高考一轮复习拓展微课2　与酶相关的实验探究学案

 [拓展微课2]　与酶相关的实验探究

一、“酶解法”鉴定酶的本质

酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用,因此可以分别利用蛋白酶和RNA酶处理待鉴定酶,再观察其功能是否受影响来确定该酶的本质,设计方案如下:

◆拓展微练1　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

1.猪笼草是一种食虫植物,为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶,某学生设计了两组实验,如图所示,在35 ℃水浴中保温一段时间后,甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂,丙、丁试管中不加任何试剂,下列对实验现象的预测正确的是              (　　)

A.甲和乙中溶液都呈紫色;丙和丁中蛋白块消失

B.甲中溶液呈紫色,乙中溶液不呈紫色;丙中蛋白块消失,丁中蛋白块不消失

C.甲和乙中溶液都呈紫色;丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失

D.甲和乙中溶液都不呈紫色;丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失

1.答案　C　本实验属于验证性实验,分泌液中含有蛋白酶,蛋白酶的化学本质是蛋白质。鉴定蛋白质常用的试剂是双缩脲试剂,反应后溶液呈紫色。实验①中的甲和乙试管始终显示紫色,不能形成对照;而实验②改用观察蛋白块的存在情况(丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失),形成鲜明的对照,说明了猪笼草的分泌液中含有蛋白酶。

二、用“对比实验法”探究或验证酶的高效性和专一性

1.验证酶的高效性

(1)设计思路:通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比较,得出结论。

(2)设计方案

　　2.验证酶的专一性

(1)设计思路:常见的方案有两种,即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。

(2)设计方案

◆拓展微练2

2.(2020河南洛阳尖子生联考)研究小组为验证酶的特性进行了相关实验,部分实验操作如表所示,下列叙述错误的是              (　　)

A.步骤3是向5支试管中加入等量的缓冲液

B.试管2和4不能验证唾液淀粉酶具有专一性

C.试管3和4可以证明蔗糖酶具有专一性

D.该实验无法验证唾液淀粉酶具有高效性

2.答案　A　缓冲液一般应在加入底物和酶之前加入,步骤3应是向各个试管中加入等量斐林试剂并水浴加热,A错误。

3.已知2H2O22H2O+O2↑,可以通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验,使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤。

实验材料与用具:

适宜浓度的H2O2溶液,蒸馏水,3.5%FeCl3溶液,0.01%过氧化氢酶溶液,恒温水浴锅,试管。

(1)实验步骤

(2)实验结果预测及结论

整个实验中,不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。由此可得出的结论是　。 

(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80 ℃,重做上述实验,O2释放速度最快的是　　　　　　　　,原因是　                                                                                                                                                                         　。 

3.答案　(1)①取3支试管,各加入等量且适量的H2O2溶液,放入37 ℃恒温水浴锅中保温适当时间。②分别向上述3支试管加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液。③观察各试管中释放气泡的快慢。　(2)加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管　酶具有催化作用和高效性　(3)加FeCl3溶液的试管　在此温度下,FeCl3催化作用加快,而过氧化氢酶因高温而失去了活性

三、“梯度法”探究酶的最适温度和最适pH

1.设计思路

底物t1温度(或pH1)下+酶t1温度(或pH1)下
底物t2温度(或pH2)下+酶t2温度(或pH2)下
　　　　　　　　　　︙︙
底物tn温度(或pHn)下+酶tn温度(或pHn)下底物的分解量或剩余量、产物的生成量

2.设计方案

　　[特别提醒]　酶活性探究实验中的“三宜”“四不宜”

(1)若底物选择淀粉和蔗糖,用淀粉酶来验证酶的专一性时,检测底物是否被分解的试剂“宜”选用斐林试剂,“不宜”选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。

(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度,检测底物被分解的试剂“宜”选用碘液,“不宜” 选用斐林试剂,因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热,而该实验需严格控制温度。

(3)在探究酶的最适温度的实验中,“不宜” 选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料,因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解,加热的条件下分解会加快,会影响实验结果。

