資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
微專(zhuān)題2　酶的相關(guān)拓展實(shí)驗(yàn)
1.探究酶的本質(zhì)
(1)試劑檢測(cè)法探究酶的本質(zhì)是否為蛋白質(zhì)
從酶的化學(xué)本質(zhì)上來(lái)講，絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA。在高中教材中常見(jiàn)的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本質(zhì)都是蛋白質(zhì)，所以，對(duì)酶本質(zhì)的鑒定的考查常常是變相考查蛋白質(zhì)的鑒定方法。因此，利用雙縮脲試劑可與蛋白質(zhì)產(chǎn)生紫色反應(yīng)的原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案即可。
項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)組 對(duì)照組
材料 待測(cè)酶溶液 (等量)已知蛋白液
試劑 分別加入等量的雙縮脲試劑
現(xiàn)象 是否呈現(xiàn)紫色 呈現(xiàn)紫色
結(jié)論 實(shí)驗(yàn)組呈現(xiàn)紫色說(shuō)明該酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，否則該酶的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)
(2)酶解法探究酶的本質(zhì)是否為RNA
酶必須保持正常的結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮催化作用，因此可以分別利用蛋白酶和RNA酶處理待鑒定酶，再觀察其功能是否受影響來(lái)確定該酶的本質(zhì)，設(shè)計(jì)方案如下：
【典例1】　(2020·中原名校質(zhì)量考評(píng))研究人員從一種野生植物的貯藏根中提取出一種化學(xué)物質(zhì)，有人認(rèn)為這是一種能催化葡萄糖分解的酶，有人認(rèn)為這是一種能催化蔗糖分解的酶。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①寫(xiě)出鑒定此物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是否是蛋白質(zhì)的兩種方法：
第一種鑒定方法：_________________________________________________________。
第二種鑒定方法：__________________________________________________________。
②為了探究此物質(zhì)是催化葡萄糖分解的酶還是催化蔗糖分解的酶，研究人員設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，請(qǐng)預(yù)測(cè)可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
水浴加熱后，如果__________________________________________________________，
說(shuō)明該物質(zhì)是能催化蔗糖分解的酶；如果___________________________________________
________________________________________________________________________，
則說(shuō)明該物質(zhì)是能催化葡萄糖分解的酶。
答案　①用雙縮脲試劑　用蛋白酶處理　②兩支試管均出現(xiàn)磚紅色沉淀　兩支試管均不出現(xiàn)磚紅色沉淀
解析　①酶的本質(zhì)大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。若要鑒定此物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是否是蛋白質(zhì)，可以用雙縮脲試劑來(lái)鑒定，看是否有紫色反應(yīng)；也可以用蛋白酶來(lái)鑒定，看該物質(zhì)是否被水解。②還原性糖可與斐林試劑發(fā)生作用生成磚紅色沉淀，葡萄糖是還原糖，而蔗糖是非還原糖，但蔗糖的分解產(chǎn)物為還原糖。如果兩支試管都出現(xiàn)磚紅色沉淀，則說(shuō)明該酶不能催化葡萄糖分解而能催化蔗糖分解，故該物質(zhì)是能催化蔗糖分解的酶；如果兩支試管都不出現(xiàn)磚紅色沉淀，則說(shuō)明蔗糖沒(méi)有分解而葡萄糖被分解，故該物質(zhì)是能催化葡萄糖分解的酶。
2.驗(yàn)證酶的高效性
項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)組 對(duì)照組
材料 等量的同一種底物
試劑 與底物相對(duì)應(yīng)的酶溶液 等量的無(wú)機(jī)催化劑
