高三生物一輪復(fù)習(xí)課件20降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（第1課時(shí)）

降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶第13講一輪復(fù)習(xí)第1課時(shí)（共2課時(shí)）知識點(diǎn)24：酶的作用和本質(zhì)一、酶的作用1.細(xì)胞代謝細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。細(xì)胞代謝離不開酶。細(xì)胞代謝細(xì)胞呼吸光合作用DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯……物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞物質(zhì)保證酶催化ATP能量驅(qū)動(dòng)2.比較過氧化氫在不同條件下的分解組別對照組實(shí)驗(yàn)組1號試管2號試管3號試管4號試管過氧化氫濃度濃度3%3%3%3%劑量劑量2mL2mL2mL2mL反應(yīng)條件常溫90℃FeCl32滴肝臟研磨液2滴結(jié)果產(chǎn)生氣泡無氣泡少量較多大量衛(wèi)生香燃燒情況不復(fù)燃不復(fù)燃變亮復(fù)燃加熱能加快過氧化氫分解的速率Fe3+能加快過氧化氫分解的速率過氧化氫酶能加快過氧化氫分解的速率空白對照2.比較過氧化氫在不同條件下的分解加熱能加快過氧化氫分解的速率Fe3+能加快過氧化氫分解的速率過氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多(酶的高效性)提供能量可以加快反應(yīng)速率催化劑不是通過提供能量來加快反應(yīng)速率過氧化氫酶能加快過氧化氫分解的速率2號(90℃)與1號(常溫)對照3號(FeCl32滴)與1號(常溫)對照4號(肝臟研磨液2滴)與1號(常溫)對照通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能加快反應(yīng)速率酶降低活化能的作用更顯著能量反應(yīng)過程沒有催化劑有無機(jī)催化劑催化有酶催化酶使活化能降低3.酶催化的機(jī)理無機(jī)催化使活化能降低分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能沒有催化劑所需的活化能無機(jī)催化劑所需的活化能酶所需的活化能酶降低活化能的作用更顯著(適宜且相等)(控制)(檢測)人為控制的對實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行處理的因素。因自變量改變而變化的變量除因變量外的一些對因變量造成影響的可變因素控制變量和設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)1.控制變量實(shí)驗(yàn)過程中的變化因素變量自變量因變量無關(guān)變量常溫、加熱、加FeCl3溶液、加肝臟研磨液過氧化氫分解速率反應(yīng)物的濃度和反應(yīng)時(shí)間等(適宜且相等)2.對照實(shí)驗(yàn)自變量因變量無關(guān)變量除了自變量以外的其他變量(無關(guān)變量)保持相同，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果(因變量)進(jìn)行比較的一組實(shí)驗(yàn)。排除無關(guān)變量的干擾，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有說服力。目的含義種類空白對照相互對照(對比實(shí)驗(yàn))自身對照3.自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素加法原理對照組+某種因素實(shí)驗(yàn)組與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素減法原理對照組某種因素實(shí)驗(yàn)組常溫下的H2O2加熱加FeCl3加H2O2酶R型活菌與S菌的提取物混合蛋白酶(去除蛋白質(zhì))酯酶(去除脂質(zhì))RNA酶(去除RNA)DNA酶(去除DNA)—二、酶的本質(zhì)釀酒技術(shù)：發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)。