19版生物高考大一轮复习热点题型一酶的相关实验讲义北师大版180403486.docx
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19版生物高考大一轮复习热点题型一酶的相关实验讲义北师大版180403486
热点题型一酶的相关实验
一、鉴定酶的本质
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/mL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2mL__________________________________，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。
审题关键
（1）据题可知该实验的目的是探究唾液淀粉酶的化学本质是否是蛋白质。
（2）确定本实验的自变量为蛋白质和酶，因变量为是否出现紫色反应。
（3）找出本实验的无关变量有：
蛋清液和唾液的注入量、双缩脲试剂的使用量和方法等。
（4）联想到鉴定蛋白质的方法：
双缩脲试剂使用时，先加入NaOH溶液（2mL），振荡摇匀，造成碱性的反应环境，然后再加入3～4滴CuSO4溶液，振荡摇匀后观察现象。
（5）由题干信息可知本实验属于探究类实验，其结果与结论预测的一般语言表述模型是：
若××××××，则××××××；若××××××，则××××××。
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
鉴定酶本质的“试剂检测法”模型
“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（或DNA）。
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：
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）。
审题关键
（1）据题干可知，X酶的功能是X酶能将糖原分解为还原糖。
（2）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。
（3）RNA酶可以催化RNA发生水解而失去功能。
（4）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。
（5）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。
（6）题干中要求要设计甲、乙两组实验，二者之间要能相互印证，因此联想相互对照。
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。
鉴定酶本质的“酶解法”模型
“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（或DNA）。
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，设计方案如图所示。
1.食虫植物是一种会捕获并消化动物的植物。
为了验证其分泌液中有蛋白酶，某学生设计了两组实验，如图所示。
在适宜温度的水浴中保温一段时间后，向试管1、2中加入适量双缩脲试剂，试管3、4中不加任何试剂。
下列有关实验的叙述正确的是（ ）
A.如果试管1中出现紫色反应，即能证明分泌液中有蛋白酶
B.实验②的观测指标能证明分泌液中有蛋白酶
C.由试管2、3构成的对照实验，即可得出实验结论
D.实验①是对照组、实验②为实验组，两组一起才能达到实验目的
答案 B
解析 试管1中蛋白液没有分解的话也会出现紫色反应，A项错误；实验②中如果蛋白块变小的话，说明分泌物中含有蛋白酶，B项正确；试管1和2形成对照，试管3和4形成对照，由四支试管构成的实验得出实验结论，C项错误；试管1和2形成对照，试管3和4形成对照，实验①和实验②不符合单一变量原则，不能形成对照，D项错误。
2.研究人员从一种野生植物的贮藏根中提取出一种化学物质，有人认为是一种能促使葡萄糖分解的酶，有人认为是一种能促使蔗糖分解的酶。
对此，研究人员设计并做了一些相关实验。
请回答下列问题：
（1）要确定此物质是催化葡萄糖分解的酶还是催化蔗糖分解的酶，研究人员设计了如上图所示的实验过程，实验中“在适宜的温度下”的目的是____________________。
请分析可能的实验结果。
在水浴加热后，若两支试管均出现砖红色沉淀，说明________________________，若两支试管均不出现砖红色沉淀，则说明____________________________。
（2）若以上实验完成后，已经确定其为催化葡萄糖分解的酶，化学本质是蛋白质，需要确定其催化作用的最适温度，设计实验的基本思路是先确定________________________，再参照上图中甲试管的处理方法进行实验。
实验结束后，再选择其中砖红色沉淀最少的两支试管所对应的温度，再________________重复进行实验。
答案
（1）避免温度对实验的干扰（或避免无关变量的干扰） 该物质是能催化蔗糖分解的酶 该物质是能催化葡萄糖分解的酶
（2）系列等温度梯度 细化温度梯度
解析
（1）实验过程中的温度是无关变量，温度控制为最适温度，这样可以避免无关变量对实验结果的干扰。
还原糖可与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀。
葡萄糖是还原糖而蔗糖是非还原糖，但蔗糖的分解产物为还原糖。
两个都出现砖红色，表明该酶不能催化葡萄糖分解而能催化蔗糖分解，该物质是能催化蔗糖分解的酶；两个都不出现砖红色，说明蔗糖没有分解而葡萄糖被分解，故该物质是能催化葡萄糖分解的酶。
（2）设计实验的基本思路是：
先确定系列等温度梯度，再选择其中砖红色沉淀最少的两支试管所对应的温度之间设置更小温度梯度。
3.现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液（淀粉酶本质是蛋白质，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，出现砖红色沉淀的是淀粉酶溶液。
二、验证酶的高效性与专一性
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__________________________________。
审题关键
（1）据题可知，该实验的目的是同时验证过氧化氢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别与无催化剂和无机催化剂相对照，加快所催化反应的速率的现象，所以本实验的自变量为无催化剂、酶和无机催化剂（FeCl3）。
（3）由题干可知，本实验的因变量为H2O2分解反应的速率，表观因变量为气泡从溶液中释放的速率。
无关变量有H2O2溶液量、温度设定及保温时间和蒸馏水、FeCl3溶液、过氧化氢酶溶液等液体的使用量。
（4）80℃恒温水浴条件下FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性。
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，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性
验证酶的高效性的实验设计模型
（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
请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。
要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出实验结论，并回答问题：
实验材料与用具：
适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，斐林试剂、试管、恒温水浴锅。
（1）若“＋”代表加入适量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计（把答案填在相应的表格中）。
溶液
试管
蔗糖溶液
淀粉溶液
蔗糖酶溶液
淀粉酶溶液
甲
＋
－
＋
－
（2）实验步骤：
