《备战2022年高考生物考点一遍过》专题01 酶的相关实验拓展(解析版).docx
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1、2020届高考生物难点及易错题精讲精练专题01 酶的相关实验拓展【难点精讲】一、酶的本质鉴定例题:人的唾液中含有唾液淀粉酶,有人说:“唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质”。请设计一个实验以探究该酶的化学本质是否是蛋白质。(1)实验材料:质量浓度为0.1 g的NaOH溶液、质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液、鸡蛋、人的口腔唾液(含有酶)、清水、小烧杯、玻璃棒、试管和滴管。(2)实验原理:鸡蛋的蛋清的主要成分是蛋白质,在碱性溶液中,蛋白质与CuSO4反应能产生紫色物质,即蛋白质的双缩脲反应。如果能通过实验证明,酶能发生双缩脲反应,即可证明酶的化学本质是蛋白质。(3)实验步骤:制备蛋清液:取生鸡
2、蛋一个,打破蛋壳(不要破坏蛋黄)。取少许蛋清注入小烧杯中,加入30 mL的清水,用玻璃棒调匀。取两支试管,编号,在1号试管中注入第一步得到的_2 mL,2号试管中注入_。向1号和2号试管中各加入1 mL_,摇匀。分别向两试管中注入_,摇匀。振荡摇匀后,静置一会,观察其颜色变化。(4)实验结果与结论预测:若_,则_;若_,则唾液淀粉酶的化学本质不是蛋白质。【答案】(3)蛋清液等量的口腔唾液质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液4滴(4)两支试管中都呈现紫色唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质1号试管中呈现紫色,2号试管没有呈现紫色【难点突破】鉴定酶本质的两种
3、常用方法1试剂检测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。因此可利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应,RNA与吡罗红染液作用显红色的原理设计鉴定方案:2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。酶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。设计鉴定方案:变式训练:现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液(淀粉酶的化学本质是蛋白质,可将淀粉水解成还原糖)各一瓶,可用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。(1)用一种试剂将上述4种溶液区分为两组,这种试剂是_,其
4、中稀蛋清和_将发生_色反应。(2)用_试剂区分不发生显色反应的一组溶液。产生_现象的为_溶液。(3)区分发生显色反应一组溶液的方法、鉴定结果及结论分别是:方法:将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合,一段时间后,用_试剂在一定条件下分别处理上述两种混合液。结果:其中一组产生了_,另一组无明显现象。结论:发生显色反应的是_溶液,不发生显色反应的是_溶液。【答案】(1)双缩脲试剂淀粉酶紫(2)斐林砖红色沉淀葡萄糖(3)斐林砖红色沉淀淀粉酶稀蛋清【解析】(1)由于稀蛋清和淀粉酶溶液的化学本质是蛋白质,蛋白质能与双缩脲试剂发生紫色反应,而葡萄糖和淀粉属于糖类,不能与双缩脲试剂发生显色反应,所以可以
5、用双缩脲试剂将4种溶液分为两组,其中稀蛋清和淀粉酶将发生紫色反应。(2)葡萄糖属于还原糖,可用斐林试剂鉴定,产生砖红色沉淀。(3)淀粉酶能将淀粉分解为麦芽糖,麦芽糖属于还原糖,所以加入淀粉后,用斐林试剂鉴定后出现砖红色沉淀的则为淀粉酶。所以可以将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合,一段时间后,用斐林试剂分别处理上述两种混合液,观察到无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液,出现砖红色的是淀粉酶溶液。2、 验证酶的高效性和专一性例题:已知2H2O2=2H2OO2,可以通过观察反应过程中O2的生成速率(即气泡从溶液中释放的速率)来判断H2O2分解反应的速率。请用所给的实验材料和用具设计实验,使其能同时验
