与酶相关的实验设计与分析

与酶相关的实验设计与分析

真题回放

(2016·全国卷Ⅰ)若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是(C)

A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量

B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量

C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量

D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量

[解析]根据题意可知，该实验的pH为无关变量，为了排除pH的干扰，应在酶和底物混合之前加入缓冲液，为酶促反应提供稳定的pH环境，A、B、D项都错误，C项正确。

核心拓展

1．辨清与酶相关实验设计的五个易错点(填空)

(1)若底物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，而不能选用碘液，是因为_碘液无法检测蔗糖是否被水解__。

(2)探究酶的适宜温度时：

①不宜选用过氧化氢酶催化H2O2分解，因为_H2O2受热易分解__。

②若选淀粉和淀粉酶，检测试剂不应选用斐林试剂，因为_斐林试剂需要水浴加热__，而本实验需严格控制温度。

(3)在酶的最适pH探究实验中，操作时必须先将酶和底物分别置于不同pH条件下，然后再将同一pH条件下处理的底物和酶混合，而不能把酶加入反应物中后，再加入盐酸或氢氧化钠。

(4)探究酶的高效性时，对照组应_加入无机催化剂__；探究酶的催化作用时，对照组应_不加催化剂__。

2．掌握两类实验设计

(1)验证酶的本质、作用特性的实验设计：

实验目的实验组对照组实验组衡量标准

验证某种酶是蛋白质待测酶液＋双缩

脲试剂

已知蛋白液＋双缩脲试剂是否出现_紫色__

验证酶具有催化作用底物＋相应酶液底物＋_等量蒸馏水__ 底物是否被分解

验证酶的专一性底物＋相应酶液另一底物＋_相同酶液__或

同一底物＋另一酶液

底物是否被分解

验证酶具有高效性底物＋相应酶液底物＋_等量无机催化剂__ 底物分解速率或

产物生成速率

(2)探究酶的最适温度或最适pH的实验设计程序：

题型突破

题型1考查实验材料和实验试剂的选取

1．(2019·长沙一模)多酶片中含有多种消化酶，一般由内外两层组成，在消化不良时可以服用。现有四种蛋白酶甲、乙、丙和丁，四者的活性随pH的变化如图所示，上述四种蛋白酶中最适合分布在多酶片外层的是(A)

A．蛋白酶甲B．蛋白酶乙

C．蛋白酶丙D．蛋白酶丁

[解析]本题考查酶活性的影响因素的相关知识。多酶片在口服后首先在胃中发挥消化作用，而胃液属于酸性的环境，故在多酶片外层最好使用耐酸性条件的蛋白酶甲。

2．(2019·福建龙岩质检)酚氧化酶使无色的酚氧化生成褐色的物质，是引起去皮的梨和苹果褐变的最主要因素。下列相关叙述正确的是(C)

A．梨和苹果发生褐变后酚氧化酶立即被灭活

B．酚氧化酶为梨和苹果发生褐变提供能量

C．高温可以破坏酚氧化酶的空间结构使酶永久失活

D．组成酚氧化酶的基本单位是氨基酸或脱氧核苷酸

[解析]酶是生物催化剂，反应前后数量、化学性质不变，可以重复使用，A错误；酚氧化酶是催化剂，可以降低梨和苹果发生褐变过程所需要的活化能，B错误；酚氧化酶的化学本质是蛋白质，高温会破坏蛋白质的空间结构，使之变性，不可恢复，C正确；组成酚氧化酶的基本单位是氨基酸，D错误。

酶相关实验设计必记4个关键点

(1)探究酶的高效性时，对照组应用无机催化剂对照。

(2)验证酶的专一性，既可用同一种酶(如淀粉酶)作用于不同的底物(如淀粉和蔗糖)，也可以用不同的酶(如淀粉酶和蛋白酶)作用于同一底物(如淀粉)。

(3)验证酶活性受温度和酸碱度影响时，要先让酶和底物均达到相应的条件后再让二者相遇。

(4)用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时，若是用淀粉酶和淀粉、蔗糖两种底物，则应用斐林试剂作为检测试剂，不能选用碘液作为检测试剂。

3．(2016·江苏高考)过氧化物酶能分解H 2O 2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是( A )

B ．2号管为对照组，其余都为实验组

C ．若3

号管显橙红色，无须对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶 D ．若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶

[解析] 根据题干和表格信息可知，该实验的自变量是是否加入白菜梗的提取液，故加入白菜梗提取液的3号管为实验组，其他都为对照组，A 项正确、B 项错误；若3号管显橙红色，还需要与1、2、4号管对照才能证明白菜梗中存在过氧化物酶，C 项错误；4号管不显橙红色是因为高温处理使过氧化物酶变性失活，D 项错误。

4．现有两种淀粉酶A 与B ，某生物兴趣小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，设计实验如下：

实验原理：温度等条件可以影响酶的活性；淀粉在淀粉酶的催化作用下产生麦芽糖。 实验材料：一定浓度的淀粉溶液、相同浓度的淀粉酶A 和淀粉酶B 溶液、水浴缸、温度计等。

实验过程：如表所示。

分别保温5 min

③另取8支试管各加入等量淀粉酶溶

酶A 酶A 酶A 酶A 酶B 酶B 酶B 酶B 液，分别保温5 min

④将同组两个试管中的淀粉溶液与淀

粉酶溶液混合摇匀，保温5 min

实验结果：图甲是40 ℃时测定酶A催化淀粉水解生成的麦芽糖的量随时间变化的曲线；

图乙是实验第④步保温5分钟后对各组淀粉剩余含量进行检测的结果。

(1)该实验的自变量是_温度、酶的种类__，无关变量有_pH、反应时间、溶液的量、淀粉的浓度、酶的浓度等__(至少写出2种)。

(2)若适当降低温度，图甲中P点将向_右__(填“左”或“右”)移动，原因是_温度降低会引起酶A的活性下降，酶催化反应完成所需的时间增加__。

(3)若步骤③中淀粉酶的浓度适当降低，为保持图乙实验结果不变，则保温时间应_延长__(填“缩短”“延长”或“不变”)。

(4)根据实验结果分析，下列叙述正确的是_C__。(单选)

A．酶A在20 ℃条件时活性较高

B．酶A的活性小于酶B的活性

C．酶B在40 ℃条件时活性较高

D．大于50 ℃条件时，酶A部分失活

(5)实验用分光光度计检测底物淀粉的剩余量来表示酶的活性，该实验不能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量，原因是_斐林试剂检测时需水浴加热，会导致反应体系温度发生改变，影响实验结果__。

[解析](1)根据柱形图可以得出本实验有两个自变量，即酶的种类和温度。除自变量外，实验过程中还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量，本实验中的pH、溶液的量、反应时间、酶的用量等为无关变量。(2)图甲是40 ℃时测定酶A催化淀粉水解生成麦芽糖的量随时间变化的曲线。结合柱形图分析，若适当降低温度，酶A的活性下降，麦芽糖的量达到最大值所需时间延长，即酶催化反应完成所需的时间增加，故P 点将向右移动。(3)若步骤③中淀粉酶的浓度适当降低，保温一段时间后要各组淀粉剩余含量保持图乙实验结果不变，则保温时间应适当延长，因为酶量降低，酶促反应速率会减慢。

(4)酶A在50 ℃条件时淀粉剩余含量较少，所以酶A在50 ℃条件时活性较高，A项错误；