現(xiàn)象 反應(yīng)速率很快，或反應(yīng)用時(shí)短 反應(yīng)速率緩慢，或反應(yīng)用時(shí)長(zhǎng)
結(jié)論 酶具有高效性
實(shí)例：
3.驗(yàn)證酶的專(zhuān)一性
方案一　酶相同，底物不同
實(shí)驗(yàn)組1　反應(yīng)物1＋酶溶液→反應(yīng)物被分解
實(shí)驗(yàn)組2　反應(yīng)物2＋等量相同酶溶液→反應(yīng)物不被分解
實(shí)例：
方案二　底物相同，酶不同
實(shí)驗(yàn)組1　反應(yīng)物＋酶溶液1→反應(yīng)物被分解
實(shí)驗(yàn)組2　相同反應(yīng)物＋等量酶溶液2→反應(yīng)物不被分解
實(shí)例
注　若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖(兩種底物)來(lái)探究酶的專(zhuān)一性時(shí)，則應(yīng)用斐林試劑作為檢測(cè)試劑，不能選用碘液作為檢測(cè)試劑(碘液不能檢測(cè)蔗糖是否被水解)。
【典例2】　(2020·河南中原聯(lián)盟聯(lián)考)研究人員以HCl溶液和淀粉酶為實(shí)驗(yàn)材料，探究它們對(duì)蛋白質(zhì)和淀粉的催化水解作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示(同種底物起始量相同，在反應(yīng)相同時(shí)間后測(cè)得底物剩余量)。有關(guān)分析錯(cuò)誤的是(　　)
A.物質(zhì)1、2分別為蛋白質(zhì)和淀粉
B.圖甲、圖乙實(shí)驗(yàn)所用催化劑分別是HCl溶液和淀粉酶
C.該實(shí)驗(yàn)可證明酶具有專(zhuān)一性和高效性
D.該實(shí)驗(yàn)可證明淀粉酶具有降低化學(xué)反應(yīng)活化能的作用
答案　D
解析　圖乙中，物質(zhì)1沒(méi)有水解，物質(zhì)2水解，依據(jù)酶的專(zhuān)一性可知，圖乙利用的催化劑是淀粉酶，則圖中物質(zhì)2是淀粉，物質(zhì)1是蛋白質(zhì)，A正確；HCl溶液水解有機(jī)物沒(méi)有專(zhuān)一性，并由分析可知，圖甲、圖乙實(shí)驗(yàn)所用催化劑分別是HCl溶液和淀粉酶，B正確；該實(shí)驗(yàn)利用了“底物不同酶相同”(圖乙)證明了酶具有專(zhuān)一性；由圖甲與乙中物質(zhì)2(淀粉)水解速率對(duì)比可知，酶具有高效性，C正確；該實(shí)驗(yàn)不能證明淀粉酶具有降低化學(xué)反應(yīng)活化能的作用，D錯(cuò)誤。
4.探究酶的最適溫度
(1)設(shè)計(jì)思路
在一定范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)一系列溫度梯度實(shí)驗(yàn)，其他條件相同且適宜，可得出最適溫度的大致范圍，再在此范圍內(nèi)減小梯度，進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，直至得出最適溫度。
(2)設(shè)計(jì)方案
5.探究酶的最適pH
(1)設(shè)計(jì)思路
在一定范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)一系列pH梯度實(shí)驗(yàn)，其他條件相同且適宜，可得出最適pH的大致范圍，再在此范圍內(nèi)縮小梯度，進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，直至得出最適pH。
(2)設(shè)計(jì)方案
【典例3】　(2021·重慶高校聯(lián)盟質(zhì)檢)下列是有關(guān)酶的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，正確的是(　　)
A.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液驗(yàn)證酶的專(zhuān)一性
B.在驗(yàn)證溫度對(duì)淀粉酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中，不能選用斐林試劑檢測(cè)還原糖的生成
C.利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為3、7、11的緩沖液驗(yàn)證pH對(duì)酶活性的影響
D.在驗(yàn)證酶的高效性實(shí)驗(yàn)中，可選用FeCl3和過(guò)氧化氫酶分別催化等量H2O2分解，檢測(cè)產(chǎn)生的氣體總量
答案　B
解析　淀粉酶能催化淀粉水解為還原糖，而不能催化蔗糖水解，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可用斐林試劑檢測(cè)，而不能用碘液，因?yàn)榈庖翰荒軝z測(cè)蔗糖是否水解，A錯(cuò)誤；在驗(yàn)證溫度對(duì)淀粉酶活性的影響時(shí)，選擇淀粉作為實(shí)驗(yàn)材料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能選用斐林試劑檢測(cè)，因?yàn)橛渺沉衷噭z測(cè)還原糖時(shí)需要水浴加熱，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)，B正確；胃蛋白酶的最適pH為1.5，要利用胃蛋白酶驗(yàn)證pH對(duì)酶活性的影響，設(shè)置的緩沖液pH應(yīng)該在1.5左右，C錯(cuò)誤；驗(yàn)證酶的高效性時(shí)，應(yīng)檢測(cè)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的數(shù)量而不是產(chǎn)生的氣體總量，D錯(cuò)誤。
