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1、高考提分微课(一),-2-,与酶相关的实验探究 一、“三法”探究与酶相关的实验 1.试剂检测法鉴定酶的本质 (1)设计思路 从酶的化学本质上来讲,绝大多数的酶是蛋白质,少数的酶是RNA。所以对酶本质的鉴定就是考查蛋白质或RNA的鉴定方法。因此,可以利用鉴定蛋白质或者RNA的原理设计实验方案进而鉴定酶的本质。 (2)实验方案、现象及结论,-3-,典例1(2018江西上高八校高三)猪笼草是一种食虫植物,为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶,某学生设计了两组实验,如图所示,在35 水浴中保温一段时间后,甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂,丙、丁试管中不加任何试剂,下列对实验现象的预测正确的是( ) A.甲和
2、乙中溶液都呈紫色;丙和丁中蛋白块消失 B.甲中溶液呈紫色,乙中溶液不呈紫色;丙中蛋白块消失,丁中蛋白块不消失 C.甲和乙中溶液呈紫色;丙中蛋白块消失,丁中蛋白块不消失 D.甲和乙中溶液都不呈紫色;丙中蛋白块消失,丁中蛋白块不消失,答案,解析,-4-,2.用“对比实验法”验证酶的高效性和专一性 (1)验证酶的高效性 设计思路 验证酶高效性的方法是“对比法”,自变量为不同类型催化剂,因变量为化学反应的速率。 实验方案、现象及结论,-5-,(2)验证酶的专一性 设计思路:常见的方案有两种,即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同,最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。 设计方案、现象及结论,-6-,典例
3、2研究人员从一种野生植物的贮藏根中提取出一种化学物质,有人认为这是一种能催化葡萄糖分解的酶,有人认为这是一种能催化蔗糖分解的酶。请回答以下问题。 (1)写出鉴定此物质的化学本质是否是蛋白质的两种方法。 第一种鉴定方法: 。 第二种鉴定方法: 。,-7-,(2)为了探究此物质是催化葡萄糖分解的酶还是催化蔗糖分解的酶,研究人员设计了下图所示的实验过程,请预测可能的实验结果。 水浴加热后,如果 ,说明该物质是能催化蔗糖分解的酶;如果 ,则说明该物质是能催化葡萄糖分解的酶。,-8-,答案:(1)用双缩脲试剂处理 用蛋白酶处理 (2)两支试管均出现砖红色沉淀 两支试管均不出现砖红色沉淀 解析:(1)蛋白
4、质与双缩脲试剂发生作用,会产生紫色反应;不溶于水的蛋白质在蛋白酶的催化下可以水解为溶于水的多肽、氨基酸。(2)葡萄糖是还原糖而蔗糖是非还原糖,但蔗糖分解的产物为还原糖,若两支试管都出现砖红色沉淀,则该物质是能催化蔗糖分解的酶;若两支试管都不出现砖红色沉淀,说明蔗糖没有被分解而葡萄糖被分解,故该物质是能催化葡萄糖分解的酶。,-9-,3.梯度法探究酶的最适温度和最适pH (1)设计思路,-10-,(2)实验操作 探究酶的最适温度:,-11-,-12-,典例3(2018湖北荆州中学月考)某课外活动小组用淀粉酶探究pH对酶活性的影响,得到下图所示的实验结果。请回答相关问题。 (1)酶活性是指 ,该实验
5、的自变量是 ,以 作为检测因变量的指标。,-13-,(2)上图所示的实验结果与预期不符,于是活动小组又进行 (填“对照”“对比”或“重复”)实验,得到与上图无显著差异的结果。查阅资料后发现,盐酸能催化淀粉水解。因此推测,该实验中淀粉可能是在 和 的作用下分解的。pH为3条件下的酶活性 (填“小于”“等于”或“大于”)pH为9条件下的酶活性,原因是 。 (3)在常温、常压下,与盐酸相比,淀粉酶降低反应活化能的作用更显著,判断依据是 。,-14-,答案 (1)酶对化学反应的催化效率 pH 单位时间(1 h)淀粉剩余量 (2)重复 淀粉酶 盐酸 小于 由于pH为3条件下,盐酸也能催化淀粉的水解 (3
