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2022年高三生物二轮复习 新陈代谢与酶教案2 人教版一、新陈代谢的概念新陈代谢是活细胞中全部有序化学变化的总称。其中的每一个化学变化都是在酶的作用下进行的。它是生物最基本的特征,是生物体进行一切生命活动的基础。二、酶的发现1.1783年,意大利科学家斯巴兰让尼用实验证明胃具有化学性消化的作用。21836年,德国科学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质(胃蛋白酶)。31926年,美国科学家萨母纳通过化学实验证实脲酶是一种蛋白质。420世纪80年代以来,美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用。三、酶的概念酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。绝大多数的酶是蛋白质,少数是RNA。四、酶的特性1酶的催化效率是无机催化剂的1071013倍,这说明酶具有高效性的特点。2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。3高温、低温和过酸、过碱都会影响淀粉酶的活性,这说明酶的催化作用需要适宜的温度和适宜的pH。【思考导学】1人发烧时,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,能否继续将淀粉分解为麦芽糖?其原因是什么?不能。唾液淀粉酶的最适pH在7左右,而胃液的pH在2左右,会使唾液淀粉酶失活并以蛋白质的形式被胃蛋白酶水解。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,若口服会以蛋白质的形式被蛋白酶水解。【学法指导】1掌握新陈代谢与酶的关系:生物体内的各项代谢活动,只有在酶的参与下才能在常温、常压的条件下迅速地进行。所以,将酶称作是促进新陈代谢的生物催化剂。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,酶的种类极其繁多,现在已签定出的就有xx种以上。习惯上,各种酶是根据其来源及其所催化的作用物(即底物)来命名的。例如,唾液淀粉酶是唾液腺产生的催化淀粉分解成麦芽糖的酶,胃蛋白酶是胃腺产生的催化蛋白质分解成多肽的酶。生物体内的物质代谢过程是极其复杂的,如动物从外界摄取的营养物质经过变化成为动物自身的组成物质,组成物质又经过氧化分解成为代谢的最终产物而排出体外,这些过程中包括着许许多多的生物化学反应。据估计,人体细胞内每分钟大约要发生几百万次的化学反应。这么多的化学反应之所以能够在平常的温度、压力下迅速顺利地完成,完全是依靠酶的催化作用。正因为这样,生物体自我更新的速度是很快的。拿人体来说,体内血液中的红细胞每秒钟要更新200多万个,大约60天左右全部红细胞要更新一半;肝脏和血浆中的蛋白质,大约10天左右要更新一半。人在一生(按60年计算)中与外界环境交换各种物质的数量,大约水为50吨,糖类为10吨,脂类为1吨,蛋白质为1.6吨。物质交换的总重量大约相当于人体重量的1200倍,而实际上现在人类的寿命已经大大超过60岁了。2掌握酶的化学本质,有利于理解酶的作用以及温度、pH等对酶作用的影响:多年来,人们一直以为所有酶的化学本质都是蛋白质。然而,20世纪80年代以来的科学研究表明,一些RNA分子也具有酶的催化作用。例如,有一种叫做RNaseP的酶,这种酶是由20%的蛋白质和80%的RNA组成的。科学家们将这种酶中的蛋白质除去,并且提高了Mg2+的浓度,他们发现留下来的RNA仍然具有与该种酶相同的催化活性。