【生物】2020届一轮复习人教版第三单元素能提升课1　酶的相关实验设计方案作业 10页

素能提升课1　酶的相关实验设计方案 ‎1．试剂检测法鉴定酶的本质 ‎(1)实验设计思路。‎ 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)实验设计方案。‎ 项目 实验组 对照组 材料 待测酶溶液 已知蛋白液(等量)‎ 试剂 分别加入等量的双缩脲试剂 现象 是否呈现紫色 呈现紫色 结论 呈现紫色说明该酶化学本质为蛋白质，否则该酶的化学本质不是蛋白质 ‎2.酶解法鉴定酶的本质 ‎(1)实验设计思路。‎ 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。其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酶处理某酶，再观察其功能是否受影响来确定该酶的本质。‎ ‎(2)实验设计方案：‎ 项目 实验组1‎ 实验组2‎ 材料 待测酶溶液 待测酶溶液 试剂 蛋白酶 RNA酶 检测 通过一定的方法检测待测酶溶液的作用 ‎3.对比法探究或验证酶的高效性与专一性 ‎(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：‎ 材料 等量的同一种底物 试剂 与底物相对应的酶溶液 等量的无机催化剂 现象 反应速度很快，或反应用时短 反应速度缓慢，或反应用时长 结论 酶具有高效性 ‎(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：‎ 项目 方案一 方案二 材料 同种底物(等量)‎ 与酶相对应的底物 另外一种底物 试剂 与底物相对应的酶 另外一种酶 同一种酶(等量)‎ 现象 发生反应 不发生反应 发生反应 不发生反应 结论 酶具有专一性 ‎4.梯度法探究影响酶活性的因素(温度和pH)‎ ‎①设计思路：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。相同时间内，酶促反应中生成物量最多的一组或底物剩余量最少的一组对应的温度(或pH)最接近最适温度(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。‎ ‎②设计方案：‎ 组别编号 ‎1‎ ‎2‎ ‎……‎ n 实验材料 等量的同种底物和酶 温度(或pH)‎ t1(或a1)‎ t2(或a2)‎ ‎…‎ tn(或an)‎ 衡量指标 相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余量的多少 实验结论 生成物量最多的一组，或底物剩余量最少的一组对应的温度(或pH)最接近最适温度(或pH)‎ ‎[例1]　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 实验设计 A 验证酶的催化作用具有高效性 实验组：2 mL 3%的H2O2溶液＋1 mL过氧化氢酶，保温5 min后观察 对照组：2 mL 3%的H2O2溶液＋1 mL蒸馏水，保温5 min后观察 B 实验组：2 mL 3%的可溶性淀粉溶液＋1 ‎ 验证酶的催化作用具有专一性 mL新鲜唾液，保温5 min后，碘液检验 对照组：2 mL 3%的蔗糖溶液＋1 mL新鲜唾液，保温5 min后，碘液检验 C 探究酶作用的适宜温度 ‎5 mL 3%的可溶性淀粉溶液＋2 mL新鲜唾液＋碘液，每隔5 min将溶液温度升高10 ℃，观察溶液颜色变化 D 验证pH对酶的催化速率的影响 向三支试管分别加入1 mL不同pH的缓冲液，再依次加入1 mL H2O2酶溶液、2 mL H2O2溶液，用带火星的卫生香检测 解析：A选项是为了证明酶的高效性，而酶的高效性是通过和无机催化剂的对比体现出来的，对照组应加入FeCl3溶液；B选项中变量的设计是正确的，但用碘液只能检测淀粉的存在，对于蔗糖溶液是否反应无法检测，应用斐林试剂检测；C选项前后温度的变化对实验有影响，应设计多组装置控制在不同温度下进行实验。‎ 答案：D ‎[例2]　某科研小组经研究得知X酶存在于人的肝细胞中，能将糖原分解为还原糖。酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用，请利用这一原理设计实验，探究X酶的化学本质究竟是蛋白质还是RNA。简要写出实验思路，并预期实验结果及结论(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)。‎ 解析：据题干可知，X酶的功能是X酶能将糖原分解为还原糖。