高考生物2011届三轮复习考点大会诊：考点34酶特牲的探究

2011届高考三轮复习考点大会诊考点34 酶特牲的探究
酶与无机催化剂的比较探究酶的专一性温度对酶活性的影响酶特性的探究与实验设计的综合应用
经典易错题会诊
命题角度1
酶与无机催化剂的比较
1．下列关于过氧化氢的叙述中，正确的是
A．在无催化剂时，不会分解成水和氧气
B．过氧化氢和水一样无色无味，对皮肤无害
C．Fe3+和过氧化氢酶都能加速过氧化氢的分解反应
D．在有催化剂存在时，过氧化氢分解反应的平衡点会向分解一侧移动
[考场错解]A或D
[专家把脉]认为过氧化氢自然状态不会分解，或认为催化剂可改变化学反应的平衡点。
酶和无机催化剂都只能催化化学反应，在正常情况下，过氧化氢可以分解成水和氧气，但由于进行得十分缓慢，肉眼难以察觉。在有Fe3+和过氧化氢酶存在的情况下，反应物被活化时需要的能量降低，因此反应速度加快，但催化剂的存在并不能改变反应的平衡点，另外，过氧化氢像水一样无色无味，但有一定的腐蚀性。
[对症下药]C
2． 根据下图所示的过氧化氢被分解速度曲线，说明酶的哪一特性
①专一性②高效性 ③催化特性 ④在温和条件下进行
A．①④ B②③ C．①② D．③④
[考场错解]A
[专家把脉] 不会分析坐标曲线的含义从而错选。
催化剂都具有改变反应速度但不改变反应平衡点的特点；催化剂都具有反应前后不被消耗的特点。酶是一种生物催化剂，除了具有无机催化剂所具有的一些基本特性外，还具有无机催化剂所不具有的特点，如专一性、高效性和在比较温和的反应条件(常温、常压和pH接近中性等)下进行，这些特征都是与无机催化剂相比较而言的，如果离开了比较的对象也就无所谓专一性、高效性等特性了。从图中曲线可知：酶和Fe3+都能够催化H202的分解，都能缩短反应到达平衡的时间，说明催化剂都具有催化化学反应的特性；从对曲线的分析可知，加入过氧化氢酶后反应达到平衡的时间比加入Fe3+后达到平衡的时间短，说明过氧化氢酶催化H202分解的效率比 Fe3+高，说明酶具有高效性；专一性必须要有比较的对象才能说明问题，酶的催化作用是在温和的条件下进行，也要与无机催化剂催化反应的条件相比较才能说明问题，但题干和图中均没有这些条件，所以这两项在本题中不能成立。
[对症下药]B
专家会诊
酶与无机催化剂相比较具有以下异同点：一、相同点：具有催化剂的一般特性①在催化某一反应时，与其他一般无机催化剂一样，能显著降低反应活化能，提高反应速率，缩短达到平衡的时间，但并不改变反应的方向和平衡常数；②反应前后酶的性质和数量均没有变化。二、不同点：(1)高效性。(2)专一性：酶对反应底物具有专一性，任何一种酶只能作用于一种或一类化合物的化学反应。(3)酶需要适宜的环境条件，酶促反应一般在常温、常压及生理pH条件下进行。
考场思维训练
在适宜的条件下，用含有过氧化氢酶的鲜猪肝研磨液催化过氧化氢分解，比用FeCl3溶液催化过氧化氢分解的速度快得多，这说明与无机催化剂相比，酶具有的特性是
A．专一性 B．多样性 C．高效性 D．适应性
B解析：因为只有新鲜肝脏中含较多的过氧化氢酶，才能使实验现象明显，而A、C、D项都不起决定性作用。
命题角度二
探究酶的专一性
1．下列关于探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用实验原理的叙述中，不正确的是
A．淀粉和蔗糖都是非还原糖，在加热条件下与斐林试剂作用不产生砖红色沉淀
B．淀粉能在淀粉酶的催化下水解成还原糖
C．蔗糖能在淀粉酶作用下水解成还原糖葡萄糖和果糖
D．淀粉酶能否催化淀粉和蔗糖的水解，是通过有无还原糖特定的颜色反应而证明的
[考场错解]B或D