(4)在探究pH对酶活性的影响时,“宜”保证酶的最适温度(排除温度干扰),且将酶溶液和底物的pH分别调至实验要求的pH后再混合,“不宜”在未达到预设pH前,让底物与酶接触。

◆拓展微练3

4.(2020黑龙江大庆中学入学考)下列关于探究温度对酶活性影响的实验甲和探究pH对酶活性影响的实验乙的叙述,错误的是              (　　)

A.实验甲不应该选择H2O2酶,实验乙不应该选择唾液淀粉酶

B.实验甲每组实验的底物溶液和酶液的温度应设置相同后再混合

C.实验乙的自变量为pH,无关变量有温度、酶液的量等

D.实验甲和乙所探究的因素对酶活性影响的机理完全相同

4.答案　D　低温条件下酶的活性降低,但空间结构不变,高温、过酸、过碱条件下酶会变性失活,所以实验甲和乙所探究的因素对酶活性影响的机理不完全相同,D错误。

5.(2021北京延庆高三统测)下列有关酶的探究实验的叙述,合理的是 (　　)

5.答案　C　探究酶的高效性时,以无机催化剂和酶作为自变量,观察在相同时间里产生的气体量,而不是待H2O2 完全分解后再检测,A错误;探究酶的专一性,可以用同一种酶催化不同的底物,观察底物的反应情况,也可用不同酶催化同一种底物,观察底物的反应情况,而选项B中只有淀粉酶催化淀粉水解,不符合对照原则,B错误;探究pH对酶活性的影响时,需要用同一种酶在不同的pH下催化相同的底物,在相同时间内,检测底物的分解程度,但H2O2 分解后的产物是水和氧气,不能用斐林试剂来检测,D错误。

6.(2021河南信阳罗山调研)为研究Cu2+和Cl-对唾液淀粉酶活性的影响,某小组设计了如下操作顺序的实验方案:

甲组:CuSO4溶液—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测

乙组:NaCl溶液—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测

丙组:蒸馏水—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测

各组试剂量均适宜,下列对该实验方案的评价,不合理的是(　　)

A.缓冲液的pH应控制为最适pH

B.保温的温度应控制在37 ℃左右

C.宜选用碘液来检测淀粉的剩余量

D.设置的对照实验能达成实验目的

6.答案　D　甲、乙两组实验中除了有Cu2+和Cl-外,还有硫酸根离子和钠离子,需要排除二者对实验的干扰,因此对照组还需要再设置一组排除硫酸根离子和一组排除钠离子干扰的对照实验,才能达成实验目的,D错误。

7.(2021四川阆中高三开学考试)研究发现,一定浓度的NaCl溶液会使酶的溶解度降低,发生盐析现象,从而使酶促反应速率降低。某实验小组探究了不同浓度的NaCl溶液对淀粉酶催化淀粉水解的反应速率的影响,获得的实验结果如下表所示。请回答下列相关问题:

(1)酶催化化学反应的效率高于无机催化剂,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;该实验中的酶促反应速率可以用　　　　　　　　　　　表示。 

(2)分析表格可知,0.30 mol·L-1的NaCl溶液对淀粉酶催化淀粉水解的反应速率具有　　　　(填“促进”或“抑制”)作用;若加水稀释到0.15 mol·L-1,则淀粉酶催化淀粉水解的反应速率会上升,原因是　                                                                                                                              　。 

(3)请在该实验的基础上,设计实验进一步探究NaCl溶液提高淀粉酶催化淀粉水解的反应速率的最适浓度,简要写出实验思路。                                                                                                                                                                                                                                                             　。 

7.答案　(1)酶降低化学反应活化能的作用较无机催化剂更为显著　单位时间内淀粉的消耗量(或单位时间内产物的生成量)　(2)抑制　较高浓度的NaCl溶液使酶促反应速率降低是盐析的结果,而盐析并没有使淀粉酶的空间结构发生改变,故加水稀释后盐析作用消除,酶促反应速率上升　(3)在NaCl溶液浓度为0.10~0.20 mol·L-1范围内,设置更小浓度梯度的NaCl溶液,测定不同浓度下淀粉酶催化淀粉水解的反应速率