后来的科学实验进一步证实,某些RNA分子同那些构成酶的蛋白质分子一样,都是效率非常高的生物活性催化剂。所以概括地说,绝大多数的酶是蛋白质,少数的酶是RNA。温度对酶的作用有两种不同的影响:(1)和一般化学反应相同,酶反应在一定的温度范围内,其速度随温度升高而加快。(2)由于绝大多数酶是蛋白质,遇热易变性失去活性。在低温范围内,前一种作用占主要地位,但当温度升到一定限度时,后一种作用明显产生影响,随温度升高反应速度反而下降。在一定条件下,每一种酶在某一温度其活力最大,这个温度称酶的最适温度,在最适温度时,反应速度最快,温度对酶作用的影响如下图。酶对环境酸碱度的敏感是酶的特性之一。每一种酶只能在一定限度的pH范围内才能表现其活性,过酸过碱会使蛋白质变性,使酶失活,pH对酶反应速度的影响可以从右上图的曲线得到说明:酶促反应速度最大时对应的pH,也就是酶的最适pH。【例题解析】例1能正确说明酶不同于一般催化剂的催化特性之一的是A酶都是蛋白质B酶是活细胞产生的,只能在生物体内发挥催化作用C酶的活性随着温度升高而不断提高D每一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应解析:酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,酶的催化作用具有专一性、高效性,并且需要适宜的条件。酶虽然是活细胞产生的,一般情况下都是在生物体内发挥催化作用,但在体外适宜的条件下也具有催化作用。如在做有关实验时,我们把从生物体内提取的酶,放入试管中,在适宜的条件下同样能起催化作用。酶的活性与温度有关,但一般的酶最适温度是37,如人体内的各种酶都是这样,低于或高于37,酶的活性都会降低,并不是越高越好。由于酶具有专一性,每一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应。答案:D错因:酶的特性是:高效性、专一性,并且需要适宜的条件,上述四点说明酶特性的是D。A、B、C三种都是错误的。要正确解答此题,一要了解酶的特性,二要知道酶在生物体外也具有催化作用,三要掌握酶的催化作用受温度影响,酶都有一个最适温度,并不是温度越高越好,并且还要知道酶的化学本质是有机物(不只是蛋白质,还有少量的RNA)。例2(xx年上海高考题)将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内,调整pH至2.0,保存在37的水浴锅内。过一段时间后,容器内剩余的物质是A淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水C唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水解析:唾液淀粉酶能水解淀粉到麦芽糖,胃蛋白酶能水解蛋白质到多肽,两种酶的催化作用都需要适宜的温度(37)和pH(唾液淀粉酶为7左右,胃蛋白酶为1.8左右)。pH为2.0最适于胃蛋白酶的催化,唾液淀粉酶不适而失活,以蛋白质的形式被胃蛋白酶分解为多肽,而淀粉无法分解。答案:A错因:要正确解答此题,一要了解pH对酶活性的影响和两酶的最适pH,二要知道唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质,三要掌握两酶的具体作用。pH为2.0时,唾液淀粉酶失活,胃蛋白酶活性发挥,将乳清蛋白和唾液淀粉酶分解为多肽。因此,B、C、D错误,正确答案为A。例3关于酶的特性的实验:如下图,取标号为A、B、C的三支试管,各加入2 mL稀淀粉糊。(1)在三支试管内各滴5滴革兰氏碘液,摇匀,可见试管内溶液呈_色。