Question

4．萌發(fā)的禾谷類種子中淀粉酶活性較強(qiáng)，主要有α-淀粉酶和β-淀粉酶．α-淀粉酶不耐酸、較耐熱，在pH為3.6以下迅速失活，而β-淀粉酶不耐熱，在70℃15min后失活．根據(jù)它們的這種特性，可分別測定一種酶的催化效率．請(qǐng)協(xié)助完成“測定小麥種子中α-淀粉酶催化效率”的實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)材料：萌發(fā)3天的小麥種子（芽長約1cm）．
主要試劑及儀器：1mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)麥芽糖溶液、5%淀粉溶液、斐林試劑、蒸餾水、石英砂恒溫水浴鍋等．
實(shí)驗(yàn)步驟：
步驟一：制作麥芽糖標(biāo)準(zhǔn)液．取7支干凈的具塞刻度試管，編號(hào)，按表加入試劑，再將試管置于60℃水浴中加熱2min，取出后按試管號(hào)順序排列．

試劑	試管號(hào)
	1	2	3	4	5	6	7
麥芽糖標(biāo)準(zhǔn)液（mL）	0	0.2	0.6	1.0	1.4	1.6	2.0
蒸餾水（mL）	2.0
麥芽糖含量（mg）	0	0.2	0.6	1.0	1.4	1.6	2.0
斐林試劑（mL）	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0

步驟二：制備酶液．

步驟三：將裝有淀粉酶溶液的試管置于70℃水浴中15min，取出后迅速冷卻．
步驟四：另取四支試管，編號(hào)A、B、C、D，向A、B試管中各加5mL 5%淀粉溶液，向C、D試管中分別加入2mL已經(jīng)處理的酶溶液和蒸餾水，將四支試管置于40℃的恒溫水浴中保溫10min，然后將C、D試管中的溶液分別加入到A、B試管中，搖勻后繼續(xù)在40℃恒溫水浴中保溫10min．
步驟五：分別取A、B試管中反應(yīng)溶液各2mL，一段時(shí)間后，再向其中加入2mL斐林試劑，60℃水浴加熱2min后，觀察顏色變化．
結(jié)果分析：將A試管中顏色與步驟一中獲得的麥芽糖標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行比較，獲得該試管中麥芽糖濃度，并計(jì)算出α-淀粉酶催化效率．
結(jié)果分析：（略）
分析上述步驟回答：
（1）步驟一的2～7試管中加入蒸餾水的量分別是：1.8、1.4、1.0、0.6、0.4、0（單位mL）．要控制等量的液體，是為了控制無關(guān)（自、因、無關(guān)）變量，“測定小麥種子中α-淀粉酶催化效率”的實(shí)驗(yàn)中，自變量是
（2）步驟三的實(shí)驗(yàn)操作目的是使淀粉酶溶液中的β-淀粉酶失活．
（3）步驟四中A、B試管5mL 5%淀粉溶液和C、D試管中2mL已經(jīng)處理的酶溶液和蒸餾水分別裝在不同試管中40℃恒溫水浴處理的目的
（4）步驟五的實(shí)驗(yàn)操作是分別取A、B試管中反應(yīng)溶液各2mL，一段時(shí)間后，再向其中加入2mL斐林試劑，60℃水浴加熱2min后，觀察顏色變化．

Answer 1

分析 萌發(fā)的禾谷類種子含有α-淀粉酶和β-淀粉酶．α-淀粉酶不耐酸、較耐熱，在pH為3.6以下迅速失活；而β-淀粉酶不耐熱，在70℃15min后失活．本實(shí)驗(yàn)的目的是測定小麥種子中α-淀粉酶催化效率，因此要根據(jù)β-淀粉酶不耐熱，在70℃15min后失活的特性排除β-淀粉酶的干擾．淀粉酶能將淀粉水解成還原糖，而還原糖可以用斐林試劑進(jìn)行鑒定．淀粉溶液中可能含有少量的還原糖，因此實(shí)驗(yàn)中B試管得作用是檢測實(shí)驗(yàn)使用的淀粉溶液中是否存在還原糖．
分析表格：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要遵循單一變量原則，1～4號(hào)中溶液總量為4ml，為了保證各試管中試劑量相等，表中X應(yīng)為0.6ml、Y應(yīng)為0.4ml、Z應(yīng)為0ml．實(shí)驗(yàn)的步驟三中，將裝有淀粉酶溶液的試管置于70℃水浴中15min，這樣β-淀粉酶已經(jīng)失活，但α-淀粉酶較耐熱，仍具有生物活性，所以本實(shí)驗(yàn)的目的是測定小麥種子中α-淀粉酶催化效率．

解答 解：
（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要遵循對(duì)照原則和單一變量原則，為了控制無關(guān)變量，所以各個(gè)試管中液體的總量要相等，則步驟一的5～7試管中加入蒸餾水的量（X、Y、Z）分別是0.6mL、0.4mL、0mL．
此實(shí)驗(yàn)的自變量為：α-淀粉酶
（2）β-淀粉酶不耐熱，在70℃條件下15min后失活，而本實(shí)驗(yàn)的步驟三中，將裝有淀粉酶溶液的試管置于70℃水浴中15min，這樣β-淀粉酶已經(jīng)失活，但α-淀粉酶較耐熱，仍具有生物活性．
（3）步驟四中A、B試管5mL 5%淀粉溶液和C、D試管中2mL已經(jīng)處理的酶溶液和蒸餾水分別裝在不同試管中40℃恒溫水浴處理的目的是保證底物5mL 5%淀粉與酶或水在混合時(shí)的溫度是相同的，排除無關(guān)變量的影響．
（4）淀粉酶能將淀粉水解成還原糖，而還原糖可以用斐林試劑進(jìn)行鑒定，因此步驟五的實(shí)驗(yàn)操作是分別取A、B試管中反應(yīng)溶液各2ml，向其中分別加入2ml斐林試劑，再將試管置于60℃水浴中加熱 2min后，觀察顏色變化
故答案為：
（1）無關(guān)   α-淀粉酶
（2）使淀粉酶溶液中的β-淀粉酶失活
（3）保證底物5mL 5%淀粉與酶或水在混合時(shí)的溫度是相同的
（4）分別取A、B試管中反應(yīng)溶液各2mL，一段時(shí)間后，再向其中加入2mL斐林試劑，60℃水浴加熱2min后，觀察顏色變化

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合圖表，考查影響酶活性的探究實(shí)驗(yàn)，要求考生掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要遵循的原則，即對(duì)照原則和單一變量原則，能結(jié)合題干信息“α-淀粉酶不耐酸、較耐熱，在pH為3.6以下迅速失活，而β-淀粉酶不耐熱，在70℃條件下15min后失活”和實(shí)驗(yàn)步驟三的具體操作，判斷該實(shí)驗(yàn)的目的．