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專項突破 破解有關(guān)酶實驗的三種方法 1．試劑檢測法鑒定酶的本質(zhì) (1)實驗設計思路。 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)生紫色反應的鑒定方案即可。 (2)實驗設計方案。 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)紫色說明該酶化學本質(zhì)為蛋白質(zhì)，否則該酶的化學本質(zhì)不是蛋白質(zhì) 2.對比法驗證酶的作用及高效性與專一性 (1)酶的催化作用實驗探究。 對照組：反應物＋清水反應物不被分解； 實驗組：反應物＋等量的相應酶溶液反應物被分解。 (2)酶的專一性實驗探究：此實驗中的自變量可以是不同反應物，也可以是不同酶溶液，因變量是反應物是否被分解。 ①設計思路一：換反應物不換酶。 實驗組：反應物＋相應酶溶液反應物被分解； 對照組：另一反應物＋等量相同酶溶液反應物不被分解。 ②設計思路二：換酶不換反應物。 實驗組：反應物＋相應酶溶液反應物被分解； 對照組：相同反應物＋等量另一種酶溶液反應物不被分解。 (3)酶的高效性實驗探究。 對照組：反應物＋無機催化劑底物分解速率； 實驗組：反應物＋等量酶溶液底物分解速率。 實驗中自變量是無機催化劑和酶，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)實驗設計思路。 底物的分解量(或剩余量)或產(chǎn)物的生成量 (2)實驗設計程序。 [例題]　下列有關(guān)酶特性的實驗設計中，最科學、嚴謹?shù)囊豁検?　　) 選項 實驗目的 實驗設計 A 驗證酶的催化作用具有高效性 實驗組：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 驗證酶的催化作用具有專一性 實驗組：2 mL 3%的可溶性淀粉溶液＋1 mL新鮮唾液，保溫5 min后，碘液檢驗 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 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選項是為了證明酶的高效性，而酶的高效性是通過和無機催化劑的對比體現(xiàn)出來的，對照組應加入FeCl3溶液；B選項中變量的設計是正確的，但用碘液只能檢測淀粉的存在，對于蔗糖溶液是否反應無法檢測，應用斐林試劑檢測；C選項前后溫度的變化對實驗有影響，應設計多組裝置控制在不同溫度下進行實驗。 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，自變量一定是酶的種類 B．探究酶的高效性時，自變量可以是酶的種類 C．探究溫度對酶活性的影響時，因變量可能不止一種 D．探究pH對酶活性的影響時，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)的化學反應，若驗證酶的專一性，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催化劑相比，酶的催化效率高，若驗證酶的高效性，自變量是催化劑的種類，B錯誤；探究溫度對酶活性影響時，因變量可以是單位時間內(nèi)底物的消耗量，也可以是單位時間內(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，某同學設計了如下5組實驗，分別選擇一定的試劑進行檢測，合理的實驗方案是(　　) 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，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。 答案：B 3．(2017泰安二模)將牛奶和姜汁混合，能使牛奶凝固。某同學用曾煮沸的姜汁重復這項實驗，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 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．進一步測定最適溫度，可設置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溫度的牛奶混合，能夠提高實驗的準確度 D．該實驗說明酶需要適宜的溫度，100 ℃時未凝固，是因為酶的活性已經(jīng)喪失 解析：新鮮姜汁能使牛奶凝固，且凝固時間受溫度影響，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 ℃牛奶凝固的時間較短，因此最適宜溫度應該在40 ℃～100 ℃之間，因此如果進一步測定最適溫度，設置的溫度梯度應該有小于60℃、大于80 ℃的溫度，B錯誤；為了保證實驗的準確性，應該將等量姜汁在不同溫度下保溫后再與對應溫度的牛奶混合，C正確；該實驗說明酶需要適宜的溫度，100 ℃時未凝固，是因為酶的活性已經(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，進行如下實驗。 操作步驟 1號試管 2號試管 3號試管 ① 加淀粉酶提取液 1 mL 1 mL 1 mL ② 預處理 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 預保溫 40 ℃恒溫水浴10 min ⑤ 加40 ℃預熱的淀粉溶液 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)上述實驗操作步驟中，步驟②中對1號試管進行操作的目的是______________________；為達成實驗目的，設置的1、2、3號試管中，為對照組的一組是________號試管。 (3)通過上述實驗，能大致比較萌發(fā)3天時種子的α－淀粉酶和β－淀粉酶活性的大小。比較的方法是___________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________。 解析：(1)本實驗的目的是測定萌發(fā)種子中α－淀粉酶和β－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，上述實驗操作步驟中，步驟②中對1號試管進行操作的目的是使β－淀粉酶變性失活，測定大麥種子中α－淀粉酶催化效率，為達成實驗目的，設置的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)通過上述實驗，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