“降低化學反應活化能的酶”高考考點透析

盧青林

[摘? ?要]采擷“降低化學反應活化能的酶”部分典例，深入分析其中的高考考點，以促進學生有效把握復習要點，提高學生分析問題和解決問題的能力。

[關(guān)鍵詞]高考;考點;酶;活化能

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2018）35-0091-02

“降低化學反應活化能的酶”與細胞的分子組成、細胞器的結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)膜泡運輸方式緊密聯(lián)系，也是學習細胞呼吸、光合作用的基礎(chǔ)。內(nèi)容包括酶在細胞代謝中的作用、酶的本質(zhì)以及酶的特性?？v觀近幾年的高考生物試題，主要考查酶的作用、本質(zhì)、特性，與生物體內(nèi)相關(guān)的化學反應（如光合作用、呼吸作用、DNA的復制與轉(zhuǎn)錄等）相關(guān)聯(lián)以及與激素、載體等相比較的知識點。選擇題主要以酶的化學本質(zhì)和作用機理等為命題點，非選擇題主要以影響酶活性的因素為命題點，以實驗的分析和設(shè)計等方式考查學生的生命觀念、科學思維和科學探究等生物學學科核心素養(yǎng)。本文主要對這部分內(nèi)容的相關(guān)高考考點進行分析。

一、酶的化學本質(zhì)、作用及作用機理

1.化學本質(zhì)

酶是活細胞產(chǎn)生的有機物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA，因此構(gòu)成酶的單體是氨基酸或核糖核苷酸，合成場所是核糖體或細胞核。

2.作用及作用機理

酶在細胞代謝中具有催化作用，其催化作用機理是能降低化學反應的活化能。由于酶的催化作用，細胞代謝才能在溫和條件下快速進行。

【例1】下列有關(guān)酶的敘述中，正確的是（）。

A.用鹽析的方法可從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶

B.加熱、酶都能使反應速率加快，二者作用機理相同

C.酶只起催化作用，不能作為底物參與反應

D.活細胞內(nèi)合成酶的原料是氨基酸

【點評】該題考查點為酶的化學本質(zhì)、作用及作用機理，考查了學生生命觀念、科學思維和科學探究等生物學學科核心素養(yǎng)。解答此題的關(guān)鍵是：一要明確本題考查的知識點，能將胃蛋白酶的化學本質(zhì)歸類到蛋白質(zhì)中;二要規(guī)避試題陷阱，不要一看到酶只起催化作用就認為這句話是正確的，而忽視了后一句話不是考查酶的作用。學生解題出錯的原因：一是對課本中“與生活的聯(lián)系”部分知識掌握不牢固，不能概括鹽析過程;二是不能比較加熱使反應速率加快和酶的作用機理的區(qū)別;三是不能理解酶可以作為底物參與反應;四是對酶的化學本質(zhì)及其組成不能準確記憶。

二、酶的特性及應用

1.酶的特性

與無機催化劑相比，酶具有高效性，其催化效率大約是無機催化劑的107～1013倍;酶具有專一性，如淀粉酶只能催化淀粉的水解，也就是說每一種酶只能催化一種或一類化學反應。酶的作用條件較溫和，發(fā)揮作用需要適宜的溫度和pH。在最適溫度和pH條件下，酶的活性最高，高溫、強酸、強堿都會引起酶空間結(jié)構(gòu)的破壞，導致酶失活;低溫條件下，酶的活性被抑制，酶的活性降低，升高溫度，酶的活性逐漸恢復。

2.酶的特性在生活中的應用

溫度太高（如高燒39℃），消化酶的活性降低，人一般情況下不想吃東西;唾液淀粉酶在胃中失效是因為唾液淀粉酶的最適pH為中性（pH=6），胃液的pH為酸性（pH=1.5），過酸導致酶失活;胰島素的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，因此不能口服只能注射，否則會在消化道中被蛋白酶水解。

【例2】下列關(guān)于酶的敘述，正確的是（）。

A.過氧化氫酶能催化過氧化氫反應的實驗證明了酶具有高效性

B.能夠催化脂肪酶水解的酶是脂肪酶

C.人體高燒時食欲不振是因為高溫降低了酶的活性

D.低溫能降低酶活性的原因是破壞了酶的空間結(jié)構(gòu)

