专题01 酶的相关实验拓展解析版.docx
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专题01酶的相关实验拓展解析版
2020届高考生物难点及易错题精讲精练
专题01酶的相关实验拓展
【难点精讲】
一、酶的本质鉴定
例题：
人的唾液中含有唾液淀粉酶，有人说：
“唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质”。
请设计一个实验以探究该酶的化学本质是否是蛋白质。
（1）实验材料：
质量浓度为0.1g的NaOH溶液、质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液、鸡蛋、人的口腔唾液（含有酶）、清水、小烧杯、玻璃棒、试管和滴管。
（2）实验原理：
鸡蛋的蛋清的主要成分是蛋白质，在碱性溶液中，蛋白质与CuSO4反应能产生紫色物质，即蛋白质的双缩脲反应。
如果能通过实验证明，酶能发生双缩脲反应，即可证明酶的化学本质是蛋白质。
（3）实验步骤：
①制备蛋清液：
取生鸡蛋一个，打破蛋壳（不要破坏蛋黄）。
取少许蛋清注入小烧杯中，加入30mL的清水，用玻璃棒调匀。
②取两支试管，编号，在1号试管中注入第一步得到的________2mL,2号试管中注入________________。
③向1号和2号试管中各加入1mL__________________________________，摇匀。
④分别向两试管中注入________________________________，摇匀。
⑤振荡摇匀后，静置一会，观察其颜色变化。
（4）实验结果与结论预测：
①若____________________，则________________________________；②若_____________________________，则唾液淀粉酶的化学本质不是蛋白质。
【答案】
（3）②蛋清液 等量的口腔唾液 ③质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液 ④质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液4滴
（4）①两支试管中都呈现紫色 唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质 ②1号试管中呈现紫色，2号试管没有呈现紫色
【难点突破】
鉴定酶本质的两种常用方法
1．试剂检测法
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。
因此可利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应，RNA与吡罗红染液作用显红色的原理设计鉴定方案：
2．酶解法
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。
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酶处理某酶，再观察其功能是否受影响来确定该酶的本质。
设计鉴定方案：
变式训练：
现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液（淀粉酶的化学本质是蛋白质，可将淀粉水解成还原糖）各一瓶，可用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。
（1）用一种试剂将上述4种溶液区分为两组，这种试剂是____________，其中稀蛋清和________将发生________色反应。
（2）用________试剂区分不发生显色反应的一组溶液。
产生_________现象的为________溶液。
（3）区分发生显色反应一组溶液的方法、鉴定结果及结论分别是：
方法：
将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合，一段时间后，用________试剂在一定条件下分别处理上述两种混合液。
结果：
其中一组产生了________________，另一组无明显现象。
结论：
发生显色反应的是__________溶液，不发生显色反应的是____________溶液。
【答案】
（1）双缩脲试剂 淀粉酶 紫
（2）斐林 砖红色沉淀 葡萄糖 （3）斐林 砖红色沉淀 淀粉酶 稀蛋清
【解析】
（1）由于稀蛋清和淀粉酶溶液的化学本质是蛋白质，蛋白质能与双缩脲试剂发生紫色反应，而葡萄糖和淀粉属于糖类，不能与双缩脲试剂发生显色反应，所以可以用双缩脲试剂将4种溶液分为两组，其中稀蛋清和淀粉酶将发生紫色反应。
（2）葡萄糖属于还原糖，可用斐林试剂鉴定，产生砖红色沉淀。
（3）淀粉酶能将淀粉分解为麦芽糖，麦芽糖属于还原糖，所以加入淀粉后，用斐林试剂鉴定后出现砖红色沉淀的则为淀粉酶。
所以可以将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合，一段时间后，用斐林试剂分别处理上述两种混合液，观察到无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液，出现砖红色的是淀粉酶溶液。
2、验证酶的高效性和专一性
例题：
已知2H2O2===2H2O＋O2↑，可以通过观察反应过程中O2的生成速率（即气泡从溶液中释放的速率）来判断H2O2分解反应的速率。
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，预测实验结果，得出实验结论，并回答下列问题：
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：
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
（2）实验结果预测及结论：
