要
需要
不需要
不需要
实例
水、CO2、O2、甘油、乙醇
红细胞吸收葡萄糖
K+、Ca2+、Mg2+,小肠吸收氨基酸、葡萄糖
白细胞吞噬病菌、变形虫吞食食物颗粒
胰腺细胞分泌胰岛素
2.影响物质运输速率的因素ﻫ(1)物质浓度(在一定浓度范围内)
(2)O2浓度
特别提示:
①乙图中,当物质浓度达到一定程度时,受运载物质载体数量的限制,细胞运输物质的速率不再增加。
ﻫ②丁图中,当O2浓度为0时,细胞通过无氧呼吸供能,细胞也可吸收物质。
(3)温度
温度可影响生物膜的流动性和有关酶的活性,因而影响物质运输速率。
低温会使物质跨膜运输速率下降。
【例1】(2010·广东卷,1)下图
是植物根从土壤中吸收某矿质离子示意图。
据图判断,该离子跨膜进入根毛细胞的方式为
A.自由扩散 B.协助扩散
C.主动运输 D.被动运输
(2010·成都质检)在水池中沉水生活的丽藻,其细胞里的K+浓度比池水里的K+浓度高1065倍。
据此判断下列说法正确的是ﻫA.随着池水中富营养化程度的提高,K+进入丽藻加快
B.池水中好氧细菌大量繁殖时,K+难以进入丽藻ﻫC.池水中厌氧细菌大量繁殖时,K+难以进入丽藻ﻫD.池水中鱼虾较多时,K+难以进入丽藻
考点整合二:
酶
1.酶催化活性的表示方法:
单位时间内底物的减少量或产物的生成量。
2.影响酶催化效率的因素的研究方法ﻫ(1)自变量:
要研究的因素。
ﻫ(2)因变量:
酶的催化效率。
ﻫ(3)无关变量:
除自变量外其他影响酶催化活性的因素都为无关变量,在实验设计过程中,除自变量外应严格控制无关变量,实验研究要做到科学和严谨。
3.影响酶催化活性的因素ﻫ
(1)酶浓度
在有足够多的底物而又不受其他因素的影响下,酶促反应速率与酶的浓度成正比,如图所示。
(2)底物浓度
当酶浓度、温度、pH等恒定时,在底物浓度很低的范围内,反应速率与底物浓度成正比;当底物浓度达到一定限度时,所有的酶全部参与催化,反应速率达到最大,此时即使再增加底物浓度,反应速率也不会增加了,如图所示。
(3)pH
每种酶只能在一定限度的pH范围内表现出活性,其中酶的活性最强时的pH即为该酶的最适pH。
过酸、过碱都会使酶的分子结构遭到破坏而失活,且该种变性是不可逆的,如图所示。
(4)温度
在一定温度范围内,酶促反应速率随温度的升高而加快,其中反应速率最快时的温度即为该种酶的最适温度。
温度偏高或偏低,都会使酶的活性降低,温度过高甚至会使酶失去活性,如图所
示。
特别提示:
高温使酶失活是由于破坏了酶的分子结构,即使恢复到最适温度,该酶的活性也不会恢复,而低温条件不会破坏酶的分子结构,在恢复至适宜温度时,酶的活性可以恢复。
4.教材中常见的酶及其作用
酶的名称
酶的作用
唾液淀粉酶、胰淀粉酶、肠淀粉酶
催化淀粉分解为麦芽糖
胃蛋白酶、胰蛋白酶
催化蛋白质分解为多肽
DNA酶
催化DNA水解为脱氧核苷酸
纤维素酶
催化分解纤维素
果胶酶
催化分解果胶
酪氨酸酶
催化利用酪氨酸合成黑色素
解旋酶
催化DNA双链之间的氢键断开
逆转录酶
催化以RNA为模板合成DNA
RNA聚合酶
催化DNA分子转录RNA
限制性核酸内切酶
切割DNA形成黏性末端
DNA连接酶
将DNA分子黏性末端连接起来
【例2】(2009·宁夏理综、辽宁理综)如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ﻫB.当反应温度由t1调到最适温度时,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
[知识总结] 与酶相关的常见误区明示
项目
正确说法
错误说法
化学本质
绝大多数是蛋白质,少数是RNA
酶的本质是蛋白质
产生细胞
一般来说,凡是活细胞都能产生酶(不考虑成熟红细胞)
具有分泌功能的细胞才能产生
合成原料
氨基酸,核糖核苷酸
氨基酸
合成场所
核糖体,细胞核
核糖体
生理功能
生物催化剂,只起催化作用
酶具有调节、催化等多种功能
来源
生物体内合成
有的来源于食物
作用场所
既可在细胞内,也可在细胞外发挥作用
只在细胞内起催化作用
温度影响
低温影响酶的活性,不破坏酶的结构,但高温使酶失活
低温引起酶的变性失活
(2010·合肥质检)下图1表示温度对酶促反应速率的影响示意图,图2的实线表示在温度为a的情况下生成物量与时间的关系图,则当温度增加一倍时生成物量与时间的关系是
ﻫA.曲线1B.曲线2ﻫC.曲线3 D.曲线4
考点整合三:
ATP的结构及其在能量代谢中的作用
1.ATP的结构简式
结构简
