2024-2025學(xué)年新教材高中生物第3章細(xì)胞的代謝素能提升課與酶有關(guān)的變量分析與實(shí)驗(yàn)探究教案浙科版必修第一冊(cè)

PAGE8-與酶有關(guān)的變量分析與試驗(yàn)探究與酶有關(guān)的變量分析[核心精要]1．試驗(yàn)中三類變量的分析2．通過比照設(shè)置把握三種試驗(yàn)變量：(1)自變量的限制原則——單一變量原則。(2)無(wú)關(guān)變量限制原則——等量相宜原則。(3)因變量的限制原則——可觀測(cè)性原則。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]1．試驗(yàn)過程中可以變更的因素稱為變量。下列關(guān)于試驗(yàn)變量的說法，不正確的是()A．一個(gè)試驗(yàn)只能有一個(gè)自變量，而因變量可為多個(gè)B．對(duì)試驗(yàn)結(jié)果不造成影響的變量稱為無(wú)關(guān)變量C．試驗(yàn)不肯定有空白比照組，但肯定有比照D．一個(gè)試驗(yàn)的自變量可能是另一個(gè)試驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量B[探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響，自變量是光照強(qiáng)度，因變量是O2的釋放量或CO2的汲取量，可見，一個(gè)試驗(yàn)只能有一個(gè)自變量，而因變量可為多個(gè)，A正確；除自變量外，試驗(yàn)過程中可能還會(huì)存在一些對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素，這些變量稱為無(wú)關(guān)變量，B錯(cuò)誤；比照的目的是平衡和消退無(wú)關(guān)變量對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，因此試驗(yàn)不肯定有空白比照組，但肯定有比照，C正確；探究溫度對(duì)酶活性的影響，自變量是溫度的不同，而探究pH對(duì)酶活性的影響，自變量是pH不同，溫度是無(wú)關(guān)變量之一，因此一個(gè)試驗(yàn)的自變量可能是另一個(gè)試驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量，D正確。]2．在下圖所示的試驗(yàn)中屬于試驗(yàn)變量(自變量)的是()A．催化劑不同 B．環(huán)境溫度不同C．試管的大小 D．試管中的過氧化氫溶液的量A[由圖可知，本題探究無(wú)機(jī)催化劑(氯化鐵)和有機(jī)催化劑(過氧化氫酶)對(duì)過氧化氫的分解，試驗(yàn)的自變量是催化劑的種類。故本題選A。]3．下列有關(guān)酶特性的試驗(yàn)中，敘述錯(cuò)誤的是()A．驗(yàn)證酶的高效性時(shí)，自變量是催化劑的種類B．驗(yàn)證酶的專一性時(shí)，自變量是酶的種類或底物的種類C．探究pH對(duì)酶活性的影響時(shí)，pH是自變量，溫度是無(wú)關(guān)變量D．探究酶作用的最適溫度時(shí)，應(yīng)設(shè)置高溫、室溫、低溫三組試驗(yàn)D[酶的高效性是與無(wú)機(jī)催化劑相比而言的，驗(yàn)證酶的高效性自變量是催化劑的種類，A正確；驗(yàn)證酶的專一性，可以是底物相同，酶的種類不同，也可以是酶種類相同，底物不同，B正確；探究pH對(duì)酶活性的影響時(shí)，自變量是pH梯度，溫度的量為無(wú)關(guān)變量，因變量是底物的消耗量速率，C正確；探究溫度對(duì)酶活性的影響，溫度是自變量，設(shè)置溫度梯度應(yīng)當(dāng)在最適溫度處綻開設(shè)計(jì)溫度，D錯(cuò)誤。]4．現(xiàn)有兩種淀粉酶A與B，某小組為探究不同溫度條件下這兩種淀粉酶的活性，做了如下探究試驗(yàn)。試驗(yàn)過程：試驗(yàn)結(jié)果：對(duì)各組淀粉含量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如圖所示。(1)該試驗(yàn)的自變量是___________，無(wú)關(guān)變量有_________(至少寫出2種)。(2)依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，酶A在________________℃條件時(shí)活性較高。(3)此試驗(yàn)通過檢測(cè)淀粉的剩余量來表示酶的活性，不能用本尼迪特試劑檢測(cè)生成物麥芽糖的含量來表示，說明理由：__________。(4)若要進(jìn)一步探究酶B的最適溫度，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要思路應(yīng)是：在________℃之間設(shè)立較小等溫度梯度的分組試驗(yàn)，按上述步驟進(jìn)行試驗(yàn)，分析結(jié)果得出結(jié)論。