人教版必修第一册 第5章 素能提升课 酶的相关设计和分析 课件(28张)

2．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
1
2
3
4
5
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 几乎无 少量
大量 几乎无 几乎
结果
气泡
气泡
气泡
气泡 无气泡
A．说明酶具有高效性的是3号和4号实验 B．1号和3号对照不能说明酶有专一性 C．各组实验都不能体现酶的活性与温度之间的关系 D．3号和5号对照可以说明酶的活性受pH的影响
实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀 粉4种溶液、斐林试剂、试管、恒温水浴锅。
(1)若“＋”代表加入适量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、
乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计(把答案填在相
应的表格中)。
试管
溶液 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 淀粉酶溶液
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
甲
＋
－
＋
－
(2)实验步骤： ①按照上表中的设计，取试管、加溶液。 ②__________________________________________________。 ③__________________________________________________。 ④__________________________________________________。 (3)结果预测：________________________________________ ____________________________________________________。 (4)结论：____________________________________________ ____________________________________________________。
试剂
液)
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.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
项目
方案一
实验组
对照组
方案二
实验组
对照组
材料
同种底物(等量)
[解析] (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)①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。②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。
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。]
(3)设计实验测定极端耐热淀粉酶起催化作用的最适温度。 ①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。 ②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：__________________________________________________ ____________________________________________________。
3．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)。
[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。
2．实验设计中也可用酶催化底物分解，根据底物的变化，来 证明酶的作用。
二、酶相关实验设计中的“对比法” 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
与底物相对应的酶溶液(如生物材料研磨 等量的无机催化
[解析] (1)实验材料中给出了两种酶溶液，两种底物溶液，甲 试管加入了蔗糖溶液和蔗糖酶溶液，另外三支试管应分别加入蔗糖 溶液和淀粉酶溶液，淀粉溶液和蔗糖酶溶液，淀粉溶液和淀粉酶溶 液。(2)研究的两种酶都是哺乳动物的酶，因此要保持37 ℃恒温水浴 一段时间，用斐林试剂检测时应保持50～65 ℃恒温水浴。
⋮⋮ ⋮ 底物tn温度(或pHn)下＋酶tn温度(或pHn)下 ―检―测→底物的分解量（或剩余量）或产物的生成量
2．设计方案
[对点训练] 1．下列有关酶特性的实验设计思路，正确的是( ) A．用淀粉酶和淀粉、蔗糖验证酶的专一性时，选用碘液作为 检测试剂 B．用过氧化氢和新鲜的猪肝研磨液、氯化铁溶液来验证酶的 高效性 C．以过氧化氢为底物，探究温度对过氧化氢酶活性的影响 D．探究胃蛋白酶的最适pH时，先将其加入蛋清中再加入缓冲液
(4)酶的催化作用具有专一性
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B [用淀粉酶和淀粉、蔗糖验证酶的专一性时，不宜选用碘液 作为检测试剂，因为碘液不能检测蔗糖是否水解，应用斐林试剂检 测，A项错误；不能以过氧化氢为底物，探究温度对过氧化氢酶活 性的影响，因为过氧化氢在加热时分解加快，自变量控制不准确， C项错误；探究胃蛋白酶的最适pH时，将其加入蛋清中再加入缓冲 液，酶与底物一旦混合，反应就开始了，应先加缓冲液再加入蛋 清，D项错误。]
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
三、酶相关实验设计中的“梯度法” “梯度法”探究酶的最适温度或最适pH 1．设计思路 底物t1温度(或pH1)下＋酶t1温度(或pH1)下 底物t2温度(或pH2)下＋酶t2温度(或pH2)下
4．普通淀粉酶的最适温度在40～60 ℃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。请回答有关问题：
(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。
第5章 细胞的能量供应和利用
素能提升课 酶的相关设计和分析
[核心精要] 一、酶相关实验设计中的“酶解法” 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：
[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：①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；②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。
[答案] (1)如下表所示
溶液
蔗糖溶 淀粉溶
试管
液
液
甲
＋
－
乙
＋
－
丙
－
＋
丁
－
＋
蔗糖酶 溶液 ＋ － － ＋
淀粉酶 溶液 － ＋ ＋ －
(2)②混匀，保持37 ℃恒温水浴一段时间 ③取出试管，分别加 入适量的斐林试剂，混匀，50～65 ℃恒温水浴一段时间 ④观察实 验现象并记录实验结果 (3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含 淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖 红色沉淀
[答案] (1)双缩脲试剂 紫 (2)淀粉 (酸碱)缓冲 (3)①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 ②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．请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的 蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。要求完成实验设计、补充 实验步骤、预测实验结果、得出实验结论，并回答问题：