[专家把脉]认为淀粉在淀粉酶催化下产生的麦芽糖不是还原糖。我们知道，还原糖在加热条件下与斐林试剂作用，能产生砖红色的氧化亚铜沉淀。非还原糖——淀粉、蔗糖，不论哪种在酶的作用下催化分解，都能产生还原糖，从而就会产生特定的颜色反应，根据实验的最终结果．可以证明酶是否具有专一性，淀粉酶能水解淀粉·蔗糖不是淀粉，不能被淀粉酶分解。
[对症下药]C
1． 胃蛋白酶只能将蛋白质分解为多肽，这属于酶的
A．专一性 B．高效性 C．多样性 D．活性受温度影响
[考场错解]BCD
[专家把脉] 对酶的特性认识不清导致误选。本题考查酶的专一性，一种酶只能催化一种或一类物质发生化学反应。
[对症下药]A
专家会诊
酶具有专一性，即一种酶只能催化一种或一类化学反应，如淀粉酶只能催化淀粉的水解，而二肽酶能催化所有二肽的水解。
考场思维训练
在探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用的实验中，滴加斐林试剂后，颜色较深的试管为
A．曾注入淀粉液和淀粉酶的试管
B．曾注入蔗糖液和淀粉酶的试管
C．曾注入淀粉液和麦芽糖酶的试管
D．曾注入蔗糖溶液和麦芽糖酶的试管
A解析：淀粉与淀粉酶反应，生成还原性的葡萄糖，与斐林试剂起显色反应。
命题角度三
温度对酶活性的影响
1． 为某酶在不同温度下反应曲线和时间的关系，从图中不能获得的信息是
A．酶反应的最适温度 B酶因热而失活 C．酶反应生成物量与时间的关系 D．酶反应速度和酶量的关系
[考场错解]B
[专家把脉]识图、析图能力差，对坐标曲线所代表的含义不会正确分析。由5O℃、60℃及70℃三个温度曲线可知，其生成物的量都是先逐渐上升，然后趋于稳定，由上推知酶的活性已部分丧失。由40。C曲线可知该酶的最适温度为40℃，曲线中未提到酶量的改变，因此酶量是定值，所以推不出酶反应速度和酶量的关系。
[对症下药]D
2．下图表示某有机物加入消化酶后，置于0～80。C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～O℃的环境中处理，其关系图应为
[考场错解]C
[专家把脉] 审题失误导致错选，未注意纵坐标的含义为有机物的生成总量而错误地理解为生成物的生成速率。从O～80℃关系图可看出，此消化酶在40℃时，已彻底失活，故40℃以后，分解的有机物总量不再增加(注意是总量而不是分解速率)。酶的失活具有不可逆性，因而从80～O℃的处理中酶一直不起作用，因为在80℃时，此酶早已失去活性。
[对症下药]B
专家会诊
酶促反应在一定温度范围内反应速率随温度的升高而加快；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的升高而下降。在一定条件下，每一种酶在最适温度时活性最大。
特别提醒：(1)高温使酶失去活性，低温时，酶不失活，只是活性较低，升高温度时，活性逐渐增大(这一点与过低pH对酶活性影响不同)；
(2)影响酶活性的因素都能影响有关生化反应和生理过程，如温度对光合作用和细胞呼吸的影响就是通过对酶活性的影响而实现的。
考场思维训练
有人为研究pH对酶活性的影响，做了如下工作。分别在5支试管中加入等量的酶溶液，使用化学试剂调整5支试管中的溶液处于不同的酸碱度。每支试管中加一块1 cm3的正方体凝固蛋白块，试管均置于25℃条件下，各试管内蛋白块消失的时间记录如表。请据表回答：
酶溶液的pH
蛋白块消失的时间(min)
1
2
3
4
5
13
9
11
15
>60
(1)简要分析酶溶液的pH对酶活性及蛋白块消失时间的关系。
(2)提供两种能缩短实验时间的方法，并加以简要解释。
(3)为确认蛋白块的消失是由于酶的作用，还应设计对照实验。请描述对照实验的实验条件。
