與酶的特性有關(guān)的實驗探究

1、第30講 與酶的特性有關(guān)的實驗探究1.探究影響酶活性的因素(1)歸納對照實驗設(shè)計的一般步驟 (2)指出本實驗中的自變量和無關(guān)變量(3)指出本實驗中的因變量及其檢測指標(biāo) (4)歸納實驗設(shè)計應(yīng)遵循的原則1.酶的高效性的實驗探究酶的高效性是指與無機催化劑相比，酶的催化效應(yīng)更高。以Fe3+和過氧化氫酶催化H2O2分解為例：變量分析：實驗過程中可以變化的因素稱為變量。其中人為改變的變量稱為自變量。隨著自變量的變化而變化的變量稱為因變量。實驗過程中可能還會存在一些可變因素，對實驗結(jié)果造成影響，這些變量稱為無關(guān)變量。對于自變量，要操縱其變化，對于因變量要觀察或測量其變化，對于無關(guān)變量要加以控制，做到相同且適

2、宜。根據(jù)這一實驗，我們可以總結(jié)和理解實驗設(shè)計的原則：1、科學(xué)性原則：所謂科學(xué)性，是指實驗?zāi)康囊鞔_，實驗原理要正確，實驗材料和實驗手段的選擇要恰當(dāng)，整個設(shè)計思路和實驗方法的確定都不能偏離生物學(xué)基本知識和基本原理以及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本原則。分析問題、設(shè)計實驗的全面性和科學(xué)性體現(xiàn)了邏輯思維的嚴(yán)密性?？茖W(xué)性原則：包括實驗原理的科學(xué)性、實驗材料選擇的科學(xué)性、實驗方法的科學(xué)性、實驗結(jié)果處理的科學(xué)性。實驗原理的科學(xué)性實驗原理是實驗設(shè)計的依據(jù)，也是用來檢驗和修正實驗過程中失誤的依據(jù)，因此它必須是經(jīng)前人總結(jié)或經(jīng)科學(xué)檢驗得出的科學(xué)理論。實驗材料選擇的科學(xué)性根據(jù)實驗?zāi)康暮蛯嶒炘磉x擇恰當(dāng)?shù)膶嶒灢牧希潜ＷC實驗達到

3、預(yù)期結(jié)果的關(guān)鍵因素之一。如孟德爾選擇豌豆為實驗材料，“還原性糖鑒定實驗”中以蘋果或雪梨細胞組織液為材料，以及“植物細胞質(zhì)壁分離與復(fù)原”實驗中以紫色洋蔥為實驗材料等實驗都是一些經(jīng)典的成功選材的范例。實驗方法的科學(xué)性只有科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灧椒?，才能得出正確而可靠的實驗結(jié)果。如在光合作用強度的檢測實驗中用綠光燈照射可看成是黑暗條件，在鑒定光合作用產(chǎn)物實驗中，要對植物進行饑餓處理。實驗結(jié)果處理的科學(xué)性對于實驗過程中得到的一些數(shù)據(jù)，現(xiàn)象或其它信息，不能簡單處理，應(yīng)首先整理后仔細分析，找出它們所能夠透露給我們的最大信息量。2.對照性原則：科學(xué)、合理的設(shè)置對照可以使實驗方案簡潔、明了，且使實驗結(jié)論更有說服力。

4、實驗中的無關(guān)變量很多（同一種實驗結(jié)果可能會被多種不同的實驗因素所引起），必須嚴(yán)格控制，要平衡和消除無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響，對照實驗的設(shè)計是消除無關(guān)變量影響的有效方法。（1）如何設(shè)置對照實驗：所謂對照實驗是指除所控因素外其它條件與被對照實驗完全相等的實驗。對照實驗設(shè)置的正確與否，關(guān)鍵就在于如何盡量去保證“其它條件的完全相等”。具體來說有如下四個方面：所有用生物材料要相同：所用生物材料的數(shù)量、質(zhì)量、長度、體積、來源和生理狀況等方面特點要盡量相同或至少大致相同。所用實驗器具要相同：試管、燒杯、水槽、廣口瓶等器具的大小型號要完全一樣。所用實驗試劑要相同：試劑的成分、濃度、體積要相同。尤其要注意體積上