【典例4】　(2020·河南鄭州一模)為了研究溫度對(duì)某種酶活性的影響，設(shè)置三個(gè)實(shí)驗(yàn)組：A組(20 ℃)、B組(40 ℃)和C組(60 ℃)，測(cè)定各組在不同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)物濃度(其他條件相同)，結(jié)果如圖。下列分析錯(cuò)誤的是(　　)
A.三個(gè)溫度條件下，該酶活性最高的是B組
B.在時(shí)間t1之前，如果A組溫度提高10 ℃，那么A組酶催化反應(yīng)的速率會(huì)加快
C.如果在時(shí)間t2時(shí)，向C組反應(yīng)體系中增加2倍量的底物，其他條件保持不變，那么在t3時(shí)，C組產(chǎn)物總量不變，原因是60 ℃條件下，t2時(shí)酶已失活
D.如果在時(shí)間t2時(shí)，向B組反應(yīng)體系中增加2倍量的該酶，其他條件保持不變，那么在t3時(shí)，B組產(chǎn)物總量將增加
答案　D
解析　分析圖中曲線可知，40 ℃條件下(B組)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)所需的時(shí)間最短，故該條件下酶活性最高，A正確；A組反應(yīng)溫度為20 ℃，低于該酶的最適溫度，故在時(shí)間t1之前，如果A組溫度提高10 ℃，那么A組酶催化反應(yīng)的速率會(huì)加快，B正確；C組的溫度是60 ℃，據(jù)圖可知，t2時(shí)產(chǎn)物濃度不再增加，說(shuō)明此溫度下的酶已經(jīng)失活，即使向反應(yīng)體系中加入底物，在t3時(shí)，產(chǎn)物總量也不會(huì)發(fā)生變化，C正確；酶在反應(yīng)中起催化作用，不會(huì)影響生成產(chǎn)物的總量，故向B組反應(yīng)體系中增加2倍量的該酶，B組的反應(yīng)速率會(huì)加快，但產(chǎn)物總量不發(fā)生改變，D錯(cuò)誤。
6.酶活力的測(cè)定方法
(1)概念：酶活力又稱(chēng)酶活性，指酶催化特定化學(xué)反應(yīng)的能力。
(2)檢測(cè)步驟：加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計(jì)時(shí)→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量
(3)測(cè)定方法：通常以單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量或單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物的生成量來(lái)表示。
例如：檢測(cè)淀粉酶的活力
①通過(guò)測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)麥芽糖的生成量來(lái)檢測(cè)淀粉酶的活力。
②通過(guò)測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)淀粉的消耗量來(lái)檢測(cè)淀粉酶的活力。
【典例5】　(2016·全國(guó)卷Ⅰ，3)若除酶外所有試劑已預(yù)保溫，則在測(cè)定酶活力的試驗(yàn)中，下列操作順序合理的是(　　)
A.加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計(jì)時(shí)→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量
B.加入底物→加入酶→計(jì)時(shí)→加入緩沖液→保溫→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量
C.加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計(jì)時(shí)→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量
D.加入底物→計(jì)時(shí)→加入酶→加入緩沖液→保溫→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量
答案　C
解析　依題意可知，該實(shí)驗(yàn)的pH為無(wú)關(guān)變量，為了排除pH的干擾，應(yīng)在酶和底物混合之前加入緩沖液，為酶促反應(yīng)提供穩(wěn)定的pH環(huán)境，C正確。

展開(kāi)更多......

收起↑