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高考研究[自主学习课]专题技法系列之(二)破解酶实验难题的三种方法第三单元细胞的代谢一、试剂检测法——鉴定酶的本质1．设计思路从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本质都是蛋白质，所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。因此，使用双缩脲试剂产生紫色反应的鉴定方案即可。2．设计方案二、对比法——验证酶的高效性和专一性1．验证酶的高效性(1)设计思路：验证酶高效性的方法是“对比法”，即通过对不同类型催化剂(主要是与无机催化剂作比较)催化底物反应速率进行比较，得出结论。(2)设计方案：2.验证酶的专一性(1)设计思路：验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。酶具有高效性结论反应速率缓慢；或反应用时长反应速率很快；或反应用时短现象等量的无机催化剂与底物相对应的酶溶液试剂等量的同一种底物材料对照组实验组项目(2)设计方案：酶具有专一性酶具有专一性结论不发生反应发生反应不发生反应发生反应现象同一种酶(等量)另外一种酶与底物相对应的酶试剂另外一种底物与酶相对应的底物底物相同(等量)材料对照组实验组对照组实验组方案二方案一项目三、梯度法——探究酶的最适温度和最适pH1．设计思路常用“梯度法”来探究酶的最适温度(或pH)，设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论：酶促反应时间最短的一组所处的温度(或pH)即最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测定的最适温度(或pH)就越精确。特别注意：在设计实验过程中，根据“单一变量原则”，除自变量(如温度或pH等)成等差数列相互对照外，其他所有无关变量都必须相同(包括材料的大小、质量、生长状况等)。2．设计方案生成物量最多的一组，或底物剩余最少的一组所处温度(或pH)为最适温度(或pH)实验结论相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余的多少衡量指标Tn…T2T1温度an…a2a1pH等量的同种底物实验材料n…21组别编号1．(2014·温州八校联考)下图①表示甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系，图②表示外界环境温度与某一哺乳动物体内酶活性的关系。下列叙述不．正确的是()解析：①图中乙酶经蛋白酶处理，分子结构改变，活性下降；①图中甲酶经蛋白酶处理后活性不变，说明甲酶本质不是蛋白质，可能是RNA；②图的酶活性不随外界温度变化而变化的原因是其可以是恒温动物体内的酶。答案：DA．①图中乙酶活性的改变可能是因为其分子结构的改变B．①图中甲酶可能是具有催化功能的RNAC．②图表示的酶可以是人体细胞内的呼吸酶D．②图表示酶的活性不随环境温度的变化而变化，说明酶已经失活2．下列有关酶特性的实验设计中，最科学、严谨的一项是()选项实验目的主要实验步骤A酶催化具有高效性实验组：2mL3%H2O2＋1mL过氧化氢酶保温5min对照组：2mL3%H2O2＋1mL蒸馏水保温5minB酶催化具有专一性实验组：2mL3%可溶性淀粉＋1mL新鲜唾液保温5min本尼迪特试剂检验对照组：2mL3%蔗糖溶液＋1mL新鲜唾液保温5min本尼迪特试剂检验C探究酶作用的适宜温度5mL3%可溶性淀粉＋2mL新鲜唾液＋碘碘化钾溶液→每隔5min将溶液温度升高10℃，观察溶液蓝色变化选项实验目的主要实验步骤DpH影响酶的催化活性向三支试管中依次各加入：2mL3%可溶性淀粉、1mL不同pH缓冲溶液和1mL新鲜唾液，在适宜温度下保温5min，本尼迪特试剂检验解析：酶催化作用的高效性是与无机催化剂相比较而言的，用酶与蒸馏水做对照，只能证明酶具有催化作用，不能证明酶具有高效性；探究酶作用的适宜温度应设置多支试管，分别设置不同的温度条件进行比较；本尼迪特试剂呈碱性，可与酸性物质中和，不能用于探究pH对酶活性影响的实验，否则会影响实验效果。答案：B3．从猪唾液、胰液和新鲜肝脏细胞中分别提取到酶E1、E2、E3，将它们与三种物质混合后情况如下表一，且S3与E3混合后产生较多气泡，产生的气体能使带火星的卫生香复燃。表二为有关的颜色反应实验。据表回答(表中“＋”表示有反应，“－”表示无反应)：表一表二试管物质碘碘化钾溶液本尼迪特试剂双缩脲试剂1S1＋－－2S2－－＋3S3－－－4S1＋E1－＋＋5S2＋E2－－＋6S3＋E3－－＋酶物质E1E2E3S1＋－－S2－＋－S3－－＋(1)依据表中的信息，可以说明酶具有的特性是________，E2是________酶。(2)在酶E1、E2、E3中，不能用于探究温度对酶活性影响的是________，理由是_________________________________________________________________________________________。(3)表二试管4、5、6中液体均能与双缩脲试剂反应的原因是____________________________________________________。