“降低化学反应活化能的酶”高考考点透析

卢青林

[摘   要]采擷“降低化学反应活化能的酶”部分典例，深入分析其中的高考考点，以促进学生有效把握复习要点，提高学生分析问题和解决问题的能力。

[关键词]高考;考点;酶;活化能

[中图分类号]    G633.91        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2018）35-0091-02

“降低化学反应活化能的酶”与细胞的分子组成、细胞器的结构与功能、物质膜泡运输方式紧密联系，也是学习细胞呼吸、光合作用的基础。内容包括酶在细胞代谢中的作用、酶的本质以及酶的特性。纵观近几年的高考生物试题，主要考查酶的作用、本质、特性，与生物体内相关的化学反应（如光合作用、呼吸作用、DNA的复制与转录等）相关联以及与激素、载体等相比较的知识点。选择题主要以酶的化学本质和作用机理等为命题点，非选择题主要以影响酶活性的因素为命题点，以实验的分析和设计等方式考查学生的生命观念、科学思维和科学探究等生物学学科核心素养。本文主要对这部分内容的相关高考考点进行分析。

一、酶的化学本质、作用及作用机理

1.化学本质

酶是活细胞产生的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA，因此构成酶的单体是氨基酸或核糖核苷酸，合成场所是核糖体或细胞核。

2.作用及作用机理

酶在细胞代谢中具有催化作用，其催化作用机理是能降低化学反应的活化能。由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。

【例1】下列有关酶的叙述中，正确的是（）。

A.用盐析的方法可从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶

B.加热、酶都能使反应速率加快，二者作用机理相同

C.酶只起催化作用，不能作为底物参与反应

D.活细胞内合成酶的原料是氨基酸

【点评】该题考查点为酶的化学本质、作用及作用机理，考查了学生生命观念、科学思维和科学探究等生物学学科核心素养。解答此题的关键是：一要明确本题考查的知识点，能将胃蛋白酶的化学本质归类到蛋白质中;二要规避试题陷阱，不要一看到酶只起催化作用就认为这句话是正确的，而忽视了后一句话不是考查酶的作用。学生解题出错的原因：一是对课本中“与生活的联系”部分知识掌握不牢固，不能概括盐析过程;二是不能比较加热使反应速率加快和酶的作用机理的区别;三是不能理解酶可以作为底物参与反应;四是对酶的化学本质及其组成不能准确记忆。

二、酶的特性及应用

1.酶的特性

与无机催化剂相比，酶具有高效性，其催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍;酶具有专一性，如淀粉酶只能催化淀粉的水解，也就是说每一种酶只能催化一种或一类化学反应。酶的作用条件较温和，发挥作用需要适宜的温度和pH。在最适温度和pH条件下，酶的活性最高，高温、强酸、强碱都会引起酶空间结构的破坏，导致酶失活;低温条件下，酶的活性被抑制，酶的活性降低，升高温度，酶的活性逐渐恢复。

2.酶的特性在生活中的应用

温度太高（如高烧39℃），消化酶的活性降低，人一般情况下不想吃东西;唾液淀粉酶在胃中失效是因为唾液淀粉酶的最适pH为中性（pH=6），胃液的pH为酸性（pH=1.5），过酸导致酶失活;胰岛素的化学本质是蛋白质，因此不能口服只能注射，否则会在消化道中被蛋白酶水解。

【例2】下列关于酶的叙述，正确的是（）。

A.过氧化氢酶能催化过氧化氢反应的实验证明了酶具有高效性

B.能够催化脂肪酶水解的酶是脂肪酶

C.人体高烧时食欲不振是因为高温降低了酶的活性

D.低温能降低酶活性的原因是破坏了酶的空间结构

【点评】该题考查了酶的高效性、专一性以及酶的催化作用需要温和的条件。解答此题的关键是，理解酶具有高效性的前提条件，正确判断酶的化学本质及其水解特性，以及pH和温度对酶活性的影响。酶具有高效性是和无机催化剂相比较而言的，学生往往忽略这个条件，容易受固定思维的影响;脂肪酶的化学本质是蛋白质，很多学生容易把脂肪酶的“酶”字漏掉而导致错选。

三、酶相关实验的分析

（1）探究酶的专一性时，应围绕底物或酶设置对照，如相同底物不同酶作对照或相同酶不同底物作对照。

（2）探究酶的高效性时，应围绕无机催化剂和酶这一单一变量设置对照。

（3）探究温度（或pH）对酶活性的影响时，应设置不同温度（或pH）进行对照。

【例3】为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等，某同学设计了4套方案，如下表所示。下列相关叙述，正确的是（）。

[方 案 催化剂 底 物 pH 温 度 ① 胃蛋白酶、

胰蛋白酶 蛋白块 中性 室温 ② 淀粉酶 淀粉、蔗糖 适宜 适宜 ③ 蛋白酶 蛋白质 适宜 不同温度 ④ 过氧化氢酶、氯化铁溶液 过氧化氢 强酸性 室温 ]

A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响，自变量是酶的种类

B.方案②的目的是验证淀粉酶的专一性，可用斐林试剂检测

C.方案③的目的是验证温度对酶活性的影响，可用双缩脲试剂检测

D.方案④的目的是验证酶的高效性，加酶的一组产生气泡数较多

分析：方案①中胃蛋白酶的最适pH为酸性，胰蛋白酶的最适pH为碱性，在中性的pH条件下都不能分解蛋白块，因此，不能证明pH对酶活性的影响，A选项错误。方案②用淀粉酶分别分解淀粉和蔗糖，结果淀粉水解，蔗糖不能水解，可以证明酶的专一性，B选项正确。方案③中因为有蛋白酶的存在，所以不论蛋白质是否分解，该溶液与双缩脲试剂反应都呈紫色，因此，不能证明温度对酶活性的影响，C选项错误。方案④中强酸条件会使过氧化氢酶失去活性而不能加快反应速度，因此，不能证明酶的高效性，D选项错误。

【点评】该题考查点为酶的特性实验设计和分析，考查了学生的生命观念、科学探究和科学思维等生物学学科核心素养。解答此题的关键：一是要找准各个实验的自变量，明确实验的目的;二是应注意实验设计的合理性和可检测性。学生出错的原因是：一是只关注了底物（蛋白质）是否分解，没有注意到除了底物之外催化剂的化学本质也是蛋白质;二是只看到了酶与无机催化剂相比较具有高效性，没有考虑到酶发挥作用需要适宜的条件。

酶在选择题中的考查点多是酶的化学本质、作用及作用机理等识记性知识以及温度和pH对酶活性影响的图像的识别，需要学生在平时的学习中扎扎实实地掌握相关知识，从而更好地理解酶在“物质与能量观”这个生命观念中的价值。与酶有关的简答题中多是结合曲线或是图表等形式考查酶的相关实验，使学生科学探究和科学思维等核心素养的培养落实到位。因此，要求学生能综合运用所学的有关酶的知识以及实验原理和方法来验证、探究、评价和修订实验。

（责任编辑 黄春香）