2020版高考生物新導(dǎo)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第三單元 細(xì)胞的能量代謝 熱點(diǎn)題型一 酶的相關(guān)實(shí)驗(yàn)講義（含解析）北師大版.docx

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酶的相關(guān)實(shí)驗(yàn) 一、鑒定酶的本質(zhì) 人的唾液中含有唾液淀粉酶，有人說：“唾液淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)”。請?jiān)O(shè)計一個實(shí)驗(yàn)以探究該酶的化學(xué)本質(zhì)是否是蛋白質(zhì)。 (1)實(shí)驗(yàn)材料：質(zhì)量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液、質(zhì)量濃度為0.01 g/mL的CuSO4溶液、雞蛋、人的口腔唾液(含有酶)、清水、小燒杯、玻璃棒、試管和滴管。 (2)實(shí)驗(yàn)原理：雞蛋的蛋清的主要成分是蛋白質(zhì)，在堿性溶液中，蛋白質(zhì)與CuSO4反應(yīng)能產(chǎn)生紫色物質(zhì)，即蛋白質(zhì)的雙縮脲反應(yīng)。如果能通過實(shí)驗(yàn)證明，酶能發(fā)生雙縮脲反應(yīng)，即可證明酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。 (3)實(shí)驗(yàn)步驟： ①制備蛋清液：取生雞蛋一個，打破蛋殼(不要破壞蛋黃)。取少許蛋清注入小燒杯中，加入30mL的清水，用玻璃棒調(diào)勻。 ②取兩支試管，編號，在1號試管中注入第一步得到的_______2mL,2號試管中注入______。 ③向1號和2號試管中各加入2mL____________________________________________，搖勻。 ④分別向兩試管中注入_____________________________________________________，搖勻。 ⑤振蕩搖勻后，靜置一會，觀察其顏色變化。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論預(yù)測：①若____________________，則______________________；②若______________________________________________，則唾液淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)。 審題關(guān)鍵 (1)據(jù)題可知該實(shí)驗(yàn)的目的是探究唾液淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)是否是蛋白質(zhì)。 (2)確定本實(shí)驗(yàn)的自變量為蛋白質(zhì)和酶，因變量為是否出現(xiàn)紫色反應(yīng)。 (3)找出本實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量有：蛋清液和唾液的注入量、雙縮脲試劑的使用量和方法等。 (4)聯(lián)想到鑒定蛋白質(zhì)的方法：雙縮脲試劑使用時，先加入NaOH溶液(2mL)，振蕩搖勻，造成堿性的反應(yīng)環(huán)境，然后再加入3～4滴CuSO4溶液，振蕩搖勻后觀察現(xiàn)象。 (5)由題干信息可知本實(shí)驗(yàn)屬于探究類實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果與結(jié)論預(yù)測的一般語言表述模型是：若，則；若，則。 答案　(3)②蛋清液　等量的口腔唾液　③質(zhì)量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液?、苜|(zhì)量濃度為0.01 g/mL的CuSO4溶液4滴 (4)①兩支試管中都呈現(xiàn)紫色　唾液淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)　②1號試管中呈現(xiàn)紫色，2號試管沒有呈現(xiàn)紫色 鑒定酶本質(zhì)的“試劑檢測法”模型 “試劑檢測法”——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(或DNA)。因此可利用雙縮脲試劑與蛋白質(zhì)作用產(chǎn)生紫色反應(yīng)，RNA與吡羅紅染液作用顯紅色的原理設(shè)計鑒定方案： 某科研小組經(jīng)研究得知X酶存在于人的肝細(xì)胞中，能將糖原分解為還原糖。酶必須保持正常的結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮催化作用，請利用這一原理設(shè)計實(shí)驗(yàn)，探究X酶的化學(xué)本質(zhì)究竟是蛋白質(zhì)還是RNA。簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路，并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論(要求：實(shí)驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個組)。 審題關(guān)鍵 (1)據(jù)題干可知，X酶的功能是X酶能將糖原分解為還原糖。 (2)聯(lián)想到蛋白酶可以改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)從而使其失去功能。 (3)RNA酶可以催化RNA發(fā)生水解而失去功能。 (4)若X酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，被蛋白酶處理后，則不能將糖原分解為還原糖。 (5)若X酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA，被RNA酶處理后，則不能將糖原分解為還原糖。 (6)題干中要求要設(shè)計甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)，二者之間要能相互印證，因此聯(lián)想相互對照。 答案　(1)實(shí)驗(yàn)思路：甲組：將X酶用蛋白酶處理，再與糖原溶液混合，在適宜條件下保持一段時間后，檢測是否有還原糖的產(chǎn)生。乙組：將X酶用RNA酶處理，再與糖原溶液混合，在適宜條件下保持一段時間后，檢測是否有還原糖的產(chǎn)生。 (2)預(yù)期結(jié)果及結(jié)論：①若甲組有還原糖生成，乙組沒有還原糖生成，則說明X酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA；②若甲組沒有還原糖生成，乙組有還原糖生成，則說明X酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。 鑒定酶本質(zhì)的“酶解法”模型 “酶解法”——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(或DNA)。其必須保持正常的結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮催化作用，因此可以分別利用蛋白酶和RNA酶處理某酶，再觀察其功能是否受影響來確定該酶的本質(zhì)，設(shè)計方案如圖所示。 1．食蟲植物是一種會捕獲并消化動物的植物。為了驗(yàn)證其分泌液中有蛋白酶，某學(xué)生設(shè)計了兩組實(shí)驗(yàn)，如圖所示。在適宜溫度的水浴中保溫一段時間后，向試管1、2中加入適量雙縮脲試劑，試管3、4中不加任何試劑。下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)的敘述正確的是(　　) A．如果試管1中出現(xiàn)紫色反應(yīng)，即能證明分泌液中有蛋白酶 B．實(shí)驗(yàn)②的觀測指標(biāo)能證明分泌液中有蛋白酶 C．由試管2、3構(gòu)成的對照實(shí)驗(yàn)，即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 D．實(shí)驗(yàn)①是對照組、實(shí)驗(yàn)②為實(shí)驗(yàn)組，兩組一起才能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 答案　B 解析　試管1中蛋白液沒有分解的話也會出現(xiàn)紫色反應(yīng)，A項(xiàng)錯誤；實(shí)驗(yàn)②中如果蛋白塊變小的話，說明分泌物中含有蛋白酶，B項(xiàng)正確；試管1和2形成對照，試管3和4形成對照，由四支試管構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，C項(xiàng)錯誤；試管1和2形成對照，試管3和4形成對照，實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②不符合單一變量原則，不能形成對照，D項(xiàng)錯誤。 2．研究人員從一種野生植物的貯藏根中提取出一種化學(xué)物質(zhì)，有人認(rèn)為是一種能促使葡萄糖分解的酶，有人認(rèn)為是一種能促使蔗糖分解的酶。對此，研究人員設(shè)計并做了一些相關(guān)實(shí)驗(yàn)。請回答下列問題： (1)要確定此物質(zhì)是催化葡萄糖分解的酶還是催化蔗糖分解的酶，研究人員設(shè)計了如上圖所示的實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)中“在適宜的溫度下”的目的是____________________。請分析可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在水浴加熱后，若兩支試管均出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明____________________________， 若兩支試管均不出現(xiàn)磚紅色沉淀，則說明____________________________。 (2)若以上實(shí)驗(yàn)完成后，已經(jīng)確定其為催化葡萄糖分解的酶，化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，需要確定其催化作用的最適溫度，設(shè)計實(shí)驗(yàn)的基本思路是先確定________________________________， 再參照上圖中甲試管的處理方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，再選擇其中磚紅色沉淀最少的兩支試管所對應(yīng)的溫度，再________________重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 答案　(1)避免溫度對實(shí)驗(yàn)的干擾(或避免無關(guān)變量的干擾)　該物質(zhì)是能催化蔗糖分解的酶　該物質(zhì)是能催化葡萄糖分解的酶 (2)系列等溫度梯度　細(xì)化溫度梯度 解析　(1)實(shí)驗(yàn)過程中的溫度是無關(guān)變量，溫度控制為最適溫度，這樣可以避免無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。還原糖可與斐林試劑發(fā)生作用生成磚紅色沉淀。葡萄糖是還原糖而蔗糖是非還原糖，但蔗糖的分解產(chǎn)物為還原糖。