高考生物大二輪專題復習與增分策略 熱點題型建模 模型3 與酶相關的實驗分析與設計

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模型3　與酶相關的實驗分析與設計 1.探究酶的化學本質(zhì) 2.驗證酶的專一性 (1)設計思路：酶相同，底物不同(或底物相同，酶不同)。 (2)設計方案示例 (3)結論：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有專一性。 3.驗證酶的高效性 (1)設計思路：將用酶催化的反應與用無機催化劑催化的反應進行對照，即酶的催化效率比無機催化劑高。 (2)設計方案示例 4.探究酶的最適溫度或最適pH (1)實驗設計思路 底物的分解速率或存在量 (2)操作步驟 [易錯警示]　(1)不能用過氧化氫酶來探究溫度對酶活性的影響，因為加熱本身也能使過氧化氫分解加快。 (2)必須在達到預設的溫度條件后，再讓反應物與酶接觸，避免在未達到預設的溫度時反應物與酶接觸發(fā)生反應，影響實驗結果。 (3)在探究溫度對淀粉酶活性影響的實驗時，最好不用斐林試劑來檢測淀粉是否在淀粉酶的催化下水解生成麥芽糖等還原糖，因為加入斐林試劑后需要水浴加熱才能出現(xiàn)磚紅色沉淀，這樣原處于低溫條件下的淀粉酶的活性會慢慢恢復，催化淀粉水解產(chǎn)生還原糖，導致形成錯覺，從而得出錯誤的結論。 (4)用不同底物、同種酶來探究酶的專一性時，若是用淀粉酶作用于淀粉、蔗糖兩種底物，則應用斐林試劑作為檢測試劑，不能選用碘液作為檢測試劑，因為碘液無法檢測蔗糖是否發(fā)生了水解。 1.下列有關酶的實驗設計思路，正確的是(　　) A.利用過氧化氫和過氧化氫酶研究溫度對酶活性的影響 B.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液驗證酶的專一性 C.利用過氧化氫、新鮮的豬肝研磨液和氯化鐵溶液研究酶的高效性 D.利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為3、7、11的緩沖液驗證pH對酶活性的影響 答案　C 解析　因為過氧化氫不穩(wěn)定，在高溫下會自行分解成水和氧氣，從而不能正確表現(xiàn)溫度對酶活性的影響；利用淀粉、蔗糖、淀粉酶驗證酶的專一性，只能用斐林試劑鑒定，根據(jù)是否有磚紅色沉淀來判斷淀粉酶是否對二者都有催化作用，從而探究酶的專一性，不能用碘液，因為碘液無法檢測蔗糖是否被分解；胃蛋白酶的最適pH為1.5，驗證pH對酶活性的影響應設置在最適pH左右。 2.下列有關實驗設計的敘述，錯誤的是(　　) A.實驗材料的數(shù)量、溫度和時間都可能是實驗的變量 B.各種實驗中都必須設置空白對照組，確保單一變量 C.數(shù)據(jù)測量應力求精確，因而需要多次測量求平均值 D.探究實驗設計中，實驗結果不一定與提出的假設一致 答案　B 解析　實驗材料的數(shù)量、溫度和時間都可能是實驗的變量，A正確；各種實驗中要確保單一變量，但不一定都要設置空白對照組，有些是自身前后對照，如植物細胞質(zhì)壁分離及復原實驗等，B錯誤；數(shù)據(jù)測量應力求精確，因而需要多次測量求平均值，C正確；實驗的結果與假設出現(xiàn)矛盾，可能是假設不正確，也可能是實驗過程中的某一環(huán)節(jié)出了問題，因此探究實驗設計中，實驗結果不一定與提出的假設一致，D正確。 3.下列有關酶的實驗，敘述正確的是(　　) A.斯帕蘭札尼將肉塊放入金屬籠內(nèi)，然后讓鷹吞下去，一段時間后，籠內(nèi)肉塊消失了，這個實驗說明了胃具有物理性消化的作用 B.在“比較過氧化氫酶和Fe3＋催化效率”實驗中，可先用滴管滴加氯化鐵溶液后，再用此滴管滴加肝臟研磨液，不影響實驗結果 C.在“探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用”實驗中，可通過檢測是否有還原糖產(chǎn)生來說明酶的作用具有專一性 D.