有關(guān)酶的實驗歸類例析 專題輔導 不分版本

1、有關(guān)酶的實驗歸類例析張永春 酶是活細胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機物，絕大多數(shù)的酶都是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)要受到溫度和pH的影響，適宜的溫度和pH是維持酶正常功能所必需的。作為生物催化劑，酶不僅具有一般無機催化劑的特點，還具有專一性、高效性、多樣性等特點，所有這些內(nèi)容都是生物實驗的好素材。下面以酶為知識背景，對相關(guān)實驗進行分類說明解析。 1. 析因釋果型 運用所學的生物學知識剖析實驗設(shè)計的原理、依據(jù)，觀察、分析和解釋實驗中產(chǎn)生的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，并得出合理的實驗結(jié)論。此類題型主要考查學生分析和解決問題的能力。 例1. 為研究唾液淀粉酶的專一性特點，某同學設(shè)計的實驗步驟如下：（1）取

2、兩支潔凈的試管分別編上A、B號；（2）分別向兩支試管中加入等量的淀粉液和蔗糖液，并且都注入2mL稀釋的唾液；（3）振蕩兩支試管，再置于37熱水中保溫5min10min； （4）取出兩支試管，各加入等量斐林試劑2mL；（5）將兩支試管置于盛有熱水的大燒杯中加熱至沸騰，煮沸2分鐘；（6）觀察并記錄實驗結(jié)果。請回答下列問題： （1）設(shè)計該實驗的原理是_。（2）加入淀粉液的試管在實驗中屬于_組，兩試管中除淀粉和蔗糖不同外，其余條件均相同的理由是 _。 （3）兩試管所設(shè)置的溫度是37，理由是_。 （4）若該同學實驗時，兩管均出現(xiàn)了磚紅色沉淀，你認為原因何在？_。 （5）在已知淀粉酶能催化淀粉的情況下，本

3、實驗可否將淀粉酶只加入蔗糖液中？為什么？_。 解析：酶的專一性是指每種酶只能催化一種或一類化合物的化學反應。淀粉和蔗糖都是非還原性糖，唾液淀粉酶只能催化淀粉水解生成麥芽糖，而麥芽糖具有還原性，可用斐林試劑鑒定。 答案：（1）用唾液淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖的水解反應，再用斐林試劑鑒定溶液中有無還原性糖。 （2）實驗控制無關(guān)變量，便于對照分析得出合理結(jié)論。 （3）37時唾液淀粉酶催化效率最高，且相同溫度可以排除溫度因素對結(jié)果的干擾。 （4）裝入蔗糖液的試管不清潔。 用同一滴管先加入淀粉液再加入蔗糖液。 加入的蔗糖液放置過久，微生物分解產(chǎn)生了還原性糖等原因。 （5）不能。因為將淀粉酶加入淀粉中，可進

4、一步確認淀粉酶能催化淀粉生成麥芽糖和葡萄糖，且起到對照作用。 2. 糾錯修正型 針對給出的一套有錯誤的實驗方案，從實驗原理、藥品儀器的使用、對照實驗的設(shè)置、實驗步驟的安排、實驗結(jié)論的得出等方面著手，進行認真的分析、比較、推理與判斷，找出錯誤并加以糾正。 例2. 某同學進行溫度對酶活性影響的研究，設(shè)計了如下實驗步驟： （1）取3支試管，分別加入質(zhì)量分數(shù)為3%的可溶性淀粉溶液； （2）將試管分別放入0、37、100的水中，在3支試管中分別加入質(zhì)量分數(shù)為2%的唾液淀粉酶溶液，前兩支試管中的pH=6.8，第3支試管中的pH=4，搖勻后維持各自溫度5min； （3）在3支試管中各滴入1滴碘液，搖勻； （

5、4）觀察并記錄。 實驗結(jié)論：溫度過高或過低都會影響酶的活性。 請指出步驟中不正確之處并在此基礎(chǔ)上加以糾正或補充相應的內(nèi)容。 解析：設(shè)計實驗的合理性與嚴密性是實驗成功的關(guān)鍵。該實驗是研究溫度對酶活性的影響，根據(jù)單因子變量原則可知除溫度為實驗變量以外，其余的因素都應控制使其不變而成為常量。 答案：（1）所取的3支試管沒有編號，應給3支試管分別編號為A、B、C。 （2）步驟（1）中加入的質(zhì)量分數(shù)為3%的可溶性淀粉液沒有量的說明，應指出各加入2mL。 （3）步驟（2）中的3支試管內(nèi)pH不相同，應將第3支試管中的pH=4改為pH=6.8。 3. 評價完善型 要求對實驗方案中的原理、方法、步驟、材料的選擇