(1)pH为2时，酶的活性最高，蛋白块消失得最快；pH为1和3时，酶的活性最低，蛋白块消失的时间较长；pH为4、5_时，酶逐渐失活，蛋白块消失的时间变长(2)方法一：将蛋白块粉碎。蛋白块变小，可加大蛋白块与酶的接触面积。方法二；适当提高酶溶液的温度，最好使其处于最适温度下，一定温度范围内，温度越高，酶的活性越大。(3)①加酶失活的、pH为2的、与现有实验等量的溶液；②加1 cm3的正方体凝固蛋白块；③其他条件与现有实验相同。
探究开放题解答
综合问题
酶特性的探究与实验设计的综合应用
1． 是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验设计及结果。
试管编号
①
②
③
④
⑤
⑥
2 mL3％淀粉溶液
+
+
+
-
-
-
2 mL 3％蔗糖溶液
+
+
+
1 mL2％的新鲜淀粉酶溶液
+
+
+
+
+
+
反应温度(℃)
40
60
80
40
60
80
2 mL斐林试剂
+
+
+
+
+
+
砖红色深浅*
++
+++
+
-
-
-
注：“+”表示有；“-”表示无。*：此行“+”的多少代表颜色的深浅。
根据实验结果，以下结论正确的是
A．蔗糖被水解成非还原糖
B．淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖
C．淀粉酶活性在60℃比40℃高
D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
[解题思路] 本题考查了酶的专一性及温度对酶活性的影响。由1、2、3的实验结果可知淀粉在淀粉酶的作用下被水解了，由4、5、6组的结果可知蔗糖在淀粉酶的作用下并没有被水解，所以推出淀粉酶具有专一性；根据60℃下比40℃时颜色反应深，可知该温度下酶的活性较高。
[解答] BC
2． 在探究影响酶反应速率(V)各项因素的研究中，条件控制一预期结果的关系合理的是
A．有足够的底物，温度、pH等条件适宜且恒定——V与酶浓度成正比
B．酶浓度恒定，温度、pH等条件适宜且恒定——V与底物浓度成反比
C．酶浓度和底物一定，在pH适宜的条件下——V与温度成反比
D．酶浓度和底物一定，在温度适宜的条件下——V与pH成正比
[解题思路] 以影响酶反应速率因素的研究为载体，要求对条件控制一预期结果的关系作出恰当的评价，并作出准确的判断。在各种条件都很适宜的情况下，酶越多，反应越快。酶的催化会受温度和pH影响，而且都有最适温度和最适pH。
[解答]A
3．用蛋清制备一定量的混浊液，然后用其进行下列实验。实验处理结果如表1、表2所示。
表1 实验一 单位：mL
1
2
3
4
水
2
O
O
O
蛋清混浊液
O
2
2
2
A酶溶液
l
l
1
O
煮沸后冷却的A酶溶液
0
O
O
1
稀盐酸溶液
0.5
0.5
O
0.5
碳酸钠溶液
0
O
0.5
O
37℃水浴30 min
结果
无变化
液体变清
无变化
无变化
表2 实验二 单位：mL
5
6
7
8
水
2
O
O
O
蛋清混浊液
O
2
2
2
B酶溶液
1
1
l
O
煮沸后冷却的B酶溶液
O
0
O
1
碳酸钠溶液
0.5
0.5
O
0.5
稀盐酸溶液
O
O
0.5
O
37℃水浴30 min
结果
无变化
液体变清
无变化
无变化
根据实验结果回答：
(1)A酶发挥作用所需要的pH环境 ，B酶发挥作用所需要的pH环境为 。
(2)第4号管和第8号管液体不发生变化的原因是 。
(3)如果第2号管反映的是胃内的消化过程，那么A酶是 ，蛋清的分解产物主要是 。
(4)如果第6号管代表小肠内消化过程，且B管由多种消化酶组成，其消化产物能否被吸收? 。为什么? 。