①按照上表中的设计，取试管、加溶液。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________。
（3）结果预测：
______________________________________________________________。
（4）结论：
__________________________________________________________________。
（5）在上述实验中，如果仅将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现砖红色试管中的颜色会比37℃时的浅，其原因是
________________________________________________________________________。
审题关键
（1）酶专一性的内涵是每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
唾液淀粉酶只能将淀粉水解成还原糖，而对蔗糖不起作用；蔗糖酶只能将蔗糖水解成还原糖，而对淀粉不起作用。
（2）在可溶性还原糖溶液中加入适量的斐林试剂，在恒温水浴条件下会出现砖红色沉淀。
（3）据题可知该实验的目的是验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。
因此要设计两组对照实验：
第一组是先分别在两支试管中加入等量的蔗糖溶液，再分别向这两支试管中滴加等量且适量的蔗糖酶溶液和淀粉酶溶液；另一组是分别在两支试管中加入等量的淀粉溶液，并分别向这两支试管中滴加等量且适量的蔗糖酶溶液和淀粉酶溶液。
（4）温度为37℃左右是哺乳动物细胞中酶的最适温度，待上述溶液充分混合后，要在37℃恒温水浴一段时间，分别加入适量的斐林试剂，进行检测。
若改为20℃恒温水浴，则其低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少。
答案
（1）如下表所示
溶液
试管
蔗糖溶液
淀粉溶液
蔗糖酶溶液
淀粉酶溶液
甲
＋
－
＋
－
乙
＋
－
－
＋
丙
－
＋
－
＋
丁
－
＋
＋
－
（2）②混匀，37℃恒温水浴一段时间 ③取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，恒温水浴一段时间
④观察实验现象并记录实验结果
（3）含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀
（4）酶的催化作用具有专一性
（5）20℃低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少
验证酶的专一性的实验设计模型
（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
实验组
对照组
实验组
对照组
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
酶具有专一性
4.下表是过氧化氢分解实验的过程和结果，下列分析错误的是（ ）
试管
a
b
c
d
3%过氧化氢溶液
2mL
2mL
2mL
2mL
处理措施
不作任何处理
置于90℃水浴杯中
加2滴3.5%的FeCl3
加2滴20%的新鲜肝脏研磨液
实验结果
－
＋
＋＋
＋＋＋＋
注：
“－”表示无气泡产生；“＋”的数量表示气泡产生的多少。
A.a和d对照说明酶具有高效性
B.c和d是对比实验，自变量是催化剂类型
C.a、c对照说明FeCl3具有催化作用
D.a、c、d不能说明酶的催化具有专一性
答案 A
解析 a和d对照，只能说明酶能促进化学反应的进行，要证明酶具有高效性，需要将有酶和无机催化剂参与的反应进行比较，A项错误；c和d都是实验组，二者形成对比，自变量是催化剂的类型，B项正确；a和c对照说明无机催化剂能促进化学反应的进行，即具有催化作用，C项正确；实验中只有过氧化氢一种底物和过氧化氢酶一种酶，因而a、c、d不能说明酶的催化具有专一性，D项正确。
5.研究小组利用下列实验材料、试剂及实验装置进行“验证酶具有专一性”的实验。
材料与试剂：
猪小肠蔗糖酶（最适温度50℃）、唾液淀粉酶（最适温度37℃）、质量分数为5%的麦芽糖溶液、质量分数为5%的蔗糖溶液、质量分数为5%的淀粉溶液等。
实验装置：
注：
二糖、单糖不能透过所用半透膜，水可以透过。
（1）实验步骤：
①U形管A侧加入20mL质量分数为5%的麦芽糖溶液，B侧加入20mL质量分数为5%的______溶液，一段时间后观察到A、B两侧液面齐平。
②A、B两侧均加入等量且适量的猪小肠蔗糖酶，水浴锅设为________℃，一段时间后观察A、B两侧液面变化。
（2）预测实验结果：
A侧液面____，B侧液面________。
（3）实验步骤②中，一段时间后分别取U形管A、B侧溶液，加入斐林试剂水浴加热，则A侧溶液呈__________色，B侧溶液呈________色；该结果________（填“能”或“不能”）验证酶具有专一性。
答案
（1）①蔗糖 ②50
（2）下降 上升 （3）砖红 砖红 不能
6.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，有两处明显错误，请找出这两处错误并更正
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蒸馏水和同体积同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
三、探究酶的最适温度或最适pH
某同学为了研究pH为对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：
①在A、B、C、D、E5支试管中分别加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5mL。
再分别加入质量分数为1%的淀粉溶液1mL。
②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1mL，摇匀。
③将5支试管放入70℃恒温水浴中，保温时间相同且适宜。
④取出各试管，分别加入斐林试剂2mL，摇匀。
⑤观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。
上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正理由（不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数），以便实验能得到正确的预期结果。
（1）________________________________________________________________________。
（2）________________________________________________________________________。
审题关键
（1）本实验的目的是探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响。
（2）自变量为pH，因变量为唾液淀粉酶活性，表观因变量为各试管溶液颜色的深浅情况，温度则为无关变量，其应控制在唾液淀粉酶的最适温度37℃。
（3）唾液淀粉酶可以催化淀粉水解为可溶性还原糖，与斐林试剂混合需要在恒温水浴加热条件下相互作用生成砖红色的Cu2O沉淀。
答案
（1）③中70℃应改为37℃，因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为37℃
（2）在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在恒温水浴中一段时间。
因为在加热条件下斐林试剂与还原糖反应显色
“梯度法”探究酶的最适pH
（1）设计思路
（2）设计方案
特别提醒 此方法中的单一变量是pH，即自变量是pH，因变量是反应物分解的速率或剩余量，也可以是产生生成物的速率或生成物的产生量。
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
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