2022年高三生物一輪復習 專題培優(yōu)課 破解酶實驗難題的三種方法 新人教版

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1、2022年高三生物一輪復習 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 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，導致試管Ⅰ中淀粉含量不下降的原因可能是溫度過高導致酶變性失活；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、丙三位同學圍

9、繞酶的特性進行了如下探究實驗，請你運用所學知識，指出三位同學實驗中存在的問題，并提出修正方案。 (1)甲同學探究酶具催化作用：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)康模渥宰兞渴怯袩o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?，但是必須要保證其他無關(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)該是取出試管恢復至室溫后各加入等量的碘液