酶的相关拓展实验

微专题4酶的相关拓展实验1.探究酶的本质(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：【典例1】

(2020·四川质量考评)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，有人认为这是一种能催化葡萄糖分解的酶，有人认为这是一种能催化蔗糖分解的酶。请回答下列问题：

①写出鉴定此物质的化学本质是否是蛋白质的两种方法：

第一种鉴定方法：______________________________________________________。

第二种鉴定方法：____________________________________________________。

②为了探究此物质是催化葡萄糖分解的酶还是催化蔗糖分解的酶，研究人员设计了如图所示的实验过程，请预测可能的实验结果。水浴加热后，如果______________________________________________________，说明该物质是能催化蔗糖分解的酶；如果____________________________，则说明该物质是能催化葡萄糖分解的酶。解析①酶的本质大多数是蛋白质，少数是RNA。若要鉴定此物质的化学本质是否是蛋白质，可以用双缩脲试剂来鉴定，看是否有紫色反应；也可以用蛋白酶来鉴定，看该物质是否被水解。②还原性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。如果两支试管都出现砖红色沉淀，则说明该酶不能催化葡萄糖分解而能催化蔗糖分解，故该物质是能催化蔗糖分解的酶；如果两支试管都不出现砖红色沉淀，则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。答案①用双缩脲试剂用蛋白酶处理②两支试管均出现砖红色沉淀两支试管均不出现砖红色沉淀2.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)设计方案实验组：反应物＋酶溶液→反应速率快(反应用时短)对照组：等量的同一种反应物＋等量无机催化剂→反应速率慢(反应用时长)实例【典例2】

(2020·湖南雅礼中学调研)某同学设计了以新配制的体积分数为3%的H2O2溶液为反应底物的一组实验，预期实验结果如表所示，请回答下列问题。组别1234H2O22mL2mL2mL/FeCl3溶液/？//新鲜的肝

脏研磨液//2滴2滴温度常温常温常温常温蒸馏水1mL1mL1mL1mL预期实验结果无明显现象气泡稍多而小气泡极多而大无明显现象注表中FeCl3溶液和肝脏研磨液的质量分数为3.5%和20%。(1)本实验的对照组是________(填序号)，因变量是________；第2组和第3组比较，实验的自变量是________，第2组中应加入________3.5%的FeCl3溶液。(2)第1组和第3组比较，可得出的实验结论是______________________________________________________________________________________________________________；第3组比第2组释放的气泡大且多，从作用机理上说，是因为_____________________________________________________________________________________。(3)若该同学按照表格完成实验后，发现每个组别的实验现象都不明显，最可能的原因是__________________________________________________，该同学设计第4组实验的目的是___________________________________________________________。解析(1)分析表格可知，该实验分为4个组别，其中第1组中只加入2mLH2O2溶液，作为对照组。第2组中加入FeCl3溶液，作为无机催化剂，第3组中加入肝脏研磨液，其中含有过氧化氢酶。第2组和第3组比较，自变量是催化剂的种类，加入的催化剂不同，酶促反应的速率就不同，即该实验的因变量是酶促反应速率，可以通过气泡的大小及产生速率来判断。第2组为了保证其他的变量与第3组是一致的，加入FeCl3溶液的量应该跟新鲜的肝脏研磨液一样，也是2滴。(2)第1组和第3组比较，可得出的实验结论是肝脏研磨液中的过氧化氢酶具有催化作用，第2组和第3组比较才能得出酶具有高效性。第3组比第2组释放的气泡大且多，从作用机理上说，是因为酶降低化学反应活化能的作用更显著。(3)如果该同学按照表格完成实验以后，发现每个组别的实验现象都不明显，最可能的原因是H2O2溶液放置时间过长而分解；新鲜的肝脏研磨液中除了有过氧化氢酶之外还存在其他的物质，故该同学设计第4组实验的目的是排除肝脏研磨液中的其他物质对实验结果的影响。答案(1)1过氧化氢的分解速率(或气泡的大小及产生速率)催化剂的种类2滴(2)(肝脏研磨液中的)过氧化氢酶具有催化作用酶降低化学反应活化能的作用更显著(3)H2O2溶液放置时间过长而分解排除肝脏研磨液中的其他物质对实验结果的影响3.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)设计方案方案一酶相同，底物不同实验组1反应物1＋酶溶液→反应物被分解实验组2反应物2＋等量相同酶溶液→反应物不被分解实例方案二底物相同，酶不同实验组1反应物＋酶溶液1→反应物被分解实验组2相同反应物＋等量酶溶液2→反应物不被分解实例注若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖(两种底物)来探究酶的专一性时，则应用斐林试剂作为检测试剂，不能选用碘液作为检测试剂(碘液不能检测蔗糖是否被水解)。【典例3】