联想到蛋白酶可以改变蛋白质的空间结构从而使其失去功能。RNA酶可以催化RNA发生水解而失去功能。若X酶的化学本质是蛋白质，被蛋白酶处理后，则不能将糖原分解为还原糖。若X酶的化学本质是RNA，被RNA酶处理后，则不能将糖原分解为还原糖。‎ 答案：(1)实验思路：甲组：将X酶用蛋白酶处理，再与糖原溶液混合，在适宜条件下保持一段时间后，检测是否有还原糖的产生。乙组：将X酶用RNA酶处理，再与糖原溶液混合，在适宜条件下保持一段时间后，检测是否有还原糖的产生。‎ ‎(2)预期结果及结论：①若甲组有还原糖生成，乙组没有还原糖生成，则说明X酶的化学本质是RNA；②若甲组没有还原糖生成，乙组有还原糖生成，则说明X酶的化学本质是蛋白质。‎ ‎1．(2019·临沂模拟)下列有关酶特性的实验设计思路，正确的是(　　)‎ A．用淀粉酶和淀粉、蔗糖验证酶的专一性时，选用碘液作为检测试剂 B．用过氧化氢和新鲜的猪肝研磨液、氯化铁溶液来验证酶的高效性 C．以过氧化氢为底物，探究温度对过氧化氢酶活性的影响 D．探究胃蛋白酶的最适pH时，将其加入蛋清中再加入缓冲液 解析：用淀粉酶和淀粉、蔗糖验证酶的专一性时，不宜选用碘液作为检测试剂，因为碘液不能与蔗糖产生显色反应，应用斐林试剂检测，A项错误；不能以过氧化氢为底物，探究温度对过氧化氢酶活性的影响，因为过氧化氢在加热时分解加快，自变量控制不准确，C项错误；探究胃蛋白酶的最适pH时，将其加入蛋清中再加入缓冲液，酶与底物一旦混合，反应就开始了，应先加缓冲液再加入蛋清，D项错误。‎ 答案：B ‎2．(2019·长沙模拟)某同学进行了下列有关酶的实验：‎ 甲组：淀粉溶液＋新鲜唾液→加入斐林试剂→出现砖红色沉淀 乙组：蔗糖溶液＋新鲜唾液→加入斐林试剂→不出现砖红色沉淀 丙组：蔗糖溶液＋蔗糖酶溶液→加入斐林试剂→？‎ 下列叙述正确的是(　　)‎ A．丙组的实验结果是“不出现砖红色沉淀”‎ B．三组实验都应始终在37 ℃条件下进行 C．该同学的实验目的是验证酶的专一性 D．可用碘液代替斐林试剂进行检测 解析：丙组的实验结果应是“出现砖红色沉淀”，A项错误；三组实验加入斐林试剂后应水浴加热，B项错误；甲组和乙组对照，乙组和丙组对照验证了酶的专一性，C项正确；碘液只能检测淀粉不能检测蔗糖，因此不能用碘液代替斐林试剂进行检测，D项错误。‎ 答案：C ‎3．(2019·邢台检测)为了验证狗的胰腺分泌液中含有蛋白酶，某生物兴趣小组设计了如下图所示的甲乙两实验。在37 ℃水浴中保温一段时间后，1、2烧杯中不加任何试剂，3、4烧杯中加双缩脲试剂。下列实验组能达到实验目的的是(　　)‎ A．甲组　　　　　 B．乙组 C．两组都能 D．两组都不能 解析：1、2烧杯中不加任何试剂，但可以根据蛋白块的变化判断狗的胰腺分泌液中含有蛋白酶。由于胰蛋白酶也是蛋白质，3、4烧杯中加双缩脲试剂后，都显示紫色，不能达到实验目的。‎ 答案：A ‎4．(2019·菏泽模拟)‎ 下面列出的为有关酶的验证和探究实验的材料，实验用具充足。请回答有关问题。供选(以下未说明的百分浓度均为质量分数浓度，各溶液均新配制)：2%淀粉酶溶液、3%淀粉溶液、3%蔗糖溶液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、20%肝脏研磨液、5%HCl、5%NaOH，热水、蒸馏水、冰块、碘液、斐林试剂。‎ ‎(1)研究淀粉酶的专一性，选用的反应物最好是____________，一般不选择上述材料中的碘液来捕获实验结果，原因是____________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(2)要验证pH对酶活性的影响，为避免酸碱对反应物本身水解的影响，选用的反应物最好是________________。‎ ‎(3)要验证温度对酶活性的影响，建议选用____________为催化底物，捕获实验结果的方法是________________。不选用斐林试剂做指示剂的原因是____________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ 解析：本题考查探究酶的特性的实验，解题的关键是要了解实验的原理和材料的选择研究淀粉酶的专一性，选用的反应物最好是淀粉溶液和蔗糖溶液，因为蔗糖与碘液无颜色反应，无法证明蔗糖是否被淀粉酶分解，因此不选择碘液来捕获实验结果，用斐林试剂来检测是否有产物的生成。要验证pH对酶活性的影响，选用的反应物最好是过氧化氢溶液，以避免酸碱对反应物本身水解的影响。要验证温度对酶活性的影响，选用淀粉溶液为催化底物，加入碘液观察溶液是否变蓝或蓝色褪去的程度，不选用斐林试剂做指示剂的原因是：斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制温度。