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科学探究1 酶的相关实验探究
一轮 · 生物
(2021·湖北卷)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型:一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合,酶的活性能恢复);另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合,酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。
实验材料和用具:蒸馏水,酶A溶液,甲物质溶液,乙物质溶液,透析袋(人工合成半透膜),试管,烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路,并写出实验预期结果。
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(1)实验设计思路
取________支试管(每支试管代表一个组),各加入等量的酶A溶液,再分别加等量______________________,一段时间后,测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液,再测定各自的酶活性。
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甲物质溶液、乙物质溶液
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解析:分析题意可知,实验目的为探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,则实验的自变量为甲、乙物质的有无,因变量为酶A的活性,实验设计应遵循对照与单一变量原则,故可设计实验如下:取2支试管各加入等量的酶A溶液,再分别加等量甲物质溶液、乙物质溶液;一段时间后,测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液,再测定各自的酶活性。
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(2)实验预期结果与结论
若出现结果①:__________________________________________。
结论①:甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②:__________________________________________。
结论②:甲、乙均为不可逆抑制剂。
透析后,两组的酶活性均比透析前酶的活性高
透析前后,两组的酶活性均不变
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若出现结果③: ___________________________________________
_________________________________________________________。
结论③:甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④:______________________________________________
__________________________________________________________。
结论④:甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。
加甲物质溶液组,透析后酶活性比透析前高,加
乙物质溶液组,透析前后酶活性不变
加甲物质溶液组,透析前后酶活性不变,加乙物
质溶液组,透析后酶活性比透析前高
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解析:据题意可知,物质甲和物质乙对酶A的活性有抑制,但作用机理未知,且透析前有物质甲和乙的作用,透析后无物质甲和物质乙的作用,前后对照可推测两种物质的作用机理,可能的情况有:①若甲、乙均为可逆抑制剂,则酶的活性能恢复,故透析后,两组的酶活性均比透析前酶的活性高。②若甲、乙均为不可逆抑制剂,则两组中酶的活性均不能恢复,故透析前后,两组的酶活性均不变。③若甲为可
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逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂,则甲组中酶活性可以恢复,而乙组不能恢复,故加甲物质溶液组,透析后酶活性比透析前高,加乙物质溶液组,透析前后酶活性不变。④若甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂,则甲组中酶活性不能恢复,而乙组能恢复,故加甲物质溶液组,透析前后酶活性不变,加乙物质溶液组,透析后酶活性比透析前高。
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1.鉴定酶本质的两种常用方法
(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,极少数的酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶,如淀粉酶、蛋白酶等,其化学本质都是蛋白质,所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。设计鉴定方案:
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项目 实验组 对照组
材料 待测酶溶液 已知蛋白液(等量)
试剂 分别加入等量的双缩脲试剂
现象 是否呈现紫色 呈现紫色
结论 呈现紫色说明该酶的化学本质为蛋白质,否则该酶的化学本质不是蛋白质
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(2)酶解法
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:
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2.“对照实验法”验证酶的高效性和专一性
(1)验证酶的高效性
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
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(2)验证酶的专一