(2)再在A管内加2mL胰液,B管内加入2 mL煮沸的唾液,C管内加入2 mL唾液,然后将这三支试管放入3740水浴锅中,1520分钟后,三支试管内溶液的确切变化分别是:A管溶液的颜色_。这是因为_。B管溶液的颜色_。这是因为_。C管溶液的颜色_。这是因为_。解析:因为淀粉遇碘变为蓝色,故(1)的答案为“蓝”色;因为胰液、唾液中均含淀粉酶,淀粉酶将A、C试管中淀粉消化成麦芽糖,故(2)答案是;A试管为无色(褪色);C试管为无色(褪色);而B试管内的唾液淀粉酶经煮沸后其结构已受破坏,不能将B试管中淀粉消化为麦芽糖,故B管为蓝色(即不褪色)。答案:(1)蓝 (2)褪色(变为无色) 胰液中有胰淀粉酶将淀粉分解成麦芽糖 不褪色(蓝色) 唾液被煮沸,其中的消化酶的结构被破坏,失去活性 褪色(无色) 唾液中有唾液淀粉酶将淀粉分解为麦芽糖错因:要正确解答此题,一要了解胰液和唾液中都含淀粉酶,在适宜条件下可将淀粉水解为麦芽糖;二要知道高温使酶失活且具不可恢复性;三要知道淀粉的特性遇碘变蓝色。搞不清以上三点是答错此题的主要原因。【基础训练】一、选择题1最早证明鸟胃既有物理性消化又有化学性消化的是A德国科学定施旺 B意大利科学家斯巴兰让尼C英国生物学家达尔文 D德国科学家施莱登答案:B2下列关于酶的化学成分的叙述,哪一项是不正确的A一般地说,酶的化学成分是蛋白质B酶是由蛋白质和核酸组成的C绝大多数酶是蛋白质,极少数酶是RNAD淀粉酶和过氧化酶都是蛋白质解析:酶是具有生物催化作用的一类有机物。绝大多数酶的化学本质是蛋白质,少数是RNA,故说酶是由蛋白质和核酸组成的不正确。答案:B3能水解酶的是A淀粉酶 B蛋白酶 C脂肪酶 D肽酶解析:除极少数RNA外,绝大多数的酶的化学成分都是蛋白质,由于酶具有专一性,故蛋白质只能由蛋白酶分解。答案:B4分别用0和100的温度处理某种酶后,酶都没有活性但A经过0处理的酶的活性能够恢复 B经过100处理的酶的活性能够恢复C经过0处理的酶的空间结构遭破坏 D经过100处理的酶被水解成了氨基酸解析:低温和高温虽然都能抑制酶的活性,但高温能破坏酶的分子结构使活性丧失,且具有不可恢复性,而低温对酶活性的抑制与高温不同,当温度适宜时,酶的活性即可恢复。答案:A5下列功能特征与酶无直接关系的是A消化食物 B渗透吸水 C蛋白质合成 DC6H12O6分解答案:B6萤火虫将体内的萤光素在萤光酶的作用下,在细胞水分参与下氧化发光,科学家已用化学方法人工合成了生物光源,萤光酶的作用是A媒介作用 B催化作用 C氧化作用 D还原作用解析:酶是一种生物催化剂,其功能就是起催化作用。 答案:B7在一个合成连锁反应中:XABCY,如果E4号酶失效。在这种情况下,要使细菌能够正确生长,我们至少要向培养基中加入的物质是AX BA CX和C DY解析:由于E4号酶失效,故Y不能合成,而E1、E2、E3号酶正常,根据酶的专一性,A、B、C物质可合成,因此应至少向培养基中加入的物质是Y。 答案:D8为保证加酶洗衣粉洗涤效果,应注意A使用沸水先冲泡洗衣粉 B用含氯较高的自来水C和其他洗涤剂混合使用 D室温时用软水先溶解洗衣粉解析:由于酶的活性需要适宜的温度和酸碱度,故A、B两项不正确,与其他洗涤剂混合使用一方面不经济,另一方面不能确定其他洗涤剂是否会对酶的活性有抑制作用。答案:D9一分子过氧化氢酶能在1 min内使5105个过氧化氢分子分解成水和氧,相当于Fe3+催化速度的109倍,但对糖的水解不起作用。这种现象说明酶分别具有A高效性;稳定性 B高效性;专一性C多样性;稳定性 D高效性;多样性答案:B10下列各图中,横轴均表示酶的反应条件,纵轴为酶的反应速度。能正确反映温度和pH与酶反应速度的关系的是A甲和乙 B甲和丙 C都是甲 D都是丁解析:酶的活性要受温度和pH的影响,对每一种酶而言,都有其最适宜的温度和pH,此时酶的活性最高,低于或高于最适宜值都会使酶的活性降低,与最适宜值相差越大活性越低。 