‎ 答案：(1)淀粉溶液和蔗糖溶液　蔗糖与碘液无颜色反应，使用碘液无法证明蔗糖是否被淀粉酶分解　(2)过氧化氢溶液　(3)‎ 淀粉溶液　加入碘液观察蓝色褪去的程度　斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制温度 ‎5．(2019·天津模拟)酶是活细胞产生的一类有机物，在细胞代谢中发挥重要的作用。请回答与酶有关的问题：‎ ‎(1)真核细胞内酶的合成场所有______________，细胞内酶的合成________(填“能”或“不能”)影响生物的性状。‎ ‎(2)酶的特性可通过实验进行验证。现有质量分数为10%淀粉溶液、质量分数为10%蔗糖溶液、质量分数为10%麦芽糖溶液、蔗糖酶溶液、清水；半透膜(只允许水分子通过)；长颈漏斗、烧杯、底部中央可放置半透膜的U型管各一个。请根据渗透作用的原理、选用一套装置设计实验，实验现象能支持酶的催化作用具有专一性，要体现等量原则等实验设计的基本原则。请写出最合理的实验思路及实验预期。‎ 解析：(2)实验给的是蔗糖酶，要求根据渗透作用的原理，选用渗透装置验证酶的专一性，因此，应选用质量分数为10%的蔗糖溶液和质量分数为10%的麦芽糖溶液因为蔗糖和麦芽糖都是二糖，分子量相同，实验开始时U型管两侧的物质的量的浓度相等，液面平齐，蔗糖酶能分解蔗糖，不能分解麦芽糖，U型管两侧加入蔗糖酶后，蔗糖酶催化蔗糖分解，不能催化麦芽糖分解，U型管两侧物质的量发生变化。蔗糖溶液一侧物质的量浓度增大，液面上升。‎ 答案：(1)细胞核、核糖体　能 ‎(2)实验思路：在底部中央放置半透膜的U型管两侧分别加入等量的蔗糖溶液和麦芽糖溶液，再在两侧各加入等量的蔗糖酶溶液，适宜温度下一段时间后，观察两侧液面的变化。‎ 实验预期：蔗糖溶液一侧液面明显升高，则支持酶的催化作用具有专一性。(或：麦芽糖溶液一侧液面明显降低，则支持酶的催化作用具有专一性。)‎ ‎6．(2019·武汉调研)萌发的大麦种子中存在着两种淀粉酶：α淀粉酶和β淀粉酶。α淀粉酶耐热不耐酸；β淀粉酶耐酸不耐热，70 ℃处理15 min即变性失活。为测定萌发种子中α淀粉酶和β淀粉酶活性的差异，将发芽3天的大麦种子加蒸馏水研磨匀浆、离心取上清液得到淀粉酶提取液，进行如下实验。‎ 操作步骤 ‎1号试管 ‎2号试管 ‎3号试管 ‎①‎ 加淀粉酶提取液 ‎1 mL ‎1 mL ‎1 mL ‎②‎ 预处理 ‎70 ℃恒温水浴15 min，取出冰浴中冷却 高温使α淀粉酶和β淀粉酶失活 不处理 ‎③‎ 加缓冲液 ‎2 mL ‎2 mL ‎2 mL ‎④‎ 预保温 ‎40 ℃恒温水浴10 min ‎⑤‎ 加40 ℃预热的淀粉溶液 ‎2 mL ‎2 mL ‎2 mL ‎⑥‎ 保温 ‎40 ℃恒温水浴5 min ‎⑦‎ 测定 加入试剂X，50～65 ℃水浴5 min，测定砖红色沉淀物的量 回答下列问题：‎ ‎(1)步骤⑦中加入的试剂X为________________。‎ ‎(2)上述实验操作步骤中，步骤②中对1号试管进行操作的目的是______________________；为达成实验目的，设置的1、2、3‎ 号试管中，为对照组的一组是________号试管。‎ ‎(3)通过上述实验，能大致比较萌发3天时种子的α淀粉酶和β淀粉酶活性的大小。比较的方法是___________________________‎ ‎_______________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ 解析：(1)本实验的目的是测定萌发种子中α淀粉酶和β淀粉酶活性的差异，淀粉酶分解淀粉为还原糖，还原糖可以用斐林试剂进行鉴定，步骤⑦中加入的试剂X为斐林试剂。(2)β淀粉酶耐酸不耐热，70 ℃处理15 min即变性失活，上述实验操作步骤中，步骤②中对1号试管进行操作的目的是使β淀粉酶变性失活，测定大麦种子中α淀粉酶催化效率，为达成实验目的，设置的1、2、3号试管中，为对照组的一组是2号试管(2号试管α淀粉酶和β淀粉酶均失活，不能将淀粉分解为还原糖，2号和1号对比能测定α淀粉酶催化效率)。‎ ‎(3)通过上述实验，可以测定各试管沉淀物的量，1、2号试管的差值代表α淀粉酶的活性，3、1号试管的差值代表β淀粉酶的活性，差值大的表示该酶的活性大，从而能大致比较萌发3天时种子的α淀粉酶和β淀粉酶活性的大小。‎ 答案：(1)斐林试剂　(2)使β淀粉酶变性失活　2‎ ‎(3)测定各试管沉淀物的量，1、2号试管的差值代表α淀粉酶的活性，3、1号试管的差值代表β淀粉酶的活性，差值大的表示该酶的活性大