“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、細胞器的結構與功能、物質膜泡運輸方式緊密聯系，也是學習細胞呼吸、光合作用的基礎。內容包括酶在細胞代謝中的作用、酶的本質以及酶的特性。縱觀近幾年的高考生物試題，主要考查酶的作用、本質、特性，與生物體內相關的化學反應（如光合作用、呼吸作用、DNA的復制與轉錄等）相關聯以及與激素、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。本文主要對這部分內容的相關高考考點進行分析。

一、酶的化學本質、作用及作用機理

1.化學本質

酶是活細胞產生的有機物，絕大多數是蛋白質，少數是RNA，因此構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.活細胞內合成酶的原料是氨基酸

【點評】該題考查點為酶的化學本質、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。解答此題的關鍵是：一要明確本題考查的知識點，能將胃蛋白酶的化學本質歸類到蛋白質中;二要規避試題陷阱，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構的破壞，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;胰島素的化學本質是蛋白質，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構

【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;脂肪酶的化學本質是蛋白質，很多學生容易把脂肪酶的“酶”字漏掉而導致錯選。

三、酶相關實驗的分析

（1）探究酶的專一性時，應圍繞底物或酶設置對照，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置對照。

（3）探究溫度（或pH）對酶活性的影響時，應設置不同溫度（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，某同學設計了4套方案，如下表所示。下列相關敘述，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 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，加酶的一組產生氣泡數較多

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。解答此題的關鍵：一是要找準各個實驗的自變量，明確實驗的目的;二是應注意實驗設計的合理性和可檢測性。學生出錯的原因是：一是只關注了底物（蛋白質）是否分解，沒有注意到除了底物之外催化劑的化學本質也是蛋白質;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、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知識，從而更好地理解酶在“物質與能量觀”這個生命觀念中的價值。與酶有關的簡答題中多是結合曲線或是圖表等形式考查酶的相關實驗，使學生科學探究和科學思維等核心素養的培養落實到位。因此，要求學生能綜合運用所學的有關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）