兩個都出現(xiàn)磚紅色，表明該酶不能催化葡萄糖分解而能催化蔗糖分解，該物質(zhì)是能催化蔗糖分解的酶；兩個都不出現(xiàn)磚紅色，說明蔗糖沒有分解而葡萄糖被分解，故該物質(zhì)是能催化葡萄糖分解的酶。 (2)設(shè)計實(shí)驗(yàn)的基本思路是：先確定系列等溫度梯度，再選擇其中磚紅色沉淀最少的兩支試管所對應(yīng)的溫度之間設(shè)置更小溫度梯度。 3．現(xiàn)有無標(biāo)簽的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液(淀粉酶本質(zhì)是蛋白質(zhì)，可將淀粉水解成還原糖)各一瓶，可用雙縮脲試劑、斐林試劑和淀粉溶液將它們鑒定出來。 (1)用一種試劑將上述4種溶液區(qū)分為兩組，這種試劑是____________，其中稀蛋清和________將發(fā)生________色反應(yīng)。 (2)用________試劑區(qū)分不發(fā)生顯色反應(yīng)的一組溶液。產(chǎn)生_________現(xiàn)象的為________溶液。 (3)區(qū)分發(fā)生顯色反應(yīng)一組溶液的方法、鑒定結(jié)果及結(jié)論分別是： 方法：將淀粉溶液分別與發(fā)生顯色反應(yīng)的兩種溶液混合，一段時間后，用________試劑在一定條件下分別處理上述兩種混合液。 結(jié)果：其中一組產(chǎn)生了________________，另一組無明顯現(xiàn)象。 結(jié)論：發(fā)生顯色反應(yīng)的是__________溶液，不發(fā)生顯色反應(yīng)的是____________溶液。 答案　(1)雙縮脲試劑　淀粉酶　紫　(2)斐林　磚紅色沉淀　葡萄糖　(3)斐林　磚紅色沉淀　淀粉酶　稀蛋清 解析　(1)由于稀蛋清和淀粉酶溶液的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)，而葡萄糖和淀粉屬于糖類，不能與雙縮脲試劑發(fā)生顯色反應(yīng)，所以可以用雙縮脲試劑將4種溶液分為兩組，其中稀蛋清和淀粉酶將發(fā)生紫色反應(yīng)。(2)葡萄糖屬于還原糖，可用斐林試劑鑒定，產(chǎn)生磚紅色沉淀。(3)淀粉酶能將淀粉分解為麥芽糖，麥芽糖屬于還原糖，所以加入淀粉后，用斐林試劑鑒定后出現(xiàn)磚紅色沉淀的則為淀粉酶。所以可以將淀粉溶液分別與發(fā)生顯色反應(yīng)的兩種溶液混合，一段時間后，用斐林試劑分別處理上述兩種混合液，觀察到無顏色變化的溶液是稀蛋清溶液，出現(xiàn)磚紅色沉淀的是淀粉酶溶液。 二、驗(yàn)證酶的高效性與專一性 已知2H2O2===2H2O＋O2↑，可以通過觀察反應(yīng)過程中O2的生成速率(即氣泡從溶液中釋放的速率)來判斷H2O2分解反應(yīng)的速率。請用所給的實(shí)驗(yàn)材料和用具設(shè)計實(shí)驗(yàn)，使其能同時驗(yàn)證過氧化氫酶具有催化作用和高效性。要求寫出實(shí)驗(yàn)步驟，預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并回答下列問題： 實(shí)驗(yàn)材料與用具：適宜濃度的H2O2溶液，蒸餾水，3.5%FeCl3溶液，0.01%過氧化氫酶溶液，恒溫水浴鍋，試管。 (1)實(shí)驗(yàn)步驟： ①________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測及結(jié)論：整個實(shí)驗(yàn)中，不同處理的試管中O2的釋放速率從快到慢依次是______________________________。由此可得出的結(jié)論是______________。 (3)如果僅將實(shí)驗(yàn)中的恒溫水浴改為80℃，重做上述實(shí)驗(yàn)，O2釋放的速率最快的是________________________________________________________________________， 原因是________________________________________。 審題關(guān)鍵 (1)據(jù)題可知，該實(shí)驗(yàn)的目的是同時驗(yàn)證過氧化氫酶具有催化作用和高效性。 (2)酶的催化作用和高效性是指分別與無催化劑和無機(jī)催化劑相對照，加快所催化反應(yīng)的速率的現(xiàn)象，所以本實(shí)驗(yàn)的自變量為無催化劑、酶和無機(jī)催化劑(FeCl3)。 (3)由題干可知，本實(shí)驗(yàn)的因變量為H2O2分解反應(yīng)的速率，表觀因變量為氣泡從溶液中釋放的速率。無關(guān)變量有H2O2溶液量、溫度設(shè)定及保溫時間和蒸餾水、FeCl3溶液、過氧化氫酶溶液等液體的使用量。 (4)80℃恒溫水浴條件下FeCl3催化作用加快，而過氧化氫酶因高溫變性而失去了活性。 答案　(1)①取3支試管，各加入等量且適量的H2O2溶液，放入37℃恒溫水浴鍋中保溫適當(dāng)時間　②分別向上述3支試管中加入等量且適量的蒸餾水、FeCl3溶液和過氧化氫酶溶液?、塾^察各試管中釋放氣泡的快慢 (2)加酶溶液的試管、加FeCl3溶液的試管、加蒸餾水的試管　過氧化氫酶具有催化作用和高效性 (3)加FeCl3溶液的試管　在此溫度下，F(xiàn)eCl3催化作用加快，而過氧化氫酶因高溫變性而失去了活性 驗(yàn)證酶的高效性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計模型 (1)設(shè)計思路：通過將不同類型催化劑(主要是酶與無機(jī)催化劑)催化底物的反應(yīng)速率進(jìn)行比較，得出結(jié)論。 (2)設(shè)計方案 項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)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(jī)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 請用所給的實(shí)驗(yàn)材料和用具，設(shè)計實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證哺乳動物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性。要求完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計、補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并回答問題： 實(shí)驗(yàn)材料與用具：適宜濃度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4種溶液，斐林試劑、試管、恒溫水浴鍋。 (1)若“＋”代表加入適量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙等代表試管標(biāo)號，請用這些符號完成下表實(shí)驗(yàn)設(shè)計(把答案填在相應(yīng)的表格中)。 溶液 試管　 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 淀粉酶溶液 甲 ＋ － ＋ － (2)實(shí)驗(yàn)步驟： ①按照上表中的設(shè)計，取試管、加溶液。 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 ④________________________________________________________________________。 (3)結(jié)果預(yù)測：______________________________________________________________。 (4)結(jié)論：__________________________________________________________________。 (5)在上述實(shí)驗(yàn)中，如果僅將37℃恒溫水浴鍋的溫度調(diào)到20℃，而在其他條件不變的情況下重做上述實(shí)驗(yàn)，出現(xiàn)磚紅色試管中的顏色會比37℃時的淺，其原因是 ________________________________________________________________________。 審題關(guān)鍵 (1)酶專一性的內(nèi)涵是每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。唾液淀粉酶只能將淀粉水解成還原糖，而對蔗糖不起作用；蔗糖酶只能將蔗糖水解成還原糖，而對淀粉不起作用。 (2)在可溶性還原糖溶液中加入適量的斐林試劑，在恒溫水浴條件下會出現(xiàn)磚紅色沉淀。 (3)據(jù)題可知該實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證哺乳動物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性。因此要設(shè)計兩組對照實(shí)驗(yàn)：第一組是先分別在兩支試管中加入等量的蔗糖溶液，再分別向這兩支試管中滴加等量且適量的蔗糖酶溶液和淀粉酶溶液；另一組是分別在兩支試管中加入等量的淀粉溶液，并分別向這兩支試管中滴加等量且適量的蔗糖酶溶液和淀粉酶溶液。 (4)溫度為37℃左右是哺乳動物細(xì)胞中酶的最適溫度，待上述溶液充分混合后，要在37℃恒溫水浴一段時間，分別加入適量的斐林試劑，進(jìn)行檢測。若改為20℃恒溫水浴，則其低于酶的最適溫度，酶活性低，水解產(chǎn)生的還原糖少。 答案　(1)如下表所示 溶液 試管　 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 淀粉酶溶液 甲 ＋ － ＋ － 乙 ＋ － － ＋ 丙 － ＋ － ＋ 丁 － ＋ ＋ － (2)②混勻，37℃恒溫水浴一段時間　③取出試管，分別加入適量的斐林試劑，混勻，恒溫水浴一段時間 ④觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的試管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的試管中出現(xiàn)磚紅色沉淀，其他試管中不出現(xiàn)磚紅色沉淀 (4)酶的催化作用具有專一性 (5)20℃低于酶的最適溫度，酶活性低，水解產(chǎn)生的還原糖少 驗(yàn)證酶的專一性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計模型 (1)設(shè)計思路：常見的方案有兩種，即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(jìn)行得出結(jié)論。 (2)設(shè)計方案 項(xiàng)目 方案一 方案二 實(shí)驗(yàn)組 對照組 實(shí)驗(yàn)組 對照組 材料 同種底物(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 4．下表是過氧化氫分解實(shí)驗(yàn)的過程和結(jié)果，下列分析錯誤的是(　　) 試管 a b c d 3%過氧化氫溶液　 2mL 2mL 2mL 2mL 處理措施 不作任何處理 置于90℃水浴杯中 加2滴3.5%的FeCl3 加2滴20%的新鮮肝臟研磨液 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 － ＋ ＋＋ ＋＋＋＋ 注：“－”表示無氣泡產(chǎn)生；“＋”的數(shù)量表示氣泡產(chǎn)生的多少。 A．a(chǎn)和d對照說明酶具有高效性 B．