19-20 第4章 素能提升课 酶的相关实验设计

[核心精要]

1．试剂检测法——鉴定酶的本质

(1)设计思路：从酶的化学本质上来讲，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本质都是蛋白质，所以，对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。因此，利用双缩脲试剂可与蛋白质产生紫色反应的原理制订实验方案即可。

(2)设计方案

①探究酶的本质是否为蛋白质

2．对比法——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(主要是与无机催化剂进行比较)催化反应物的反应速率进行比较，得出结论。

②设计方案

说明：实验中自变量是催化剂的种类(酶与无机催化剂)，因变量是反应物的反应速度。

(2)验证酶的专一性

①设计思路：验证酶的专一性的方法也是对比法，常见的方案：反应物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行而得出结论。

②设计方案

①设计思路：采取对比的手段，将待探究的环境因素施加到实验组上，将其与对照组比较，观察酶促反应速率的变化，就可确定该环境因素对酶活性的影响。

②设计方案

(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，最后根据实验现象得出结论。

(2)一般步骤

说明：探究酶最适温度(或pH)的实验过程中，应注意在反应物和酶混合之前，应让反应物和酶首先达到实验温度(或pH)，如果先混合再调整温度(或pH)，则在达到实验温度(或pH)之前，反应已经进行，实验结果不准确。探究酶催化作用的最适温度(pH)实验中，选择反应物和对应的酶时应注意温度(pH)本身是否会影响反应物的反应速率。如探究酶的最适温度时，不能选用H2O2作反应物，因为温度会影响H2O2的分解速率。

[对点练习]

1．瑞典研究人员发现一种促进脂肪细胞生成的蛋白质——抗酒石酸酸性磷酸酶。这一发现有望为治疗肥胖症开辟新途径。下列有关叙述不正确的是() A．抗酒石酸酸性磷酸酶与脂肪的共有元素有C、H、O

B．在适宜条件下，蛋白酶可以将抗酒石酸酸性磷酸酶水解

C．抗酒石酸酸性磷酸酶遇双缩脲试剂呈现紫色

D．理论上可以通过促进抗酒石酸酸性磷酸酶的功能来治疗肥胖症

D[抗酒石酸酸性磷酸酶的本质是蛋白质，和脂肪共有的元素有C、H、O，A正确；在适宜条件下，该酶可被蛋白酶分解，可与双缩脲试剂发生紫色反应，B、C正确；抗酒石酸酸性磷酸酶能促进脂肪细胞生成，若促进其功能，则会使脂肪细胞增多，不能用来治疗肥胖症，D错误。]

2．下列与酶相关实验的叙述中，正确的是()

A．探究酶的高效性时，自变量可以是酶的种类

B．探究淀粉酶的专一性时，自变量只能是酶的种类

C．探究pH对酶活性的影响时，自变量不止一种

D．探究温度对酶活性的影响时，因变量不止一种

D[探究酶的高效性时，自变量是催化剂的种类，A错误；探究淀粉酶的专一性时，自变量也可以是底物种类，B错误；探究pH对酶活性的影响时，自变量只有pH，C错误；探究温度对酶活性的影响时，因变量可以是产物的生成速率或底物的消耗速率，D正确。]

3．下列有关酶的实验设计思路正确的是()

A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性

B．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响

C．利用过氧化氢、鲜肝匀浆和FeCl研究酶的高效性

D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为5、7、9的缓冲液验证pH对酶活性的影响

C[碘液不能检测蔗糖，A项错误；温度会影响H2O2的分解，不宜用H2O2和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，B项错误；胃蛋白酶的适宜pH约为1.8，pH分别为5、7、9的设置不合理，D项错误。]

4．某同学为验证pH值对酶活性的影响，设计了如下表中的方法步骤。下列不合理的评价有()

B．实验结果预期不正确

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

C[实验只设置了加HCl和加NaOH的实验组，还应设置加蒸馏水的正常pH的对照组；在加酸和加碱的情况下，酶失去活性，淀粉不被分解，遇碘液变蓝；实验结果可以用碘液检验；实验步骤的安排应在第2、3步加HCl和NaOH。] 5．某同学利用浓度相同的唾液淀粉酶和蔗糖酶溶液，以可溶性淀粉溶液为底物来验证酶的专一性和温度可影响酶的活性。相关试剂均已在各自体系温度下预保温，然后利用甲、乙、丙三支试管做如下实验：

(1)根据实验目的，在步骤2中，应向乙试管加入________________，向丙试管加入________________。

(2)实验中的自变量是________________。用斐林试剂检测时，若仅在________试管中有明显的砖红色沉淀生成，则可验证酶的专一性和温度影响酶的活性。若该同学在操作中错用了双缩脲试剂，则三支试管出现的颜色变化依次是________________，原因是_______________。

(3)有同学认为所用试剂不必做预保温处理。这种观点________(填“正确”或“不正确”)，理由是__________________。

[解析](1)实验表格中所加底物的种类相同，验证酶的专一性的实验中，实验的自变量为酶的种类，温度则为无关变量，因此甲和乙为一组对照实验，则在步骤2中，乙试管应加入1 mL蔗糖酶溶液；验证温度可影响酶的活性的实验中，实验的自变量为温度，则酶的种类和用量属于无关变量，因此甲和丙为一组对照实验，故丙试管应加入1 mL唾液淀粉酶溶液。(2)实验中的自变量是酶的种类、温度。乙试管中蔗糖酶不能水解淀粉，丙试管中酶在高温下失活，因此用斐林试剂检测时，若仅在甲试管中有明显的砖红色沉淀生成，则可验证酶的专一性和温度影响酶的活性；双缩脲试剂能与蛋白质或多肽发生紫色反应，淀粉酶和蔗糖酶的本质为蛋白质，故三支试管中的酶均可与双缩脲试剂呈现紫色反应。(3)酶具有高效性，若不做预保温处理，一旦与底物结合，唾液淀粉酶就会与淀粉发生反应，从而影响实验结果，因此所用试剂都需要做预保温处理。

[答案](1)1 mL蔗糖酶溶液 1 mL唾液淀粉酶溶液

(2)酶的种类、温度甲(浅)紫色、(浅)紫色、(浅)紫色三支试管中均含有酶，其本质均为蛋白质，均可与双缩脲试剂反应呈现紫色

(3)不正确酶具有高效性，若不做预保温处理，唾液淀粉酶一旦与底物接触就会催化淀粉发生水解反应，从而影响实验结果