談?wù)劽笇?shí)驗(yàn)的一般設(shè)計(jì)方法

1、談?wù)劽笇?shí)驗(yàn)的一般設(shè)計(jì)方法楊重云（舟山中學(xué) 316000）“實(shí)驗(yàn)與探究能力”是高考對(duì)能力考查的永恒主題，而酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機(jī)物，絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)；適宜的溫度和pH值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(wú)機(jī)催化劑的特點(diǎn)，還具有專一性、高效性等特點(diǎn)；所有這些內(nèi)容都是“實(shí)驗(yàn)與探究能力”考查的好素材。掌握酶實(shí)驗(yàn)的一般設(shè)計(jì)方法，將有助于解決有關(guān)酶實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題。檢測(cè)一、酶的本質(zhì)對(duì)照組：標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液雙縮脲溶液 出現(xiàn)紫色反應(yīng)檢測(cè)設(shè)計(jì)方法實(shí)驗(yàn)組：待測(cè)酶溶液雙縮脲溶液 是否出現(xiàn)紫色實(shí)驗(yàn)中單一變量是不同底物，即自變量是待測(cè)酶溶液和標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液，而因變量是是否出現(xiàn)紫色反應(yīng)

2、。通過(guò)對(duì)照，實(shí)驗(yàn)組若出現(xiàn)紫色，則證明待測(cè)酶溶液是蛋白質(zhì)，否則不是蛋白質(zhì)。同理，也可用派洛寧（或吡咯紅）來(lái)鑒定酶是RNA的實(shí)驗(yàn)。檢測(cè)二、酶的催化作用對(duì)照組：反應(yīng)物蒸餾水 反應(yīng)物不被分解檢測(cè)設(shè)計(jì)方法實(shí)驗(yàn)組：反應(yīng)物等量的相應(yīng)酶溶液 反應(yīng)物被分解實(shí)驗(yàn)中單一變量是有無(wú)相應(yīng)的酶溶液，即自變量是相應(yīng)的酶溶液的有無(wú)，因變量是底物是否被分解。檢測(cè)三、酶的專一性實(shí)驗(yàn)組：反應(yīng)物相應(yīng)酶溶液 反應(yīng)物被分解檢測(cè)設(shè)計(jì)方法一 對(duì)照組：另一反應(yīng)物等量相同酶溶液 反應(yīng)物不被分解檢測(cè)此方法中的單一變量是不同反應(yīng)物，即自變量是不同反應(yīng)物，因變量是反應(yīng)物是否被分解。在這實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意：選擇好檢測(cè)反應(yīng)物的試劑。如反應(yīng)物選擇淀粉和蔗糖，

3、酶溶液為淀粉酶，驗(yàn)證酶的專一性，檢測(cè)反應(yīng)物是否被分解的試劑宜選用本尼迪特試劑，不能選用碘液，因?yàn)榈庖簾o(wú)法檢測(cè)蔗糖是否被水解。要保證蔗糖的純度和新鮮程度是做好實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)組：反應(yīng)物相應(yīng)酶溶液 反應(yīng)物被分解檢測(cè)設(shè)計(jì)方法二 對(duì)照組：相同反應(yīng)物等量另一種酶溶液 反應(yīng)物不被分解此方法中單一變量是不同酶溶液，即自變量是不同酶溶液，因變量是反應(yīng)物是否被分解。例1、為探究洗衣粉加酶后的洗滌效果，將一種無(wú)酶洗衣粉分成3等份，進(jìn)行3組實(shí)驗(yàn)。甲、乙組在洗衣粉中加入1種或2種酶，丙組不加酶，在不同溫度下清洗同種化纖布上的2種污漬，其他實(shí)驗(yàn)條件均相同，下表為實(shí)驗(yàn)記錄。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。水溫/1020304050組別甲