解析：(1)自變量是在試驗(yàn)過程中可以人為變更的變量，依據(jù)表格可以看出本試驗(yàn)有兩個(gè)自變量，即酶的種類和溫度；在試驗(yàn)中存在的一些除自變量以外的對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素稱為無(wú)關(guān)變量。本試驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量有溶液的量、反應(yīng)時(shí)間、pH等。(2)依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析可知，酶A在50℃條件時(shí)淀粉含量最少，酶活性相對(duì)其他溫度時(shí)較高。(3)用本尼迪特試劑檢測(cè)時(shí)需水浴加熱，會(huì)導(dǎo)致溫度發(fā)生變更，影響試驗(yàn)結(jié)果，所以不能用本尼迪特試劑檢測(cè)生成物麥芽糖的含量來表示酶的活性。(4)依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，在30～40℃范圍內(nèi)隨溫度的上升酶B活性上升，40～50℃范圍內(nèi)隨溫度的上升酶B活性降低，因此在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上要進(jìn)一步探究酶B的最適溫度，可在30～50℃之間設(shè)置較小溫度梯度進(jìn)行探討。答案：(1)溫度、酶的種類溶液的量、反應(yīng)時(shí)間、pH等(2)50(3)本尼迪特試劑檢測(cè)時(shí)需水浴加熱，會(huì)導(dǎo)致溫度發(fā)生變更，影響試驗(yàn)結(jié)果(4)30～50探究酶的本質(zhì)、特性及影響因素的思路與方法[核心精要]1．“試劑檢測(cè)法”鑒定酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)2．“對(duì)比試驗(yàn)法”驗(yàn)證酶的催化作用、高效性、專一性(1)酶具有催化作用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)思路eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(試驗(yàn)組：底物＋相應(yīng)酶液\o(→,\s\up15(檢測(cè)))底物被分解,比照組：底物＋等量蒸餾水\o(→,\s\up15(檢測(cè)))底物不被分解))(2)酶的專一性試驗(yàn)設(shè)計(jì)思路(3)酶的高效性試驗(yàn)設(shè)計(jì)思路eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(比照組：反應(yīng)物＋無(wú)機(jī)催化劑\o(→,\s\up15(檢測(cè)))底物分解速率,試驗(yàn)組：反應(yīng)物＋等量酶溶液\o(→,\s\up15(檢測(cè)))底物分解速率))3．“梯度法”探究酶的最適溫度或最適pH(1)試驗(yàn)設(shè)計(jì)思路(2)試驗(yàn)設(shè)計(jì)程序酶活性試驗(yàn)探究中的“三宜”“四不宜”(1)若底物選擇淀粉和蔗糖，用淀粉酶來驗(yàn)證酶的專一性時(shí)，檢測(cè)底物是否被分解的試劑“宜”選用本尼迪特試劑，“不宜”選用碘-碘化鉀溶液，因?yàn)榈?碘化鉀溶液無(wú)法檢測(cè)蔗糖是否被分解。(2)若選擇淀粉和淀粉酶探究酶的最適溫度，檢測(cè)底物被分解的試劑“宜”選用碘-碘化鉀溶液，“不宜”選用本尼迪特試劑，因?yàn)橛帽灸岬咸卦噭╄b定時(shí)需水浴加熱，而該試驗(yàn)中需嚴(yán)格限制溫度。(3)在探究pH對(duì)酶活性影響時(shí)，“宜”保證酶的最適溫度(解除溫度干擾)，且將酶溶液的pH調(diào)至試驗(yàn)要求的pH后再讓反應(yīng)物與底物接觸，“不宜”在未達(dá)到預(yù)設(shè)pH前，讓反應(yīng)物與酶接觸。(4)在探究酶的相宜溫度的試驗(yàn)中，“不宜”選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作試驗(yàn)材料，因?yàn)檫^氧化氫(H2O2)在常溫常壓時(shí)就能分解，加熱的條件下分解會(huì)加快，從而影響試驗(yàn)結(jié)果。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]1．下列試驗(yàn)?zāi)茏C明蛋白酶具有水解蛋白質(zhì)作用的最佳方案是()A．在裝有蛋清的兩試管中分別加入等量的蛋白酶和蒸餾水，然后滴加雙縮脲試劑視察是否變成紫色B．在裝有煮熟的蛋白塊的兩試管中分別加入等量的蛋白酶和蒸餾水，一段時(shí)間后干脆視察蛋白塊的大小C．在裝有蛋清的兩試管中分別加入等量的蛋白酶和蒸餾水，然后滴加本尼迪特試劑加熱后視察是否變成紅黃色D．