江蘇專用2025版高考生物一輪復(fù)習(xí)第3單元細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用素養(yǎng)加強(qiáng)課1酶的相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法學(xué)案

PAGE8-酶的相關(guān)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法類型一酶的相關(guān)試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的“酶解法”某科研小組經(jīng)探討得知X酶存在于人的肝細(xì)胞中，能將糖原分解為還原糖。酶必需保持正常的結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮催化作用，請(qǐng)利用這一原理設(shè)計(jì)試驗(yàn)，探究X酶的化學(xué)本質(zhì)原委是蛋白質(zhì)還是RNA。簡(jiǎn)要寫出試驗(yàn)思路，并預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論(要求：試驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個(gè)組)。[審題指導(dǎo)](1)據(jù)題干可知，X酶的功能是能將糖原分解為還原糖。(2)聯(lián)想到蛋白酶可以水解蛋白質(zhì)從而使其失去功能。(3)RNA酶可以催化RNA發(fā)生水解而使其失去功能。(4)若X酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，被蛋白酶處理后，則不能將糖原分解為還原糖。(5)若X酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA，被RNA酶處理后，則不能將糖原分解為還原糖。(6)題干中要求設(shè)計(jì)甲、乙兩組試驗(yàn)，二者之間要能相互印證，因此聯(lián)想相互比照。[解析]試驗(yàn)設(shè)置甲組和乙組，兩組試驗(yàn)分別用蛋白酶和RNA酶處理X酶，然后與糖原混合檢測(cè)兩組試驗(yàn)中X酶有無(wú)活性。檢測(cè)X酶是否有活性可用斐林試劑與產(chǎn)物反應(yīng)是否產(chǎn)生了顏色改變來(lái)完成。[答案]試驗(yàn)思路：甲組：將X酶用蛋白酶處理，再與糖原溶液混合，在相宜條件下保持一段時(shí)間后，檢測(cè)是否有還原糖產(chǎn)生。乙組：將X酶用RNA酶處理，再與糖原溶液混合，在相宜條件下保持一段時(shí)間后，檢測(cè)是否有還原糖產(chǎn)生。預(yù)期結(jié)果及結(jié)論：①若甲組有還原糖生成，乙組沒(méi)有還原糖生成，則說(shuō)明X酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA；②若甲組沒(méi)有還原糖生成，乙組有還原糖生成，則說(shuō)明X酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。1．鑒定酶本質(zhì)的“酶解法”模型“酶解法”——從酶的化學(xué)本質(zhì)上來(lái)講，絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA。其必需保持正常的空間結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮催化作用，因此可以分別利用蛋白酶和RNA酶處理某酶，再視察其功能是否受影響來(lái)確定該酶的本質(zhì)。設(shè)計(jì)如圖方案。2．試驗(yàn)設(shè)計(jì)中可用酶催化底物分解，依據(jù)酶處理后的改變或底物的改變，來(lái)證明底物的成分或酶的作用。1．某校探討性學(xué)習(xí)小組從芍藥中提取出一種酶，為探究該酶催化分解的底物是葡萄糖還是蔗糖，該探討性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)并做了如圖所示的試驗(yàn)。下列相關(guān)敘述正確的是()甲乙甲乙甲乙A．與無(wú)機(jī)催化劑不同的是，該酶能通過(guò)降低活化能來(lái)提高化學(xué)反應(yīng)速率B．圖中的斐林試劑是用0.1g/mL的NaOH溶液和0.C．若兩支試管均出現(xiàn)磚紅色沉淀，則說(shuō)明該酶催化的底物是蔗糖D．若該酶催化的底物是葡萄糖，則只有一支試管會(huì)出現(xiàn)磚紅色沉淀C[無(wú)機(jī)催化劑與酶都能通過(guò)降低活化能來(lái)提高化學(xué)反應(yīng)速率，與無(wú)機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，A項(xiàng)錯(cuò)誤；斐林試劑是用0.1g/mL的NaOH溶液和0.2．酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類有機(jī)物，在細(xì)胞代謝中發(fā)揮重要的作用。請(qǐng)回答與酶有關(guān)的問(wèn)題：(1)真核細(xì)胞內(nèi)酶的合成場(chǎng)全部__________________________，細(xì)胞內(nèi)酶的合成________(填“能”或“不能”)影響生物的性狀。(2)酶的特性可通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證?，F(xiàn)有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%淀粉溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%蔗糖溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%麥芽糖溶液、蔗糖酶溶液、清水；半透膜(只允許水分子通過(guò))；長(zhǎng)頸漏斗、燒杯、底部中心可放置半透膜的U形管各一個(gè)。請(qǐng)依據(jù)滲透作用的原理，選用一套裝置設(shè)計(jì)試驗(yàn)，試驗(yàn)現(xiàn)象能支持酶的催化作用具有專一性，要體現(xiàn)等量原則等試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則。請(qǐng)寫出最合理的試驗(yàn)思路及試驗(yàn)預(yù)期。____________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA，蛋白質(zhì)的合成場(chǎng)所是核糖體，化學(xué)本質(zhì)為RNA的酶合成場(chǎng)所是細(xì)胞核。細(xì)胞內(nèi)酶的合成能影響生物的代謝過(guò)程，進(jìn)而影響生物的性狀。(2)本試驗(yàn)要證明酶具有專一性，可以用麥芽糖和蔗糖做底物，蔗糖酶能催化蔗糖水解，不能催化麥芽糖水解。蔗糖水解后，物質(zhì)的量濃度增大，滲透裝置中液面會(huì)上升，由此設(shè)計(jì)試驗(yàn)即可。[答案](1)細(xì)胞核、核糖體能(2)試驗(yàn)思路：在底部中心放置半透膜的U形管兩側(cè)分別加入等量的蔗糖溶液和麥芽糖溶液，再在兩側(cè)各加等量的蔗糖酶溶液，相宜溫度下一段時(shí)間后，視察兩側(cè)液面的改變。試驗(yàn)預(yù)期：蔗糖溶液一側(cè)液面明顯上升，則支持酶的催化作用具有專一性(或麥芽糖溶液一側(cè)液面明顯降低，則支持酶的催化作用具有專一性)類型二酶試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的“對(duì)比法”某同學(xué)進(jìn)行了如下有關(guān)酶的試驗(yàn)：甲組：淀粉溶液＋簇新唾液→加入斐林試劑eq\o(→,\s\up8(水浴加熱))出現(xiàn)磚紅色沉淀乙組：蔗糖溶液＋簇新唾液→加入斐林試劑eq\o(→,\s\up8(水浴加熱))不出現(xiàn)磚紅色沉淀丙組：蔗糖溶液＋蔗糖酶溶液→加入斐林試劑eq\o(→,\s\up8(水浴加熱))？下列敘述正確的是()A．丙組的試驗(yàn)結(jié)果是“不出現(xiàn)磚紅色沉淀”B．三組試驗(yàn)中，底物的用量屬于自變量C．該同學(xué)的試驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證酶的專一性D．可用碘液代替斐林試劑進(jìn)行檢測(cè)[審題指導(dǎo)](1)依據(jù)三組試驗(yàn)條件分析，甲組和乙組形成比照，自變量是底物的種類；乙組和丙組形成比照，自變量是酶的種類。(2)兩組比照試驗(yàn)都是利用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的“對(duì)比法”。(3)唾液中含有淀粉酶，能催化淀粉水解為麥芽糖；蔗糖酶能催化蔗糖水解為葡萄糖和果糖。C[蔗糖酶能催化一分子蔗糖水解成一分子果糖和一分子葡萄糖，果糖和葡萄糖是還原糖，加入斐林試劑水浴加熱會(huì)使還原糖生成磚紅色沉淀，A項(xiàng)錯(cuò)誤；底物的用量屬于無(wú)關(guān)變量，B項(xiàng)錯(cuò)誤；從試驗(yàn)所用的底物和酶的種類分析可知，該試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證酶的專一性，C項(xiàng)正確；唾液淀粉酶能催化甲組淀粉水解成還原糖，不能催化蔗糖水解，碘液使淀粉呈現(xiàn)藍(lán)色，不能使還原糖和蔗糖呈現(xiàn)藍(lán)色，運(yùn)用碘液無(wú)法檢測(cè)乙、丙組的反應(yīng)，無(wú)法得出結(jié)論，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]1．酶的高效性試驗(yàn)探究比照組：反應(yīng)物＋無(wú)機(jī)催化劑eq\o(→,\s\up8(檢測(cè)))反應(yīng)物分解速率。