式可以写为A—P~P~P,其中A代表的是腺嘌呤与核糖结合形成的腺苷,~代表高能磷酸键。
另外,要注意将ATP的结构简式和与遗传相关的DNA.RNA的结构简式中的不同部位的“A”进行区分,如下图中圆圈部分所代表的分别是:
①腺苷、②腺嘌呤、③腺嘌呤脱氧核苷酸、④腺嘌呤核糖核苷酸。
2.ATP在能量代谢中的作用图解分析
3.生物与能量归纳
(1)光能是生物体生命活动所需能量的根本来源,植物光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
(2)光能通过植物的光合作用转化成化学能储存在有机物中,以有机物为载体通过食物链而流动。
ﻫ(3)生物不能直接利用有机物中的化学能,只有当有机物氧化分解后将能量转移到ATP中,才可用于生命活动。
(4)能量一经利用,即从生物界中消失。
(5)能量流动是物质循环的动力,物质是能量的载体。
(6)ATP的分解是一种水解反应,催化该反应的酶属于水解酶;生成ATP的反应是一种合成反应,催化该反应的酶属于合成酶。
(7)ATP水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的化学能,可直接用于各项生命活动(光反应阶段合成的ATP只用于暗反应);而ATP所需的能量则主要来自有机物氧化分解释放的化学能或光合作用所固定的光能。
(8)病毒等少数种类的微生物不能独立进行代谢活动,其生命活动所消耗的能量来自宿主细胞的代谢。
(2010·海淀区质检)下列有关ATP的叙述,正确的
是ﻫA.无氧条件下,植物叶肉细胞进行光合作用是细胞中ATP的惟一来源
B.有氧状态下,谷氨酸棒状杆菌在线粒体内合成ATP
C.ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成ﻫD.有氧条件下,植物根毛细胞的线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生AT
[知识总结]ATP与ADP之间的相互转化过程并不是可逆反应,两过程反应的场
所、条件、反应式中的“能量”均不同,具体如下:
项目
ATP合成
ATP水解
反应式
场所
线粒体、叶绿体、细胞质基质
细胞内所有需要能量进行生命活动的结构
条件
由ATP合成酶催化
由ATP水解酶催化
能量来源
合成ATP的能量主要来自光能(光合作用)和化学能(细胞呼吸)
ATP水解释放的能量是储存在远离A的高能磷酸键中的能量
能量去路
储存在ATP中
用于各项生命活动
(2010·临沂模拟)如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。
下列说法不正确的是ﻫ
ﻫA.图1中的A代表的是腺嘌呤,b、c为高能磷酸键
B.ATP生成ADP时图1中的c键断裂并释放能量
C.ATP与ADP相互转化过程中物质是可逆的,能量不可逆
D.酶1、酶2具有催化作用,不受其他因素的影响
1.(2010·天津卷,4)下列关于物质跨膜运输的叙述,错误的是ﻫA.主动运输过程中,需要载体蛋白协助和ATP提供能量
B.在静息状态下,神经细胞不再进行葡萄糖的跨膜运输ﻫC.质壁分离过程中,水分子外流导致细胞
内渗透压升高ﻫD.抗体分泌过程中,囊泡膜经融合成为细胞膜的一部分
2.(2010·山东卷,3)下图中曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式,下列表述正确的是
A.脂溶性小分子物质不能通过方式a运输ﻫB.与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面ﻫC.方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关
D.抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响
3.(2010·山东卷,5)溶酶体具有细胞内消化功能,其内部水解酶的最适pH在5.0左右。
下列叙述错误的是
A.溶酶体内的水解酶是由核糖体合成的
B.溶酶体执行功能时伴随其膜组分的更新ﻫC.细胞质基质中的H+被转运到溶酶体内需消耗能量
D.正常生理状态下溶酶体对自身机体的细胞结构无分解作用
4.(2010·上海卷,5)下图表示生物体内的某化学反应,下列有关该反应的叙述中错误的是
A.需要解旋酶 B.属于水解反应ﻫC.会有能量变化D.反应速度与温度有关
