揭秘05 关于酶的本质和特性的探究-2020年高考生物实验全揭秘(原卷版)

热点05 关于酶的本质和特性的探究

探究酶的催化作用、专一性、高效性及影响酶活性的因素，是近年高考的热点。

该类实验要注意的问题：①分清实验组和对照组；

②分析实验设计中的单一变量和因变量；

③注意实验操作步骤的前后顺序要有逻辑性（前因后果），步步有理，环环相扣，各操作步骤要严密、完整；

④注意实验用具与试剂的选用及需要控制的实验条件；

⑤注意实验结果的观察（确定观察内容和观察方法）、记录和分析，最后对实验结果作出科学的解释并得出正确的结论。

考向1 酶本质的探究——试剂检测法

用“试剂检测法”探究酶的本质

（1）实验原理和方法：

（2）实验设计方案

项目实验组对照组

材料待测酶溶液已知蛋白液（等量）或RNA

试剂分别加入等量的双缩脲试剂（吡罗红染液）

现象是否呈现紫色（红色）呈现紫色（红色）

结论实验组呈现紫色（红色）说明该酶的化学本质是蛋白质（RNA）；否则该酶的化学本质不是蛋白质（RNA）

1．下列有关酶的叙述，正确的是（）

A．胃蛋白酶的化学本质是蛋白质或RNA

B．煮熟的肝脏中的过氧化氢酶仍有活性

C．酶可在细胞内、细胞外或体外发挥作用

D．酶能够为生物体的生命活动提供能量

【答案】C

【解析】

【分析】

酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。

2、酶的特性：专一性、高效性、作用条件温和。

3、酶促反应的原理：酶能降低化学反应的活化能。

【详解】

A、胃蛋白酶的本质是蛋白质，而不是RNA，A错误；

B、过氧化氢酶的本质是蛋白质，在高温条件下会变性，所以没有活性，B错误；

C、酶可在细胞内、细胞外或体外发挥作用，C正确；

D、酶降低化学反应的活化能，但不能为生物体的生命活动提供能量，D错误。

故选C。

2．下列关于酶以及相关实验的叙述中，错误的是（）

①酶是活细胞产生的

②淀粉在淀粉酶的催化作用下的产物能与斐林试剂生成砖红色沉淀

③酶都能被蛋白酶水解

④在线粒体内没有与有氧呼吸相关的酶

⑤酶具有高效性、专一性和作用条件温和的特点

⑥加热和加酶都能加快反应的速率，两者的作用原理相同

⑦过氧化氢在自然状况下的分解速度很慢，但是加入肝脏研磨液后，反应大大加速，证明酶具有高效性

⑧在探究pH对酶活性的影响时，最好使用淀粉酶催化淀粉的水解

A．②③④⑥⑦B．③⑤⑥⑦⑧C．①③④⑥⑦D．③④⑥⑦⑧

【答案】D

【解析】

【分析】

1.有关酶的知识需要掌握以下几点：

（1）酶是由活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。

（2）化学本质：大多数是蛋白质，少数是RNA；

（3）作用机理：能够降低化学反应的活化能；

（4）特性：高效性、专一性、需要温和的条件。

2.通过有机催化剂和无机催化剂对比可知酶的催化具有高效性。

3.验证酶的专一性时，可采用相同的酶和不同的底物做实验，或采用不同的酶和相同的底物做实验。

【详解】

①酶是活细胞产生的，①正确；

②淀粉在淀粉酶的催化作用下产生麦芽糖，麦芽糖属于还原糖，因此能与斐林试剂生成砖红色沉淀，②正确；

③酶大多数是蛋白质，少数是RNA，并且酶具有专一性，蛋白酶能够水解蛋白质，但是RNA不能被蛋白酶水解，③错误；

④在线粒体的内膜上附着有与有氧呼吸第三个阶段相关的酶，在线粒体基质中存在有氧呼吸第二阶段的酶，

④错误；

⑤酶具有高效性、专一性和作用条件温和的特点，⑤正确；

⑥加热和加酶都能加快反应的速率，两者的作用原理不同，加热是提供活化能，而加酶是降低化学反应的活化能，⑥错误；

⑦过氧化氢在自然状况下的分解速度很慢，但是加入肝脏研磨液后，反应大大加速，这只能证明酶具有催化性，酶的高效性是和无机催化剂相比得出的，⑦错误；