答案:C11在煮过和没煮过的土豆片上分别滴几滴过氧化氢,在土豆片X上出现了泡沫,在土豆片Y上没有出现泡沫,以下哪一项是正确解释A土豆片X是煮过的,因为过氧化氢只影响碳水化合物使之分解成单糖B土豆片X是煮过的,因为在没煮过的土豆片中的酶对过氧化氢分解不起作用C土豆片X是没煮过的,因为植物中含有酶,促使过氧化氢的分解,但酶会在高温中失效D土豆片X是没煮过的,因为过氧化氢能分解土豆片中的酶解析:高温会使酶的空间结构遭到破坏,致使酶丧失活性,且不可恢复。在土豆片X上出现了泡沫,说明X上的过氧化氢酶将H2O2分解在H2O和O2,证明酶具有活性,土豆片X是没煮过的;在土豆片Y上没有出现泡沫,说明Y上的过氧化氢酶没有活性,Y是煮过的。 答案:C12在测定胃蛋白酶活性时,将溶液pH由10降到2的过程中,胃蛋白酶的活性将A不断上升 B没有变化 C先升后降 D先降后升解析:pH过高会使酶的活性丧失,且具不可恢复性。 答案:B13下图表示某有机物加入催化剂后,置于0到80环境中,有机物的分解总量与温度的关系图。根据该图判断,如果把这些物质置于80至0的环境中处理,其有机物分解总量与温度的关系图应为解析:高温会使酶的空间结构遭到破坏,使酶活性丧失且不可恢复。答案:B14下列叙述中哪项不是酶的特征A活细胞产生的,具有催化作用的蛋白质 B酶的催化效率很高C一种酶只能催化一种或一类反应 D酶在催反应中本身也发生了变化解析:酶是一种生物催化剂,也具有一般无机催化剂的特性,反应前后本身不发生变化。答案:D15蛋白酶使蛋白质水解为多肽,但不能使多肽水解为氨基酸,这一事实说明了酶的A高效性 B专一性 C多样性 D稳定性解析:酶具有专一性,一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应,蛋白酶能催化蛋白质水解为多肽,但不能使多肽水解为氨基酸,正是酶具有专一性的体现。 答案:B16将猪精肉片分别放入A、B、C三只烧杯内的消化液中,A烧杯内有胃液,B烧杯内有胰液,C烧杯内是胃液和肠液的混合液。在适宜的温度下放置一段时间后,可能发生的结果及说明的问题是A、B内的肉片被初步消化 C杯内的肉片消化得最快 说明酶的作用具有专一性 说明酶的作用具有高效性 说明酶的作用受pH影响A B C D解析:A、B两烧杯的消化液,其pH适宜,都含有蛋白酶,都能对猪精肉进行初步消化,而C烧杯内pH不适宜。胃液的pH大约是1.03.5,肠液的pH大约为7.08.0,两者混合后,其pH既不适于胃蛋白酶的催化,也不适于肠肽酶的催化。故C烧杯内的猪精肉不能消化。答案:A17胃液中的蛋白酶,进入小肠后,催化作用大大降低,这是由于A酶发挥催化作用只有一次 B小肠内的温度高于胃内的温度C小肠内的pH比胃内的pH高 D小肠内的pH比胃内的pH低答案:C18多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶,具有辅助消化的作用。其片剂是糖衣片,这样制作的目的是A补充体内糖类物质供给 B防止胃液的消化作用C经唾液的消化后即可迅速起作用 D使其中各种酶缓慢地释放解析:因小肠是消化的主要场所,故应使多酶片中的各种酶到达小肠中进行消化,且小肠中的pH对它们适宜;又因胃中只含胃蛋白酶,对糖衣无消化作用,这就防止了多酶片中的各种消化酶被胃蛋白酶消化分解。 答案:B19在生物体内,各种化学反应之所以能有条不紊地进行,是因为A酶的催化效率具有高效性 B酶的种类具有多样性C酶的催化作用具有专一性 D酶的空间结构具有稳定性答案:C20进入冬眠的动物体,代谢极为缓慢,最根本的原因是A体内酶活性降低 B气温低 C进食少 D消耗能量少答案:A二、非选择题21下图是人体内某化学反应的图解,其中英文字母代表物质,数字表示反应前、中、后过程,请据图说明:(1)图中代表酶的是_,做出判断的依据是_。