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1、高考提分微課高考提分微課(一一)與酶相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究與酶相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究-2-一二一、“三法”探究與酶相關(guān)的實(shí)驗(yàn)1.試劑檢測(cè)法鑒定酶的本質(zhì)(1)設(shè)計(jì)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(duì)酶本質(zhì)的鑒定常常是變相地考查蛋白質(zhì)或RNA的鑒定方法。因此,可以利用鑒定蛋白質(zhì)或者RNA的原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)而鑒定酶的本質(zhì)。-3-一二(2)實(shí)驗(yàn)方案、現(xiàn)象及結(jié)論-4-一二典例1某興趣小組圍繞酶的特性進(jìn)行如下兩個(gè)實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)一:已知酚氧化酶的本質(zhì)為蛋白質(zhì),能使無色的酚氧化為褐色,比如酚氧化酶可引起果蔬酶促褐變,也是引起果汁

2、褐變的最主要因素。將含有酚氧化酶的提取液分裝在甲、乙、丙三支試管內(nèi),然后進(jìn)行以下操作:第一步,甲試管不做處理,乙試管加入蛋白酶,丙試管滴加強(qiáng)酸物質(zhì)。第二步,10 min后,向每支試管內(nèi)分別加入2 mL緩沖液。第三步,再向每支試管內(nèi)加入2 mL酚類物質(zhì),并觀察三支試管內(nèi)溶液的顏色變化。-5-一二(1)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果:甲、乙、丙三支試管內(nèi)的顏色分別為、。(2)實(shí)驗(yàn)分析:試管甲、丙對(duì)照,可得出的結(jié)論是。(3)知識(shí)拓展:酚氧化酶的合成是否需要酶的催化?;是否需要ATP提供能量?。-6-一二實(shí)驗(yàn)二:驗(yàn)證淀粉酶的專一性,設(shè)計(jì)以下三種方案。(4)方案一不可行的原因是;方案三不可行的原因是。-7-一二答案:(1

3、)褐色無色無色(2)強(qiáng)酸使酶失去活性(3)需要需要(4)該方案所用的碘液不能檢測(cè)蔗糖是否被水解該方案只能驗(yàn)證酶具有專一性,但不能驗(yàn)證特定酶的專一性解析:實(shí)驗(yàn)一:(1)已知酚氧化酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì),能使無色的酚氧化生成褐色的物質(zhì),甲試管只含有酚氧化酶和酚類物質(zhì),酚氧化酶能使無色的酚氧化生成褐色的物質(zhì),因此試管中呈現(xiàn)褐色;乙試管含有酚氧化酶和加入蛋白酶,蛋白酶催化酚氧化酶分解,因此試管中只呈現(xiàn)酚類物質(zhì)的顏色,即無色;丙試管含有酚氧化酶,并滴加強(qiáng)酸物質(zhì),強(qiáng)酸使酶失去活性,因此試管中只呈現(xiàn)酚類物質(zhì)的顏色。-8-一二(2)實(shí)驗(yàn)分析:試管甲、丙不同的是丙試管中加了強(qiáng)酸,形成對(duì)照實(shí)驗(yàn),丙試管中呈現(xiàn)無色,可得出

4、的結(jié)論是強(qiáng)酸使酚氧化酶失去活性。(3)酚氧化酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),其合成需要酶的催化,同時(shí)需要ATP提供能量。實(shí)驗(yàn)二:(4)淀粉被淀粉酶催化分解了,因此一組用碘液鑒定,不能呈現(xiàn)藍(lán)色。蔗糖與碘液不會(huì)發(fā)生顏色反應(yīng),也不會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色。這樣不能檢測(cè)酶的專一性。本實(shí)驗(yàn)中用碘液能檢測(cè)出淀粉有沒有被分解,但碘液不能檢測(cè)蔗糖有沒有被分解,故本實(shí)驗(yàn)可用斐林試劑檢測(cè),而不可用碘液檢測(cè)。本實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證淀粉酶的專一性,因此不能用淀粉酶和蔗糖酶兩種酶來進(jìn)行實(shí)驗(yàn),如方案三的設(shè)計(jì),只能證明酶具有專一性,而不是淀粉酶具有專一性。-9-一二2.用“對(duì)比實(shí)驗(yàn)法”探究或驗(yàn)證酶的高效性、專一性及影響酶活性的因素(1)驗(yàn)證酶的高效性設(shè)計(jì)思

