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1、2022年高三生物一輪復(fù)習(xí) 專題培優(yōu)課 破解酶實驗難題的三種方法 新人教版
一、試劑檢測法——鑒定酶的本質(zhì)
1.設(shè)計思路
從酶的化學(xué)本質(zhì)上來講,絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì),少數(shù)的酶是RNA。在高中教材中常見的一些酶,如淀粉酶、蛋白酶等,其本質(zhì)都是蛋白質(zhì),所以對酶本質(zhì)的鑒定常常是變相地考查蛋白質(zhì)的鑒定方法。因此,使用雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色反應(yīng)的鑒定方案即可。
2.設(shè)計方案
項目
實驗組
對照組
材料
待測酶溶液
已知蛋白液(等量)
試劑
分別加入等量的雙縮脲試劑
現(xiàn)象
是否呈現(xiàn)紫色
呈現(xiàn)紫色
結(jié)論
呈現(xiàn)紫色說明該酶為蛋白質(zhì)類;否則該酶的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)
二
2、、對比法——探究或驗證酶的高效性、專一性及影響酶活性的因素
1.驗證酶的高效性
(1)設(shè)計思路:驗證酶高效性的方法是“對比法”,即通過對不同類型催化劑(主要是與無機催化劑作比較)催化底物反應(yīng)速率進(jìn)行比較,得出結(jié)論。
(2)設(shè)計方案:
項目
實驗組
對照組
材料
等量的同一種底物
試劑
與底物相對應(yīng)的酶溶液
等量的無機催化劑
現(xiàn)象
反應(yīng)速率很快;或反應(yīng)用時短
反應(yīng)速率緩慢;或反應(yīng)用時長
結(jié)論
酶具有高效性
2.驗證酶的專一性
(1)設(shè)計思路:驗證酶專一性的方法也是“對比法”,常見的有兩種方案: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(yīng)能否進(jìn)行得出
3、結(jié)論。
(2)設(shè)計方案:
項目
方案一
方案二
實驗組
對照組
實驗組
對照組
材料
底物相同(等量)
與酶相對應(yīng)的底物
另外一種底物
試劑
與底物相對應(yīng)的酶
另外一種酶
同一種酶(等量)
現(xiàn)象
發(fā)生反應(yīng)
不發(fā)生反應(yīng)
發(fā)生反應(yīng)
不發(fā)生反應(yīng)
結(jié)論
酶具有專一性
酶具有專一性
3.探究不同環(huán)境因素對酶活性的影響
(1)設(shè)計思路:采取對比的手段,將待探究的環(huán)境因素施加到實驗組上,將其與對照組比較,觀察酶促反應(yīng)速率的變化,就可確定該環(huán)境因素對酶活性的影響。
(2)設(shè)計方案:
項目
實驗組
對照組
材料
等量的同一種底物和等量的同種酶
4、
試劑
待測的自變量
蒸餾水或其他無關(guān)變量
現(xiàn)象
反應(yīng)速率快或慢
為正常的反應(yīng)速率
結(jié)論
反應(yīng)速率快→對酶活性有促進(jìn)作用;反應(yīng)速率慢→對酶活性有抑制作用;反應(yīng)速率沒有變化→無影響
三、梯度法——確定酶的最適溫度和pH
1.設(shè)計思路
常用“梯度法”來探究酶的最適溫度(或pH),設(shè)計實驗時需設(shè)置一系列不同溫度(或pH)的實驗組進(jìn)行相互對照,最后根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結(jié)論:酶促反應(yīng)時間最短的一組所處的溫度(或pH)即最適溫度(或pH)。相鄰組間的差值(即梯度值)越小,測定的最適溫度(或pH)就越精確。特別注意:在設(shè)計實驗過程中,根據(jù)“單一變量原則”,除自變量(如溫度或pH等)成等
5、差數(shù)列相互對照外,其他所有無關(guān)變量都必須相同(包括材料的大小、質(zhì)量、生長狀況等)。
2.一般步驟
組別編號
1
2
…
n
實驗材料
等量的同種底物
pH
a1
a2
…
an
溫度
T1
T2
…
Tn
衡量指標(biāo)
相同時間內(nèi) ,各組酶促反應(yīng)中生成物量的多少,或底物剩余的多少
實驗結(jié)論
生成物量最多的一組,或底物剩余最少的一組所處溫度(或pH)為最適溫度(或pH)
1.(xx·新課標(biāo)全國卷)甲、乙兩種酶用同一種蛋白酶處理,酶活性與處理時間的關(guān)系如右圖所示。下列分析錯誤的是( )
A.甲酶能夠抗該種蛋白酶降解
B.甲酶不可能是具有催
6、化功能的RNA
C.乙酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)
D.乙酶活性的改變是因為其分子結(jié)構(gòu)的改變
解析:選B 酶具有專一性,蛋白酶能催化蛋白質(zhì)降解。因在蛋白酶的作用下,甲酶活性沒有變化而乙酶活性逐漸下降,故甲酶的本質(zhì)不是蛋白質(zhì),有可能是RNA;而乙酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),在蛋白酶的作用下其空間結(jié)構(gòu)被改變。
2.為驗證酶的專一性,采用的最佳實驗方案是( )
選項
等量的底物
分別加入等量的酶
分別加入等量的試劑
a組
b組
A.
麥芽糖
葡萄糖
麥芽糖酶
斐林試劑
B.