5、等量的問題。所用處理方法要相同如：保溫或冷卻：光照或黑暗；攪拌或振蕩都要一致。有時盡管某種處理對對照實驗來說，看起來似乎是毫無意義的，但最好還是要作同樣的處理。（2）設(shè)置對照組有4種方法：空白對照：即不給對照組做任何處理。例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉水解”的實驗中，實驗組滴加了唾液淀粉酶液，而對照組只加了等量的蒸餾水，起空白對照。條件對照：即雖給對照組施以部分實驗因素，但不是所研究的實驗處理因素。這種對照方法是指不論實驗組還是對照組的對象都作不同條件的處理，目的是通過得出兩種相對立的結(jié)論，以驗證實驗結(jié)論的正確性。自身對照：指對照組和實驗組都在同一研究對象上進行，不再另外設(shè)置對照組，例如“質(zhì)壁分

6、離與復(fù)原”實驗。自身對照簡便，但關(guān)鍵要看清楚實驗處理前后的現(xiàn)象及變化差異。相互對照（對比）：不單獨設(shè)置對照組，而是幾個實驗相互為對照。即實驗與對照在同一對象上進行。這種方法常用于等組實驗中?！爸参锵蚬庑浴睂嶒炛?，利用若干組燕麥胚芽的不同條件處理的實驗組之間的對照，說明了生長素與植物生長彎曲的關(guān)系。本實驗用的就是相互對照，也稱對比實驗。3.單因素變量原則單因素變量原則，強調(diào)的是實驗組和對照組相比只能有一個變量，只有這樣當(dāng)實驗組和對照組出現(xiàn)不同結(jié)果時，才能確定造成這種不同結(jié)果的原因肯定是這個變量造成的，從而證明實驗組所給實驗因素的作用，因此在設(shè)計對照組實驗時首先要確定變量并加以正確設(shè)置，所要驗證的

7、中心條件即為變量。如要驗證光合作用需要光則應(yīng)將光作為變量；要驗證光合作用需二氧化碳則把二氧化碳作為變量等等。4. 等量性原則等量性原則強調(diào)的是除了實驗變量之外的一切對實驗結(jié)果有影響的無關(guān)變量必須嚴(yán)格控制等量即相同，以平衡和消除無關(guān)變量對結(jié)果的影響，需要強調(diào)的是這些無關(guān)變量在進行嚴(yán)格控制時，不但要等量，而且是在適宜條件下的等量，常態(tài)條件下的等量。如在探索PH對酶活性影響的實驗中，單一變量是PH，除PH之外的其他一切對酶活性有影響的無關(guān)變量不但要嚴(yán)格控制等量，而且要適宜的量，如對溫度的控制不但要相同，而且要適宜，即要給予酶活性所需的適宜的溫度，而不能控制在低溫或高溫條件下的等量。2.酶的

8、專一性的實驗探究設(shè)計方案3.溫度對酶活性的影響的實驗探究步驟項目試管1試管1試管2試管2試管3試管31加入可溶性淀粉溶液2 mL2 mL2 mL2加入新配制的-淀粉酶溶液1 mL1 mL1 mL3放置在不同溫度環(huán)境中0 010010060604淀粉溶液與-淀粉酶溶液混合混合混合混合5完成反應(yīng)5 min5 min5 min6滴入碘液2滴2滴2滴7觀察結(jié)果變藍變藍不變藍思考：（1）為什么不宜選用過氧化氫酶催化過氧化氫分解?（2）為什么不選用斐林試劑進行檢測?4.pH對酶活性的影響的實驗探究步驟項目試管1試管2試管31注入等量過氧化氫酶溶液2滴2滴2注入不同pH的溶液1 mL蒸餾水1 mL