(2)从图1和图2可以反映出酶具有_性,做出判断的依据是_。(3)如果D代表麦芽糖,那么E和F则是_和_,A则是_。(4)如果D代表二肽,那么E和F则是_和_,A则是_。(5)如果D代表脂肪,那么E和F则是_和_,A则是_,此过程进行的场所是(器官)_。解析:此题主要考查了酶的特性。酶是一种生物催化剂,反应前后本身不发生变化;且酶的催化作用具有专一性,即一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应,如麦芽糖酶只能催化麦芽糖水解成葡萄糖,而不能催化淀粉水解为麦芽糖。答案:(1)A 反应前后酶本身不发生变化 (2)专一 在B、C、D物质同时存在时,只催化D物质的反应 (3)葡萄糖 葡萄糖 麦芽糖酶 (4)氨基酸氨基酸 肽酶 (5)甘油 脂肪酸 脂肪酶 小肠22如下图所示,分别向四支各自盛有5 mL过氧化氢溶液的试管中加入肝或沙子。在此实验中,试管A放氧相对缓慢,试管C和D不放氧。请回答。(1)肝脏中有什么物质能引起过氧化氢释放氧气?_理由是_。(2)为什么用煮沸冷却的肝做对照要比用沙子做对照更好一些?_。(3)为什么试管B放氧速度比试管A快?_。答案:(1)过氧化氢酶 肝脏中的过氧化氢酶可以催化过氧化氢分解成水和氧 (2)由此可说明酶的催化作用要受到温度条件的限制 (3)碾碎的肝扩大了酶与过氧化氢的接触面积,利于催化23为验证pH对唾液淀粉酶的活性的影响,实验如下:(1)操作步骤:在15号试管中分别加入0.5%的淀粉液2 mL。加完淀粉液后,向各试管中加入相应的缓冲液3.00 mL,使各试管中反应液的pH依次稳定在5.00、6.20、6.80、7.40、8.00。分别向15号试管中加入05%唾液1 mL,然后进行37恒温水浴。反应过程中,每隔1 min从第3号试管中取出一滴反应液,滴在比色板上,加一滴碘液显色,待呈橙黄色时,立即取出5支试管,加碘液显色并比色,记录结果。(2)结果见下表:“+”表示蓝色的程度。请回答:(1)实验过程为什么要选择37恒温?(2)3号试管加碘液后出现橙黄色,说明什么?(3)如果反应速度过快,应当对唾液做怎样的调整?(4)该实验得出的结论是什么?解析:(1)37接近人体的体温,是唾液淀粉酶起催化作用的适宜温度。保持恒温,排除温度因素对实验结果的干扰。(2)3号试管内反应液的pH为6.8,近中性,是唾液淀粉酶催化作用进行的适宜条件。因此3号试管内淀粉完全被分解,加碘液不变蓝,而显出碘液的橙黄色。(3)反应速度过快,从唾液方面分析,可能是唾液中淀粉酶含量高,可采用提高唾液的稀释倍数来降低反应速度。(4)分析实验结论应从结果表入手。由结果表可以看出:3号试管,pH为6.80,试管中颜色为橙黄色。说明3号试管内淀粉完全被水解。而接近pH 6.80的2号(pH为620)和4号(pH为7.40)试管有蓝色呈现,但蓝色程度低,说明在低于pH 6.80的条件下,酶的活性低,淀粉的水解不彻底。而1号(pH 5.00酸性太强)和5号(pH 8.00碱性太强)。试管内蓝色程度较高,说明pH过低或过高,酶的活性受抑制甚至被破坏,淀粉不被水解。答案:(1)在该实验中,只有在恒温的条件下,才能排除温度因素对结果的干扰37是唾液淀粉酶起催化作用的适应温度。(2)淀粉已完全水解。(3)提高唾液的稀释倍数。(4)唾液淀粉酶的最适pH是6.8,高于或低于此pH时,酶的活性逐渐降低。24下面是小麦淀粉酶在不同温度下的催化效率变化曲线,试分析两曲线后回答有关问题:(1)在35时,小麦淀粉酶的催化效率是_的。