解析：(1)首先从表二试管1、2中的现象可以看出，S1、S2的化学本质分别是淀粉、蛋白质，再结合表一中的实验现象，可知酶E1是淀粉酶、酶E2是蛋白酶(或胰蛋白酶)，又因为S3与酶E3混合后产生较多气泡，且产生的气体能使带火星的卫生香复燃，所以酶E3是过氧化氢酶。(2)由于温度会影响过氧化氢的分解，无法分清过氧化氢分解速率的变化是由温度变化引起的，还是由酶的作用引起的，所以酶E3不能用于探究温度对酶活性的影响。(3)由于酶E1、E2、E3均为蛋白质，且酶在反应前后质和量不变，所以表二试管4、5、6中的液体均能与双缩脲试剂产生紫色反应。答案：(1)专一性(特异性)蛋白(或胰蛋白)(2)酶E3温度会影响过氧化氢的分解，无法分清过氧化氢分解速率的变化是由温度变化引起的，还是由酶的作用引起的(或温度也会影响过氧化氢的分解，对实验结果产生干扰)(3)酶E1、E2、E3均为蛋白质4．有人做了下面的实验以研究pH对酶活性的影响：准备5支盛有等量胃蛋白酶溶液但pH各不相同的试管，每支试管加1块1cm3的正方体凝固蛋白质，试管均置于25℃室温下，各试管蛋白块消失的时间记录于下表：酶溶液的pH12345蛋白块消失的时间(min)139114560(1)请根据表中数据，在坐标图中画出pH与酶活性的关系曲线。(2)提供两种使实验能在更短时间内完成的方法：_______________________________________________________________________________________________________。(3)如果要确认上述实验中蛋白块的消失是由于酶的作用而不是其他因素的作用，还应补充怎样的对照实验？_______________________________________________________________________________________________________。(4)除了本实验外，请另外设计一种简便易行的方案来测定pH对酶活性的影响：________________________________________________________________________________。解析：蛋白块消失的时间越短，对应酶的活性越大。酶的活性除了受pH影响之外，还受温度等因素的影响。设置对照实验是为了排除酶之外的其他因素的作用，故对照组除不加入酶或先使酶失活之外，其余条件都应相同。答案：(1)如右图(2)适当提高温度以增加酶的催化活性；提高酶的浓度(或将蛋白块切小些，答出两点即可，其他答案合理亦可)(3)将胃蛋白酶溶液加热，使酶失去活性后再加入试管(或将胃蛋白酶溶液改为“清水”或“蒸馏水”等)(4)用过氧化氢酶催化H2O2分解，改变pH，短时间内检测氧气生成量的变化(其他答案符合题意即可)5．某校生物兴趣小组在学习了课本实验“探究温度对酶活性的影响”后，想进一步探究在一个小区间内的两个温度t1、t2(t1Tmt2)条件下的酶的活性，他们进行了如下实验：5．某校生物兴趣小组在学习了课本实验“探究温度对酶活性的影响”后，想进一步探究在一个小区间内的两个温度t1、t2(t1Tmt2)条件下的酶的活性，他们进行了如下实验：取4支试管，编号A、B、C、D，向A、B两试管中各加5mL5%的淀粉溶液，向C、D两试管中各加入2mL淀粉酶溶液，将试管A、C和试管B、D分别置于温度为t1、t2的恒温水浴中保温10min，然后将C、D两试管中的溶液分别加到A、B两试管中，摇匀后继续在各自的恒温水浴中保温10min。请分析回答：(1)图示中Tm为酶的________。(2)该实验的自变量是________，实验中需控制的无关变量主要有_____________________________________(写出两种即可)。(3)利用提供的U形管(已知溶液中的淀粉及其分解产物不能通过U形管底部的半透膜)继续完成探究实验。实验步骤：①从试管A、B中取________的溶液，分别倒入U形管的A、B两侧并标记液面高度；②一段时间后观察________的变化。实验结果预测和结论：①如果________________，则温度为t1时淀粉酶的活性强；②如果________________，则温度为t2时淀粉酶的活性强；③____________________________________________________。解析：(1)分析题图曲线特点可知，温度为Tm时对应的酶活性最大，则Tm是该酶的最适温度。(2)题干信息交代本题是探究温度为t1、t2时酶的活性，则本实验的自变量是温度，除了温度之外其他影响实验结果的因素都是无关变量，如pH、淀粉溶液的量、淀粉酶的浓度等。(3)本小题的因变量是淀粉分解的量，因溶液中的淀粉及其分解产物不能通过U形管底部的半透膜，淀粉分解得越多溶液的物质的量浓度越大，吸水能力就越强，液面就会随之升高。实验结果有3种情况：①A侧液面上升，B侧液面下降；②A侧液面下降，B侧液面上升；③A、B两侧液面高度相同。答案：(1)最适温度(2)温度pH、淀粉溶液的量、淀粉酶的浓度等(3)实验步骤：①等量②(两侧)液面实验结果预测和结论：①A侧液面上升，B侧液面下降②A侧液面下降，B侧液面上升③如果A、B两侧液面高度相同，则温度为t1、t2时淀粉酶的活性相同