热点二 与酶相关的实验设计与探究
[规律方法·会总结]
1．酶的验证、探究或评价性实验题解题模板
2．有关酶促反应实验的注意事项 ①研究酶的适宜温度实验时，不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢的分解，反应物 因为过氧化氢在加热的条件下分解会加快； 和酶的 ②研究酶的适宜pH实验时，由于酸对淀粉有分解作用，并且碘液可与碱选择 反应，所以一般不选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，常选用过氧化氢和过氧化氢酶 ①研究温度对酶活性影响的实验时，检测淀粉是否分解用碘液，一般不选用斐林试剂，因为用斐林试剂检测需水浴加热，而该实验中需严格控制温度； 检测时 ②若物质反应前后均能与试剂发生反应，如麦芽糖和水解后形成的葡萄糖试剂的 均能与斐林试剂反应，再如蛋白质和水解后形成的多肽均能与双缩脲试剂选择 反应，此类试剂不能选用； ③若物质反应前后均不能与试剂反应，如蔗糖和水解后的单糖均不能与碘液反应，此类试剂也不能选用 [技能提升·会应用]
1．下列有关酶的实验设计思路正确的是( )
A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
B．利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性 C．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响
D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响 解析：B [淀粉酶能催化淀粉的分解，但不能催化蔗糖的分解，若利用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的专一性时，不能用碘液检测，应用斐林试剂，A错误；酶的高效性是相对无机
催化剂而言的，所以研究酶的高效性时，应将酶和无机催化剂进行对比，B正确；过氧化氢的分解受温度影响，因此不能利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，C错误；胃蛋白酶的适宜pH是1.5，所以利用胃蛋白酶、蛋清来验证pH对酶活性的影响时，pH不能设置成3、7、11三个浓度，D错误。]
2．在各小型圆底烧瓶内盛等量的H2O2，并向各瓶中迅速加入等量的如图示中相应的物质，烧瓶口紧包着一个小气球，使烧瓶沉于烧杯底部的同一位置(瓶内有气体产生，烧瓶即可浮起)。下列相关分析正确的是( )
A．图1中的烧瓶最先浮起
＋
D．肝脏研磨液中的H2O2酶和Fe3的作用机理不同 C．图4中，沉入底部的烧瓶不能浮起
D．图2与图3对比，可说明酶具有高效性
解析：D [由图分析可知，图3中含有新鲜H2O2酶，温度适宜，H2O2分解速率最快，故图3中的烧瓶最先浮起，A错误。肝脏研磨液中的H2O2酶和Fe3＋均为催化剂，均是通过降低H2O2分解反应所需要的活化能起催化作用的，B错误。图4中，久置肝脏研磨液中的酶的活性较低或已失活，但是H2O2在37 ℃下也可以分解，沉入底部的烧瓶能够浮起，C错误。图2与图3对比，自变量是催化剂的种类，能说明酶具有高效性，D正确。]
3．下表是关于酶专一性的实验设计，相关叙述正确的是( ) 组别 步 骤 试管Ⅰ 试管Ⅱ 1 注入 淀粉 溶液 2 mL － 2 注入 蔗糖 溶液 － 2 mL 3 4 5 观察现象 A B 注入某 注入斐林种酶 试剂并水溶液 浴加热 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL A.该实验的自变量是酶的种类，无关变量是底物的用量、反应温度等 B．步骤3只能选用新鲜的淀粉酶
C．若步骤3选用新鲜的淀粉酶，则现象A是产生砖红色沉淀，现象B是无砖红色沉淀 D．该实验还可以选用碘液作为检测试剂
解析：C [本实验用同种酶催化两种不同的物质来研究酶的专一性，自变量是底物的种类，A错误；酶可以选择新鲜的淀粉酶或蔗糖酶，B错误；若选择新鲜的淀粉酶，试管Ⅰ中的
淀粉被水解生成还原糖，所以现象A是产生砖红色沉淀，试管Ⅱ中的蔗糖不能被淀粉酶催化水解，蔗糖是非还原糖，所以现象B是无砖红色沉淀，C正确；蔗糖及蔗糖水解产物都不能跟碘液发生颜色反应，故用碘液无法判断蔗糖是否被催化水解，D错误。]
4．下表是某小组为探究“过氧化氢酶的活性是否受pH的影响”而设计的实验操作步骤(猪肝中含有过氧化氢酶)，请回答下列问题： 操作 步骤 1 2 3 4 5 操作方法 加体积分数为3%的H2O2溶液 加质量分数为5%的盐酸溶液 加质量分数为5%的氢氧化钠溶液 加质量分数为20%的猪肝研磨液 观察相同时间内试管中产生的气泡数量 试管 甲 2 mL 1 mL / 2滴 试管 乙 2 mL / 1 mL 2滴 (1)上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案：