(2)在_时,催化效率都降为0,但再回复到35时,仅_的催化效率可望恢复,表明_的酶的结构已遭破坏。解析:从两曲线可以看出,在35时,小麦淀粉酶的催化效率最高。而温度在0和100时,催化效率都降为0,当温度再回复到35时,A的催化效率又恢复如此,而B的仍为0,说明B的酶结构由于高温而被破坏,失去了催化功能。答案:(1)最高 (2)0和100 A B25新采摘的玉米果穗具有甜味,但放一段时间后甜味便降低,如果采摘后放在沸水中浸泡一段时间后再保存,甜味会保留较长一段时间,请回答:(1)放一段时间后甜味降低的原因是_。(2)沸水浸泡一段时间后再保存,甜味可保留较长时间的原因是_。(3)通过上述实验可以证明_。答案:(1)在酶的作用下,单糖分解或单糖转变成淀粉 (2)高温使酶失活,抑制了单糖的分解和淀粉的合成 (3)酶的催化作用受到温度的影响,高温可使酶失活【应用创新】1将一克淀粉放在烧杯中加100 mL水煮沸,冷却后,取2毫升淀粉悬浮液和2毫升唾液装入一个玻璃纸袋(半透膜)内,扎紧袋口。然后将它放入盛稀碘液(浅褐色)的烧杯中,袋的扎口露出液面。在37条件下保持20分钟左右。上述过程依次出现的现象是:玻璃袋内最初无色逐渐变蓝色一段时间后又变成无色,而玻璃纸袋外的液体始终是浅褐色。请分析上述出现的原因。(1)最初无色的原因是_。(2)逐渐变蓝的原因是_。(3)一段时间后又变成无色的原因是_。(4)玻璃纸袋外液体为什么始终是浅褐色?_。(5)已知唾液的pH为7,胃液(含胃蛋白酶)的pH为2。若将唾液和胃液混合,并使混合液pH为3,混合一段时间后,混合液中新增加的物质为_,简述理由_。解析:淀粉遇碘变蓝色,这是淀粉的特性。玻璃纸袋是一种半透膜,碘分子可以通过,而淀粉大分子则不能透过。最初无色是因碘分子尚未进入玻璃纸袋内;逐渐变蓝是因碘分子逐渐进入玻璃纸袋内;一段时间后又变成无色是因淀粉逐渐被淀粉酶完全水解;玻璃纸袋外的液体始终是稀碘液的颜色浅褐色,是因为大分子的淀粉分子不能透过玻璃纸进入烧杯中;将唾液与胃液混合后,混合液的pH=3适合胃蛋白酶,而不适合唾液淀粉酶,则淀粉酶将以蛋白质的形式被胃蛋白酶水解为多肽。答案:(1)碘分子尚未进入玻璃纸袋内 (2)由于碘分子逐渐渗入玻璃纸袋内,碘遇碘粉变蓝 (3)由于淀粉全被唾液淀粉酶分解 (4)由于玻璃纸袋内的淀粉不能渗出袋外,袋外始终是碘液的颜色 (5)多肽 因为在pH为3时,唾液淀粉酶失去活性,而胃蛋白酶仍有活性,胃蛋白酶将唾液淀粉酶分解成为多肽2请根据下列材料设计一个证明酶是蛋白质的实验。实验材料:5%的NaOH溶液、3%的CuSO4溶液、鸡蛋、人的口腔唾液、水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管和滴瓶、镊子、脱脂棉。解析:鸡蛋清主要成分是蛋白质,在碱性溶液中,蛋白质与CuSO4反应能产生红紫色物质(蛋白质的双缩脲反应),如能证明酶能发生双缩脲反应,即可证明酶的化学本质是蛋白质。答案:实验步骤:制备蛋清:取生鸡蛋一个,打破蛋壳,取少许蛋清注入小烧杯中,加入30 mL清水,用玻璃棒调均。取唾液:用清水将口漱净,口含一块脱脂棉,片刻后取出并将其中唾液挤到小烧杯中。对比实验:取2支试管,编上号,在1号中注入2 mL蛋清液,2号中注入2 mL唾液,然后各加入23滴5%的NaOH溶液,振荡,再向2支试管中加入23滴3%的CuSO4溶液,振荡。结果观察:振荡均匀后,静置一会后,可看到2支试管中都出现红紫色。结论:该实验证明唾液中存在着与蛋清中同样的成分(蛋白质),而唾液中除水外主要成分是酶,故唾液中的酶是蛋白质。
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