⑧在探究pH对酶活性的影响时，不能使用淀粉酶催化淀粉的水解，这是由于淀粉在酸性条件下易分解，⑧

错误。

综上分析，D符合题意，ABC不符合题意。

故选D。

考向2 酶的高效性和专一性——对照实验的设置

1．在与酶有关的探究实验中要特别注意实验步骤的顺序。

（1）在探究温度对酶活性影响实验中，应先将底物和酶溶液分别在预设的温度下保温一定时间，再混合并保温一段时间，再对结果进行检测。

（2）在探究pH对酶活性的影响实验中，必须先将酶置于不同pH条件下(加蒸馏水、加氢氧化钠溶液、加盐酸），然后再加入反应物，否则，反应物会在未调节好pH的情况下就与酶发生反应，影响实验准确度。

2．酶的高效性相关实验的设计思路和方案

（1）实验设计思路：通过比较不同类型催化剂（主要是酶与无机催化剂）对同一种底物的催化反应速率，得出结论。

（2）实验设计方案

项目实验组对照组

材料等量的同一种底物

与底物相对应的“酶溶液”（如等量

等量的“无机催化剂”

试剂

肝脏研磨液)

现象反应速率很快，或反应用时短反应速率缓慢，或反应用时长

结论酶具有高效性

3．酶的专一性相关实验的设计思路和方案

（1）实验设计思路：底物不同（自变量为底物的种类），但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。

（2）实验设计方案

项目实验组对照组

材料与酶相对应的底物另外一种底物（等量）

试剂与底物相对应的酶同一种酶（等量）

现象发生反应不发生反应

结论酶具有专一性

3．下图是“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的4个组别，错误的是()

A．温度是组别3号与4号的无关变量

B．组别1号为对照组，其余为实验组

C．组别1号与4号对照，说明酶具有高效性

D．组别3号和4号实验不能置于90 ℃水浴中进行

【答案】C

【解析】

【详解】

A、3号和4号的变量是催化剂不同，温度相同，故温度是无关变量，A正确；

B、组别1号不做处理，为对照组，其余的为实验组，B正确；

C、1号和4号自变量是是否加肝脏研磨液，能说明酶具有催化作用，由于没有与无机催化剂相比，不能得出高效性，故C错误；

D、3号和4号实验不能置于90℃中，因为酶的作用条件温和，故D正确。

故选C。

【点睛】

本题考查酶的特性有关实验，意在考查考生理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用的能力。

4．下列对实验的相关叙述，正确的是（）

A．探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的专一性作用时，可用碘液替代斐林试剂进行鉴定

B．用于检测可溶性还原糖的斐林试剂其实质就是新制的氢氧化铜

C．若探究温度对酶活性的影响，可选择过氧化氢溶液作为底物

D．检测试管中的梨汁是否有葡萄糖，可加入适量斐林试剂后，摇匀并观察颜色变化

【答案】B

【解析】

【分析】

1、蔗糖和蔗糖水解产物（葡萄糖和果糖）均不能与碘液作用，即碘液不能鉴定蔗糖是否被水解。

2、温度影响过氧化氢的分解速度。

3、斐林试剂鉴定还原性糖需要水浴加热，才能出现砖红色沉淀。

【详解】

A、探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的专一性作用中，碘液只能鉴定淀粉有没有被水解，不能鉴定蔗糖有没有被水解，A错误；

B、斐林试剂是由甲液（质量浓度为0.1g/mL氢氧化钠溶液）和乙液（质量浓度为0.05g/mL硫酸铜溶液）组成，用于鉴定还原糖，使用时要将甲液和乙液混合均匀后再加入含样品的试管中，其实质就是新制的氢氧化铜与还原性糖反应，在水浴加热的条件下生成砖红色沉淀，B正确；

