1、能力提升案2与酶相关的实验探究(实验6)突破点三法破解酶实验难题知识精讲探究酶的催化作用、专一性、高效性及影响酶活性的因素，是高考的热点和难点。遵循“对照原则”利用“对比法”进行探究，是解答此类试题最基本的思路和方法；分组编号施加实验条件观察实验现象得出结论，是此类实验最基本的步骤。下面对“破解”酶实验难题的三个方法进行分类分析。1用“试剂检测法”鉴定酶的本质(1)实验原理和方法(2)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为蛋白质类，否则该酶不属于蛋白质类同理，也可利用吡罗红能使RNA呈红色来设计实验验
2、证酶是RNA。2用“对比实验法”探究或验证酶的高效性、专一性及影响酶活性的因素(1)验证酶的高效性设计思路验证酶高效性的方法是“对比法”，即通过对不同类型催化剂催化底物的反应速率进行比较，得出结论。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”(如生物材料研磨液)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(2)验证酶的专一性设计思路验证酶专一性的方法也是“对比法”。常见的有两种方案：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。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底物相同(等
3、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溶液另外一种酶溶液同一种酶(等量)溶液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3.用“梯度法”确定酶的最适温度和pH(1)设计思路常用“梯度法”来探究酶的最适温度(或pH)，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酶促反应时间最短的一组所处的温度(或pH)即最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测得的最适温度(或pH)就越精确。(2)实验设计思路。探究酶活性的最适温度检测反应物的分解速率或反应物的剩余量(或生成物的生成速度或生成量)探究过氧化氢酶的最适pH
4、的实验设计思路如下：实验变量分析(1)自变量：是指人为改变的变量，如氯化铁和肝脏研磨液，酶促反应温度、pH的变化等。(2)因变量：是指随着自变量的变化而变化的变量，如H2O2的分解速率或酶活性。(3)无关变量：是指除自变量外，其他对实验结果能造成影响的可变因素，如H2O2浓度、肝脏研磨液新鲜程度等。考题示例【示例1】 (2013江苏改编)为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计合理的是()实验编号探究课题选用材料与试剂温度对酶活性的影响过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液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pH对酶活性
5、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 B实验 C实验 D实验解析本题考查影响酶活性的因素的实验设计，意在考查考生的实验设计与分析能力。过氧化氢受热易分解，不宜用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，故实验不合理；蔗糖酶不能催化淀粉水解，故实验不合理；淀粉在酸性条件下也会发生水解反应，不适合用于探究pH对酶活性的影响，故实验不合理。答案B【示例2】 (2012全国大纲卷，33)某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：在A、B、C、D、E 5支试管中分别加入pH 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5 mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1
6、 mL。各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1 mL，摇匀。将5支试管放入70 恒温水浴中，保温时间相同且合适。取出各试管，分别加入斐林试剂2 mL，摇匀。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，请更正并说明更正的理由(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)_ 解析(1)唾液淀粉酶的最适温度为37 ，70 环境中该酶将失活。(2)斐林试剂与还原糖在5065 水浴加热条件下，才产生砖红色沉淀。答案(1)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
7、的颜色之前应将各试管放在5065 水浴中一段时间。因为在高温条件下斐林试剂与还原糖反应显色1酶活性实验探究中的“三宜”“四不宜”(1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。(3)在探究酶的适宜温度的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。(4)
8、在探究pH对酶活性影响时，宜保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。2“六看法”解答实验评价题在解答实验评价题时，以实验原则为依据，做到“六看”：一看实验是否遵循单一变量原则；二看有无对照及对照设置是否合理；三看方案是否可操作、实验步骤是否完整、操作顺序是否合理；四看实验材料、仪器和药剂选择与使用是否合理；五看实验结果的预期是否合理；六看实验结论是否来源于实验现象及数据。跟进题组重金属离子会导致蛋白质分子变性，为验证铜离子对唾液淀粉酶的活性有抑制作用，某同学进行了实验，实验步骤如下(已知SO对实验结果
9、没有影响)。请回答下列问题。(一)实验步骤实验步骤试管甲试管乙步骤1加入质量分数为1% CuSO4溶液和pH 6.8缓冲液1 mL加入_A_步骤2各加入质量分数为1%淀粉酶溶液1 mL，混匀后放置一段时间步骤3各加入质量分数为1%淀粉溶液1 mL，_B_步骤4取出试管，各加入质量分数为1%碘溶液3滴，观察颜色变化(二)讨论与分析(1)实验中设置试管乙的目的是_，“实验步骤”中A处应为_；B处为_。(2)两支试管最可能的实验结果是试管甲_色，试管乙_色。(3)实验中加入缓冲液的作用是_。(4)有同学提出由于CuSO4溶液呈蓝色，用上述步骤的检测方法可能会对实验结果产生干扰，请你提出另外一种结果检
10、测方法并预估实验结果。检测方法：_预估结果：A管_；B管_解析本实验的自变量是铜离子的有无，因此试管乙属于对照组，应在试管中加入蒸馏水和pH 6.8的缓冲液各1 mL。在试管中加入缓冲液的目的是维持反应pH的稳定，排除pH对实验结果的影响。酶催化的反应要在一定温度下进行，因此，两支试管还需要在37 恒温水浴中保温一段时间。为了排除CuSO4溶液本身颜色对结果的影响，本实验还可以检测还原糖的产生。检测还原糖时只需往试管中加入斐林试剂，恒温水浴加热观察颜色变化即可。试管甲中有铜离子，酶的活性受到抑制，因此加碘液检测时试管中溶液呈蓝色，加斐林试剂检测时试管中不会出现砖红色沉淀。而试管乙酶活性正常，淀粉反应完全，生成还原糖，因此，加碘液检测时，试管中溶液呈现碘液的颜色，加斐林试剂检测时试管中出现砖红色沉淀。答案(1)对照蒸馏水和pH 6.8缓冲液各1 mL放入37 恒温水浴(或适宜温度下)保温一段(适宜)时间(2)(深)蓝浅黄(3)维持反应液中pH的稳定(4)取出试管，各加入斐林试剂1 mL,60 恒温水浴2 min，观察颜色变化无砖红色(或蓝色)出现砖红色沉淀