4、乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙清除血漬時(shí)間/min67668852518336347711126891167清除油漬時(shí)間/min93789587639182468575277769868（1）提高洗衣粉去污能力的方法有_ _。甲組在洗衣粉中加入了_ 。乙組在洗衣粉中加入了 。（2）甲、乙組洗滌效果的差異，說(shuō)明酶的作用具有_。（3）如果甲、乙和丙3組均在水溫為80時(shí)洗滌同一種污漬，請(qǐng)比較這3組洗滌效果之間的差異并說(shuō)明理由。 。解析：（1）根據(jù)所給信息，提高洗衣粉去污能力的方法有加酶和適當(dāng)提高溫度。（2）加的酶的種類不同，洗滌效果有差異，說(shuō)明酶的專一性的充分體現(xiàn)。（3）解讀表格可以看出，沒(méi)有差異，因

5、為高溫使酶失活。答案：（1）加酶和適當(dāng)提高溫度 蛋白酶 蛋白酶和脂肪酶 （2）專一性 （3）沒(méi)有差異，因?yàn)楦邷厥姑甘Щ顧z測(cè)四、酶的高效性對(duì)照組：反應(yīng)物無(wú)機(jī)催化劑 底物分解速度檢測(cè)設(shè)計(jì)方法 實(shí)驗(yàn)組：反應(yīng)物等量酶溶液 底物分解速度此方法中的單一變量是無(wú)機(jī)催化劑和酶，即自變量是無(wú)機(jī)催化劑和酶，因變量是底物分解速度。例2、為了研究酶的有關(guān)特性，取兩支潔凈的試管并編號(hào)為A、B，各注入2mL體積分?jǐn)?shù)3的H2O2溶液；再向A管滴人2滴3.5FeCl3溶掖，向B管滿人2滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)20的肝臟研磨液；堵住管口，輕輕振藹；用點(diǎn)燃但無(wú)火焰的衛(wèi)生香檢驗(yàn)；觀察并記錄結(jié)果。（1）本實(shí)驗(yàn)的主要目的是探索 。（2）如果兩支試管

6、的現(xiàn)象均不明顯，從實(shí)驗(yàn)材料分析，原因可能是 。（3）過(guò)氧化物酶也能催化H2O2的分解，產(chǎn)生的O能使溶于水的無(wú)色焦性沒(méi)食子酸氧化生成橙紅色沉淀。為了鑒定馬鈴薯塊莖是否含有過(guò)氧化物酶，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。參照上圖所給信息，回答下列問(wèn)題：3號(hào)試管內(nèi)加入的物質(zhì)是 。設(shè)計(jì)2號(hào)試管作為對(duì)照的具體目的是 。如果2號(hào)試管未產(chǎn)生顏色反應(yīng)，則出現(xiàn)橙紅色沉淀的是第 號(hào)試管。解析：（1）本實(shí)驗(yàn)探索酶催化效率具有高效性。（2）過(guò)氧化氫放置時(shí)間過(guò)久，會(huì)分解成氧氣和水，造成實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。（3）根據(jù)對(duì)照原則，3號(hào)試管中應(yīng)加入2mL焦性沒(méi)食子酸溶液、2滴過(guò)氧化氫溶液、2mL馬鈴薯塊莖提取液。因?yàn)轳R鈴薯塊莖提取液中的其他物質(zhì)也可能

7、使無(wú)色焦性沒(méi)食子酸氧化生成橙紅色沉淀，影響結(jié)果，因此要設(shè)立2號(hào)試管作對(duì)照。1號(hào)試管沒(méi)有過(guò)氧化氫酶，所以過(guò)氧化氫不分解，無(wú)現(xiàn)象；2號(hào)試管沒(méi)有過(guò)氧化氫，也無(wú)現(xiàn)象；4號(hào)試管馬鈴薯提取液中過(guò)氧化氫酶的活性因煮熟而失去，也無(wú)現(xiàn)象，只有3號(hào)試管出現(xiàn)橙紅色沉淀。答案：（1）酶的高效性（過(guò)氧化氫酶和Fe3+催化效率的高低） （2）H2O2溶液放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而分解 （3）2m1焦性沒(méi)食子酸溶液，2滴H2O2溶液，2mL馬鈴薯塊莖提取液 排除馬鈴薯塊莖提取液中的其他物質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響 3五、溫度影響酶活性的探究反應(yīng)物t1酶溶液檢測(cè) 反應(yīng)物t2酶溶液設(shè)計(jì)思路 反應(yīng)物t3酶溶液 反應(yīng)物分解的速度或存在的量，產(chǎn) 生生成