6、)1 h后,pH为7的条件下淀粉的剩余量小于pH为1条件下淀粉剩余量,-15-,解析 (1)酶活性是指酶对某化学反应的催化效率。该实验题目是用淀粉酶探究pH对酶活性的影响,因此自变量为pH,可以检测反应后淀粉的剩余量来判断不同pH下酶的活性。 (2)题图所示的实验结果与预期不符,可以重复以上实验,实验结果题图无显著差异,说明操作没有错误,淀粉可能是在淀粉酶和盐酸的作用下分解了。由图可知,pH为3和pH为9的条件下淀粉的剩余量相等,说明pH为3条件下的酶活性小于pH为9条件下的酶活性,原因是pH为3条件下,盐酸能催化淀粉水解干扰了实验结果。 (3)由图可知,1 h后,pH为7的条件下,仅淀粉酶具
7、有催化淀粉水解的作用,淀粉的剩余量小于pH为1条件下;pH为1的条件下,淀粉酶失活,仅盐酸具有催化淀粉水解的作用,淀粉剩余量多,说明常温、常压下,与盐酸相比,淀粉酶降低反应活化能的作用更显著。,-16-,二、与酶相关的探究实验设计及分析 1.与酶相关的探究实验设计 设置对照实验可以排除无关变量的干扰,增加实验的可信度。要想正确设置对照,自变量的确定是关键。 2.与酶相关探究实验设计策略 (1)探究酶的高效性:应合理设计对照实验,严格控制实验变量。 (2)探究酶的专一性:设计实验首先确认变量。淀粉、蔗糖,水解的速率即因变量,从因变量入手推知自变量对因变量影响的程度或它们之间的关系。淀粉、蔗糖在实
8、验过程中的浓度、用量,淀粉酶的浓度、用量、水解过程的温度等都为无关变量,需加以控制,以排除其对实验结果的影响。 (3)探究温度对酶活性的影响:研究温度(自变量)对某一特定反应的影响时,要在其他因素(无关变量)相同的条件下进行。观察不同的自变量(不同的温度)对特定反应的影响结果(因变量),以便对实验结果(自变量与因变量关系)进行科学的分析。,-17-,典例4下面的表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究某种过氧化氢酶的最适pH的实验结果。,-18-,-19-,据此回答下列问题。 (1)在实验一中,pH属于 变量。 (2)实验一的步骤为错误操作,正确的操作应该是 。 (3)实验一的
9、第步最好选用 (试剂)测定单位时间内淀粉的 。 (4)如将实验一的新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液,你认为是否科学? ,为什么? 。 (5)分析实验二的结果,可得到的结论是 ;在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH,可在pH为 之间设置更小的梯度进行研究。,-20-,答案:(1)无关 (2)将新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别保温后再混合(其他合理答案也可) (3)碘液 剩余量 (4)不科学 因为温度会直接影响H2O2溶液的分解 (5)该过氧化氢酶的最适pH约为7,pH过低或过高酶活性均降低(或在pH 57的范围内,随pH的升高该过氧化氢酶活性升高,在pH 79的范围内,随pH的升高该过氧化氢酶活性降低) 68 解析:(1)实验一是探究温度对酶活性的影响,因此pH属于实验中的无关变量。(2)实验一中先让淀粉酶与淀粉溶液混合,没有控制温度,淀粉会发生水解作用影响实验结果。(3)实验一中用碘液比用斐林试剂检测效果好,用斐林试剂需要加热,加热会影响实验结果。(4)实验一中温度会影响H2O2的分解,所以探究温度影响酶活性实验一般不用H2O2作为底物。(5)实验二表明在pH为7时,酶催化效率较高。,