一、實驗類型及設(shè)計
1、探究最適溫度的實驗
(1)自變量的操縱:設(shè)置一系列梯度溫度(T1、T2、…、Tn)。
(2) 設(shè)計思路:
(3)步驟寫作:
3、探究最適pH的實驗
(1)自變量的操縱:設(shè)置一系列梯度pH值(pH1、pH2、…、pHn)。
(2)設(shè)計思路:
(3)步驟寫作:
二、典型例題透析
例題 果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一。果膠酶能夠分解果膠,瓦解植物細(xì)胞壁及胞間層。在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高出汁率和澄清度。請你幫助完成以下有關(guān)果膠酶和果汁生產(chǎn)的實驗課題。
實驗用具和材料:磨漿機(jī)、燒杯、試管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、紗布等。蘋果、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的果膠酶溶液、蒸餾水等。
實驗一:果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用
實驗方法及步驟:
⑴將蘋果洗凈去皮,用磨漿機(jī)制成蘋果泥,加入適量蒸餾水備用。
⑵取兩個100ml潔凈的燒杯,編號為1、2號,按相應(yīng)程序進(jìn)行操作,請把表中未填寫的內(nèi)容填上。
操作順序
項目
燒杯
1
2
①
在燒杯中加入蘋果泥
20mL
20mL
②
2mL
③
注入蒸餾水
④
在恒溫水浴中保溫,并用玻璃棒不時攪拌
10min
10min
⑶取出兩個燒杯,同時進(jìn)行過濾。觀察或比較 ,并記錄結(jié)果。
實驗結(jié)果的預(yù)測及結(jié)論:
如果是 ,則說明果膠酶對果膠的水解具有催化作用。
實驗二:驗證果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用
⑴在課題實驗步驟中,在完成“燒杯中分別加入蘋果泥、試管中分別加入果膠酶溶液、編號、編組”之后,有下列兩種操作:
方法一:將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥相混合,再把混合液的pH分別調(diào)至4、5、6、……10。
方法二:將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥的pH分別調(diào)至4、5、6、……10,再把pH相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。
請問哪一種方法更為科學(xué): ,并說明理由: 。
⑵實驗步驟中也有玻璃棒攪拌的操作,其目的是使 ,以減少實驗誤差。
⑶如果用曲線圖的方式記錄實驗結(jié)果,在現(xiàn)有的條件下,當(dāng)橫坐標(biāo)表示pH,縱坐標(biāo)表示 ,實驗的操作和記錄是比較切實可行的。根據(jù)你對酶特性的了解,在圖20中選擇一個最可能是實驗結(jié)果的曲線圖: 。若實驗所獲得 的最適宜=m,請你在所選的曲線圖中標(biāo)出“m”點的位置。
【參考答案】
實驗一:
(2)注入果膠酶溶液;2ml (3)在相同時間內(nèi)濾出的果汁體積和果汁的澄清度
實驗結(jié)果的預(yù)測及結(jié)論;相同時間內(nèi)1號燒杯濾出的果汁體積比2號燒杯濾出的果汁體積大,澄清度高
實驗二:
(1)方法二;方法二的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達(dá)到實驗預(yù)設(shè)的pH(或回答“方法一的操作會在達(dá)到預(yù)定pH之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng)”)(2)酶和反應(yīng)物(果膠)充分的接觸(3)果汁體積;甲;
【解析】
本題以“果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用”為背景,綜合考查了學(xué)生酶方面的基礎(chǔ)知識和實驗設(shè)計能力。解答本題需具備以下知識:
(1)對實驗原理的理解:果膠酶是一類酶的酶的總稱,其作用是將果膠分解成半乳糖醛酸,因而能提高出汁率和澄清度。依原理和結(jié)論就可推出“可能的實驗結(jié)果”(探究性實驗)。特別注意實驗結(jié)果實際上就是實驗現(xiàn)象,而實驗結(jié)論是對實驗現(xiàn)象的分析與討論,兩者不能混淆。
(2)對實驗原則的理解:①對照原則,即“實驗一”中實驗組加酶液,對照組加蒸餾水。②等量原則,即酶液和蒸餾水均加2ml 。③無關(guān)變量的控制,即分別調(diào)節(jié)果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥pH至預(yù)定值,使反應(yīng)環(huán)境的起始pH相同。
(3)對酶活性的理解:“酶的最適pH”即使酶促反應(yīng)速率達(dá)到最大時的pH,pH過高或過低均會影響酶與底物的接合,從而使酶活性降低,甚至失活。
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