8、物的速度或生成物的產(chǎn)生量反應(yīng)物tn酶溶液此方法中的單一變量是溫度，即自變量是溫度，因變量是反應(yīng)物分解的速度或存在的量，也可以是產(chǎn)生生成物的速度或生成物的產(chǎn)生量。在這方法中要注意：在酶溶液和反應(yīng)物混合之前，需要把兩者先分別放在各自所需溫度下保溫一段時(shí)間。若選擇淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度，檢測(cè)反應(yīng)物被分解的試劑宜選用碘液，不應(yīng)該選用本尼迪特試劑（斐林試劑），因本尼迪特試劑（斐林試劑）需水浴加熱，而該實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度。例3、荔枝是著名的嶺南佳果，其果皮中存在多酚氧化酶，多酚氧化酶能夠氧化果皮中的一些無(wú)色物質(zhì)，形成褐色物質(zhì)。這是引起采后荔枝果皮褐變的原因之一，褐變的發(fā)生嚴(yán)重影響了荔枝的深鮮效果。

9、果皮褐變面積百分率常作為荔枝保鮮效果的指標(biāo)，在不考慮其它因素影響褐變的前提下，利用上述現(xiàn)象，以荔枝果皮褐變面積百分率為多酚氧化酶活性的指標(biāo)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，旨在探究溫度對(duì)荔枝果皮內(nèi)多酚氧化酶活性的影響。（1）請(qǐng)補(bǔ)充下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中空缺的內(nèi)容：設(shè)計(jì)溫度梯度：5、l0、15、20、25、30。確定測(cè)量指標(biāo)：荔枝果皮褐變面積百分率。選擇同一品種、 和成熟度一致且無(wú)機(jī)械損傷的新鮮荔枝果實(shí)，將其分成 組，每組數(shù)量 ，裝入保鮮袋并作好標(biāo)簽后，分別放入相應(yīng)溫度的恒溫箱中。經(jīng)過(guò)5天后，取出荔枝果實(shí)測(cè)定并記錄褐變面積。（2）請(qǐng)據(jù)右圖分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 。（3）請(qǐng)結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，指出對(duì)荔枝具有較好保鮮效果所需的

10、溫度范圍。 （4）削皮后的蘋果和馬鈴薯容易發(fā)生褐變，請(qǐng)據(jù)此分析要選擇無(wú)機(jī)械損傷的荔枝果實(shí)為實(shí)驗(yàn)材料的原因。 （5）在完全無(wú)氧條件下，多酚氧化酶將無(wú)法催化上述的褐變反應(yīng)過(guò)程。如果在此條件下。荔枝果皮不會(huì)發(fā)生褐變，可否在此條件下貯藏荔枝?為什么? （6）除上述溫度、氧和機(jī)械損傷以外還有哪些因素影響果蔬保鮮效果，請(qǐng)?zhí)岢鰞煞N相應(yīng)的保鮮措施。 解析：本題就是溫度影響酶活性的探究性實(shí)驗(yàn)的一個(gè)變形實(shí)驗(yàn)題目，解答時(shí)要抓住單一變量這條主線，問(wèn)題就比較容易回答。答案：（1）大小 6 相等 （2）分析：在530范圍內(nèi)，荔枝果皮褐變面積百分率隨溫度升高而增加，表明果皮內(nèi)多酚氧化酶活性隨溫度的升高而增強(qiáng) （3）015 （4）機(jī)械損傷的荔枝易發(fā)生褐變，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性 （5）不可以。因?yàn)樵谕耆珶o(wú)氧條件下，果實(shí)的有氧呼吸停止，但無(wú)氧呼吸明顯加強(qiáng)，造成酒精的大量積累，從而對(duì)細(xì)胞造成毒害，引起果實(shí)腐爛。 （6）控制水分如采用薄膜包裝或表面噴涂果蠟等；防止微生物感染如采摘后對(duì)果蔬進(jìn)行殺菌處理。六、pH影響酶活性的探究反應(yīng)物pH1酶溶液檢測(cè) 反應(yīng)物pH2酶溶液設(shè)計(jì)方法 反應(yīng)物pH3 酶溶液 反應(yīng)物分解的速度或存在的量，產(chǎn) 生生成物的速度或生成物的