2016届《创新设计》高考生物(苏教版)大一轮复习课件：能力提升案2 与酶相关的实验探究

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
①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。
②设计方案 项目
材料 试剂
实验组
等量的同一种底物
对照组
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
1
2 3 4 5
新鲜淀粉酶溶液
可溶性淀粉液 37 ℃水浴 1 mol/L盐酸 1 mol/L NaOH
1 mL
2 mL 5 min 1 mL /
1 mL
2 mL 5 min / 1 mL
6
7
碘液
结果预期
2滴
2滴
均不变蓝
A．缺少对照组
B．实验预期结果不正确
C．检验实验结果的试剂选择不恰当 D．实验操作步骤的安排不合理 解析 实验中有两个实验组，分别加入了酸和碱，还应该设
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 50～65 ℃水浴加热条件下，才产生
砖红色沉淀。
答案 (1)③中70 ℃应改为37 ℃。因为人唾液淀粉酶作用的 (2)在观察各试管中溶液的颜色之前应将
最适温度为 37 ℃
各试管放在50～65 ℃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
置一组加等量蒸馏水的对照组；在强酸、强碱作用下，淀粉 酶的活性丧失，试管1、2的结果预期应是均变蓝，因此该实 验的结果预期不正确；实验操作步骤的安排不合理，应先向
加入淀粉酶溶液的试管中加入蒸馏水、酸和碱，摇匀后再分
别加入淀粉液。 答案 ABD
【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：
(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测 方法并预估实验结果。
①检测方法：_______________________
(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)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探究过氧化氢酶的最适pH的实验设计思路如下： H2O2溶液＋酶溶液pH1下 H2O2溶液＋酶溶液pH2下 检测 O2的产生速率 ― ― → ⋮ ⋮ ⋮ H2O2溶液＋酶溶液pHn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。
现砖红色沉淀。
答案
(1)对照 浅黄
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 (3)维持反应液中1 mL,60 ℃恒温水浴2 min，
观察颜色变化 ②无砖红色(或蓝色) 出现砖红色沉淀
①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 mL。 ②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1 mL，摇匀。 ③将5支试管放入70 ℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。
④取出各试管，分别加入斐林试剂2 mL，摇匀。
[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
2 (已知SO4 对实验结果没有影响)。
－
请回答下列问题。
(一)实验步骤 实验 步骤 试管甲 加入质量分数为1% CuSO4溶液和 pH 6.8缓冲液1 mL 试管乙 加入 __A__
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。 ①探究酶活性的最适温度 反应物t1温度下＋酶溶液t1温度下 反应物t2温度下＋酶溶液t2温度下 检测反应物的分解速率 ⋮ ⋮ ⋮ 反应物tn温度下＋酶溶液tn温度下 或反应物的剩余量(或生成物的生成速度或生成量)
②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
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。
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。
剂”
现象
结论
反应速率很快，或反应用 反应速率缓慢，或 时短 反应用时长 酶具有高效性
(2)验证酶的专一性 ①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。
②设计方案 项目 方案一 实验组 对照组 方案二 实验组 的底物 对照组 种底物
(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·湖南十校联考)某同学为验证pH对酶活性的影 响，设计的方法步骤如下表所示。有关评价合理的是(多选) ( 步骤 项目 试管1 试管2 )
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 材料 实验组 待测酶溶液 对照组 已知蛋白液 (等量)
试剂
现象 结论
分别加入等量的双缩脲试剂
是否呈现紫色 呈现紫色
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证酶是 RNA。
能力提升案2 与酶相关的实验探究
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。
步骤1
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____________。
材料
底物相同(等量) 与底物相对 另外一种酶 应的酶溶液 发生反应 溶液 不发生反应
与酶相对应 另外一
试剂
现象 结论
同一种酶(等量)溶液
发生反应 不发生
反应
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
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
⑤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)______________________________________。