在“溫度對酶活性的影響”實驗中，關鍵步驟是先將淀粉液在不同溫度條件下保溫5分鐘，然后分別向其中加入等量的淀粉酶液 答案　C 解析　A項實驗說明了胃具有化學性消化的作用，故A錯誤；B項實驗混用滴管會影響實驗結果，故B錯誤；C項實驗可通過檢測是否有還原糖產(chǎn)生來證明酶的作用具有專一性，故C正確；D項實驗的關鍵步驟是先將淀粉液和酶溶液在不同溫度條件下保溫5分鐘，然后將相應溫度下的酶溶液和淀粉液混合，故D錯誤。 4.在研究不同金屬離子對某水解酶活性的影響時，得到如表結果。下列分析不正確的是(　　) 金屬離子(mmol/L) 對照組 Mn2＋ Co2＋ Mg2＋ 相對活性(%) 100 123 79 74 A.Mn2＋降低了反應過程所必需的活化能 B.Co2＋或Mg2＋可能導致酶結構的改變使其活性降低 C.不同離子對酶的活性有提高或降低作用 D.該水解酶的用量是實驗的無關變量 答案　A 解析　實驗的自變量是不同的金屬離子，其他包括該水解酶的用量等均為無關變量；實驗結果表明不同離子對酶的活性有提高或降低作用；與對照組對比分析，其中Co2＋或Mg2＋對酶的活性有降低作用；Mn2＋對酶的活性有提高作用，而不是Mn2＋直接降低了反應過程所需要的活化能。 5.研究人員從一種野生植物的貯藏根中提取出一種化學物質(zhì)，有人認為這是一種能催化葡萄糖分解的酶，有人認為是一種能催化蔗糖分解的酶。請回答以下問題： (1)寫出鑒定此物質(zhì)的化學本質(zhì)是否是蛋白質(zhì)的兩種方法： 第一種鑒定方法：__________________________________________________。 第二種鑒定方法：__________________________________________________。 (2)為了探究此物質(zhì)是催化葡萄糖分解的酶還是催化蔗糖分解的酶，研究人員設計了如圖所示的實驗過程，請預測可能的實驗結果。 水浴加熱后，如果________________________________，說明該物質(zhì)是能催化蔗糖分解的酶；如果____________________________________，則說明該物質(zhì)是能催化葡萄糖分解的酶。 (3)若以上實驗完成后，已經(jīng)確定其為催化葡萄糖分解的酶，且化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，現(xiàn)需要確定其催化作用的最適溫度，設計實驗的基本思路是先確定______________________，再參照上圖中甲試管的處理方法進行預實驗。實驗結束后，再在其中磚紅色沉淀最少的兩支試管所對應的溫度區(qū)間內(nèi)，設置__________________________________，重復進行實驗。 答案　(1)用雙縮脲試劑　用蛋白酶處理 (2)兩支試管均出現(xiàn)磚紅色沉淀　兩支試管均不出現(xiàn)磚紅色沉淀 (3)系列溫度梯度　差值較小的系列溫度梯度 解析　(1)蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用，會產(chǎn)生紫色反應；不溶于水的蛋白質(zhì)在蛋白酶的催化下可以水解為溶于水的多肽、氨基酸。(2)葡萄糖是還原糖而蔗糖是非還原糖，但蔗糖分解的產(chǎn)物為還原糖，若兩支試管都出現(xiàn)磚紅色沉淀，則該物質(zhì)是能催化蔗糖分解的酶；若兩支試管都不出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明蔗糖沒有分解而葡萄糖被分解，故該物質(zhì)是能催化葡萄糖分解的酶。(3)設計實驗的基本思路：先確定系列溫度梯度，再找出其中磚紅色沉淀最少的兩支試管，根據(jù)它們所對應的溫度，在這兩個溫度值之間設置差值更小的系列溫度梯度。