①________________________________________________________________________， ②________________________________________________________________________。 (2)在完成改进方案后，若实验结果为__________________________________________， 则说明过氧化氢酶的活性受pH的影响。
(3)如果本实验用出现一定气泡数量所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越____________________________。
(4)如果将本实验的自变量换成温度来探究“过氧化氢酶的活性是否受温度的影响”你认为是否合适？__________________________________________________________________
__________，原因是___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
解析： 本题考查影响酶活性的因素，意在考查考生的分析能力和实验探究能力。由本实验的目的可知，本实验的自变量为不同的pH，因变量是过氧化氢的分解速率。 (1)本实验应该有蒸馏水对照、过酸、过碱这三组，并且应该是自变量处理在前。(2)在完成改进方案后，若甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生大量的气泡，则说明过氧化氢酶的活性受pH的影响；若甲、乙、丙3支试管中产生的气泡的情况基本一样，则说明过氧化氢酶的活性不受pH的影响。(3)如果本实验用出现一定气泡数量所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越低。(4)过氧化氢会随温度升高分解速度加快，从而对实验结果造成干扰，故不能用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响。
答案：(1)①操作步骤1、4互换 ②增加丙试管，在加入盐酸或氢氧化钠的步骤中换为加入1 mL蒸馏水，其他步骤与修正后的步骤相同
(2)甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生大量的气泡 (3)低(或弱)
(4)不合适 过氧化氢会随温度升高分解速度加快，从而对实验结果造成干扰 5．(2019·高三新余模拟)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。实验步骤为：
步骤①：取10支试管，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 5%淀粉溶液。
步骤②：将每组淀粉酶溶液和淀粉溶液混合并摇匀。
步骤③：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)该实验设计存在一个明显的错误，即步骤②前应________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (3)在本实验中，各组溶液的pH要保证_________________________________________ __________，该实验__________(填“能”或“不能”)选用斐林试剂检测实验结果，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (4)纠正实验步骤后，进行操作。一段时间后，当第3组试管中反应物与碘液混合开始呈棕黄色时，各组实验现象如表所示(“＋”表示蓝色程度)：
组别 处理温度(℃) 结果 1 15 ＋＋ 2 25 ＋ 3 35 棕黄色 4 45 ＋ 5 55 ＋＋ 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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(2)该实验的设计存在一个明显的错误，即步骤②前应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)为保证实验结果的准确可靠，在本实验中，各组溶液的pH要保证相同且适宜，该实验不能选用斐林试剂检测实验结果，因为利用斐林试剂检测时需要水浴加热，会改变温度，最终影响实验结果。(4)分析上述实验结果，可以得出该淀粉酶的最适温度在25～45℃之间。在进行本实验的过程中为缩短反应时间，可增
加淀粉酶的量或浓度，也可降低底物的量或浓度。
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，会改变温度，最终影响实验结果 (4)25～45 ℃ 增加淀粉酶的量或浓度(或降低底物的量或浓度)
2020届高考生物复习：热点二 与酶相关的实验设计与探究