(2020·沈阳市质检)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4.探究酶的最适温度(1)设计思路在一定范围内，设计一系列温度梯度实验，其他条件相同且适宜，可得出最适温度的大致范围，再在此范围内减小梯度，进一步进行实验，直至得出最适温度。(2)设计方案【典例4】

(2020·河北石家庄市模拟)某研究小组利用普通淀粉酶和极端耐热淀粉酶在不同温度条件下做了如表所示的实验，请结合所学知识分析表格，回答下列问题：(1)此实验的自变量是________________________，因变量是____________________。此外还需要考虑的无关变量有_________________________________________________(举出两例即可)等。(2)有人认为上表中的设计中有不严密之处，请指出其中的错误并修改：______________________________________________________。(3)另一研究小组在扩大范围后进行实验，得到下表所示的实验结果，分析可知两种酶的最适温度范围分别为____________________________________；为进一步探究极端耐热淀粉酶的最适温度范围，可在________范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验。温度/℃2030405060708090100普通淀粉酶相对活性/%254367836522200耐热淀粉酶相对活性/%1525487692100988265解析(1)分析表格可知：编号为1的试管中是普通淀粉酶。编号为2的试管中是耐热淀粉酶，且相同编号的不同组的保温温度不同，故该实验的自变量是温度和淀粉酶的种类；d.注入碘液进行检测，目的是检测反应物的剩余量，即该实验的因变量是酶促反应速率或反应物的剩余量或生成物的量。实验的无关变量有底物的量、保温时间、酶的浓度和数量、实验操作顺序等，无关变量应保持相同且适宜。(2)若将淀粉酶溶液直接加入到淀粉溶液中，则常温下有部分酶开始催化淀粉水解，影响实验结果，应先将装有淀粉溶液和淀粉酶溶液的试管分别放入各组温度条件下保温处理5min，然后将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀，再维持在这一温度约5min。(3)分析实验结果表格可知，普通淀粉酶的最适温度是40～60℃(或50℃左右)，耐热淀粉酶的最适温度是60～80℃(或70℃左右)；因为该实验设置的相邻实验组之间有10℃的温度差，所以若进一步探究极端耐热淀粉酶的最适温度，可在60～80℃范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变重新进行实验。答案(1)温度、淀粉酶的种类酶促反应速率(或反应物剩余量或生成物的量)淀粉酶的浓度、pH及添加试剂的量、实验操作顺序等(2)不能将淀粉酶溶液直接加入到淀粉溶液中，需先将装有淀粉溶液和淀粉酶溶液的试管分别放入各组温度条件下保温处理5min，然后将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀，再维持在这一温度下约5min(3)40～60℃(或50℃左右)、60～80℃(或70℃左右)

60～80℃5.探究酶的最适pH(1)设计思路在一定范围内，设计一系列pH梯度实验，其他条件相同且适宜，可得出最适pH的大致范围，再在此范围内缩小梯度，进一步进行实验，直至得出最适pH。(2)设计方案【典例5】

(2020·江西金太阳全国大联考)某同学为探究pH对酶活性的影响，设计的方法步骤如表所示。下列叙述不正确的是(

)步骤项目试管1试管21新鲜淀粉酶溶液1mL1mL2可溶性淀粉溶液2mL2mL337℃水浴5min5min41mol/LHCl溶液1mL/51mol/LNaOH溶液/1mL6碘液2滴2滴7结果预期均不变蓝A.缺少对照组

B.实验预期结果不正确C.实验操作步骤设计合理

D.都置于37℃水浴中可排除温度对酶活性的影响解析分析表格可知，该实验的目的是探究pH对淀粉酶活性的影响，所以pH为自变量，温度为无关变量。该实验中仅做了在酸性和碱性两种条件下的操作，缺少pH为中性的对照组，故A正确；在强酸或强碱的条件下淀粉酶失活，淀粉没有分解，加入碘液变蓝，因此实验预期结果不正确，故B正确；该实验过程应先调节pH，再加入淀粉酶，操作步骤设计不合理，故C错误；本实验中