C、酶可以催化过氧化氢分解，加热也能加速过氧化氢的分解，所以若要探究温度对酶活性的影响，不能选择过氧化氢溶液作为底物，C错误；

D、使用斐林试剂鉴定还原性糖需要水浴加热才能出现砖红色沉淀，且斐林试剂只能检测还原性糖的存在，不能检测是哪种还原性糖，D错误。

故选B。

考向3 温度和pH对酶活性影响的探究——变量的确定与控制

探究酶的最适温度（或pH）的实验设计思路和方案

（1）实验设计思路：设计探究酶的最适温度（或pH）实验时需设置一系列不同温度（或pH）的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论。

相同时间内，酶促反应中生成物量最多或底物剩余量最少的一组所处的温度（或pH）即最适温度（或pH）。相邻组间的差值（即梯度值）越小，测得的最适温度（或pH）就越精确。

（2）实验设计方案

组别编号 1 2 ····n

实验材料等量的相同材料

温度或pH T1（a1）T2（a2）····T n（a n）

衡量指标相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余量的多少

生成物量最多的一组，或底物剩余量最少的一组对应的温度（或pH）最接近最适实验结论

温度（或pH）

技巧点拨

变量的确定和控制是实验设计中极其重要的环节。自变量是实验过程中由实验者所操纵的因素或条件，是作用于实验对象的刺激变量。自变量需以实验目的为依据，应具有可变性和可操作性。无关变量是实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件（即与研究目标无关，但影响研究结果的变量）。

（1）在探究温度对酶活性影响的实验中，自变量是温度（设置一系列不同梯度的温度，至少三组以上），而pH、试剂的用量等是无关变量（应相同且适宜）。

（2）在探究pH对酶活性影响的实验中，自变量是pH（设置一系列不同梯度的pH，至少三组以上)，而温度、各种试剂的用量等是无关变量（应相同且适宜）。

（3）在探究温度对酶活性影响的实验中，把盛有适量且等量的可溶性淀粉溶液的1、2、3号试管，分别放入冰水浴、37 ℃水浴及沸水浴中处理5 min，同时，把盛有适量且等量的淀粉酶溶液的1'、2’、3’号试管放入冰水浴、37 ℃水浴及沸水浴中处理5 min。

将1、2、3号试管分别与1’、2’、3’号试管中的溶液混合，这样做的目的是严格控制自变量，保证每一组实验中的酶所发挥作用的温度是先前预设的温度。

（4）每一个对照实验中，只允许有一个自变量，所有的无关变量应相同且适宜。

知识拓展

（1）若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。

（2）若选择淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控温度。

（3）在探究温度对酶活性的影响实验中，不宜选择过氧化氢（H2O2）和过氧化氢酶作为实验材料，因为过氧化氢（H2O2）在常温常压时就能分解，在加热的条件下分解速率会加快，从而影响实验结果。

5．某同学探究温度、pH、底物浓度与酶促反应速率的关系，绘制出如下曲线图。有关叙述正确的是( )

A．图1中，A点时酶活性很低，因此酶促反应速率也很低

B．图2中，D点与F点酶的空间结构都被破坏，因此酶活性较低

C．图3中，将相关因素从G点调至H点，酶促反应速率不能升至最高

D．图1、图2、图3中相关因素依次是底物浓度、pH、温度

【答案】C

【解析】

【分析】

图1横坐标可以表示底物浓度，图2横坐标可以表示温度，图3横坐标可以表示pH。

【详解】

图1中，自变量是底物浓度，底物浓度不影响酶活性，反应速率低是因为底物浓度低，A错误；图2中，D 点低温不破坏酶的空间结构，F点酶的空间结构被破坏，B错误；图3中，G点酶变性失活，酶促反应速率不会升高，C正确；图1、图2、图3中相关因素依次是底物浓度、温度、pH，D错误。故选C。

6．下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，下列相关分析合理的是（）

A．本实验的因变量是不同的催化剂

B．本实验的无关变量有温度和酶的用量等

C．1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验

D．分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低化学反应的活化能

【答案】C

【解析】

【分析】