發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中某種物質(zhì)起作用引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起到催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。他將酵母菌細(xì)胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為釀酶。巴斯德李比希畢希納1.探索歷程第一階段：對發(fā)酵實(shí)質(zhì)的探索，發(fā)現(xiàn)了酶的存在。第二階段：對酶本質(zhì)的探索，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA用丙酮從刀豆中提純脲酶，并證明其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA具有催化功能。薩姆納之后科學(xué)家們獲得胃蛋白酶，胰蛋白酶等許多酶的結(jié)晶，并證明這些酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。切赫、奧爾特曼科學(xué)家推測酶是蛋白質(zhì)，并試圖將酶從提取液中分離出來，得到純酶，但由于技術(shù)上的困難都未成功。薩姆納酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。2.酶的本質(zhì)活細(xì)胞有機(jī)物胞內(nèi)酶胞外酶產(chǎn)生作用本質(zhì)作用場所催化翻譯產(chǎn)生蛋白類酶轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生具有催化功能的RNA不為化學(xué)反應(yīng)提供能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA在細(xì)胞內(nèi)起作用(如:呼吸酶)分泌到細(xì)胞外起作用(如:消化酶)

核酶就是RNA催化劑。在漫長的生命進(jìn)化過程中，地球上很可能曾今出現(xiàn)過一個(gè)由RNA統(tǒng)治的RNA世界。那時(shí)既沒有DNA也沒有蛋白質(zhì)。在RNA世界里，RNA既作遺傳物質(zhì)，又行駛催化功能。

隨著生命的不斷進(jìn)化，原始的RNA的兩項(xiàng)功能分別讓位給了DNA和蛋白質(zhì)。

那些至今仍然保留催化活性的RNA就是很好的證明，似乎在訴說著它當(dāng)年的輝煌，尤其是最重要的蛋白質(zhì)合成機(jī)器核糖體其實(shí)就是一種核酶，核糖體的某種RNA就是催化肽鍵形成的酶，核糖核酸酶P是對tRNA進(jìn)行加工的酶

……具有催化功能的RNA——核酶設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究某種酶的化學(xué)本質(zhì)某種酶+蛋白酶+加入酶的底物底物沒有被催化→該酶是蛋白質(zhì)底物被催化→該酶是RNA某種酶+雙縮脲試劑出現(xiàn)紫色→該酶是蛋白質(zhì)不出現(xiàn)紫色→該酶是RNA方案1方案2高中生物學(xué)中涉及的酶消化酶類分泌到細(xì)胞外的水解酶唾液淀粉酶、麥芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶、脂肪酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、肽酶、纖維素酶、果膠酶等。胰蛋白酶：處理動(dòng)物組織塊，便于細(xì)胞分散纖維素酶和果膠酶：去掉植物細(xì)胞壁，制備原生質(zhì)體。高中生物學(xué)中涉及的酶有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后會(huì)出現(xiàn)腹瀉等不適癥狀，這稱為乳糖不耐受。為了解決這一問題，科學(xué)家將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他營養(yǎng)成分不受影響乳糖酶大多數(shù)奶酪的生產(chǎn)需要使用凝乳酶來凝聚固化奶中的蛋白質(zhì)。傳統(tǒng)的制備凝乳酶的方法是通過殺死未斷奶的小牛，然后將它的第四胃的黏膜取出來進(jìn)行提取。高中生物學(xué)中涉及的酶凝乳酶科學(xué)家將編碼牛凝乳酶的基因?qū)氪竽c桿菌、黑曲霉或酵母菌的基因組中，再通過工業(yè)發(fā)酵批量生產(chǎn)凝乳酶。