試驗(yàn)組：反應(yīng)物＋等量酶溶液eq\o(→,\s\up8(檢測(cè)))反應(yīng)物分解速率。試驗(yàn)中自變量是無(wú)機(jī)催化劑和酶，因變量是反應(yīng)物的分解速率。2．酶的專一性試驗(yàn)探究設(shè)計(jì)思路一：自變量為底物種類。(1)試驗(yàn)組：反應(yīng)物＋相應(yīng)酶溶液eq\o(→,\s\up8(檢測(cè)))反應(yīng)物被分解。(2)比照組：另一反應(yīng)物＋等量相同酶溶液eq\o(→,\s\up8(檢測(cè)))反應(yīng)物不被分解。設(shè)計(jì)思路二：自變量為酶。(1)試驗(yàn)組：反應(yīng)物＋相應(yīng)酶溶液eq\o(→,\s\up8(檢測(cè)))反應(yīng)物被分解。(2)比照組：相同反應(yīng)物＋等量另一種酶溶液eq\o(→,\s\up8(檢測(cè)))反應(yīng)物不被分解。1．“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”試驗(yàn)如圖所示，3號(hào)試管滴加兩滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3．5%的FeCl3溶液，4號(hào)試管滴加簇新的肝臟研磨液，下列分析錯(cuò)誤的是()A．2、4號(hào)試管加快反應(yīng)的原理不同B．1、4號(hào)試管進(jìn)行比照試驗(yàn)，不能證明酶的高效性C．該試驗(yàn)可以證明催化劑能通過(guò)降低活化能加速反應(yīng)D．2、3、4號(hào)試管，底物反應(yīng)完畢釋放的O2量應(yīng)相同C[本試驗(yàn)可以證明催化劑可以加速反應(yīng)，但不能證明是通過(guò)降低活化能實(shí)現(xiàn)的。]2．某同學(xué)為探討酶的特性，進(jìn)行了一系列相關(guān)試驗(yàn)，結(jié)果如下表所示，下列敘述錯(cuò)誤的是()試劑名稱試管A試管B試管C試管D試管E1%淀粉溶液2mL2mL2mL2mL2mL簇新唾液1mL－－1mL1mL蔗糖酶－1mL－－－恒溫水浴37℃37℃37℃0℃80℃A.本試驗(yàn)的自變量是酶的種類、溫度、酶的有無(wú)B．試管A、B比照，用碘液檢測(cè)，可證明酶的專一性C．試管A、C比照，用碘液檢測(cè)，可證明酶具有高效性D．試管A、D、E比照，用碘液檢測(cè)，可證明酶活性受溫度的影響C[本試驗(yàn)的自變量是酶的有無(wú)、酶的種類、溫度，A正確；試管A、B作比照證明酶的專一性，鑒定試劑用碘溶液，檢測(cè)反應(yīng)底物淀粉溶液是否被催化分解，未被分解的呈藍(lán)色，B正確；若要探究酶的高效性，應(yīng)再添加一組無(wú)機(jī)催化劑作比照，酶的催化與空白比照，不能證明酶的催化作用具有高效性，C錯(cuò)誤；A、D、E三支試管只有反應(yīng)溫度不同，其他無(wú)關(guān)變量一樣，故可證明酶活性受溫度影響，D正確。]3．下表是某學(xué)生設(shè)計(jì)的有關(guān)試驗(yàn)方案。據(jù)表分析，下列說(shuō)法正確的是()組別①②③④⑤⑥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的淀粉溶液(mL)2－2－2－質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的蔗糖溶液(mL)－2－2－2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的α-淀粉酶溶液(mL)111111反應(yīng)溫度(℃)00XX100100檢測(cè)試劑Y2滴2滴2滴2滴2滴2滴注：表中“－”表示沒(méi)有添加。A．本試驗(yàn)檢測(cè)試劑Y可用碘液或斐林試劑B．③④兩組試驗(yàn)反應(yīng)溫度X設(shè)為37℃時(shí)可用于驗(yàn)證酶的專一性C．若X、Y設(shè)置正確，則②④⑥三組試驗(yàn)可說(shuō)明溫度能影響酶活性D．若X、Y設(shè)置正確，則α-淀粉酶溶液的用量是無(wú)關(guān)變量D[若Y為斐林試劑運(yùn)用時(shí)需水浴加熱會(huì)對(duì)探究溫度對(duì)于酶活性的試驗(yàn)有影響，故A錯(cuò)誤；驗(yàn)證酶的專一性時(shí)無(wú)關(guān)變量應(yīng)相同且相宜，α-淀粉酶為工業(yè)用酶，最適的催化溫度為60℃，故B錯(cuò)誤；α-淀粉酶不能催化蔗糖水解，②④⑥三組試驗(yàn)不能說(shuō)明溫度能影響酶活性，故C錯(cuò)誤；本試驗(yàn)中α-淀粉酶溶液的用量、淀粉溶液的量等都是無(wú)關(guān)變量，故D正確。]類型三酶試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的“梯度法”(2024·四省八校聯(lián)考)某探討小組利用一般淀粉酶和耐熱淀粉酶在不同溫度條件下做了下表所示的試驗(yàn)，請(qǐng)結(jié)合所學(xué)學(xué)問(wèn)分析表格，回答下列問(wèn)題：(1)依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，完善步驟d：__________________________。