专题01 与酶相关的实验分析与设计-备战2021年高考生物核心考点透析

专题01 与酶相关的实验分析与设计 一、实验中三类变量的分析 对三类变量的要求是：自变量可操作、因变量可检测，无关变量可控制。 二、实验设计中必须坚持的单一变量原则 即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜，以确保实验变量的唯一性。如生物材料相同(大小、生理状况、年龄、性别等)、实验器具相同(型号、洁净程度等)、实验试剂相同(用量、浓度、使用方法等)和条件相同(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)。 三、利用5步分析法解决酶的科学探究题 四、探究酶的化学本质 五、验证酶的专一性 （1）设计思路：酶相同，底物不同(或底物相同，酶不同)。 （2）设计方案示例 （3）结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有专一性。 六、验证酶的高效性 （1）设计思路：将用酶催化的反应与用无机催化剂催化的反应进行对照，即酶的催化效率比无机催化剂高。 （2）设计方案示例 七、探究酶的最适温度或最适pH （1）实验设计思路 底物的分解速率或存在量 （2）操作步骤 易错警示 （1）不能用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响，因为加热本身也能使过氧化氢分解加快。 （2）必须在达到预设的温度条件后，再让反应物与酶接触，避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应，影响实验结果。 （3）在探究温度对淀粉酶活性影响的实验时，最好不用斐林试剂来检测淀粉是否在淀粉酶的催化下水解生成麦芽糖等还原糖，因为加入斐林试剂后需要水浴加热才能出现砖红色沉淀，这样原处于低温条件下的淀粉酶的活性会慢慢恢复，催化淀粉水解产生还原糖，导致形成错觉，从而得出错误的结论。 （4）用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时，若是用淀粉酶作用于淀粉、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，因为碘液无法检测蔗糖是否发生了水解。 （5）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__。 （6）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。 （7）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。 （8）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__。 1、 选择题： 1．在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时，得到如表结果。下列分析不正确的是 金属离子(mmol/L) 对照组 Mn2＋ Co2＋ Mg2＋ 相对活性(%) 100 123 79 74 A．Mn2＋降低了反应过程所必需的活化能 B．Co2＋或Mg2＋可能导致酶结构的改变使其活性降低 C．不同离子对酶的活性有提高或降低作用 D．该水解酶的用量是实验的无关变量 【答案】 A 【解析】 实验的自变量是不同的金属离子，其他包括该水解酶的用量等均为无关变量；实验结果表明 不同离子对酶的活性有提高或降低作用；与对照组对比分析，其中Co2＋或Mg2＋对酶的活性有降低作用；Mn2＋对酶的活性有提高作用，而不是Mn2＋直接降低了反应过程所需要的活化能。 2．下列有关探究温度、pH对酶活性影响的实验设计合理的是 试验编号 探究课题 选用材料与试剂 ① 温度对酶活性的影响 过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液 ② 温度对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 ③ pH对酶活性的影响 新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 ④ pH对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂 A．实验① B．实验② C．实验③ D．实验④ 【答案】 B 【解析】 过氧化氢受热会加快分解，不宜用于探究温度对酶活性的影响；溶液的pH会影响淀粉的 水解，并且碘液可与碱反应，斐林试剂可与酸反应，不宜用淀粉酶探究pH对酶活性的影响；因此一般用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，用淀粉酶探究温度对酶活性的影响。 3. 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(　　) 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