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1、
專項(xiàng)突破破解有關(guān)酶實(shí)驗(yàn)的三種方法
1.試劑檢測法鑒定酶的本質(zhì)
(1)實(shí)驗(yàn)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)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。
項(xiàng)目
實(shí)驗(yàn)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)紫色說明該酶化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì),否則該酶的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)
2.對比法驗(yàn)證酶的作用及高效性與專
2、一性
(1)酶的催化作用實(shí)驗(yàn)探究。
對照組:反應(yīng)物+清水反應(yīng)物不被分解;
實(shí)驗(yàn)組:反應(yīng)物+等量的相應(yīng)酶溶液反應(yīng)物被分解。
(2)酶的專一性實(shí)驗(yàn)探究:此實(shí)驗(yàn)中的自變量可以是不同反應(yīng)物,也可以是不同酶溶液,因變量是反應(yīng)物是否被分解。
①設(shè)計(jì)思路一:換反應(yīng)物不換酶。
實(shí)驗(yàn)組:反應(yīng)物+相應(yīng)酶溶液反應(yīng)物被分解;
對照組:另一反應(yīng)物+等量相同酶溶液反應(yīng)物不被分解。
②設(shè)計(jì)思路二:換酶不換反應(yīng)物。
實(shí)驗(yàn)組:反應(yīng)物+相應(yīng)酶溶液反應(yīng)物被分解;
對照組:相同反應(yīng)物+等量另一種酶溶液反應(yīng)物不被分解。
(3)酶的高效性實(shí)驗(yàn)探究。
對照組:反應(yīng)物+無機(jī)催化劑底物分解速率;
實(shí)驗(yàn)組:反應(yīng)物+等量
3、酶溶液底物分解速率。
實(shí)驗(yàn)中自變量是無機(jī)催化劑和酶,因變量是底物分解速率。
3.梯度法探究酶的最適溫度或最適pH
(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。
底物的分解量(或剩余量)或產(chǎn)物的生成量
(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程序。
[例題] 下列有關(guān)酶特性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中,最科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊豁?xiàng)是( )
選項(xiàng)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
A
驗(yàn)證酶的催化作用具有高效性
實(shí)驗(yàn)組:2 mL 3%的H2O2溶液+1 mL過氧化氫酶,保溫5 min后觀察
對照組:2 mL 3%的H2O2溶液+1 mL蒸餾水,保溫5 min后觀察
B
驗(yàn)證酶的催化作用具有專一性
實(shí)驗(yàn)組:2 mL 3%的可溶性淀粉溶液+1 mL
4、新鮮唾液,保溫5 min后,碘液檢驗(yàn)
對照組:2 mL 3%的蔗糖溶液+1 mL新鮮唾液,保溫5 min后,碘液檢驗(yàn)
C
探究酶作用的適宜溫度
5 mL 3%的可溶性淀粉溶液+2 mL新鮮唾液+碘液,每隔5 min將溶液溫度升高10 ℃,觀察溶液顏色變化
D
驗(yàn)證pH對酶的催化速率的影響
向三支試管分別加入1 mL不同pH的緩沖液,再依次加入1 mL H2O2酶溶液、2 mL H2O2溶液,用帶火星的衛(wèi)生香檢測
解析:A選項(xiàng)是為了證明酶的高效性,而酶的高效性是通過和無機(jī)催化劑的對比體現(xiàn)出來的,對照組應(yīng)加入FeCl3溶液;B選項(xiàng)中變量的設(shè)計(jì)是正確的,但用碘液只能檢測淀粉的存在,對
5、于蔗糖溶液是否反應(yīng)無法檢測,應(yīng)用斐林試劑檢測;C選項(xiàng)前后溫度的變化對實(shí)驗(yàn)有影響,應(yīng)設(shè)計(jì)多組裝置控制在不同溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
答案:D
1.下列與酶相關(guān)的敘述中,正確的是( )
A.探究酶的專一性時(shí),自變量一定是酶的種類
B.探究酶的高效性時(shí),自變量可以是酶的種類
C.探究溫度對酶活性的影響時(shí),因變量可能不止一種
D.探究pH對酶活性的影響時(shí),自變量不止一種
解析:酶的專一性是指一種酶只能催化一種或一類物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng),若驗(yàn)證酶的專一性,自變量是酶的種類或底物的種類,A錯誤;酶的高效性是指與無機(jī)催化劑相比,酶的催化效率高,若驗(yàn)證酶的高效性,自變量是催化劑的種類,B錯誤;探究溫度對
6、酶活性影響時(shí),因變量可以是單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量,也可以是單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物的生成量,C正確;探究pH對酶活性的影響,自變量是pH不同,D錯誤。
答案:C
2.(2017·廈門質(zhì)檢)為了證明酶的作用具有專一性,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下5組實(shí)驗(yàn),分別選擇一定的試劑進(jìn)行檢測,合理的實(shí)驗(yàn)方案是( )