c和d是對比實(shí)驗(yàn)，自變量是催化劑類型 C．a(chǎn)、c對照說明FeCl3具有催化作用 D．a(chǎn)、c、d不能說明酶的催化具有專一性 答案　A 解析　a和d對照，只能說明酶能促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，要證明酶具有高效性，需要將有酶和無機(jī)催化劑參與的反應(yīng)進(jìn)行比較，A項(xiàng)錯誤；c和d都是實(shí)驗(yàn)組，二者形成對比，自變量是催化劑的類型，B項(xiàng)正確；a和c對照說明無機(jī)催化劑能促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，即具有催化作用，C項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)中只有過氧化氫一種底物和過氧化氫酶一種酶，因而a、c、d不能說明酶的催化具有專一性，D項(xiàng)正確。 5．研究小組利用下列實(shí)驗(yàn)材料、試劑及實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行“驗(yàn)證酶具有專一性”的實(shí)驗(yàn)。 材料與試劑：豬小腸蔗糖酶(最適溫度50℃)、唾液淀粉酶(最適溫度37℃)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的麥芽糖溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的蔗糖溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的淀粉溶液等。 實(shí)驗(yàn)裝置： 注：二糖、單糖不能透過所用半透膜，水可以透過。 (1)實(shí)驗(yàn)步驟：①U形管A側(cè)加入20mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的麥芽糖溶液，B側(cè)加入20mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的______溶液，一段時間后觀察到A、B兩側(cè)液面齊平。 ②A、B兩側(cè)均加入等量且適量的豬小腸蔗糖酶，水浴鍋設(shè)為________℃，一段時間后觀察A、B兩側(cè)液面變化。 (2)預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果：A側(cè)液面____，B側(cè)液面________。 (3)實(shí)驗(yàn)步驟②中，一段時間后分別取U形管A、B側(cè)溶液，加入斐林試劑水浴加熱，則A側(cè)溶液呈_________色，B側(cè)溶液呈________色；該結(jié)果________(填“能”或“不能”)驗(yàn)證酶具有專一性。 答案　(1)①蔗糖?、?0　(2)下降　上升　(3)磚紅　磚紅　不能 6．甲、乙兩位同學(xué)圍繞酶的特性，設(shè)計了如下實(shí)驗(yàn)，請運(yùn)用你所學(xué)的知識，指出該兩位同學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計中存在的問題并提出修改方案。 (1)甲同學(xué)探究酶的高效性：取一支試管，加入2mLH2O2，再加2滴新鮮土豆研磨液，觀察到產(chǎn)生大量氣泡，用帶火星的衛(wèi)生香檢測，衛(wèi)生香猛烈燃燒，說明酶的催化作用具有高效性。 存在問題：_________________________________________________________。 修訂方案：_________________________________________________________。 (2)乙同學(xué)利用下列相應(yīng)的材料和用具設(shè)計驗(yàn)證酶具有催化性和專一性的實(shí)驗(yàn)。 備選材料用具：蛋白質(zhì)塊，脂肪塊，牛胰蛋白酶溶液，牛胰淀粉酶溶液，蒸餾水，雙縮脲試劑，試管若干，恒溫水浴鍋，時鐘等。 實(shí)驗(yàn)步驟：①取兩支潔凈的相同試管，編號為甲、乙。②取5mL牛胰蛋白酶溶液加到甲試管中，再取等量牛胰淀粉酶溶液加到乙試管中。③將兩支試管置于恒溫水浴鍋中，保溫(37℃)5分鐘。④分別加入等體積等質(zhì)量的蛋白質(zhì)塊，其他條件相同且適宜。⑤一段時間后，分別加入等量的雙縮脲試劑進(jìn)行檢測，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 上述實(shí)驗(yàn)步驟中，有兩處明顯錯誤，請找出這兩處錯誤并更正 第一處錯誤：___________________________________________________________。 修訂方案：_____________________________________________________________。 第二處錯誤：___________________________________________________________。 修訂方案：_____________________________________________________________。 答案　(1)存在問題：甲同學(xué)缺少對照實(shí)驗(yàn) 修訂方案：增加對照組，用FeCl3溶液做對照 (2)第一處錯誤：缺少對照組 修訂方案：增設(shè)一組加5mL蒸餾水和同體積同質(zhì)量蛋白質(zhì)塊的試管 第二處錯誤：不能用雙縮脲試劑檢測 修訂方案：應(yīng)直接觀測蛋白質(zhì)塊體積的大小 三、探究酶的最適溫度或最適pH 某同學(xué)為了研究pH為對人唾液淀粉酶活性的影響，設(shè)計了如下實(shí)驗(yàn)步驟： ①在A、B、C、D、E5支試管中分別加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的適宜濃度緩沖液5mL。