特别提醒 此方法中的单一变量是pH，即自变量是pH，因变量是反应物分解的速率或剩余量，也可以是产生生成物的速率或生成物的产生量。
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。实验步骤如下：
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质量分数为5%的淀粉溶液。
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)该实验的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______________，该实验能否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组试管中的反应物与碘液混合开始呈棕黄色时，各组实验现象如下表所示(“＋”表示蓝色程度)：
组别 处理温度/℃ 结果
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：
1 15 ＋＋ 2 25 ＋ 3 35 棕黄色 4 45 ＋ 5 55 ＋＋
________________________________________________________________________。 审题关键
(1)本实验的目的是探究某种淀粉酶的最适温度。
(2)该实验中在酶溶液和反应物混合之前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。
(3)本实验的自变量为温度，因变量为酶的活性变化，本实验通过淀粉遇碘液变蓝深浅来推断其变化，而各溶液pH属于无关变量，其要保证相同且适宜。
(4)低温抑制了酶的活性，但结构未被破坏，温度恢复升高时仍会有催化功能，所以该实验不能选用斐林试剂检测实验结果。
(5)根据表中数据可知，第3组试管开始呈棕黄色，说明此试管中已经没有淀粉了，因此淀粉酶的最适温度介于25 ℃和45 ℃之间。为了加快反应，在不改变自变量的情况下，可适当增加酶量或适当降低底物的浓度。
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，会改变各试管的温度，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)
“梯度法”探究酶的最适温度
(1)设计思路
(2)设计方案
特别提醒 此方法中的单一变量是温度，即自变量是温度，因变量是反应物分解的速率或剩余量，也可以是产生生成物的速率或生成物的产生量。在此方法中要注意：①在酶溶液和反应物混合之前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。②若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测实验结果的试剂宜选用碘液，不应该选用斐林试剂，因斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
7．下面的表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验结果。据此回答下列问题：
探究温度对酶活性影响的实验(实验一) 分组 实 验 步 骤 ①α-淀粉酶溶液 ②可溶性淀粉溶液 ③控制温度 甲组 1 mL 5 mL 0 ℃ 乙组 1 mL 5 mL 60 ℃ 丙组 1 mL 5 mL 90 ℃ ④将新鲜α-淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合后分别恒温 ⑤测定单位时间内淀粉的____________ 探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验(实验二) 组别 pH H2O2完全分解所需时间(秒)
A组 5 B组 6 C组 7 D组 8 E组 9 300 180 90 192 284 (1)pH在实验一中属于________变量，而在实验二中属于________变量。
(2)实验一的①②③步骤为错误操作，正确的操作应该是______________________。实验一的第⑤步最好选用________(试剂)测定单位时间内淀粉的________________。
(3)如将实验一的新鲜α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液，你认为是否科学？________。为什么？ __________________________________________。 (4)分析实验二的结果，可得到的结论是： _____________________________________ ________________________________________________________________________； 在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为________之间设置梯度。
答案 (1)无关 自 (2)使新鲜α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后再混合(其他合理答案也可) 碘液 剩余量 (3)不科学 因为温度会直接影响H2O2的分解 (4)该过氧化氢酶的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低(或在pH为5～7的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性升高；在pH为7～9的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性降低) 6～8