組別
①
②
③
④
⑤
酶
蛋白酶
蛋白酶
淀粉酶
淀粉酶
淀粉酶
反應(yīng)物
蛋白質(zhì)
淀粉
蛋白質(zhì)
淀粉
麥芽糖
A.①和③對比,用雙縮脲試劑檢測
B.②和④對比,用碘液檢測
C.④和⑤對比,用斐林試劑檢測
D.③和④對比,用斐林試劑檢測
解析:①和③中蛋白酶
7、和淀粉酶均是蛋白質(zhì),不能用雙縮脲試劑檢測;蛋白酶不能催化淀粉水解,淀粉酶可以催化淀粉水解,所以②和④對比,可用碘液檢測;淀粉酶能催化淀粉水解,產(chǎn)生還原糖,淀粉酶雖不能催化麥芽糖水解,但麥芽糖為還原糖,所以④和⑤均能與斐林試劑反應(yīng),形成磚紅色沉淀;蛋白質(zhì)及其水解產(chǎn)物均不能與斐林試劑反應(yīng)。
答案:B
3.(2017·泰安二模)將牛奶和姜汁混合,能使牛奶凝固。某同學(xué)用曾煮沸的姜汁重復(fù)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn),牛奶在任何溫度下均不能凝固。將不同溫度的等量牛奶中混入一些新鮮姜汁,觀察結(jié)果如下表:
溫度/℃
20
40
60
80
100
結(jié)果
15 min后仍未凝固
14 min內(nèi)全部凝固
8、1 min內(nèi)全部凝固
1 min內(nèi)全部凝固
15 min后仍未凝固
根據(jù)以上結(jié)果,下列表述中錯誤的是( )
A.新鮮姜汁中含有能使可溶狀態(tài)的牛奶凝固的酶
B.進(jìn)一步測定最適溫度,可設(shè)置60 ℃、65 ℃、75 ℃、80 ℃四個溫度梯度
C.將等量姜汁在不同溫度下保溫后再與對應(yīng)溫度的牛奶混合,能夠提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度
D.該實(shí)驗(yàn)說明酶需要適宜的溫度,100 ℃時(shí)未凝固,是因?yàn)槊傅幕钚砸呀?jīng)喪失
解析:新鮮姜汁能使牛奶凝固,且凝固時(shí)間受溫度影響,可能是由于新鮮姜汁中含有使牛奶凝固的酶,A正確;由表格信息可知,60 ℃、80 ℃牛奶凝固的時(shí)間較短,因此最適宜溫度應(yīng)該在40 ℃~100
9、℃之間,因此如果進(jìn)一步測定最適溫度,設(shè)置的溫度梯度應(yīng)該有小于60℃、大于80 ℃的溫度,B錯誤;為了保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,應(yīng)該將等量姜汁在不同溫度下保溫后再與對應(yīng)溫度的牛奶混合,C正確;該實(shí)驗(yàn)說明酶需要適宜的溫度,100 ℃時(shí)未凝固,是因?yàn)槊傅幕钚砸呀?jīng)喪失,D正確。
答案:B
4.(2017·武漢調(diào)研)萌發(fā)的大麥種子中存在著兩種淀粉酶:α-淀粉酶和β-淀粉酶。α-淀粉酶耐熱不耐酸;β-淀粉酶耐酸不耐熱,70 ℃處理15 min即變性失活。為測定萌發(fā)種子中α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的差異,將發(fā)芽3天的大麥種子加蒸餾水研磨勻漿、離心取上清液得到淀粉酶提取液,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。
操作步驟
1號試管
10、
2號試管
3號試管
①
加淀粉酶提取液
1 mL
1 mL
1 mL
②
預(yù)處理
70 ℃恒溫水浴15 min,取出冰浴中冷卻
高溫使α-淀粉酶和β-淀粉酶失活
不處理
③
加緩沖液
2 mL
2 mL
2 mL
④
預(yù)保溫
40 ℃恒溫水浴10 min
⑤
加40 ℃預(yù)熱的淀粉溶液
2 mL
2 mL
2 mL
⑥
保溫
40 ℃恒溫水浴5 min
⑦
測定
加入試劑X,50~65 ℃水浴5 min,測定磚紅色沉淀物的量
回答下列問題:
(1)步驟⑦中加入的試劑X為________________。
(2)上述實(shí)驗(yàn)操作步驟中
11、,步驟②中對1號試管進(jìn)行操作的目的是______________________;為達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康模O(shè)置的1、2、3號試管中,為對照組的一組是________號試管。
(3)通過上述實(shí)驗(yàn),能大致比較萌發(fā)3天時(shí)種子的α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的大小。比較的方法是___________________________
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
解析:(1)本實(shí)驗(yàn)的目的是測定萌發(fā)種子中α-淀粉酶和β-
12、淀粉酶活性的差異,淀粉酶分解淀粉為還原糖,還原糖可以用斐林試劑進(jìn)行鑒定,步驟⑦中加入的試劑X為斐林試劑。
(2)β-淀粉酶耐酸不耐熱,70 ℃處理15 min即變性失活,上述實(shí)驗(yàn)操作步驟中,步驟②中對1號試管進(jìn)行操作的目的是使β-淀粉酶變性失活,測定大麥種子中α-淀粉酶催化效率,為達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,設(shè)置的1、2、3號試管中,為對照組的一組是2號試管(2號試管α-淀粉酶和β-淀粉酶均失活,不能將淀粉分解為還原糖,2號和1號對比能測定α-淀粉酶催化效率)。
(3)通過上述實(shí)驗(yàn),可以測定各試管沉淀物的量,1、2號試管的差值代表α-淀粉酶的活性,3、1號試管的差值代表β-淀粉酶的活性,差值大的表示該酶的活性大,從而能大致比較萌發(fā)3天時(shí)種子的α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的大小。
答案:(1)斐林試劑
(2)使β-淀粉酶變性失活 2
(3)測定各試管沉淀物的量,1、2號試管的差值代表α-淀粉酶的活性,3、1號試管的差值代表β-淀粉酶的活性,差值大的表示該酶的活性大