5、路驗(yàn)證酶高效性的方法是“對(duì)比法”,自變量為不同類型催化劑,因變量為底物的反應(yīng)速率。-10-一二實(shí)驗(yàn)方案、現(xiàn)象及結(jié)論(2)酶的專一性的實(shí)驗(yàn)探究方法對(duì)比法設(shè)計(jì)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(yīng)能否進(jìn)行得出結(jié)論。-11-一二設(shè)計(jì)方案、現(xiàn)象及結(jié)論-12-一二典例2研究人員從一種野生植物的貯藏根中提取出一種化學(xué)物質(zhì),有人認(rèn)為這是一種能催化葡萄糖分解的酶,有人認(rèn)為這是一種能催化蔗糖分解的酶。請(qǐng)回答以下問題:(1)寫出鑒定此物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是否是蛋白質(zhì)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(zhì)是催化葡萄糖分解的酶還是催化蔗糖分解的酶,研

6、究人員設(shè)計(jì)了下圖所示的實(shí)驗(yàn)過程,請(qǐng)預(yù)測(cè)可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。-13-一二水浴加熱后,如果,說明該物質(zhì)是能催化蔗糖分解的酶;如果,則說明該物質(zhì)是能催化葡萄糖分解的酶。(3)若以上實(shí)驗(yàn)完成后,已經(jīng)確定其為催化葡萄糖分解的酶,且化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),現(xiàn)需要確定其催化作用的最適溫度,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本思路是先確定,再參照上圖中甲試管的處理方法進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,再在其中磚紅色沉淀最少的兩支試管所對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間內(nèi),設(shè)置,重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。答案解析解析關(guān)閉(1)蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用,會(huì)產(chǎn)生紫色反應(yīng);不溶于水的蛋白質(zhì)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(chǎn)

7、物為還原糖,若兩支試管都出現(xiàn)磚紅色沉淀,則該物質(zhì)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(zhì)是能催化葡萄糖分解的酶。(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本思路:先確定系列溫度梯度,再找出其中磚紅色沉淀最少的兩支試管,根據(jù)它們所對(duì)應(yīng)的溫度,在這兩個(gè)溫度值之間設(shè)置差值更小的系列溫度梯度。答案解析關(guān)閉(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(3)系列溫度梯度差值更小的系列溫度梯度-14-一二3.梯度法探究酶的最適溫度和最適pH(1)設(shè)計(jì)思路-15-一二(2)實(shí)驗(yàn)操作探究酶的最適溫度:-16-一二探究酶的最適pH:-17

8、-一二典例3(2016河北冀州一模,29)受損傷的馬鈴薯細(xì)胞內(nèi)酚氧化酶(PPO)和底物(酚類物質(zhì))直接接觸,引起馬鈴薯的褐變,為探究溫度對(duì)PPO活性的影響,實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):(1)PPO粗提液的提取:低溫下將新鮮馬鈴薯用蒸餾水洗凈、去皮,取20 g樣品放入含50 mL磷酸緩沖液(pH為5.5)的研缽中,同時(shí)加入少量石英砂,研磨、離心,上清液即為PPO的粗提液,加緩沖液研磨的目的是。-18-一二(2)不同溫度下PPO活性的測(cè)定(注:反應(yīng)底物充足;實(shí)驗(yàn)結(jié)果中“+”越多褐色越深)-19-一二 實(shí)驗(yàn)步驟順序有不妥之處,請(qǐng)改正。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:15 和30 溫度條件,PPO具有相同的活性,從酶的特性分