解析 (1)实验一探究的是温度对酶活性的影响，因此自变量是温度，因变量是酶活性，pH属于无关变量；而实验二是探究过氧化氢酶作用的最适pH，自变量是pH。(2)探究温度对酶活性影响的实验中，应该先使酶和底物分别达到预设温度，然后再将底物和酶混合进行反应，否则会影响实验结果的准确性。因此，实验一的①②③步骤为错误操作。淀粉遇碘液变蓝，因此实验一的第⑤步最好选用碘液测定单位时间内淀粉的剩余量，单位时间内淀粉的剩余量越多，说明酶活性越低。(3)温度会直接影响H2O2的分解，因此实验一的新鲜α-淀粉酶
溶液和可溶性淀粉溶液不能换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液。(4)由实验二的结果可知：在pH为5～7的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性升高；在pH为7～9的范围内，随pH的升高该过氧化氢酶活性降低；该过氧化氢酶作用的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低。在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为6～8之间设置梯度。
8．(2017·襄阳第五中学质检)某同学将新鲜马铃薯磨碎、过滤得到提取液进行以下实验。 Ⅰ.在30 ℃的条件下，取等量提取液分别加到4支盛有等量过氧化氢溶液，pH分别为3、5、7、9的试管中，结果发现每支试管都产生气体。请回答下列问题：
(1)该实验的目的是______________________________________________________。 (2)该实验中的自变量是____________。
(3)各实验组均在30 ℃的恒定温度下进行的原因是： ①____________________________________；
②____________________________________________。
Ⅱ.将加入4支试管中的马铃薯提取液的量减半，重复实验Ⅰ。分别测定实验Ⅰ、Ⅱ中过氧化氢的含量在相同时间内的变化，绘制成如图所示曲线，请回答下列问题：
(4)曲线a是实验________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的结果。
(5)曲线a和b中，过氧化氢含量的最低点基本位于横坐标同一位置的原因是______________________________________________________________。 答案 (1)探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响
(2)pH (3)①30 ℃是过氧化氢酶的适宜温度 ②排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响 (4)Ⅱ (5)同一种酶的最适pH是一定的，不会由于酶浓度的不同而改变
解析 (1)由题干信息可知，该实验的单一变量是pH，因变量是过氧化氢的含量，因此该实验的目的是探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响。 (2)由以上分析可知，该实验的自变量是pH。
(3)实验设计要遵循单一变量原则和对照原则，该实验的单一变量是pH，而温度等其他无关变量都应相同且适宜。各实验组均在30 ℃进行是因为30 ℃是过氧化氢酶的适宜温度，同时可以排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响。
(4)马铃薯提取液中含有过氧化氢酶，所以马铃薯提取液的量减半，即酶的数量减半，导致化学反应速率减慢，在相同时间内底物剩余量增加，即对应于曲线a。
(5)过氧化氢的含量的最低点所对应的pH值是过氧化氢酶的最适pH，同一种酶的最适pH是
一定的，不会由于酶浓度的不同而改变，所以曲线a和b中，过氧化氢的含量的最低点位于横坐标同一位置。
9．下图是某课题组的实验结果(注：A酶和B酶分别是两种微生物分泌的纤维素酶)。请分析回答下列问题：
(1)A酶与无机催化剂相比，A酶可通过____________________________来提高催化反应效率。
(2)分析图示的实验结果可知，本实验研究的课题是________________________。在80 ℃条件下，B酶活性为0，原因是________________________________。
(3)如果要探究pH对A酶和B酶活性的影响，应将温度控制________℃左右，其中因变量为________________。
(4)适宜条件下，取一支试管加入A酶和蛋白酶溶液并摇匀，一段时间后加入纤维素，几分钟后加入新配制的斐林试剂并水浴加热，结果试管中没有产生砖红色沉淀，原因是____________________________________。
答案 (1)显著降低化学反应的活化能 (2)探究(研究)温度对A酶和B酶活性的影响 高温使酶的空间结构遭到破坏 (3)50 A酶和B酶的活性 (4)A酶(纤维素酶)已被蛋白酶催化分解
解析 (1)与无机催化剂相比，酶可通过显著降低化学反应的活化能来提高催化反应效率。 (2)分析图示的实验结果可知，该曲线的横坐标是温度，纵坐标是酶活性，故本实验研究的课题是探究(研究)温度对A酶和B酶活性的影响。在80 ℃条件下，B酶活性为0，原因是高温使酶的空间结构遭到破坏。
(3)如果要探究pH对A酶和B酶活性的影响，应将温度控制在最适，即50 ℃左右，其中自变量为pH，因变量为A酶和B酶的活性。
(4)适宜条件下，取一支试管加入A酶和蛋白酶溶液并摇匀，一段时间后加入纤维素，几分钟后加入新配制的斐林试剂并水浴加热，结果试管中没有产生砖红色沉淀，原因是A酶(纤维素酶)已被蛋白酶催化分解。