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高考提分微課 一 與酶相關的實驗探究一 三法 探究與酶相關的實驗1 試劑檢測法 鑒定酶的本質 1 設計思路從酶的化學本質上來講 絕大多數的酶是蛋白質 少數的酶是RNA 所以對酶本質的鑒定就是考查蛋白質或RNA的鑒定方法 因此 可以利用鑒定蛋白質或者RNA的原理設計實驗方案進而鑒定酶的本質 2 實驗方案 現(xiàn)象及結論 典例1 2018江西上高八校高三 豬籠草是一種食蟲植物 為了驗證豬籠草分泌液中有蛋白酶 某學生設計了兩組實驗 如圖所示 在35 水浴中保溫一段時間后 甲 乙試管中加入適量的雙縮脲試劑 丙 丁試管中不加任何試劑 下列對實驗現(xiàn)象的預測正確的是 A 甲和乙中溶液都呈紫色 丙和丁中蛋白塊消失B 甲中溶液呈紫色 乙中溶液不呈紫色 丙中蛋白塊消失 丁中蛋白塊不消失C 甲和乙中溶液呈紫色 丙中蛋白塊消失 丁中蛋白塊不消失D 甲和乙中溶液都不呈紫色 丙中蛋白塊消失 丁中蛋白塊不消失 答案 解析 2 用 對比實驗法 驗證酶的高效性和專一性 1 驗證酶的高效性 設計思路驗證酶高效性的方法是 對比法 自變量為不同類型催化劑 因變量為化學反應的速率 實驗方案 現(xiàn)象及結論 2 驗證酶的專一性 設計思路 常見的方案有兩種 即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同 最后通過觀察酶促反應能否進行得出結論 設計方案 現(xiàn)象及結論 典例2研究人員從一種野生植物的貯藏根中提取出一種化學物質 有人認為這是一種能催化葡萄糖分解的酶 有人認為這是一種能催化蔗糖分解的酶 請回答以下問題 1 寫出鑒定此物質的化學本質是否是蛋白質的兩種方法 第一種鑒定方法 第二種鑒定方法 2 為了探究此物質是催化葡萄糖分解的酶還是催化蔗糖分解的酶 研究人員設計了下圖所示的實驗過程 請預測可能的實驗結果 水浴加熱后 如果 說明該物質是能催化蔗糖分解的酶 如果 則說明該物質是能催化葡萄糖分解的酶 答案 1 用雙縮脲試劑處理用蛋白酶處理 2 兩支試管均出現(xiàn)磚紅色沉淀兩支試管均不出現(xiàn)磚紅色沉淀解析 1 蛋白質與雙縮脲試劑發(fā)生作用 會產生紫色反應 不溶于水的蛋白質在蛋白酶的催化下可以水解為溶于水的多肽 氨基酸 2 葡萄糖是還原糖而蔗糖是非還原糖 但蔗糖分解的產物為還原糖 若兩支試管都出現(xiàn)磚紅色沉淀 則該物質是能催化蔗糖分解的酶 若兩支試管都不出現(xiàn)磚紅色沉淀 說明蔗糖沒有被分解而葡萄糖被分解 故該物質是能催化葡萄糖分解的酶 3 梯度法 探究酶的最適溫度和最適pH 1 設計思路 2 實驗操作 探究酶的最適溫度 典例3 2018湖北荊州中學月考 某課外活動小組用淀粉酶探究pH對酶活性的影響 得到下圖所示的實驗結果 請回答相關問題 1 酶活性是指 該實驗的自變量是 以作為檢測因變量的指標 2 上圖所示的實驗結果與預期不符 于是活動小組又進行 填 對照 對比 或 重復 實驗 得到與上圖無顯著差異的結果 查閱資料后發(fā)現(xiàn) 鹽酸能催化淀粉水解 因此推測 該實驗中淀粉可能是在和的作用下分解的 pH為3條件下的酶活性 填 小于 等于 或 大于 pH為9條件下的酶活性 原因是 3 在常溫 常壓下 與鹽酸相比 淀粉酶降低反應活化能的作用更顯著 判斷依據是 答案 1 酶對化學反應的催化效率pH單位時間 