9、鹽酸1 mLNaOH溶液3注入等量的H2O2溶液2 mL2 mL2 mL4觀察現(xiàn)象有大量氣泡產(chǎn)生幾乎無氣泡產(chǎn)生幾乎無氣泡產(chǎn)生思考：（1）為什么不選用淀粉酶催化淀粉的水解1.酸會使淀粉水解，影響實驗結(jié)果。2.碘會和NAOH反應(yīng)，Cu(OH)2會和HCl反應(yīng)影響實驗結(jié)果的檢測。（2）步驟2和步驟3能不能顛倒順序?根據(jù)上述兩個實驗總結(jié)這類實驗的操作步驟。第一，分組、編號，加底物；第二，自變量處理； 第三，等量處理（加酶、加檢測試劑等）； 第四，觀察記錄實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象； 第五，分析結(jié)果，得出結(jié)論?！纠?】(2016·江蘇卷，8)過氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性

10、沒食子酸呈橙紅色。為探究白菜梗中是否存在過氧化物酶，設(shè)計實驗如下表。下列相關(guān)敘述正確的是()管號1%焦性沒食子酸/mL2%H2O2/mL緩沖液/mL過氧化物酶溶液/mL白菜梗提取液/mL煮沸冷卻后的白菜梗提取液/mL1222222232224222A.1號管為對照組，其余不都是實驗組B.2號管為對照組，其余都為實驗組C.若3號管顯橙紅色，無需對照就能證明白菜梗中存在過氧化物酶D.若4號管不顯橙紅色，表明白菜梗中無過氧化物酶【例2】 (2016·全國課標(biāo)卷，3)若除酶外所有試劑已預(yù)保溫，則在測定酶活力的試驗中，下列操作順序合理的是()A.加入酶加入底物加入緩沖液保溫并計時一段

11、時間后檢測產(chǎn)物的量B.加入底物加入酶計時加入緩沖液保溫一段時間后檢測產(chǎn)物的量C.加入緩沖液加入底物加入酶保溫并計時一段時間后檢測產(chǎn)物的量D.加入底物計時加入酶加入緩沖液保溫一段時間后檢測產(chǎn)物的量【例3】 (2012·全國卷)某同學(xué)為了探究pH對人唾液淀粉酶活性的影響，設(shè)計了如下實驗步驟：在A、B、C、D、E 5支試管中分別加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的適宜濃度緩沖液5 mL，再分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的淀粉液1 mL。各試管中分別加入適當(dāng)濃度的唾液稀釋液1 mL，搖勻。將5支試管放入70 恒溫水浴中，保溫時間相同且合適。取出各試管，分別加入斐林試劑

12、2 mL，搖勻。觀察各試管溶液的顏色，通過顏色深淺判斷唾液淀粉酶作用的最適pH。上述實驗步驟中有2處錯誤，請更正并說明更正的理由(不考慮試劑的濃度和加入量、pH梯度以及實驗重復(fù)次數(shù))，以便實驗?zāi)艿玫秸_的預(yù)期結(jié)果。(1)_。(2)_。【例4】(2013·課標(biāo)，29)已知大麥在萌發(fā)過程中可以產(chǎn)生淀粉酶，用GA(赤霉素)溶液處理大麥可使其不用發(fā)芽就產(chǎn)生淀粉酶。為驗證這一結(jié)論，某同學(xué)做了如下實驗：試管號GA溶液緩沖液水半粒種子10個實驗步驟實驗結(jié)果步驟1步驟21011帶胚25保溫24 h后去除種子，在各試管中分別加入1 mL淀粉液25保溫10 min后各試管中分別加入1 mL碘液，混勻后觀察溶液顏色深淺2011去胚30.210.8去胚40.410.6去胚50.410.6不加種子注：實驗結(jié)果中“”越多表示顏色越深，表中液體量的單位均為mL?；卮鹣铝袉栴}：(1)淀粉酶催化_水解可生成二糖，該二糖是_。(2)綜合分析試管1和2的實驗結(jié)果，可以判斷反應(yīng)后試管1溶液中的淀粉量比試管2中的_，這兩支試管中淀粉量不同的原因是_           _。(3)綜合分析試管2、3和5的實驗結(jié)果，說明在該實驗中GA的作用是_。(4)綜