6、证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤,预测实验结果,得出实验结论,并回答下列问题:实验材料与用具:适宜浓度的H2O2溶液,蒸馏水,3.5%FeCl3溶液,0.01%过氧化氢酶溶液,恒温水浴锅,试管。(1)实验步骤:_。_。_。(2)实验结果预测及结论:整个实验中,不同处理的试管中O2的释放速率从快到慢依次是_,由此可得出的结论是_。(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80 ,重做上述实验,O2释放的速率最快的是_,原因是_。【答案】(1)取3支试管,各加入等量且适量的H2O2溶液,放入37 恒温水浴锅中保温适当时间分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢
7、酶溶液观察各试管中释放气泡的快慢(2)加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管过氧化氢酶具有催化作用和高效性(3)加FeCl3溶液的试管在此温度下,过氧化氢酶因高温变性而失去了活性,而FeCl3仍有催化活性【难点突破】验证酶的高效性的实验设计(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试剂与底物相对应的酶溶液等量的无机催化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变式训练:甲、乙两位同学围绕酶的特性,设计了如下实验,请运用你所学的知识,指出该两位
8、同学实验设计中存在的问题并提出修改方案。(1)甲同学探究酶的高效性:取一支试管,加入2 mLH2O2,再加2滴新鲜土豆研磨液,观察到产生大量气泡,用带火星的卫生香检测,卫生香猛烈燃烧,说明酶的催化作用具有高效性。存在问题:_。修订方案:_。(2)乙同学利用下列相应的材料和用具设计验证酶具有催化性和专一性的实验。备选材料用具:蛋白质块,脂肪块,牛胰蛋白酶溶液,牛胰淀粉酶溶液,蒸馏水,双缩脲试剂,试管若干,恒温水浴锅,时钟等。实验步骤:取两支洁净的相同试管,编号为甲、乙。取5 mL牛胰蛋白酶溶液加到甲试管中,再取等量牛胰淀粉酶溶液加到乙试管中。将两支试管置于恒温水浴锅中,保温(37 )5分钟。分别
9、加入等体积等质量的蛋白质块,其他条件相同且适宜。一段时间后,分别加入等量的双缩脲试剂进行检测,记录实验结果。上述实验步骤中,有二处明显错误,请找出这二处错误并更正第一处错误:_。修订方案:_。第二处错误:_。修订方案:_。【答案】(1)存在问题:甲同学缺少对照实验修订方案:增加对照组,用FeCl3溶液做对照(2)第一处错误:缺少对照组修订方案:增设一组加5 mL蒸馏水和等体积等质量蛋白质块的试管第二处错误:不能用双缩脲试剂检测修订方案:应直接观测蛋白质块体积的大小3、 探究酶的最适温度或最适pH例题:为了探究某种淀粉酶的最适温度,某同学进行了如图所示的实验操作。实验步骤如下:步骤:取10支试管
10、,分为五组。每组两支试管中分别加入1 mL某种淀粉酶溶液和2 mL质量分数为5%的淀粉溶液。步骤:将每组淀粉酶溶液和淀粉溶液混合并摇匀。步骤:将装有混合溶液的五支试管(编号1、2、3、4、5)分别置于15 、25 、35 、45 、55 水浴中。反应过程中每隔1分钟从各支试管中取出一滴反应液,滴在比色板上,加1滴碘液显色。回答下列问题:(1)实验原理:淀粉在淀粉酶的催化作用下分解成还原糖;淀粉酶的活性受温度影响;用碘液可检测淀粉,因为淀粉遇碘液变蓝,根据蓝色深浅来推断淀粉酶的活性。(2)该实验的设计存在一个明显的错误,即步骤前应_。(3)在本实验中,各组溶液的pH要保证_,该实验能否选用斐林试
11、剂检测实验结果?_,理由是_。(4)纠正实验步骤后,进行操作。一段时间后,当第3组试管中的反应物与碘液混合开始呈棕黄色时,各组实验现象如下表所示(“”表示蓝色程度):组别12345处理温度/1525354555结果棕黄色分析上述实验结果,可以得出该淀粉酶的最适温度在_之间。某同学在进行本实验的过程中,发现反应时间过长。为缩短反应时间,请你提出合理的改进措施:_。【答案】(2)先将五组试管分别在15 、25 、35 、45 、55 的水浴中保温一段时间(3)相同且适宜不能利用斐林试剂检测时需要水浴加热,会改变各试管的温度,最终影响实验结果(4)2545 增加淀粉酶的量或浓度(或降低底物的量或浓度
12、)【难点突破】“梯度法”探究酶的最适温度或pH(1)探究酶的最适温度设计思路设计方案(2)探究酶的最适pH设计思路设计方案变式训练:下面的表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验结果。据此回答下列问题:探究温度对酶活性影响的实验(实验一)实验步骤分组甲组乙组丙组淀粉酶溶液1 mL1 mL1 mL可溶性淀粉溶液5 mL5 mL5 mL控制温度0 60 90 将新鲜淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合后分别恒温测定单位时间内淀粉的_探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验(实验二)组别A组B组C组D组E组pH56789H2O2完全分解所需时