再分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的淀粉溶液1mL。 ②各試管中分別加入適當(dāng)濃度的唾液稀釋液1mL，搖勻。 ③將5支試管放入70℃恒溫水浴中，保溫時間相同且適宜。 ④取出各試管，分別加入斐林試劑2mL，搖勻。 ⑤觀察各試管溶液的顏色，通過顏色深淺判斷唾液淀粉酶作用的最適pH。 上述實(shí)驗(yàn)步驟中有2處錯誤，請更正并說明更正理由(不考慮試劑的濃度和加入量、pH梯度以及實(shí)驗(yàn)重復(fù)次數(shù))，以便實(shí)驗(yàn)?zāi)艿玫秸_的預(yù)期結(jié)果。 (1)________________________________________________________________________。 (2)________________________________________________________________________。 審題關(guān)鍵 (1)本實(shí)驗(yàn)的目的是探究pH對人唾液淀粉酶活性的影響。 (2)自變量為pH，因變量為唾液淀粉酶活性，表觀因變量為各試管溶液顏色的深淺情況，溫度則為無關(guān)變量，其應(yīng)控制在唾液淀粉酶的最適溫度37℃。 (3)唾液淀粉酶可以催化淀粉水解為可溶性還原糖，與斐林試劑混合需要在恒溫水浴加熱條件下相互作用生成磚紅色的Cu2O沉淀。 答案　(1)③中70℃應(yīng)改為37℃，因?yàn)槿送僖旱矸勖缸饔玫淖钸m溫度為37℃ (2)在觀察各試管中溶液的顏色之前應(yīng)將各試管放在恒溫水浴中一段時間。因?yàn)樵诩訜釛l件下斐林試劑與還原糖反應(yīng)顯色 “梯度法”探究酶的最適pH (1)設(shè)計思路 (2)設(shè)計方案 特別提醒　此方法中的單一變量是pH，即自變量是pH，因變量是反應(yīng)物分解的速率或剩余量，也可以是產(chǎn)生生成物的速率或生成物的產(chǎn)生量。 為了探究某種淀粉酶的最適溫度，某同學(xué)進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)步驟如下： 步驟①：取10支試管，分為五組。每組兩支試管中分別加入1mL某種淀粉酶溶液和2mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的淀粉溶液。 步驟②：將每組淀粉酶溶液和淀粉溶液混合并搖勻。 步驟③：將裝有混合溶液的五支試管(編號1、2、3、4、5)分別置于15℃、25℃、35℃、45℃、55℃水浴中。反應(yīng)過程中每隔1分鐘從各支試管中取出一滴反應(yīng)液，滴在比色板上，加1滴碘液顯色。 回答下列問題： (1)實(shí)驗(yàn)原理：淀粉在淀粉酶的催化作用下分解成還原糖；淀粉酶的活性受溫度影響；用碘液可檢測淀粉，因?yàn)榈矸塾龅庖鹤兯{(lán)，根據(jù)藍(lán)色深淺來推斷淀粉酶的活性。 (2)該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計存在一個明顯的錯誤，即步驟②前應(yīng)_______________________________。 (3)在本實(shí)驗(yàn)中，各組溶液的pH要保證______________，該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊襁x用斐林試劑檢測實(shí)驗(yàn)結(jié)果？__________，理由是_______________________________________________________。 (4)糾正實(shí)驗(yàn)步驟后，進(jìn)行操作。一段時間后，當(dāng)?shù)?組試管中的反應(yīng)物與碘液混合開始呈棕黃色時，各組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下表所示(“＋”表示藍(lán)色程度)： 組別 1 2 3 4 5 處理溫度/℃ 15 25 35 45 55 結(jié)果 ＋＋ ＋ 棕黃色 ＋ ＋＋ 分析上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出該淀粉酶的最適溫度在________之間。某同學(xué)在進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)的過程中，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)時間過長。為縮短反應(yīng)時間，請你提出合理的改進(jìn)措施：_________________。 審題關(guān)鍵 (1)本實(shí)驗(yàn)的目的是探究某種淀粉酶的最適溫度。 (2)該實(shí)驗(yàn)中在酶溶液和反應(yīng)物混合之前，需要把兩者先分別放在各自所需溫度下保溫一段時間。 (3)本實(shí)驗(yàn)的自變量為溫度，因變量為酶的活性變化，本實(shí)驗(yàn)通過淀粉遇碘液變藍(lán)深淺來推斷其變化，而各溶液pH屬于無關(guān)變量，其要保證相同且適宜。 (4)低溫抑制了酶的活性，但結(jié)構(gòu)未被破壞，溫度恢復(fù)升高時仍會有催化功能，所以該實(shí)驗(yàn)不能選用斐林試劑檢測實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 (5)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，第3組試管開始呈棕黃色，說明此試管中已經(jīng)沒有淀粉了，因此淀粉酶的最適溫度介于25℃和45℃之間。為了加快反應(yīng)，在不改變自變量的情況下，可適當(dāng)增加酶量或適當(dāng)降低底物的濃度。 