6、、結(jié)論等方面進行分析、評價，并對可能存在的不完善之處給予改正、補充，使之進一步趨于完善。 例3. 實驗研究pH對酶的活性的影響。準備5支含有等量酶溶液但pH各不相同的試管，每支試管加一塊的正方體凝固蛋白質(zhì)塊，試管均置于25室溫條件下，各試管內(nèi)蛋白塊消失的時間記錄如下： （1）簡要分析酶的活性與蛋白塊消失時間的關(guān)系。 （2）如何根據(jù)蛋白質(zhì)的性質(zhì)制取實驗所需的蛋白塊？ （3）提供兩種實驗改進的方法，使實驗能在更短時間內(nèi)完成，并解釋每種為什么能縮短實驗時間。 （4）人體消化道哪一部位能分泌本實驗中的酶？ （5）除了關(guān)注蛋白塊消失的時間，再設(shè)計一種方案來測定pH對酶的活性影響。 （6）為確認蛋白塊的消

7、失是由于酶的作用，還應設(shè)計對照實驗，請描述對照實驗的實驗條件。 解析：酶促反應的速度與底物濃度和酶的活性有關(guān)，影響酶活性的因素如溫度、酸堿度等也會影響酶促反應的進行。反應速度既可用單位時間完成的量表示，也可用完成單位量所需的時間來表示。 答案：（1）酶的活性越強，蛋白塊消失的時間越短。 （2）如將雞蛋煮熟，其蛋白部分因蛋白質(zhì)在高溫下變性而凝固。 （3）方法一：將正方體蛋白塊分為更小的方塊。 解釋：加大了蛋白質(zhì)與酶的接觸面積。 方法二：適當提高酶溶液的溫度，最好使之處于最適溫度溶液中。 解釋：在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高，酶的活性越強，最適溫度時，酶的活性最強。 （4）胃 （5）在一定時間內(nèi)測定不

8、同pH條件下蛋白塊消失程度。 （6）對照實驗可設(shè)置與5支試管相對應的5個對照實驗管，即另取若干不含酶，但pH各不相同的試管，每支試管中均加一塊的蛋白塊。也可只設(shè)計一個與2號試管對應的對照實驗管： 加無酶的pH=2的溶液； 加蛋白塊； 溫度與2號試管相同。 4. 推理驗證型 驗證性實驗就是驗證某一理論是否正確的實驗，實驗者在實驗前即已知實驗原理和實驗結(jié)果，只是通過設(shè)計的實驗來加以驗證，因此實驗者對實驗結(jié)果的預測常常是惟一的。 例4. 蛋清的主要成分是蛋白質(zhì)，在堿性溶液中，蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑反應生成紫色物質(zhì)，這是蛋白質(zhì)的雙縮脲反應。請根據(jù)這一反應特征，利用下列材料，設(shè)計一個實驗來證明人的唾液淀粉酶

9、是蛋白質(zhì)。 （1）實驗材料：0.1g/mL的NaOH溶液、0.01g/mL的CuSO4溶液、水、試管、滴管、脫脂棉球、鑷子、雞蛋一個。 （2）實驗步驟：_。 （3）結(jié)果觀察：_。 （4）結(jié)論分析：_。 解析：該實驗驗證唾液中存在著與蛋清中同樣的成分，即蛋白質(zhì)。唾液中除水分外，主要成分是酶。蛋清中含有蛋白質(zhì)，會發(fā)生雙縮脲反應，產(chǎn)生紫色現(xiàn)象，若唾液中所含的唾液淀粉酶的成分也是蛋白質(zhì)，則也會出現(xiàn)相同的現(xiàn)象。由此分析，就可設(shè)計出實驗方案。 答案：（2）制備蛋清液：取生雞蛋一個，打破蛋殼（但不要破壞蛋黃），取少量蛋清液注入燒杯中，加入30mL清水，用玻璃棒調(diào)勻，備用； 取唾液：用清水將口漱干凈，口含一塊