[解题思路]生物体内酶的催化作用具有高效性、专一性且其催化效率受温度、酸碱度的影响等特性。高温、过酸或过碱等因素都能影响酶的催化效率。正常人体内不同的酶其催化作用所需要的酸碱度不同，一般酶的催化作用所需要的酸碱度都在中性左右。而胃蛋白酶的催化作用所要求的酸碱度则是pH=1．8左右。
[解答](1)酸性碱性(2)高温煮沸使A酶及B酶均失去活性(或酶失去活性)(3)胃蛋白酶多肽(4)能吸收蛋清已被分解为氨基酸
规律总结
有关酶的特性在实验设计中考查的内容通常体现在各种因素是如何影响酶的活性的：考查的形式多为坐标曲线题。研究的方法如下：研究某一因素对酶促反应速率的影响时，应在保持其他因素不变的情况下，单独改变研究的因素，即单一变量原则，如研究温度对酶的活性影响时，除温度为实验变量外，其他实验因素都应控制适宜且相同。另外，在设计实验研究影响酶活性的因素时，还应设计对照实验。
考点高分解题综合训练
1 下列关于酶的叙述中正确的是
①酶是活细胞产生的②酶都有消化功能③蛋白质都是酶④酶具有多样性⑤酶促反应与酸碱度无关⑥淀粉酶能促进淀粉水解
A．①②③ B①②④⑤ C．①②④⑥ D．①④⑥
1．D解析：酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物。绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。酶的催化作用具有高效性、专一性，酶的种类具有多样性。因此①④⑥是正确的。
2 在一个“淀粉琼脂”培养基上的5个圆点位置，分别用不同方法处理，将此实验装置放于37℃恒温箱中，保温处理25 h后，将碘液滴在培养基的5个圆点上，其实验结果记录下表：
淀粉圆点
实验处理方法
碘液处理后的颜色反应
①
新鲜唾液与盐酸混合
蓝黑色
②
煮沸的新鲜唾液
蓝黑色
③
接种面包霉
棕黄色
④
只有新鲜唾液
？
⑤
只有一定蔗糖溶液
？
请指出④和⑤所发生的颜色反应，以及③接种的面包霉的分泌物分别是
A．棕蓝色、棕黄色、淀粉酶
B．蓝黑色、棕黄色、麦芽糖酶
C．棕黄色、蓝黑色、淀粉酶
D．棕黄色、蓝黑色、麦芽糖酶
2．C解析：高温、强酸使淀粉酶失去活性。面包霉能使淀粉分解不能与碘反应，说明面包霉含有淀粉酶。
3 当某种RNA存在时，生物体内的某种化学反应能正常进行，当这种RNA被有关的酶水解后，此种化学反应即停止。由此可以说明
A．RNA是核酸的一种
B RNA有时也可成为遗传物质
C．RNA主要存在于细胞质中
D．RNA也可起生物催化剂的作用
3．D解析：此题在一种新的情境中考查RNA的另一种功能。RNA的作用可分为两个方面：(1)遗传方面：①充当DNA的信使，控制蛋白质合成；②在无DNA时，RNA起遗传物质作用。(2)催化功能：催化一定的化学反应。
4 下面是验证唾液淀粉酶专一性的实验设计。已知：(1)滴加本迪森试剂如出现黄色，证明还原性糖的存在。(2)唾液淀粉酶将淀粉水解成麦芽糖，但不能水解蔗糖成为葡萄糖和果糖，麦芽糖、果糖和葡萄糖具有还原性；淀粉和蔗糖不具有还原性。
加入物质
试管号
1
2
3
4
1％淀粉溶液(滴)
4
-
4
-
2％蔗糖溶液(滴)
-
4
-
4
稀释的唾液(滴)
-
1
蒸馏水(滴)
1
1
-
恒温处理15 min
37℃
37℃
37℃
37℃
本迪森试剂(滴)
1
1
1
1
沸水浴(min)
3
3
3
3
现象
不变黄
不变黄
变黄
不变黄

4关于本实验结果的分析正确的是
A．表中3号试管空白处加入1滴唾液才能得出结果
B．表中4号试管空白处应加入1滴水
C．实验过程中应使每支试管具有等量的物质
D．本迪森试剂是为了指示试管中是否有麦芽糖、蔗糖或葡萄糖产
4．A解析：对照设计原则是有关变量不同，而无关变量必须一致。
5下列有关酶的叙述正确的是
A．活细胞产生的，在细胞内起作用