【點評】該題考查了酶的高效性、專一性以及酶的催化作用需要溫和的條件。解答此題的關(guān)鍵是，理解酶具有高效性的前提條件，正確判斷酶的化學本質(zhì)及其水解特性，以及pH和溫度對酶活性的影響。酶具有高效性是和無機催化劑相比較而言的，學生往往忽略這個條件，容易受固定思維的影響;脂肪酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，很多學生容易把脂肪酶的“酶”字漏掉而導致錯選。

三、酶相關(guān)實驗的分析

（1）探究酶的專一性時，應圍繞底物或酶設(shè)置對照，如相同底物不同酶作對照或相同酶不同底物作對照。

（2）探究酶的高效性時，應圍繞無機催化劑和酶這一單一變量設(shè)置對照。

（3）探究溫度（或pH）對酶活性的影響時，應設(shè)置不同溫度（或pH）進行對照。

【例3】為探究影響酶活性的因素、驗證酶的專一性和高效性等，某同學設(shè)計了4套方案，如下表所示。下列相關(guān)敘述，正確的是（）。

[方 案 催化劑 底 物 pH 溫 度 ① 胃蛋白酶、

胰蛋白酶 蛋白塊 中性 室溫 ② 淀粉酶 淀粉、蔗糖 適宜 適宜 ③ 蛋白酶 蛋白質(zhì) 適宜 不同溫度 ④ 過氧化氫酶、氯化鐵溶液 過氧化氫 強酸性 室溫 ]

A.方案①的目的是探究pH對酶活性的影響，自變量是酶的種類

B.方案②的目的是驗證淀粉酶的專一性，可用斐林試劑檢測

C.方案③的目的是驗證溫度對酶活性的影響，可用雙縮脲試劑檢測

D.方案④的目的是驗證酶的高效性，加酶的一組產(chǎn)生氣泡數(shù)較多

分析：方案①中胃蛋白酶的最適pH為酸性，胰蛋白酶的最適pH為堿性，在中性的pH條件下都不能分解蛋白塊，因此，不能證明pH對酶活性的影響，A選項錯誤。方案②用淀粉酶分別分解淀粉和蔗糖，結(jié)果淀粉水解，蔗糖不能水解，可以證明酶的專一性，B選項正確。方案③中因為有蛋白酶的存在，所以不論蛋白質(zhì)是否分解，該溶液與雙縮脲試劑反應都呈紫色，因此，不能證明溫度對酶活性的影響，C選項錯誤。方案④中強酸條件會使過氧化氫酶失去活性而不能加快反應速度，因此，不能證明酶的高效性，D選項錯誤。

【點評】該題考查點為酶的特性實驗設(shè)計和分析，考查了學生的生命觀念、科學探究和科學思維等生物學學科核心素養(yǎng)。解答此題的關(guān)鍵：一是要找準各個實驗的自變量，明確實驗的目的;二是應注意實驗設(shè)計的合理性和可檢測性。學生出錯的原因是：一是只關(guān)注了底物（蛋白質(zhì)）是否分解，沒有注意到除了底物之外催化劑的化學本質(zhì)也是蛋白質(zhì);二是只看到了酶與無機催化劑相比較具有高效性，沒有考慮到酶發(fā)揮作用需要適宜的條件。

酶在選擇題中的考查點多是酶的化學本質(zhì)、作用及作用機理等識記性知識以及溫度和pH對酶活性影響的圖像的識別，需要學生在平時的學習中扎扎實實地掌握相關(guān)知識，從而更好地理解酶在“物質(zhì)與能量觀”這個生命觀念中的價值。與酶有關(guān)的簡答題中多是結(jié)合曲線或是圖表等形式考查酶的相關(guān)實驗，使學生科學探究和科學思維等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實到位。因此，要求學生能綜合運用所學的有關(guān)酶的知識以及實驗原理和方法來驗證、探究、評價和修訂實驗。

（責任編輯 黃春香）