答案　(2)先將五組試管分別在15℃、25℃、35℃、45℃、55℃的水浴中保溫一段時間 (3)相同且適宜　不能　利用斐林試劑檢測時需要水浴加熱，會改變各試管的溫度，最終影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (4)25～45℃　增加淀粉酶的量或濃度(或降低底物的量或濃度) “梯度法”探究酶的最適溫度 (1)設(shè)計思路 (2)設(shè)計方案 特別提醒　此方法中的單一變量是溫度，即自變量是溫度，因變量是反應(yīng)物分解的速率或剩余量，也可以是產(chǎn)生生成物的速率或生成物的產(chǎn)生量。在此方法中要注意：①在酶溶液和反應(yīng)物混合之前，需要把兩者先分別放在各自所需溫度下保溫一段時間。②若選擇淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度，檢測實(shí)驗(yàn)結(jié)果的試劑宜選用碘液，不應(yīng)該選用斐林試劑，因斐林試劑需水浴加熱，而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。 7．下面的表格分別是某興趣小組探究溫度對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)步驟和探究過氧化氫酶作用的最適pH的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。據(jù)此回答下列問題： 探究溫度對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)一) 實(shí)驗(yàn)步驟 分組 甲組 乙組 丙組 ①α淀粉酶溶液 1mL 1mL 1mL ②可溶性淀粉溶液 5mL 5mL 5mL ③控制溫度 0℃ 60℃ 90℃ ④將新鮮α淀粉酶溶液與可溶性淀粉溶液混合后分別恒溫 ⑤測定單位時間內(nèi)淀粉的____________ 探究過氧化氫酶作用的最適pH的實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)二) 組別 A組 B組 C組 D組 pH 5 6 7 8 H2O2完全分解所需時間(秒) 300 180 90 192 (1)pH在實(shí)驗(yàn)一中屬于________變量，而在實(shí)驗(yàn)二中屬于________變量。 (2)實(shí)驗(yàn)一的①②③步驟為錯誤操作，正確的操作應(yīng)該是_________________。實(shí)驗(yàn)一的第⑤步最好選用______________(試劑)測定單位時間內(nèi)淀粉的___________________。 (3)如將實(shí)驗(yàn)一的新鮮α淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液換為新鮮肝臟研磨液和H2O2溶液，你認(rèn)為是否科學(xué)？________。為什么？________________________________________________。 (4)分析實(shí)驗(yàn)二的結(jié)果，可得到的結(jié)論是：____________________________________________； 在該預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上要進(jìn)一步探究該過氧化氫酶的最適pH，可在pH為______之間設(shè)置梯度。 答案　(1)無關(guān)　自　(2)使新鮮α淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分別達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后再混合(其他合理答案也可)　碘液　剩余量　(3)不科學(xué)　因?yàn)闇囟葧苯佑绊慔2O2的分解　(4)該過氧化氫酶的最適pH約為7，pH降低或升高酶活性均降低(或在pH為5～7的范圍內(nèi)，隨pH的升高該過氧化氫酶活性升高；在pH為7～9的范圍內(nèi)，隨pH的升高該過氧化氫酶活性降低)　6～8 解析　(1)實(shí)驗(yàn)一探究的是溫度對酶活性的影響，因此自變量是溫度，因變量是酶活性，pH屬于無關(guān)變量；而實(shí)驗(yàn)二是探究過氧化氫酶作用的最適pH，自變量是pH。(2)探究溫度對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該先使酶和底物分別達(dá)到預(yù)設(shè)溫度，然后再將底物和酶混合進(jìn)行反應(yīng)，否則會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，實(shí)驗(yàn)一的①②③步驟為錯誤操作。淀粉遇碘液變藍(lán)，因此實(shí)驗(yàn)一的第⑤步最好選用碘液測定單位時間內(nèi)淀粉的剩余量，單位時間內(nèi)淀粉的剩余量越多，說明酶活性越低。(3)溫度會直接影響H2O2的分解，因此實(shí)驗(yàn)一的新鮮α淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液不能換為新鮮肝臟研磨液和H2O2溶液。(4)由實(shí)驗(yàn)二的結(jié)果可知：在pH為5～7的范圍內(nèi)，隨pH的升高該過氧化氫酶活性升高；在pH為7～9的范圍內(nèi)，隨pH的升高該過氧化氫酶活性降低；該過氧化氫酶作用的最適pH約為7，pH降低或升高酶活性均降低。在該預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上要進(jìn)一步探究該過氧化氫酶的最適pH，可在pH為6～8之間設(shè)置梯度。 8．