高中生物學(xué)中涉及的酶溶酶體酶參與細(xì)胞內(nèi)消化的一類酸性水解酶。大量溶酶體膜破壞，釋放大量水解酶時(shí)，對細(xì)胞結(jié)構(gòu)有破壞。溶菌酶屬于免疫活性物質(zhì)，破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁(肽聚糖)。參與非特異性免疫。高中生物學(xué)中涉及的酶淀粉分支酶皺粒豌豆的DNA中插入了一段外來DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因，導(dǎo)致淀粉分支酶出現(xiàn)異常，活性大大降低，進(jìn)而使細(xì)胞內(nèi)淀粉含量降低。淀粉分支酶基因被打亂的淀粉分支酶基因淀粉分支酶淀粉升高蔗糖下降淀粉分支酶異常，活性下降淀粉下降蔗糖升高外來DNA插入圓粒豌豆吸水皺粒豌豆失水高中生物學(xué)中涉及的酶α-淀粉酶在用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)啤酒時(shí)，大麥芽是不可缺少的原材料。利用大麥芽，實(shí)質(zhì)是利用其中的α-淀粉酶。有人用赤霉素處理大麥，可以使大麥種子無須發(fā)芽就能產(chǎn)生α-淀粉酶。這樣就可以簡化生產(chǎn)啤酒的工藝、降低成本?？茖W(xué)家將來自玉米的α-淀粉酶基因與目的基因一起轉(zhuǎn)入植物中，由于α-淀粉酶基因可以阻斷淀粉儲(chǔ)藏使花粉失去活性，因而可以防止轉(zhuǎn)基因花粉的傳播。高中生物學(xué)中涉及的酶脲酶分解尿素的酶，是第一個(gè)被分離提純的酶。廣泛分布于植物的種子中，但以大豆、刀豆中含量豐富。也存在于動(dòng)物血液和尿中。某些微生物也能分泌脲酶。CO(NH2)2+H2OCO2+2NH3脲酶在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑。接種土壤微生物培養(yǎng)，菌落周圍出現(xiàn)紅色，說明該細(xì)菌能夠分解尿素。NH3+酚紅→紅色過氧化氫酶高中生物學(xué)中涉及的酶過氧化氫酶存在于動(dòng)植物細(xì)胞中，特別在動(dòng)物肝臟濃度最高。將有毒的過氧化氫分解為水和氧氣。2H2O2過氧化氫酶2H2O+O2酪氨酸酶高中生物學(xué)中涉及的酶酪氨酸酪氨酸酶黑色素白化病是由于缺乏酪氨酸酶基因，酪氨酸酶含量少。老年白發(fā)是由于細(xì)胞衰老，酪氨酸酶活性下降。腺苷酸脫氨酶(ADA)高中生物學(xué)中涉及的酶復(fù)合型免疫缺陷疾病患者的體內(nèi)缺乏腺苷酸脫氨酶(ADA)，導(dǎo)致沒有正常人所具有的免疫力。基因治療：科學(xué)家從患者體內(nèi)取出白細(xì)胞，轉(zhuǎn)入能夠合成ADA的正常基因，再將導(dǎo)入了正常基因的白細(xì)胞輸入患者體內(nèi)，檢測發(fā)現(xiàn)，患者體內(nèi)的白細(xì)胞產(chǎn)生了ADA，免疫缺陷所導(dǎo)致的癥狀得到明顯改善。丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶主要存在于肝細(xì)胞漿內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)濃度高于血清中1000-3000倍。只要有1%的肝細(xì)胞被破壞，就可以使血清酶增高一倍。因此，谷丙轉(zhuǎn)氨酶被世界衛(wèi)生組織推薦為肝功能損害最敏感的檢測指標(biāo)。高中生物學(xué)中涉及的酶丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶堿性磷酸酶是廣泛分布于人體肝臟、骨骼、腸、腎和胎盤等組織經(jīng)肝臟向膽外排出的一種酶。這種酶能催化核酸分子脫掉5’磷酸基團(tuán)，從而使DNA或RNA片段的5’-P末端轉(zhuǎn)換成5’-OH末端。臨床上測定血漿中堿性磷酸酶(偏高)主要用于骨骼、肝膽系統(tǒng)疾病的診斷和鑒別診斷，尤其是黃疸的鑒別診斷。高中生物學(xué)中涉及的酶堿性磷酸酶血清乳酸脫氫酶升高常見于：肝臟疾病、心肌梗死、血液病(如白血病、貧血、惡性淋巴瘤)等。高中生物學(xué)中涉及的酶乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶催化丙酮酸到乳酸之間的可逆性反應(yīng)丙酮酸乳酸乳酸脫氫酶乙酰膽堿酯酶高中生物學(xué)中涉及的酶降解突觸間隙中乙酰膽堿，防止乙酰膽堿對突觸后膜的持續(xù)興奮作用，保證神經(jīng)信號在生物體內(nèi)的正常傳遞。