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1、高考提分微课高考提分微课( (一一) ) -2- 与酶相关的实验探究 1.对比法探究或验证酶的高效性和专一性 (1)验证酶的高效性 设计思路 自变量为不同类型的催化剂,因变量为化学反应的速率。 实验方案、现象及结论 -3- (2)验证酶的专一性 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。 设计方案、现象及结论 -4- 典例1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
2、。要求写出实验步骤、预测实验结 果、得出结论,并回答问题。 实验材料与用具:适宜浓度的H2O2溶液,蒸馏水,质量分数为3.5% 的FeCl3溶液,质量分数为0.01%的过氧化氢酶溶液,恒温水浴锅,试 管。 (1)实验步骤: 。 。 。 -5- (2)实验结果预测及结论: 整个实验中,不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是 。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 的速度最快的是 ,原因是 。 答案:(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 分别向上述3支试管加入等量且 适量的蒸馏水、FeCl3溶
3、液和过氧化氢酶溶液 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 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 -6- 解析:(1)实验步骤从设计要求出发结合实验材料设计3步。(2)加 酶溶液试管O2释放速度大于加FeCl3溶液试管,大于加蒸馏水试管。 体现酶具有催化作用且有高效性。(3)酶在高温时易变性失活而失 去其催化作用。 -7- 典例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
4、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,研究人员设计了下图所示的实验过程,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。 -8- (3)若以上实验完成后,已经确定其为催化葡萄糖分解的酶,且化 学本质是蛋白质,现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 的处理方法进行预实验。实验结束后,再在其中砖红色沉淀最少的 两支试管所对应的温度区间
5、内,设置 ,重复进行实验。 答案:(1)用双缩脲试剂处理 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 (3)系列温度梯度 差值更小的系列温度梯度 -9- 解析:(1)蛋白质与双缩脲试剂发生作用,会产生紫色反应;不溶于 水的蛋白质在蛋白酶的催化下可以水解为溶于水的多肽、氨基酸。 (2)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。若两支试管都出现砖红色沉淀,则该物质是能催化蔗糖分解的 酶;若两支试管都不出现砖红色沉淀,说明蔗糖没有被分解,而葡萄 糖被分解,故该物质是能催化葡萄糖分解的酶。(3)设计实验的基本 思路:先确定系列温度梯度,再找出其中砖红色
6、沉淀最少的两支试 管,根据它们所对应的温度,在这两个温度值之间设置差值更小的 系列温度梯度。 -10- 2.梯度法探究酶的最适温度和最适pH (1)设计思路 -11- (2)实验操作 探究酶的最适温度 探究酶的最适pH -12- 典例3受损伤的马铃薯细胞内酚氧化酶(PPO)和底物(酚类物质) 直接接触,引起马铃薯的褐变,为探究温度对PPO活性的影响,实验 小组进行如下实验。 (1)PPO粗提液的提取:低温下将新鲜马铃薯用蒸馏水洗净、去皮, 取20 g样品放入含50 mL磷酸缓冲液(pH为5.5)的研钵中,同时加入 少量石英砂,研磨、离心,上清液即为PPO的粗提液。加缓冲液研磨 的目的是 。 -
7、13- (2)不同温度下PPO活性的测定 -14- 注反应底物充足;实验结果中“+”越多,褐色越深。 实验步骤顺序有不妥之处,请改正: 。 实验结果表明:15 和30 温度条件,PPO具有相同的活性,从 酶的特性分析,其原因是 。 为进一步探究PPO的最适温度,应在 范围 内设置温度梯度。 答案:(1)维持pH,保持PPO的活性(或防止PPO失活,一定要写到 “PPO活性”) (2)“混合”步骤改在“温度(预处理5 min)”之后 在酶的最适温度 左右,酶可以有相同的催化效率 1530 -15- 解析:(1)酶容易变性失活,所以缓冲液是为了维持pH,保持PPO的 活性。(2)“混合”的步骤应改
8、在“温度(预处理5 min)”之后。15 和30 温度条件,PPO具有相同的活性,从酶的特性分析,其原因 是温度对酶活性的影响呈倒钟型,在酶的最适温度左右,可以有相 同的催化效率。由表可知,在15 和30 时酶活性较高,所以为 进一步探究PPO的最适温度,应在1530 范围内设置更小的温度 梯度。 -16- 典例4下面的表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的 实验步骤和探究某种过氧化氢酶的最适pH的实验结果。 -17- -18- 请据此回答下列问题。 (1)在实验一中,pH属于 变量。 (2)实验一的部分步骤有错误,正确的操作应该是 。 (3)实验一的第步最好选用 (试剂)测定单位时间内
9、淀粉的 。 (4)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 脏研磨液和过氧化氢溶液,你认为是否科学? 。为什么? 。 (5)分析实验二的结果,可得到的结论是 。在该预实 验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH,可在pH为 之间设置更小的梯度进行研究。 -19- 答案:(1)无关 (2)将新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别保温后再混合(其 他合理答案也可) (3)碘液 剩余量 (4)不科学 因为温度会直接影响过氧化氢的分解 (5)该过氧化氢酶的最适pH约为7,pH过低或过高,酶活性均降低 (或在pH为57的范围内,随pH的升高该过氧化氢酶活性升高,在pH 为79的范围内,随pH的升高该过氧化氢酶活性降低) 68 -20- 解析:(1)实验一是探究温度对酶活性的影响,因此pH属于实验中 的无关变量。(2)实验一中先让淀粉酶与淀粉溶液混合,没有控制温 度,淀粉会发生水解作用影响实验结果。(3)实验一中用碘液比用斐 林试剂检测效果好,用斐林试剂需要加热,加热会影响实验结果。(4) 实验一中温度会影响H2O2的分解,所以探究温度影响酶活性的实验 一般不用过氧化氢作底物。(5)实验二表明在pH为7时,酶的催化效 率较高。
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