整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速率从快到慢依次是_____________________________________________________________，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释放的速率最快的是______________________________________________________________________________，
原因是________________________________________________________________________。
【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支试管中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 过氧化氢酶具有催化作用和高效性
（3）加FeCl3溶液的试管 在此温度下，过氧化氢酶因高温变性而失去了活性，而FeCl3仍有催化活性
【难点突破】
验证酶的高效性的实验设计
（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
项目
实验组
对照组
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
反应速率很快，或反应用时短
反应速率缓慢，或反应用时长
结论
酶具有高效性
变式训练：
甲、乙两位同学围绕酶的特性，设计了如下实验，请运用你所学的知识，指出该两位同学实验设计中存在的问题并提出修改方案。
（1）甲同学探究酶的高效性：
取一支试管，加入2mLH2O2，再加2滴新鲜土豆研磨液，观察到产生大量气泡，用带火星的卫生香检测，卫生香猛烈燃烧，说明酶的催化作用具有高效性。
存在问题：
______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
修订方案：
______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
（2）乙同学利用下列相应的材料和用具设计验证酶具有催化性和专一性的实验。
备选材料用具：
蛋白质块，脂肪块，牛胰蛋白酶溶液，牛胰淀粉酶溶液，蒸馏水，双缩脲试剂，试管若干，恒温水浴锅，时钟等。
实验步骤：
①取两支洁净的相同试管，编号为甲、乙。
②取5mL牛胰蛋白酶溶液加到甲试管中，再取等量牛胰淀粉酶溶液加到乙试管中。
③将两支试管置于恒温水浴锅中，保温（37℃）5分钟。
④分别加入等体积等质量的蛋白质块，其他条件相同且适宜。
⑤一段时间后，分别加入等量的双缩脲试剂进行检测，记录实验结果。
上述实验步骤中，有二处明显错误，请找出这二处错误并更正
第一处错误：
__________________________________________________________________。
修订方案：
____________________________________________________________________。
第二处错误：
__________________________________________________________________。
修订方案：
____________________________________________________________________。
【答案】
（1）存在问题：
甲同学缺少对照实验
修订方案：
增加对照组，用FeCl3溶液做对照
（2）第一处错误：
缺少对照组
修订方案：
增设一组加5mL蒸馏水和等体积等质量蛋白质块的试管
第二处错误：
不能用双缩脲试剂检测
修订方案：
应直接观测蛋白质块体积的大小
3、探究酶的最适温度或最适pH
例题：
为了探究某种淀粉酶的最适温度，某同学进行了如图所示的实验操作。
实验步骤如下：
步骤①：
取10支试管，分为五组。
每组两支试管中分别加入1mL某种淀粉酶溶液和2mL质量分数为5%的淀粉溶液。
步骤②：
将每组淀粉酶溶液和淀粉溶液混合并摇匀。
步骤③：
将装有混合溶液的五支试管（编号1、2、3、4、5）分别置于15℃、25℃、35℃、45℃、55℃水浴中。
反应过程中每隔1分钟从各支试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加1滴碘液显色。
回答下列问题：
（1）实验原理：
淀粉在淀粉酶的催化作用下分解成还原糖；淀粉酶的活性受温度影响；用碘液可检测淀粉，因为淀粉遇碘液变蓝，根据蓝色深浅来推断淀粉酶的活性。
（2）该实验的设计存在一个明显的错误，即步骤②前应__________________________
________________________________________________________________________。
（3）在本实验中，各组溶液的pH要保证______________，该实验能否选用斐林试剂检测实验结果？
__________，理由是________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）纠正实验步骤后，进行操作。
一段时间后，当第3组试管中的反应物与碘液混合开始呈棕黄色时，各组实验现象如下表所示（“＋”表示蓝色程度）：
组别
1
2
3
4
5
处理温度/℃
15
25
35
45
55
结果
＋＋
＋
棕黄色
＋
＋＋
分析上述实验结果，可以得出该淀粉酶的最适温度在____________之间。
某同学在进行本实验的过程中，发现反应时间过长。
为缩短反应时间，请你提出合理的改进措施：
_______________________________。
【答案】
（2）先将五组试管分别在15℃、25℃、35℃、45℃、55℃的水浴中保温一段时间
（3）相同且适宜 不能 利用斐林试剂检测时需要水浴加热，会改变各试管的温度，最终影响实验结果
（4）25～45℃ 增加淀粉酶的量或浓度（或降低底物的量或浓度）
【难点突破】
“梯度法”探究酶的最适温度或pH
（1）探究酶的最适温度