B．酶和激素的作用相同
C．酶的产生受遗传物质控制
D．在催化过程中不断被消耗
5．C解析：酶在细胞内外都起作用，只对代谢过程中的化学反应起催化作用，而催化过程中本身并不改变。
6 为验证pH对唾液淀粉酶催化活性的影响，实验如下：
(1)操作步骤：
①在1～5号试管中分别加入0.5％淀粉液2 mL；②加完淀粉液后，向各试管中加入相应的缓冲液3．00mL，使各试管中反应液的pH依次稳定在5.0O，6．20，6．80，7．40，8．00；③分别向1～5号试管中加入0.5％唾液1 mL，然后放入37。C恒温水浴中；
④反应过程中，每隔1 min 从3号试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加1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：
处理
1
2
3
4
0
pH
5.00
6.20
6.80
7.40
8.00
结果(颜色)
++
+
橙黄色
+
++
“+”表示蓝色程度请回答：
①实验过程中为什么要选择37℃恒温?
。
②3号试管加碘液后出现橙黄色，说明什么?
。
③如果反应速度快，应当对唾液作怎样的调整?
。
④实验结论是什么?
。
6．①接近人体体温，酶活性高②淀粉已被分解③稀释④酶活性与pH有关
解析：考查对实验操作过程和实验结果的分析能力。
7 (1)人们不会在热泉中发现活着的嗜冷海藻，而经常可以在冷水环境中分离出嗜热微生物。请根据酶的特性分析产生这种现象的原因。
(2)淀粉酶可以通过微生物发酵生产，为了提高酶的产量，请你设计一个实验，利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶较多的菌株。①写出主要实验步骤；
②根据诱发突变率低和诱发突变不定向的特点预期实验结果。
提示：生产菌株在含有淀粉的固体培养基上，随其生长可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈。
7．(1)嗜冷海藻体内的酶遇到高温后，酶的分子结构被破坏而失去活性，海藻很快会死亡；而嗜热微生物体内的酶遇到低温环境，酶的活性降低，但酶分子结构没有被破坏，遇到合适的温度又可以恢复活性。
(2)①主要实验步骤：
第一步：将培养好的生产菌株分两组。一组用一定剂量的诱变剂处理，另一组不处理作对照。
第二步：制备含淀粉的固体培养基。
第三步：把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养。
第四步：比较两组菌株菌落周围透明圈的大小，选出透明圈变大的菌株。
②预期实验结果：
a．由于诱发突变率低，诱变组中绝大多数菌株周围的透明圈大小与对照组相同。
b．由于诱发突变不定向性，诱变组中极少数菌落周围的透明圈与对照组相比变大或变小。
解析：本题较为综合，涉及酶的特性、人工诱变及其实验设计，按照题目提供的信息，遵循实验设计的原则，便可解答。
考点小资料
生物反应器的研究设计
生物反应器是利用生物催化剂生产生物产品的关键设备，它是由生物催化剂和反应器结合在一起的一种装置。以固定化酶为例，通常有两大类型：一是分批式反应器，底物与固定化酶在反应器中搅拌反应一定时间后过滤，反应液及产物就能与固定化酶分开。反应器固定化酶可再加入新的底物进行第二次反应，如此反复多次，直到固定化酶活性降低至无使用价值。二是连续流动式反应器。当底物溶液从反应器顶端流过固定化酶时，就发生了催化反应，这样只要控制流经反应器溶液的速度就可以连续不断地得到产物溶液。这些与一般的化工设备不同，它在物质与能量的传递上，对温度、pH、溶解氧的要求上，无菌操作以及反应器的大小形状上都有更高更严的要求。