乙酰膽堿乙酰膽堿酯酶膽堿+乙酸有機(jī)磷農(nóng)藥等可抑制胰腺膽堿酯酶的活性，阻礙乙酰膽堿的水解，使其持續(xù)發(fā)揮作用，從而引起肌肉僵直。A-CA-CCACEBA-C線粒體突觸小泡突觸前膜突觸后膜受體D酶1.圖中A-C表示乙酰膽堿，在其合成時(shí)，能循環(huán)利用的物質(zhì)是____(填“A”或者“C”)。2.若由于某種原因使D酶失活，則突觸后神經(jīng)元會(huì)表現(xiàn)為持續(xù)_________。乙酰膽堿酯酶A興奮高中生物學(xué)中涉及的酶存在于線粒體內(nèi)膜、類囊體膜和原核細(xì)胞膜上，利用H+濃度梯度合成ATP。ATP合酶ADP+PiATP有氧呼吸第三階段和光反應(yīng)階段合成ATP的酶。H+H+H+H+H+H+H+變形菌視紫紅質(zhì)（PR)是一類廣泛存在于水域微生物中的吸光色素膜蛋白，可將H＋從細(xì)胞內(nèi)側(cè)泵到細(xì)胞膜外，從而在細(xì)胞膜內(nèi)外產(chǎn)生H+濃度梯度，形成的化學(xué)勢能可用于ATP合成、物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸或驅(qū)動(dòng)細(xì)菌鞭毛運(yùn)動(dòng)，由于PR具有“光驅(qū)動(dòng)質(zhì)子泵”等功能，因此對其研究具有重要意義。下圖為變形菌能量傳遞的部分示意圖，下列相關(guān)敘述正確的是（

）A.變形菌細(xì)胞膜上的ATP合成酶具有運(yùn)輸功能B.變形菌可利用光能，其生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)是光能C.PR在光驅(qū)動(dòng)下將H+從細(xì)胞內(nèi)泵到細(xì)胞外屬于協(xié)助擴(kuò)散D.不含PR的細(xì)菌，其鞭毛運(yùn)動(dòng)所需的能量主要來自線粒體A高中生物學(xué)中涉及的酶H+泵存在于植物細(xì)胞膜、液泡膜和溶酶體膜上，利用催化ATP水解釋放的能量，逆濃度轉(zhuǎn)運(yùn)H+。既有催化ATP水解的功能，又有載體的功能。ADP+PiATPH+H+H+H+高中生物學(xué)中涉及的酶Na+-K+泵存在于動(dòng)物細(xì)胞膜上，利用催化ATP水解釋放的能量，逆濃度轉(zhuǎn)運(yùn)Na+和K+。既有催化ATP水解的功能，又有載體的功能。ADP+PiATPNa+Na+Na+Na+Na+K+K+K+K+高中生物學(xué)中涉及的酶端粒酶端粒酶由RNA和蛋白質(zhì)組成。能以自身的RNA為模板催化合成端粒序列加到染色體DNA末端而修復(fù)縮短部分。端粒酶RNA模板基因工程中酶高中生物學(xué)中涉及的酶限制酶、DNA連接酶、逆轉(zhuǎn)錄酶、TaqDNA聚合酶中心法則中的相關(guān)酶解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆轉(zhuǎn)錄酶、RNA復(fù)制酶高中生物學(xué)中涉及的酶各種聚合酶聚合酶實(shí)質(zhì)底物DNA聚合酶以DNA為模板的DNA聚合酶脫氧核苷酸逆轉(zhuǎn)錄酶以RNA為模板的DNA聚合酶脫氧核苷酸端粒酶以RNA為模板的DNA聚合酶脫氧核苷酸RNA聚合酶以DNA為模板的RNA聚合酶核糖核苷酸RNA復(fù)制酶以RNA為模板的RNA聚合酶核糖核苷酸高中生物學(xué)中涉及的酶DNA酶和RNA酶DNA酶：水解DNA的酶RNA酶：水解RNA的酶艾弗里通過在R活菌和S菌提取液中加入RNA酶，排除了RNA是轉(zhuǎn)化因子的可能。艾弗里通過在R活菌和S菌提取液中加入DNA酶，確定了DNA是轉(zhuǎn)化因子。核酸酶Cas9高中生物學(xué)中涉及的酶CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)Cas9sgRNA短鏈RNA作為“向?qū)А?，它的部分序列通過堿基互補(bǔ)配對原則，與目的基因中希望被編輯的DNA序列相結(jié)合。核酸酶Cas9與sgRNA結(jié)合，然后切割與sgRNA結(jié)合的DNA，使DNA雙鏈斷裂；Cas9與限制酶都屬于內(nèi)切核酸酶?；蚓庉嫾夹g(shù)CRISPR/Cas9系統(tǒng)包括兩個(gè)組分：一個(gè)是人工合成的短鏈RNA（sgRNA）和一個(gè)來自細(xì)菌的核酸酶Cas9。sgRNA與目的基因中希望被編輯的DNA序列相結(jié)合，然后Cas9切割該DNA序列，使DNA雙鏈斷裂，此時(shí)向細(xì)胞中