1h 淀粉剩余量 2 重復淀粉酶鹽酸小于由于pH為3條件下 鹽酸也能催化淀粉的水解 3 1h后 pH為7的條件下淀粉的剩余量小于pH為1條件下淀粉剩余量 解析 1 酶活性是指酶對某化學反應的催化效率 該實驗題目是用淀粉酶探究pH對酶活性的影響 因此自變量為pH 可以檢測反應后淀粉的剩余量來判斷不同pH下酶的活性 2 題圖所示的實驗結果與預期不符 可以重復以上實驗 實驗結果題圖無顯著差異 說明操作沒有錯誤 淀粉可能是在淀粉酶和鹽酸的作用下分解了 由圖可知 pH為3和pH為9的條件下淀粉的剩余量相等 說明pH為3條件下的酶活性小于pH為9條件下的酶活性 原因是pH為3條件下 鹽酸能催化淀粉水解干擾了實驗結果 3 由圖可知 1h后 pH為7的條件下 僅淀粉酶具有催化淀粉水解的作用 淀粉的剩余量小于pH為1條件下 pH為1的條件下 淀粉酶失活 僅鹽酸具有催化淀粉水解的作用 淀粉剩余量多 說明常溫 常壓下 與鹽酸相比 淀粉酶降低反應活化能的作用更顯著 二 與酶相關的探究實驗設計及分析1 與酶相關的探究實驗設計設置對照實驗可以排除無關變量的干擾 增加實驗的可信度 要想正確設置對照 自變量的確定是關鍵 2 與酶相關探究實驗設計策略 1 探究酶的高效性 應合理設計對照實驗 嚴格控制實驗變量 2 探究酶的專一性 設計實驗首先確認變量 淀粉 蔗糖 水解的速率即因變量 從因變量入手推知自變量對因變量影響的程度或它們之間的關系 淀粉 蔗糖在實驗過程中的濃度 用量 淀粉酶的濃度 用量 水解過程的溫度等都為無關變量 需加以控制 以排除其對實驗結果的影響 3 探究溫度對酶活性的影響 研究溫度 自變量 對某一特定反應的影響時 要在其他因素 無關變量 相同的條件下進行 觀察不同的自變量 不同的溫度 對特定反應的影響結果 因變量 以便對實驗結果 自變量與因變量關系 進行科學的分析 典例4下面的表格分別是某興趣小組探究溫度對酶活性影響的實驗步驟和探究某種過氧化氫酶的最適pH的實驗結果 據此回答下列問題 1 在實驗一中 pH屬于變量 2 實驗一的 步驟為錯誤操作 正確的操作應該是 3 實驗一的第 步最好選用 試劑 測定單位時間內淀粉的 4 如將實驗一的新鮮淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液換為新鮮肝臟研磨液和H2O2溶液 你認為是否科學 為什么 5 分析實驗二的結果 可得到的結論是 在該預實驗的基礎上要進一步探究該過氧化氫酶的最適pH 可在pH為之間設置更小的梯度進行研究 答案 1 無關 2 將新鮮淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分別保溫后再混合 其他合理答案也可 3 碘液剩余量 4 不科學因為溫度會直接影響H2O2溶液的分解 5 該過氧化氫酶的最適pH約為7 pH過低或過高酶活性均降低 或在pH5 7的范圍內 隨pH的升高該過氧化氫酶活性升高 在pH7 9的范圍內 隨pH的升高該過氧化氫酶活性降低 6 8解析 1 實驗一是探究溫度對酶活性的影響 因此pH屬于實驗中的無關變量 2 實驗一中先讓淀粉酶與淀粉溶液混合 沒有控制溫度 淀粉會發(fā)生水解作用影響實驗結果 3 實驗一中用碘液比用斐林試劑檢測效果好 用斐林試劑需要加熱 加熱會影響實驗結果 4 實驗一中溫度會影響H2O2的分解 所以探究溫度影響酶活性實驗一般不用H2O2作為底物 5 實驗二表明在pH為7時 酶催化效率較高