①设计思路
②设计方案
（2）探究酶的最适pH
①设计思路
②设计方案
变式训练：
下面的表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验结果。
据此回答下列问题：
探究温度对酶活性影响的实验（实验一）
实
验
步
骤
分组
甲组
乙组
丙组
①α淀粉酶溶液
1mL
1mL
1mL
②可溶性淀粉溶液
5mL
5mL
5mL
③控制温度
0℃
60℃
90℃
④将新鲜α淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合后分别恒温
⑤测定单位时间内淀粉的____________
探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验（实验二）
组别
A组
B组
C组
D组
E组
pH
5
6
7
8
9
H2O2完全分解所需时间（秒）
300
180
90
192
284
（1）pH在实验一中属于________变量，而在实验二中属于________变量。
（2）实验一的①②③步骤为错误操作，正确的操作应该是______________________。
实验一的第⑤步最好选用________（试剂）测定单位时间内淀粉的________________。
（3）如将实验一的新鲜α淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液，你认为是否科学？
________。
为什么？
__________________________________________。
（4）分析实验二的结果，可得到的结论是：
_____________________________________
________________________________________________________________________；
在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为________之间设置梯度。
【答案】
（1）无关 自
（2）使新鲜α淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后再混合（其他合理答案也可） 碘液 剩余量 （3）不科学 因为温度会直接影响H2O2的分解 （4）该过氧化氢酶的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低（或在pH为5～7的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性升高；在pH为7～9的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性降低） 6～8
【解析】
（1）实验一探究的是温度对酶活性的影响，因此自变量是温度，因变量是酶活性，pH属于无关变量；而实验二是探究过氧化氢酶作用的最适pH，自变量是pH。
（2）探究温度对酶活性影响的实验中，应该先使酶和底物分别达到预设温度，然后再将底物和酶混合进行反应，否则会影响实验结果的准确性。
因此，实验一的①②③步骤为错误操作。
淀粉遇碘液变蓝，因此实验一的第⑤步最好选用碘液测定单位时间内淀粉的剩余量，单位时间内淀粉的剩余量越多，说明酶活性越低。
（3）温度会直接影响H2O2的分解，因此实验一的新鲜α淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液不能换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液。
（4）由实验二的结果可知：
在pH为5～7的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性升高；在pH为7～9的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性降低；该过氧化氢酶作用的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低。
在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为6～8之间设置梯度。
【真题回顾】
一、单选题
1．（2016·全国高考真题）若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的试验中，下列操作顺序合理的是
A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
【答案】C
【解析】依题意可知，该实验的pH为无关变量，为了排除无关变量的干扰，应控制相同且适宜，而缓冲液能够起到维持反应液的pH恒定的作用，因此需最先加入；酶具有高效性，所以在控制pH恒定的条件下，应先加底物后加酶，让酶促反应在适宜的温度条件下进行，一定时间后检测产物的量。
根据题干信息“除酶外所有试剂均已预保温”，所以合理的操作顺序是在调整pH值后，加入酶，即加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量，故选C。
【点睛】
获取题干信息“除酶外所有试剂均已预保温”，根据实验设计中无关变量要保持适宜且相同，科学设计实验程序。
2．（2008·上海高考真题）β-半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖，但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖。
这表明β-半乳糖苷酶的催化作用具有（）
A．高效性B．专一性C．稳定性D．多样性
【答案】B
【解析】一种酶只能催化一种或一类化学反应，具有专一性。
3．（2019·浙江省高考真题）为研究酶的特性，进行了实验，基本过程如下表所示：
步骤
基本过程
试管A
试管B
1
加入2%过氧化氢溶液
3mL
3mL
2
加入马铃薯匀浆
少许
－
3
加入二氧化锰