某同學(xué)將新鮮馬鈴薯磨碎、過濾得到提取液進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。 Ⅰ.在30℃的條件下，取等量提取液分別加到4支盛有等量過氧化氫溶液，pH分別為3、5、7、9的試管中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)每支試管都產(chǎn)生氣體。請回答下列問題： (1)該實(shí)驗(yàn)的目的是______________________________________________________________。 (2)該實(shí)驗(yàn)中的自變量是__________________________________________________________。 (3)各實(shí)驗(yàn)組均在30℃的恒定溫度下進(jìn)行的原因是： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 Ⅱ.將加入4支試管中的馬鈴薯提取液的量減半，重復(fù)實(shí)驗(yàn)Ⅰ。分別測定實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ中過氧化氫的含量在相同時間內(nèi)的變化，繪制成如圖所示曲線，請回答下列問題： (4)曲線a是實(shí)驗(yàn)________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的結(jié)果。 (5)曲線a和b中，過氧化氫含量的最低點(diǎn)基本位于橫坐標(biāo)同一位置的原因是______________。 答案　(1)探究不同pH對過氧化氫酶活性的影響 (2)pH　(3)①30℃是過氧化氫酶的適宜溫度　②排除溫度變化(無關(guān)變量)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響　(4)Ⅱ　(5)同一種酶的最適pH是一定的，不會由于酶濃度的不同而改變 解析　(1)由題干信息可知，該實(shí)驗(yàn)的單一變量是pH，因變量是過氧化氫的含量，因此該實(shí)驗(yàn)的目的是探究不同pH對過氧化氫酶活性的影響。 (2)由以上分析可知，該實(shí)驗(yàn)的自變量是pH。 (3)實(shí)驗(yàn)設(shè)計要遵循單一變量原則和對照原則，該實(shí)驗(yàn)的單一變量是pH，而溫度等其他無關(guān)變量都應(yīng)相同且適宜。各實(shí)驗(yàn)組均在30 ℃的恒定溫度下進(jìn)行是因?yàn)?0 ℃是過氧化氫酶的適宜溫度，同時可以排除溫度變化(無關(guān)變量)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。 (4)馬鈴薯提取液中含有過氧化氫酶，所以馬鈴薯提取液的量減半，即酶的數(shù)量減半，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速率減慢，在相同時間內(nèi)底物剩余量增加，即對應(yīng)于曲線a。 (5)過氧化氫的含量的最低點(diǎn)所對應(yīng)的pH值是過氧化氫酶的最適pH，同一種酶的最適pH是一定的，不會由于酶濃度的不同而改變，所以曲線a和b中，過氧化氫的含量的最低點(diǎn)位于橫坐標(biāo)同一位置。 9．下圖是某課題組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(注：A酶和B酶分別是兩種微生物分泌的纖維素酶)。請分析回答下列問題： (1)A酶與無機(jī)催化劑相比，A酶可通過____________________________來提高催化反應(yīng)效率。 (2)分析圖示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，本實(shí)驗(yàn)研究的課題是_______________________________。在80℃條件下，B酶活性為0，原因是_________________________________________________。 (3)如果要探究pH對A酶和B酶活性的影響，應(yīng)將溫度控制____℃左右，其中因變量為_____。 (4)適宜條件下，取一支試管加入A酶和蛋白酶溶液并搖勻，一段時間后加入纖維素，幾分鐘后加入新配制的斐林試劑并水浴加熱，結(jié)果試管中沒有產(chǎn)生磚紅色沉淀，原因是___________。 答案　(1)顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能　(2)探究(研究)溫度對A酶和B酶活性的影響　高溫使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞　(3)50　A酶和B酶的活性　(4)A酶(纖維素酶)已被蛋白酶催化分解 解析　(1)與無機(jī)催化劑相比，酶可通過顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來提高催化反應(yīng)效率。 (2)分析圖示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，該曲線的橫坐標(biāo)是溫度，縱坐標(biāo)是酶活性，故本實(shí)驗(yàn)研究的課題是探究(研究)溫度對A酶和B酶活性的影響。在80 ℃條件下，B酶活性為0，原因是高溫使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞。 (3)如果要探究pH對A酶和B酶活性的影響，應(yīng)將溫度控制在最適，即50 ℃左右，其中自變量為pH，因變量為A酶和B酶的活性。 (4)適宜條件下，取一支試管加入A酶和蛋白酶溶液并搖勻，一段時間后加入纖維素，幾分鐘后加入新配制的斐林試劑并水浴加熱，結(jié)果試管中沒有產(chǎn)生磚紅色沉淀，原因是A酶(纖維素酶)已被蛋白酶催化分解。