在裝有煮熟的蛋白塊的兩試管中分別加入等量的蛋白酶和蒸餾水，然后滴加雙縮脲試劑視察是否變成紫色B[蛋清中含有蛋白質(zhì)，蛋白酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，煮熟的蛋白塊空間結(jié)構(gòu)被破壞，所以裝有蛋清(或煮熟蛋白塊)的兩試管中分別加入等量的蛋白酶和蒸餾水，然后滴加雙縮脲試劑視察兩試管都會(huì)變成紫色，A、D項(xiàng)錯(cuò)誤；假如蛋白質(zhì)被分解則蛋白塊變小，反之則不變，B項(xiàng)正確；本尼迪特試劑用于檢測(cè)還原糖的有無(wú)，無(wú)法用于檢測(cè)蛋白質(zhì)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．關(guān)于酶的試驗(yàn)，下列敘述合理的是()A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液試劑驗(yàn)證酶的專一性B．利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對(duì)酶活性的影響C．利用漿糊、簇新的小麥淀粉酶濾液、清水和碘液，就可驗(yàn)證酶是具有高效性的D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH為1.5左右的等梯度緩沖液驗(yàn)證pH對(duì)酶活性的影響D[碘液可鑒定淀粉是否被水解，但不能鑒定蔗糖是否被水解，所以不能利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液驗(yàn)證酶的專一性，A項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度上升會(huì)使過氧化氫的分解速率上升，因此假如利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí)，假如溫度變更，引起過氧化氫分解速率的因素是溫度和酶活性，有2個(gè)自變量，因此不能利用過氧化氫和過氧化氫酶探究溫度對(duì)酶活性的影響，B項(xiàng)錯(cuò)誤；驗(yàn)證酶的高效性，須要和無(wú)機(jī)催化劑進(jìn)行對(duì)比，才能說明酶的高效性，C項(xiàng)錯(cuò)誤；胃蛋白酶的最適pH為1.5左右，所以驗(yàn)證pH對(duì)胃蛋白酶活性的影響，可以設(shè)置pH為1.5左右的等梯度緩沖液來驗(yàn)證，D項(xiàng)正確。]3．下列關(guān)于“探究pH對(duì)過氧化氫酶的影響”試驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是()A．不同組別濾紙片的大小和數(shù)量應(yīng)相同B．需將含有酶的濾紙片貼在反應(yīng)小室的內(nèi)壁上C．反應(yīng)時(shí)間不宜過長(zhǎng)，主要緣由是時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致酶消耗過多D．完成某pH組試驗(yàn)后，反應(yīng)小室經(jīng)充分沖洗可用于其他pH組C[探究pH對(duì)過氧化氫酶的影響，不同組別濾紙片的大小和數(shù)量是無(wú)關(guān)變量，應(yīng)相同，A正確；需將含有酶的濾紙片貼在反應(yīng)小室的內(nèi)壁上，B正確；酶是生物催化劑，反應(yīng)前后不變，C錯(cuò)誤；完成某pH組試驗(yàn)后，反應(yīng)小室經(jīng)充分沖洗可用于其他pH組，D正確。]4．為探討Cu2＋和Cl－對(duì)唾液淀粉酶活性的影響，某小組設(shè)計(jì)了如下操作依次的試驗(yàn)方案：甲組：CuSO4溶液—緩沖液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保溫—檢測(cè)乙組：NaCl溶液—緩沖液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保溫—檢測(cè)丙組：蒸餾水—緩沖液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保溫—檢測(cè)各組試劑量均相宜，下列對(duì)該試驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)，不合理的是()A．緩沖液的pH應(yīng)限制為最適pHB．保溫的溫度應(yīng)限制在37℃左右C．宜選用碘液來檢測(cè)淀粉的剩余量D．