－
少许
4
检测
据此分析，下列叙述错误的是
A．实验的可变因素是催化剂的种类
B．可用产生气泡的速率作检测指标
C．该实验能说明酶的作用具有高效性
D．不能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验
【答案】D
【解析】实验中的可改变的自变量为催化剂的种类，A选项正确；过氧化氢分解产生水和氧气，故可以通过产生气泡的速率作为判断反应速率的指标，B选项正确；该实验通过比较酶的催化速率和二氧化锰的催化速率来验证酶的高效性，C选项正确；鸡肝匀浆和马铃薯匀浆中均含有过氧化氢酶，均可用作过氧化氢酶的性质的探究实验，D选项错误。
故错误的选项选择D。
4．（2011·江苏省高考真题）下列示意图中，能正确反映唾液淀粉酶的催化活性与温度关系的是
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【解析】酶的催化活性受温度的影响，在低温时酶的催化活性较弱，随着温度升高而活性增大，当达到其最适温度时，酶的活性最高，以后又随着温度升高而减慢，以至完全丧失活性，由此可见，能正确反映唾液淀粉酶的催化活性与温度关系的是D曲线，故选D。
【点睛】
影响酶活性的因素主要有：
温度、pH等．温度（pH）能影响酶活性，在最适温度（pH）前，随着温度（pH）的升高，酶活性增强；到达最适温度（pH）时，酶活性最强；超过最适温度（pH）后，随着温度（pH）的升高，酶活性降低．另外低温不会使酶变性失活，但高温、过酸或过碱都会使酶变性失活。
5．（2016·浙江省高考真题）某同学进行有关酶的实验：
组1：
1%淀粉溶液+新鲜唾液+本尼迪特试剂→红黄色沉淀
组2：
2%蔗糖溶液+新鲜唾液+本尼迪特试剂→无红黄色沉淀
组3：
2%蔗糖溶液+蔗糖酶溶液+本尼迪特试剂→
下列叙述错误的是
A．自变量是底物和酶B．组3的结果是红黄色沉淀
C．指示剂可用碘-碘化钾溶液替代D．实验结果证明酶具有专一性
【答案】C
【解析】该实验1和实验2的自变量是底物的种类，该实验2和实验3的自变量是酶的种类，A正确；蔗糖酶溶液将2%蔗糖溶液分解成还原性糖，遇到本尼迪特试剂出现红黄色沉淀，B正确；碘-碘化钾溶液只能检测淀粉是否分解，而不能检测蔗糖是否被水解，C错误；实验中淀粉酶能分解淀粉，不能分解蔗糖，而蔗糖只能被蔗糖酶分解，证明酶有专一性，D正确．故选C。
6．（2017·浙江省高考真题）为验证酶的特性,进行了实验,基本过程如下表所示，据表分析,下列叙述正确的是
单位：
mL
A．试管1和2的作用是检测淀粉和蔗糖中是否含有还原糖
B．试管3-6需在沸水浴中保温2-3min以利于酶的催化作用
C．试管3和6的实验结果说明酶的作用具有专一性
D．若试管5中出现阳性反应说明蔗糖酶也能分解淀粉
【答案】A
【解析】试管1和试管2是对照组，作用是检测淀粉和蔗糖溶液中是否含有还原糖，A正确；试管3-6需要放置在温水浴中进行反应，检测的时候需要在沸水浴中检测，B错误；试管3和试管6有两个变量，不能进行对照，C错误；试管⑤中出现阳性反应说明试管中有还原糖，不能直接说明蔗糖酶能水解淀粉，D错误。
【点睛】
本题结合唾液淀粉酶对淀粉和蔗糖的分解作用的实验过程及结果，考查实验设计和酶的知识，识记酶的特性、明确实验中的不同变量是解题的关键。
7．（2007·上海高考真题）下图表示不同温度下酵母菌发酵时气体产生量与反应时间的关系。
由图可知（ ）
①有多种酶参与 ②最适合pH是7
③最适温度是40℃ ④50℃时酶逐渐失活
⑤0℃时酶逐渐失活
A．①③B．②⑤
C．③④D．④⑤
【答案】C
【解析】①从曲线图中无法判断是否有多种酶参与，①错误；
②本实验测定的是温度对酶活性的影响，没有涉及pH对酶活性的影响，但不同温度条件下的pH应是相同的，②错误；
③由曲线图可知，40℃时气体产生最多且平稳，可判断最适温度为40℃左右，③正确；
④50℃条件下气体产生量逐渐降低，可说明酶的活性在此温度条件下逐渐失活，④正确；
⑤酶在0℃时只是活性低，并未失活，⑤错误。
故选C。
8．（2013·上海高考真题）在酶的催化水解过程中，酶与底物会形成复合物，最终把底物水解，形成产物。
已知酶催化水解的反应时间和产物生成量的关系如图。
那么，在反应过程中酶·底物复合物浓度变化曲线正确的是
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析】
分析图可见，在反应前5分钟内，产物生成量非常快，说明底物浓度足够高，有足够的底物与酶结合，从而使酶·底物复合物浓度在前5分钟基本不变。
随着反应的进行，底物逐渐消耗，与酶结合量减少，当反应进行到20分钟时，底物耗尽，酶·底物复合物浓度即为0.故选B
二、多选题
9．（2013·江苏省高考真题）为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计不合理的是
实验编号
探究课题
选用材料与试剂
①
温度对酶活性的影响
过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液
②
温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
③
pH对酶活性的影响
新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
④
pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂
A．实验①B．实验②
C．实验③D．实验④
【答案】ACD
【解析】A、过氧化氢受热会加快分解，不宜用于探究温度对酶活性的影响，A错误；
B、温度对可溶性淀粉的水解影响不大，一般用用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，B正确；
C、研究pH对酶活性的影响，材料中蔗糖酶只能水解蔗糖，不能水解可溶性淀粉，所以材料选取不合适，C错误；
D、pH值不仅影响酶的活性，也会
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