5.(2010·上海卷,17)下列有关人体中酶和激素的叙述正确的是ﻫA.酶和激素都是蛋白质ﻫB.酶和激素都与物质和能量代谢有关ﻫC.酶和激素都由内分泌细胞分泌
D.酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用
6.(2010·上海卷,20)右图为显微镜下某植物细胞在30%蔗糖溶液中的示意图。
下列叙述中错误的是
A.若将细胞置于清水中,A仍保持不变
B.若该细胞处于40%蔗糖溶液中,B/A值将变小
C.B/A值能表示细胞失水的程度
D.A.B分别表示细胞和液泡的长度
7.(2010·上海卷,22)如图表示细胞中某条生化反应链,图中E1~E5代表不同的酶,A~E代表不同的化合物。
据图判断下列叙述中正确的是
A.若E1催化的反应被抑制,则A的消耗速度加快ﻫB.若E5催化的反应被抑制,则B积累到较高水平
C.若E3的催化速度比E4快,则D的产量比E多ﻫD.若E1的催化速度比E5快,则B的产量比A多
高中生物酶的分类与功能解读
1.酶的概念和本质 酶是活细胞内产生的一类具有生物催化作用的有机物。
绝大多数酶是蛋白质,少数种类的RNA具有生物催化作用也。
酶的合成及分布 酶都是在细胞内合成的。
蛋白质类酶是在细胞内的核糖体上合成的,而具有催化作用的RNA是以DNA为模板转录而成的。
对于病毒这类不具有细胞结构的生物,其结构内一般不含有酶,也不能进行独立的新陈代谢作用。
细胞是生物体进行生命活动的主要场所,生物体内的化学反应也主要发生在细胞内,所以大多数酶在细胞内催化化学反应,例如:
解旋酶、RNA聚合酶、转氨酶、固氮酶等;被分泌到细胞外的酶在细胞外发挥催化作用。
例如:
人体消化道内的唾液淀粉酶、胃蛋白酶、肠脂肪酶、胰麦芽糖酶、肠肽酶等。
2.酶的特性酶具有高效性酶催化反应的反应速度比非催化反应高108~1020倍,比其他催化反应高107~1013倍。
例如:
过氧化氢酶和Fe3+相比,过氧化氢酶的催化效率要高许多。
3.2酶具有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,这就是酶作用的专一性。
通常把酶作用的物质称为该酶的底物。
所以也可以说一种酶只作用于一种或一类底物。
例如:
淀粉酶只能催化淀粉的水解,对蔗糖则不起作用。
二肽酶可以水解由任何两种氨基酸组成的二肽。
3.3酶的作用条件较温和作用条件较温和一般的催化剂在一定的条件下会因中毒而失去催化能力,而酶较其他催化剂更加脆弱,更易失去活性。
凡使蛋白质变性的因素,如高温、低温以及过酸和过碱,都能使酶破坏而完全失去活性。
所以,酶作用一般都要求比较温和的条件,如常温、常压、接近中性的酸碱度等。
3.酶的分类酶的种类很多,现巳鉴定出3000种以上的酶,其中不少已得到酶的结晶。
人们相继弄清了多种酶的结构及作用机理。
随着酶学理论研究的不断深入,必将对生命的探索作出更大的贡献
三 主要酶的功能概述
1.解旋酶:
作用于氢键,是一类解开氢键的酶,由水解ATP来供给能量它们常常依赖于单链的存在,并能识别复制叉的单链结构。
在细菌中类似的解旋酶很多,都具有ATP酶的活性。
大部分的移动方向是5′→3′,但也有3′→5′移到的情况,如n′蛋白在φχ174以正链为模板合成复制形的过程中,就是按3′→5′移动。
在DNA复制中起作用。
2.DNA聚合酶:
在DNA复制中起作用,是以一条单链DNA为模板,将单个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链,形成链与母链构成一个DNA分子。
3.DNA连接酶:
其功能是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。
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,可在基因工程中用以连接目的基因和运载体。
与与DNA聚合酶的不同聚合酶的不同在于:
不在单个脱氧核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键,而是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来,因此DNA连接酶不需要模板
4.RNA聚合酶:
又称RNA复制酶、RNA合成酶,作用是以完整的双链DNA为模板,边解放边转录形成mRNA,转录后DNA仍然保持双链结构。
对真核生物而言,RNA聚合酶包括三种:
RNA聚合酶I转录rRNA,RNA聚合酶Ⅱ转录mRNA,RNA聚合酶Ⅲ转录tRNA和其她小分子RNA。
在RNA复制和转录中起作用。
限制酶作用于磷酸二酯键 DNA连接酶作用于磷酸二酯键DNA聚合酶作用于磷酸二酯键解旋酶作用于氢键
5.逆转录酶:
为RNA指导的DNA聚合酶,催化以RNA为模板、以脱氧核糖核苷酸为原料合成DNA的过程。
具有三种酶活性,即RNA指导的DNA聚合酶,RNA酶,DNA指导的DNA聚合酶。
在分子生物学技术中,作为重要的工具酶被广泛用于建立基因文库、获得目的基因等工作。
在基因工程中起作用。
6.限制性核酸内切酶(简称限制酶):
限制酶主要存在于微生物(细菌、霉菌等)中。
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并且能在特定的切点上切割DNA分子。
是特异性地切断DNA链中磷酸二酯键的核酸酶(“分子手术刀”)。
发现于原核生物体内,现已分离出100多种,几乎所有的原核生物都含有这种酶。
是重组DNA技术和基因诊断中重要的一类工具酶。
例如,从大肠杆菌中发现的一种限制酶只能识别GAATTC序列,并在G和A之间将这段序列切开。
目前已经发现了200多种限制酶,它们的切点各不相同。
苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因,就能被某种限制酶切割下来。
在基因工程中起作用。
7.DNA酶:
脱氧核糖核酸酶广泛存在于生物体内,它在脱氧核糖核酸代谢中起着重要的作用。
该酶作用于DNA分子中核糖上3’-碳原子上的羟基与磷酸之间形成的二酯键,其降解产物为5’-脱氧核苷酸。
8.纤维素酶和果胶酶:
植物细胞工程中植物体细胞杂交时,需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。
9.胰蛋白酶(胶原蛋白酶胶原蛋白酶胶原蛋白酶胶原蛋白酶)))):
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。
或用于细胞传代培养时将细胞从瓶壁上消化下来。
10.氧化氢酶:
广泛存在于动植物细胞及一些微生物中,主要作用是分解过氧化氢,防止过氧化氢积累而危害细胞。
属于裂解酶。
11.酪氨酸酶:
存在于人体的皮肤、毛发等处的细胞中,能将酪氨酸转变为黑色素。
属于异构酶。
12.溶菌酶:
广泛存在于动植物,微生物及其分泌物中,因能溶解细菌细胞壁多糖上的糖苷键而得名。
在医药上,它是—个消炎酶,可使细菌失活,还可激活白细胞的吞噬功能,增强机体抵抗力。
(属于人体第一或第二道防线)
13.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。
14.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。
15.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。
肝脏分泌的胆汁乳化脂肪形成脂肪微粒后,有利于脂肪分解。
16.蛋白酶:
主要有胃腺分泌的胃蛋白酶和胰腺分泌的胰蛋白酶,可催化蛋白质水解成多肽链。
作用结果是破坏肽键和蛋白质的空间结构。
17.肽酶:
由肠腺分泌,可催化多肽链水解成氨基酸。
18.转氨酶:
催化蛋白质代谢过程中氨基转换过程。
如人体的谷丙转氨酶(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a—酮戊二酸。
由于谷丙转氨酶在肝脏中的含量最多,当肝脏病变时谷丙转氨酶就大量释放到血液,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。
19.光合作用酶:
是指与光合作用有关的一系列酶,主要存在于叶绿体中。
20.呼吸氧化酶:
与细胞呼吸有关的一系列酶,主要存在于细胞质基质和线粒体中。
21.ATP合成酶=:
指催化ADP和磷酸,利用能量形成ATP的酶。
22.ATP水解酶:
指催化ATP水解形成ADP和磷酸,释放能量的酶。
23.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,如大肠杆菌细胞中分解葡萄糖的酶。
24.诱导酶诱:
指环境中存在某种物质的情况下才合成的酶,如大肠杆菌细胞中分解乳糖的酶。
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