設(shè)置的丙組比照試驗(yàn)?zāi)苓_(dá)成試驗(yàn)?zāi)康腄[緩沖液的作用是為了調(diào)整pH值，維持pH穩(wěn)定的，本試驗(yàn)pH值以及溫度都是無(wú)關(guān)變量，為了避開溫度和pH值對(duì)試驗(yàn)的干擾，因此溫度和pH值都應(yīng)當(dāng)設(shè)置到最適，A、B正確；本試驗(yàn)的因變量可以是淀粉的剩余量，依據(jù)碘遇淀粉變藍(lán)可以檢測(cè)試驗(yàn)中淀粉是否有剩余，與比照組相比較說明Cu2＋和Cl－對(duì)唾液淀粉酶活性的影響，C正確；甲乙兩組試驗(yàn)中除了有Cu2＋和Cl－，還有硫酸根離子和鈉離子，須要解除二者對(duì)試驗(yàn)的干擾，因此比照組還須要再設(shè)置組解除硫酸根離子和鈉離子干擾的比照試驗(yàn)，因此丙設(shè)置不能達(dá)成試驗(yàn)?zāi)康?，D錯(cuò)誤。]5．某愛好小組為探究不同溫度對(duì)酶活性的影響(反應(yīng)物足夠)，甲、丁加入了1單位的淀粉酶，乙、丙加入了0.75單位的淀粉酶，分別反應(yīng)一段時(shí)間后測(cè)定淀粉的剩余量，試驗(yàn)結(jié)果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)該試驗(yàn)的自變量是________________。酶的活性可以用________________來表示，該種淀粉酶的最適溫度是____________。(2)該試驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是_________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)自變量是在試驗(yàn)過程中可以變更的量，依據(jù)題意和曲線可以看出本試驗(yàn)有兩個(gè)自變量，即溫度和酶的數(shù)量。酶的活性可以用單位時(shí)間單位酶量催化下反應(yīng)物的消耗量或產(chǎn)物生成量或單位時(shí)間單位酶量催化下反應(yīng)速率，用公式表示為eq\f(反應(yīng)物消耗量產(chǎn)物的生成量,時(shí)間×酶量)，依據(jù)題圖分析可知，該種淀粉酶的最適溫度是甲所對(duì)應(yīng)的溫度。(2)探究不同溫度對(duì)酶活性的影響時(shí)，設(shè)計(jì)試驗(yàn)的思路是不同溫度，測(cè)定單位時(shí)間、單位淀粉量下淀粉的消耗量，通過計(jì)算結(jié)果反應(yīng)出酶的活性。答案：(1)溫度和酶的數(shù)量eq\f(反應(yīng)物消耗量產(chǎn)物的生成量,時(shí)間×酶量)53℃(2)不同溫度，測(cè)定單位時(shí)間、單位淀粉量下淀粉的消耗量，通過計(jì)算結(jié)果反應(yīng)出酶的活性6．將簇新蘿卜磨碎、過濾得到提取液。在溫度為30℃的條件下，取等量提取液分別加到四個(gè)盛有pH分別為3、5、7、9的100mL體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液的燒杯中，結(jié)果每一個(gè)燒杯都產(chǎn)生氣體，然后，將加入四個(gè)燒杯中提取液的量減半，重復(fù)上述試驗(yàn)。在相同時(shí)間內(nèi)，分別測(cè)得兩次試驗(yàn)中過氧化氫的含量變更并繪制成如下圖1所示曲線，請(qǐng)回答下列問題：圖1(1)該試驗(yàn)的目的是______________________________________________________________________________________________________________。(2)該試驗(yàn)中的自變量是_________________________________。(3)曲線A和B中，過氧化氫含量的最低點(diǎn)位于橫坐標(biāo)同一位置的緣由是________________________________________。(4)曲線A是第________________次試驗(yàn)的結(jié)果，緣由最可能是_______________________________________________________________。(5)下圖2表示蘿卜的過氧化氫酶在體外的最適條件下，底物濃度對(duì)酶所催化反應(yīng)的速率的影響。請(qǐng)?jiān)趫D上畫出：圖2①假如在A點(diǎn)時(shí)，將溫度提高5℃時(shí)的曲線變更；②假如在B點(diǎn)時(shí)，向反應(yīng)混合物中加入少量同種酶的曲線變更；③假如在C點(diǎn)時(shí)加入大量pH為1.8的鹽酸的曲線變更。解析：(1)(2)試驗(yàn)過程中的自變量是pH的大小和提取液的量，因變量是隨自變量的變更而變更的變量，pH變更，隨之變更的是產(chǎn)生氣泡的多少，所以因變量是單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的多少。所以此試驗(yàn)的目的是探究過氧化氫在不同pH條件及不同量的提取液條件下分解的快慢。(3)同一種酶的最適pH是不變的，所以在曲線A和B中，過氧化氫含量的最低點(diǎn)位于橫坐標(biāo)同一位置。(4)曲線A與曲線B相比，在單位時(shí)間內(nèi)分解的過氧化氫的量較少，可能是由于提取液的含量削減導(dǎo)致酶的含量削減所致，所以曲線A有可能表示