(2)此試驗(yàn)的自變量是________，須要考慮的無(wú)關(guān)變量有____________________(舉出兩例即可)等。(3)有人認(rèn)為上表中的設(shè)計(jì)中有不嚴(yán)密之處，請(qǐng)指出其中的錯(cuò)誤并修改：________________________________________________________________________________________________________________。(4)試驗(yàn)完成后發(fā)覺(jué)，耐熱淀粉酶在80℃條件下相對(duì)活性較強(qiáng)，為進(jìn)一步探究該耐熱淀粉酶的最適溫度是否就是80℃，可在________范圍內(nèi)設(shè)置更小的溫度梯度，其他條件不變，重新進(jìn)行試驗(yàn)。[審題指導(dǎo)](1)從表格可以看出試驗(yàn)探討的自變量是淀粉酶的種類和溫度，從溫度的梯度設(shè)置來(lái)看，探究的是兩種酶的最適溫度。(2)在探究溫度對(duì)酶活性影響的試驗(yàn)中，要保證酶促反應(yīng)在設(shè)定的溫度下完成，才能解除無(wú)關(guān)變量的影響。(3)在探究酶的最適溫度的試驗(yàn)設(shè)計(jì)中應(yīng)在較適的溫度范圍內(nèi)設(shè)置更小的溫度梯度，進(jìn)一步檢測(cè)。[解析](1)本試驗(yàn)是為了探究一般淀粉酶和耐熱淀粉酶在不同溫度條件下的活性改變，淀粉的剩余量可作為其活性大小的衡量指標(biāo)，淀粉遇碘變藍(lán)色，而其水解產(chǎn)物遇碘不顯色，可以在反應(yīng)體系中注入碘液，依據(jù)是否顯色及顯色的深淺進(jìn)行初步檢測(cè)。(2)對(duì)于同種酶的不同組別，溫度是自變量，而對(duì)于同一組別，酶的種類是自變量，故該試驗(yàn)的自變量有兩個(gè)：溫度和淀粉酶的種類；試驗(yàn)無(wú)關(guān)變量有底物的量、保溫時(shí)間、酶的濃度和數(shù)量、試驗(yàn)操作依次等。(3)若將淀粉酶溶液干脆加入到淀粉溶液中，則常溫下有部分酶起先催化淀粉水解，影響試驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)先將裝有淀粉溶液和淀粉酶溶液的試管分別在各組溫度條件下保溫處理5min，然后再將兩者混合反應(yīng)。(4)該試驗(yàn)設(shè)置的相鄰試驗(yàn)組之間有10℃的溫度差，所以若進(jìn)一步探究耐熱淀粉酶的最適溫度，可在70～90℃范圍內(nèi)設(shè)置更小的溫度梯度，其他條件不變重新進(jìn)行試驗(yàn)。[答案](1)注入碘液進(jìn)行檢測(cè)(2)溫度、淀粉酶的種類pH、淀粉酶的量(或底物的量、保溫時(shí)間、試驗(yàn)操作依次等，寫出兩例即可)(3)不能將淀粉酶溶液干脆加入到淀粉溶液中，需將兩者先分別在各組溫度條件下保溫處理5min，然后再將兩者混合反應(yīng)(答案合理酌情即可)(4)70～90℃1．酶的最適溫度的探究(1)設(shè)計(jì)思路(2)設(shè)計(jì)方案2．酶的最適pH的探究(1)設(shè)計(jì)思路(2)設(shè)計(jì)方案1．(2024·湖北選擇性考試模擬)甲同學(xué)從某哺乳動(dòng)物的胃液中分別到了一種酶。為探討該酶的最適pH，設(shè)計(jì)了如下試驗(yàn)方案，其中最合理的是()方案pH范圍溫度酶活性測(cè)定最適pHA1～625℃每間隔一個(gè)pH梯度進(jìn)行酶活性測(cè)定以pH對(duì)酶活性作圖，酶活性最高時(shí)對(duì)應(yīng)的pH為最適pHB1～1425℃C1～637℃D1～1437℃C[哺乳動(dòng)物的胃中存在胃酸，pH都是呈酸性，故選取的pH范圍應(yīng)當(dāng)是1～6。哺乳動(dòng)物的體溫一般為40℃上下和人類的體溫差不多，作為本試驗(yàn)無(wú)關(guān)變量中的溫度應(yīng)選擇較相宜的溫度37℃，綜上所述，C正確，ABD錯(cuò)誤。]2．一般淀粉酶的最適溫度在40～60℃之間，而極端耐熱淀粉酶在100℃仍能保持較高的活性，因此在生產(chǎn)上具有更為廣泛的應(yīng)用前景。請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題：(1)要鑒定該酶的化學(xué)本質(zhì)，可將該酶液與________混合，若反應(yīng)液呈________色，則該酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。(2)測(cè)定淀粉酶活性時(shí)，應(yīng)選擇________作為該酶作用的底物，反應(yīng)液中應(yīng)加入________溶液以維持其酸堿度穩(wěn)定。(3)設(shè)計(jì)試驗(yàn)測(cè)定極端耐熱淀粉酶起催化作用的最適溫