蔗糖
麥芽糖
蔗糖酶
斐林試劑
C.
淀粉
蔗糖
淀粉酶
斐林試劑
D.
淀粉
蔗
7、糖
淀粉酶
碘液
解析:選C 由于麥芽糖和葡萄糖都是還原糖,因此使用斐林試劑鑒定,a、b兩組都會有磚紅色沉淀生成。蔗糖雖然沒有還原性,但是被蔗糖酶水解后會有還原糖生成,因此也不合理。淀粉可被淀粉酶催化水解,因此,反應(yīng)完成后,a、b兩組都沒有淀粉存在,用碘液檢測也不合理。淀粉和蔗糖都不具有還原性,在淀粉酶的催化下,淀粉水解生成麥芽糖和葡萄糖,因此可用斐林試劑進(jìn)行檢測。
3.下列是有關(guān)某種淀粉酶的實驗,處理方式及結(jié)果如下表及圖所示。根據(jù)結(jié)果判斷,敘述正確的是( )
試管編號
試管Ⅰ
試管Ⅱ
試管Ⅲ
pH
8
8
7
溫度
60℃
40℃
40℃
淀粉酶
1
8、 mL
1 mL
1 mL
淀粉
1 mL
1 mL
1 mL
A.該淀粉酶在作用40 min后便會失去活性
B.在60℃的環(huán)境中此種淀粉酶已失去活性
C.此種淀粉酶在中性環(huán)境中的催化效率比偏堿性中的高
D.物質(zhì)甲對試管Ⅲ中淀粉酶活性的促進(jìn)作用大于試管Ⅱ
解析:選B 由圖中試管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的相應(yīng)處理及其淀粉含量的改變情況可知:試管Ⅱ與試管Ⅰ僅有溫度不同,導(dǎo)致試管Ⅰ中淀粉含量不下降的原因可能是溫度過高導(dǎo)致酶變性失活;試管Ⅱ(pH=8)、試管Ⅲ(pH=7)內(nèi)的淀粉都減少了,但是試管Ⅱ減少得更快,說明此淀粉酶在堿性環(huán)境中的催化效率比在中性環(huán)境中高。
4.甲、乙、丙三位同學(xué)圍
9、繞酶的特性進(jìn)行了如下探究實驗,請你運用所學(xué)知識,指出三位同學(xué)實驗中存在的問題,并提出修正方案。
(1)甲同學(xué)探究酶具催化作用:取一支試管,加入2 mL H2O2溶液,再加2滴新鮮土豆研磨液(研磨液中含過氧化氫酶),觀察到大量氣泡產(chǎn)生,用帶火星的衛(wèi)生香檢測,衛(wèi)生香猛烈燃燒,說明酶具有催化作用。
存在問題:______________________________________________________________。
修正方案:________________________________________________________________。
(2)乙同學(xué)探究p
10、H對酶活性的影響:①取12支試管并編號為1~12,各加入0.3 cm3蛋白塊,調(diào)節(jié)各試管的pH分別為1~12;②同時向12支試管內(nèi)各加入等量的胰蛋白酶;③均放入盛有冰水的大燒杯內(nèi)一段時間;④觀察并記錄各試管中蛋白塊消失的時間。
存在問題:________________________________________________________________。
修正方案:_________________________________________________________________。
(3)丙同學(xué)探究溫度對酶活性的影響:①取6支試管并編號為A、A1、B、B1、C、
11、C1。在試管A、B、C中都加入等量的淀粉溶液,在試管A1、B1、C1中都加入等量淀粉酶溶液。②將試管A、A1放入60℃水中,試管B、B,放入100℃水中,試管C、C1放入冰水中,維持5 min。③分別將等量的淀粉酶溶液注入相同溫度下的淀粉溶液中,搖勻后,維持5 min。④取出試管,用斐林試劑檢測實驗結(jié)果。
存在問題:_______________________________________________________________。
修正方案:_________________________________________________________________。
解
12、析:(1)從“實驗?zāi)康摹敝姓页觥白宰兞俊?,然后根?jù)自變量設(shè)置分組進(jìn)行探究,是解答本小題的突破口。“探究酶具催化作用”是實驗?zāi)康?,其自變量是有無酶。由于新鮮土豆研磨液中含有過氧化氫酶,因此,應(yīng)設(shè)置一個空白對照組——添加等量的蒸餾水。(2)“探究pH對酶活性的影響”是實驗?zāi)康模潜仨氁WC其他無關(guān)變量適宜,不能影響酶的活性。本題中將各組置于冰水中不合理。(3)對于實驗結(jié)果的觀察,有些可以不借助試劑,如第(2)小題,有些需要借助試劑,如本小題。使用斐林試劑檢測時要用熱水浴加熱處理,放入冰水中的那組在加熱過程中,可能仍會有酶促反應(yīng)進(jìn)行,因此可改用碘液檢測,再根據(jù)顏色深淺,判定酶促反應(yīng)進(jìn)行的程度。
答案:(1)缺少對照組 應(yīng)再取一支試管,滴加2滴蒸餾水,其余條件都相同,觀察不到氣泡產(chǎn)生 (2)無關(guān)變量(或溫度)不適宜 應(yīng)把12支試管放入37℃的水浴中保溫相同時間 (3)檢測結(jié)果的試劑不合適 應(yīng)該是取出試管恢復(fù)至室溫后各加入等量的碘液