10、脫脂棉，片刻后用鑷子取出脫脂棉，將其中的唾液擠到小燒杯中，備用； 對比實驗：取兩支試管，編號，在1號試管中注入2mL蛋清液，2號試管中注入2mL唾液，然后向兩支試管中各加入2mL0.1g/mL的NaOH溶液，振蕩。再向兩支試管中加入34滴0.01g/mL的CuSO4溶液，振蕩。 （3）結(jié)果觀察：振蕩搖勻后，靜置一會，可看到兩支試管中都呈現(xiàn)紫色。 （4）結(jié)果分析：該實驗證明唾液中含有與蛋清相同的蛋白質(zhì)成分，唾液的主要成分是酶，因而證明唾液淀粉酶是蛋白質(zhì)。 5. 探究預期型 探究性實驗是探究研究對象的未知屬性、特性以及與其他因素的關(guān)系的實驗。實驗的現(xiàn)象和結(jié)果是未知的或不確定的，應針對多種可能分別加

11、以考慮和分析，得出相應結(jié)論。 例5. 酶是生物催化劑，其催化效率受溫度、酸堿度和某些化合物的影響。請設(shè)計一個實驗來探究NaCl對唾液淀粉酶催化效率的影響。 （1）實驗材料用具：淀粉糊、蒸餾水、碘液、稀釋的唾液、適當濃度的NaCl溶液、試管、量筒、滴管等。 （2）實驗步驟： 第一步：取出甲、乙兩支試管，分別加入等量的淀粉糊。 第二步：_。 第三步：_。 第步：_。 第步：_。 （3）結(jié)果預期：_。 解析：唾液淀粉酶能催化淀粉水解生成麥芽糖，淀粉液遇碘液變藍色，而麥芽糖液遇碘液不變色，褪色快慢可表示反應速度。通過設(shè)計對照實驗進行比較可獲知NaCl對唾液淀粉酶催化效率的影響。實驗組加入NaCl，對照

12、組加入蒸餾水。 答案：（2）第二步：向甲試管加入適量的NaCl溶液，向乙試管加入等量的蒸餾水。 第三步：同時向兩支試管加入等量且適量的稀釋唾液。 第四步：向兩支試管各加入1滴碘液。 第五步：觀察哪支試管里藍色較快褪去。（其他設(shè)計合理，可以酌情給分） （3）若甲試管中藍色褪掉較快，則說明NaCl能提高唾液淀粉酶的催化效率； 若甲試管中藍色褪掉較慢，則說明NaCl能抑制唾液淀粉酶的催化效率； 若兩支試管中藍色消退時間相同，則說明NaCl對唾液淀粉酶的催化效率無影響。 6. 開放設(shè)計型 題目只給出實驗目的和部分實驗材料等，需要自己確定原理假設(shè)，選擇適當?shù)钠鞑挠镁邅硗瓿蓪嶒炘O(shè)計，并據(jù)此預測實驗結(jié)果。此

13、類試題具有思維發(fā)散性和答案開放性等特點，能很好地考查學生的設(shè)計實驗能力和創(chuàng)新能力。 例6. 請設(shè)計實驗證明酶具有催化作用。 解析：開放性試題答案具有多樣性，有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。由于此題沒有說明用什么酶來設(shè)計實驗。因此可用熟悉的酶如植物淀粉酶、唾液淀粉酶（用唾液）、過氧化氫酶（用豬肝研磨液）等來設(shè)計對照實驗。 答案：方法一：（1）取兩支試管，編上號，并且分別注入2mL過氧化氫溶液； （2）向1號試管內(nèi)注入1mL豬肝研磨液，向2號試管注入1mL蒸餾水； （3）堵住試管口，輕輕振蕩這兩支試管，使試管內(nèi)的物質(zhì)混合均勻，觀察有沒有氣泡產(chǎn)生。 方法二：（1）取兩支試管，編上號，并且各注入2mL可溶性淀粉液； （2）向1號試管內(nèi)注入1mL新鮮的植物淀粉酶溶液，向2號試管注入1mL蒸餾水，搖勻； （3）將兩支試管分別放入60左右的溫水中5分鐘； （4）在兩支試管中各滴入1滴碘液，然后搖勻，觀察其中溶液的顏