9、析其原因是。為進(jìn)一步探究PPO最適溫度,應(yīng)在范圍內(nèi)設(shè)置溫度梯度。答案解析解析關(guān)閉(1)酶容易變性失活,所以緩沖液是為了維持pH,保證PPO的活性。(2)“反應(yīng)”的步驟應(yīng)改在“溫度預(yù)處理”之后。15 和30 溫度條件,PPO具有相同的活性,從酶的特性分析其原因是溫度對(duì)酶活性的影響呈倒鐘型,在酶的最適溫度前后有相同的催化效率。由表可知在15 和30 時(shí)酶活性較高,因?yàn)楹稚钌?所以為進(jìn)一步探究PPO最適溫度,應(yīng)在1530 之間范圍內(nèi)設(shè)置更小的溫度梯度。答案解析關(guān)閉(1)維持pH,保持PPO的活性(防止PPO失活,一定要寫到“PPO活性”)(2)“反應(yīng)”步驟改在“溫度預(yù)處理”之后在酶的最適溫度前后,

10、可以有相同的催化效率(答題給分點(diǎn)“要寫到酶有最適溫度”和“最適溫度前后”)1530-20-一二二、與酶相關(guān)的探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析1.與酶相關(guān)的探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)可以排除無關(guān)變量的干擾,增加實(shí)驗(yàn)的可信度。要想正確設(shè)置對(duì)照,自變量的確定是關(guān)鍵。-21-一二2.與酶相關(guān)探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)策略(1)探究酶的高效性:應(yīng)合理設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn),嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)變量。(2)探究酶的專一性:設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)首先確認(rèn)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(duì)因變量影響的程度或它們之間的關(guān)系。淀粉、蔗糖在實(shí)驗(yàn)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(guān)變量,需加以控制,以排除其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

11、。(3)探究溫度對(duì)酶活性的影響:研究溫度(自變量)對(duì)某一特定反應(yīng)的影響時(shí),要在其他因素(無關(guān)變量)相同的條件下進(jìn)行。觀察不同的自變量(不同的溫度)對(duì)特定反應(yīng)的影響結(jié)果(因變量),以便對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果(自變量與因變量關(guān)系)進(jìn)行科學(xué)的分析。-22-一二典例4(2016廣西玉林陸川中學(xué)月考,9)下面的表格分別是某興趣小組探究溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)步驟和探究某種過氧化氫酶的最適pH的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。-23-一二-24-一二據(jù)此回答下列問題。(1)在實(shí)驗(yàn)一中,pH屬于變量。(2)實(shí)驗(yàn)一的步驟為錯(cuò)誤操作,正確的操作應(yīng)該是。(3)實(shí)驗(yàn)一的第步最好選用(試劑)測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)淀粉的。(4)如將實(shí)驗(yàn)一的新鮮淀粉酶溶液和可溶性

12、淀粉溶液換為新鮮肝臟研磨液和H2O2溶液,你認(rèn)為是否科學(xué)?,為什么?。(5)分析實(shí)驗(yàn)二的結(jié)果,可得到的結(jié)論是;在該預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上要進(jìn)一步探究該過氧化氫酶的最適pH,可在pH為之間設(shè)置更小的梯度進(jìn)行研究。答案解析解析關(guān)閉(1)實(shí)驗(yàn)一是探究溫度對(duì)酶活性的影響,因此pH屬于實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量。(2)實(shí)驗(yàn)一中先讓淀粉酶與淀粉溶液混合,沒有控制溫度,淀粉會(huì)發(fā)生水解作用影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(3)實(shí)驗(yàn)一中用碘比用斐林試劑檢測(cè)結(jié)果好,用斐林試劑需要加熱,加熱會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(4)實(shí)驗(yàn)一中溫度會(huì)影響H2O2的分解,所以探究溫度影響酶活性實(shí)驗(yàn)一般不用底物H2O2。(5)實(shí)驗(yàn)二表明在pH為7時(shí),酶催化效率較高。答案解析關(guān)閉(1)無關(guān)(2)將新鮮淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分別恒溫后再混合(其他合理答案也可)(3)碘液剩余量(4)不科學(xué)因?yàn)闇囟葧?huì)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pH 57的范圍內(nèi)隨pH的升高該過氧化氫酶活性升高,在pH 79的范圍內(nèi)隨pH的升高該過氧化氫酶活性降低)68