13、间(秒)30018090192284(1)pH在实验一中属于_变量,而在实验二中属于_变量。(2)实验一的步骤为错误操作,正确的操作应该是_。实验一的第步最好选用_(试剂)测定单位时间内淀粉的_。(3)如将实验一的新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液,你认为是否科学?_。为什么? _。(4)分析实验二的结果,可得到的结论是: _;在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH,可在pH为_之间设置梯度。【答案】(1)无关自(2)使新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后再混合(其他合理答案也可)碘液剩余量(3)不科学因为温度会直接
14、影响H2O2的分解(4)该过氧化氢酶的最适pH约为7,pH降低或升高酶活性均降低(或在pH为57的范围内,随pH的升高该过氧化氢酶活性升高;在pH为79的范围内,随pH的升高该过氧化氢酶活性降低)68【解析】(1)实验一探究的是温度对酶活性的影响,因此自变量是温度,因变量是酶活性,pH属于无关变量;而实验二是探究过氧化氢酶作用的最适pH,自变量是pH。(2)探究温度对酶活性影响的实验中,应该先使酶和底物分别达到预设温度,然后再将底物和酶混合进行反应,否则会影响实验结果的准确性。因此,实验一的步骤为错误操作。淀粉遇碘液变蓝,因此实验一的第步最好选用碘液测定单位时间内淀粉的剩余量,单位时间内淀粉的
15、剩余量越多,说明酶活性越低。(3)温度会直接影响H2O2的分解,因此实验一的新鲜淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液不能换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液。(4)由实验二的结果可知:在pH为57的范围内,随pH的升高该过氧化氢酶活性升高;在pH为79的范围内,随pH的升高该过氧化氢酶活性降低;该过氧化氢酶作用的最适pH约为7,pH降低或升高酶活性均降低。在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH,可在pH为68之间设置梯度。【真题回顾】一、单选题1(2016·全国高考真题)若除酶外所有试剂均已预保温,则在测定酶活力的试验中,下列操作顺序合理的是A加入酶加入底物加入缓冲液保温
16、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并计时一段时间后检测产物的量【答案】C【解析】依题意可知,该实验的pH为无关变量,为了排除无关变量的干扰,应控制相同且适宜,而缓冲液能够起到维持反应液的pH恒定的作用,因此需最先加入;酶具有高效性,所以在控制pH恒定的条件下,应先加底物后加酶,让酶促反应在适宜的温度条件下进行,一定时间后检测产物的量。根据题干信息“除酶外所有试剂均已预保温”,所以合理的操作顺序是在调整pH值后,加入酶,即加入缓冲液加入底物加入酶保温并计时
17、一段时间后检测产物的量,故选C。【点睛】获取题干信息“除酶外所有试剂均已预保温”,根据实验设计中无关变量要保持适宜且相同,科学设计实验程序。2(2008·上海高考真题)-半乳糖苷酶能催化乳糖生成半乳糖和葡萄糖,但不能催化麦芽糖分解为葡萄糖。这表明-半乳糖苷酶的催化作用具有( )A高效性B专一性C稳定性D多样性【答案】B【解析】一种酶只能催化一种或一类化学反应,具有专一性。3(2019·浙江省高考真题)为研究酶的特性,进行了实验,基本过程如下表所示:步骤基本过程试管A试管B1加入2%过氧化氢溶液3mL3mL2加入马铃薯匀浆少许3加入二氧化锰少许4检测据此分析,下列叙述错误的是
18、A实验的可变因素是催化剂的种类B可用产生气泡的速率作检测指标C该实验能说明酶的作用具有高效性D不能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验【答案】D【解析】实验中的可改变的自变量为催化剂的种类,A选项正确;过氧化氢分解产生水和氧气,故可以通过产生气泡的速率作为判断反应速率的指标,B选项正确;该实验通过比较酶的催化速率和二氧化锰的催化速率来验证酶的高效性,C选项正确;鸡肝匀浆和马铃薯匀浆中均含有过氧化氢酶,均可用作过氧化氢酶的性质的探究实验,D选项错误。故错误的选项选择D。4(2011·江苏省高考真题)下列示意图中,能正确反映唾液淀粉酶的催化活性与温度关系的是ABCD【答案】D【解析】酶的催化
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