1、第三章 细胞中能量的转换和利用 素能提升课 酶的相关实验设计和分析 酶相关实验设计中的“酶解法”素能建构1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。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。设计方案如右图：“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。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。设计方案如右图：2实验设计中也可用酶催化底物分解，根据
2、底物的变化来证明酶的作用。对点训练1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)。实验思路：_ 预期结果及结论：_ 解析 实验设置甲组和乙组，两组实验分别用蛋白酶和 RNA酶处理 X 酶，然后与糖原混合检测两组实验中 X 酶有无活性。检测X 酶是否有活性可用斐林试剂与产物反应是否产生了颜色变化来完成。答案 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
3、段时间后，检测是否有还原糖产生。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，检测是否有还原糖产生。预期结果及结论：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；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。酶相关实验设计中的“对比法”素能建构1对比法验证酶的高效性(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 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
4、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对比法验证酶的专一性(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 方案二 项目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 对点训练2下列有关酶的实验设计思路，正确的是()A利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响 B在验证酶的专一性实验中，酶的浓度为无关变量，底物的浓度为自变量 C利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和
5、氯化铁溶液研究酶的高效性 D利用胃蛋白酶、蛋清和 pH 分别为 3、7、11 的缓冲液验证pH 对酶活性的影响 C 因为过氧化氢不稳定，在高温下会自行分解成水和氧气，所以不能探究温度对酶活性的影响，A 错误；在验证酶的专一性实验中，酶的浓度和底物的浓度均为无关变量，B 错误；胃蛋白酶的最适 pH 为 1.5，验证 pH 对酶活性的影响应将 pH 设置在最适 pH 左右，D 错误。3取经过编号的 5 支试管分别加入 2 mL 0.5 mol/L 的过氧化氢溶液，进行如下实验，根据实验内容，下列说法正确的是()试管编号12345 加入物质适量唾液锈铁钉生土豆块 熟土豆块生土豆块稀盐酸实验结果 几乎
6、无气泡 少量气泡 大量气泡几乎无气泡几乎无气泡A说明酶具有高效性的是 3 号和 4 号实验 B1 号和 3 号对照不能说明酶具有专一性 C各组实验都不能体现酶的活性与温度之间的关系 D3 号和 5 号对照可以说明酶的活性受 pH 的影响 D 证明酶具有高效性需对比无机催化剂与酶的催化作用，2 号和 3 号实验可证明酶具有高效性，A 错误；1 号和 3 号分别用唾液淀粉酶和过氧化氢酶与过氧化氢溶液反应，两组实验结果对照可说明酶具有专一性，B 错误；3 号和 4 号的实验结果说明高温会使酶活性降低，C 错误；3 号和 5 号的实验结果可以说明 pH 降低会使酶活性降低，D 正确。酶相关实验设计中的
7、“梯度法”素能建构“梯度法”探究酶的最适温度或最适 pH(1)设计思路(2)设计方案 对点训练4普通淀粉酶的最适温度在 4060 之间，而极端耐热淀粉酶在 100 仍能保持较高的活性，因此在生产上具有更为广泛的应用前景。请回答下列问题：(1)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与_混合，若反应液呈_色，则该酶的化学本质为蛋白质。(2)测定淀粉酶活性时，应选择_作为该酶作用的底物，反应液中应加入_溶液以维持其酸碱度稳定。(3)设计实验测定极端耐热淀粉酶起催化作用的最适温度。此实验中除自变量和因变量外，还需要考虑_(指出两点即可)等因素。结合题目信息，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路：_。解
8、析(1)大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA，要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为蛋白质。(2)测定淀粉酶活性时，根据酶的专一性，应选择淀粉作为该酶作用的底物。反应液中应加入(酸碱)缓冲溶液以维持其酸碱度稳定。(3)此实验中除自变量和因变量外，无关变量需要保持相同且适宜，因此还需要考虑底物淀粉溶液的浓度和用量、pH 及添加试剂的量、实验操作顺序等因素。测定该酶催化作用最适温度的实验思路：在 40 和 100 之间每隔一定温度设置一个实验组，其他实验条件适宜且保持一致。以反应液和碘液发生颜色反应的程度为指标确定最适温度。答案(1)双缩脲试剂 紫(2)
9、淀粉(酸碱)缓冲(3)底物淀粉溶液的浓度和用量、pH 及添加试剂的量、实验操作顺序 在 40 和 100 之间每隔一定温度设置一个实验组，其他实验条件适宜且保持一致。以反应液和碘液发生颜色反应的程度为指标确定最适温度 5如表为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。已知实验一中淀粉酶的最适温度为 60，据此回答下列问题：探究温度对酶活性影响的实验(实验一)分组甲组乙组丙组新鲜淀粉酶溶液1 mL1 mL1 mL可溶性淀粉溶液5 mL5 mL5 mL控制温度0 60 90 将新鲜淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合后分别在各自温度下反应相同时间实验步骤比较淀
10、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pH56789 H2O2 溶液完全分解所需时间(秒)30018090192284(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 步 骤 为 错 误 操 作，正 确 的 操 作 应 该 是_。实 验 一 的 第 步 最 好 选 用_(试剂)比较淀粉的_。(3)如将实验一的新鲜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：_；欲在该预实验的基础上进一步探究该过氧化氢酶的最适 pH，可
11、在 pH 为_之间设置梯度。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。淀粉遇碘液变蓝，因此实验一的第步最好选用碘液比较淀粉的剩余量。不能用斐林试剂测定是因为斐林试剂需水浴加热才能与还原糖发生显色反应，而加热会影响自变量温度，进而影响实验结果。(3)温度会直接影响 H2O2 的分解，因此实验一的新鲜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，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。欲在该预实验的基础上进一步探究该过氧化氢酶的最适 pH，可在 pH为 68 之间设置梯度。答案(1)无关 自(2)使新鲜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 碘液 剩余量(3)不科学 因为温度会直接影响 H2O2 的分解(4)该过氧化氢酶作用的最适 pH 约为 7，pH 降低或升高酶活性均降低 68Thank you for watching!