2020版高考生物总复习 素养提升课1 酶的相关实验设计（重点变量控制、检测）课件 新人教版

素养提升课1酶的相关实验设计(重点变量控制、检测)突破点一同位素标记法在高中生物实验中的应用归纳典例引领某科研小组经研究得知X酶存在于人的肝细胞中,能将糖原分解为还原糖。酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用,请利用这一原理设计实验,探究X酶的化学本质究竟是蛋白质还是RNA。简要写出实验思路,并预期实验结果及结论(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)。【审题指导】(1)据题干可知,X酶的功能是能将糖原分解为还原糖。(2)联想到蛋白酶可以改变蛋白质的空间结构从而使其失去功能。(3)RNA酶可以催化RNA发生水解而失去功能。(4)若X酶的化学本质是蛋白质,被蛋白酶处理后,则不能将糖原分解为还原糖。(5)若X酶的化学本质是RNA,被RNA酶处理后,则不能将糖原分解为还原糖。(6)题干中要求设计甲、乙两组实验,二者之间要能相互印证,因此联想相互对照。解析:实验设置甲组和乙组,两组实验分别用蛋白酶和RNA酶处理X酶,然后与糖原混合检测两组实验中X酶有无活性。检测X酶是否有活性可用斐林试剂与产物反应是否产生了颜色变化来完成。答案:实验思路:甲组:将X酶用蛋白酶处理,再与糖原溶液混合,在适宜条件下保持一段时间后,检测是否有还原糖的产生。乙组:将X酶用RNA酶处理,再与糖原溶液混合,在适宜条件下保持一段时间后,检测是否有还原糖的产生。预期结果及结论:①若甲组有还原糖生成,乙组没有还原糖生成,则说明X酶的化学本质是RNA;②若甲组没有还原糖生成,乙组有还原糖生成,则说明X酶的化学本质是蛋白质。素养提升1.鉴定酶本质的“酶解法”模型“酶解法”——从酶的化学本质上来讲,绝大多数的酶是蛋白质,少数的酶是RNA。其必须保持正常的空间结构才能发挥催化作用,因此可以分别利用蛋白酶和RNA酶处理某酶,再观察其功能是否受影响来确定该酶的本质。设计如右方案:2.实验设计中也可用酶催化底物分解,根据底物的变化,来证明酶的作用。对点落实1.(2018·河北邢台高三质检)为了验证狗的胰腺分泌液中含有蛋白酶,某生物兴趣小组设计了如图所示的甲、乙两实验。在37℃水浴中保温一段时间后,1、2烧杯中不加任何试剂,3、4烧杯中加双缩脲试剂。下列实验组能达到实验目的的是()A.甲组B.乙组C.两组都能D.两组都不能A解析:1、2烧杯中不加任何试剂,但可以根据蛋白块的变化判断狗的胰腺分泌液中含有蛋白酶。由于胰蛋白酶也是蛋白质,3、4烧杯中加双缩脲试剂后,都显示紫色,不能达到实验目的。2.(2018·山东潍坊一模)酶是活细胞产生的一类有机物,在细胞代谢中发挥重要的作用。请回答与酶有关的问题:(1)真核细胞内酶的合成场所有,细胞内酶的合成(填“能”或“不能”)影响生物的性状。答案:(1)细胞核、核糖体能解析:(2)实验给的是蔗糖酶,要求根据渗透作用原理,选用一套渗透装置验证酶的专一性,因此应选用质量分数为10%的蔗糖溶液和质量分数为10%的麦芽糖溶液,因为蔗糖和麦芽糖都是二糖,实验开始时U形管两侧的物质的量浓度相等,液面平齐,蔗糖酶能分解蔗糖,不能分解麦芽糖,U形管两侧加入蔗糖酶后,物质的量浓度发生变化。(2)酶的特性可通过实验进行验证。现有质量分数为10%的淀粉溶液、质量分数为10%的蔗糖溶液、质量分数为10%的麦芽糖溶液、蔗糖酶溶液、清水;半透膜(只允许水分子通过);长颈漏斗、烧杯、底部中央可放置半透膜的U形管各一个。请根据渗透作用的原理、选用一套装置设计实验,实验现象能支持酶的催化作用具有专一性,要体现等量原则等实验设计的基本原则。请写出最合理的实验思路及实验预期。答案:(2)实验思路:在底部中央放置半透膜的U形管两侧分别加入等量的蔗糖溶液和麦芽糖溶液,再在两侧各加入等量的蔗糖酶溶液,适宜温度下一段时间后,观察两侧液面的变化。实验预期:蔗糖溶液一侧液面明显升高,则支持酶的催化作用具有专一性。(或:麦芽糖溶液一侧液面明显降低,则支持酶的催化作用具有专一性。)突破点二酶相关实验设计中的“对比法”典例引领请用所给的实验材料和用具,设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出实验结论,并回答问题:实验材料与用具:适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液、斐林试剂、试管、恒温水浴锅。(1)若“+”代表加入适量的溶液。“-”代表不加溶液,甲、乙等代表试管标号,请用这些符号完成下表实验设计(把答案填在相应的表格中)。溶液试管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液淀粉酶溶液甲+-+-(2)实验步骤:①按照上表中的设计,取试管、加溶液。②。③。④。(3)结果预测:_______________________________________________________________________________________________________________________。(4)结论:。【审题指导】(1)酶专一性的内涵是每一种酶只能催化一种或一类化学反应。唾液淀粉酶只能将淀粉水解成还原糖,而对蔗糖不起作用;蔗糖酶只能将蔗糖水解成还原糖,而对淀粉不起作用。(2)在可溶性还原糖溶液中加入适量的斐林试剂,在50～65℃恒温水浴条件下会出现砖红色沉淀。(3)据题可知,该实验的目的是验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。因此要设计两组对照实验:第一组是先分别在两支试管中加入等量的蔗糖溶液,再分别向这两支试管中滴加等量且适量的蔗糖酶溶液和淀粉酶溶液;另一组是分别在两支试管中加入等量的淀粉溶液,并分别向这两支试管中滴加等量且适量的蔗糖酶溶液和淀粉酶溶液。解析:实验材料中给出了两种酶溶液,两种底物溶液,甲试管加入了蔗糖溶液和蔗糖酶溶液,另外三支试管应分别加入蔗糖溶液和淀粉酶溶液,淀粉溶液和蔗糖酶溶液,淀粉溶液和淀粉酶溶液。研究的两种酶都是哺乳动物的酶,因此要37℃恒温水浴一段时间,用斐林试剂检测时应50～65℃恒温水浴。答案:(1)如下表所示溶液试管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液淀粉酶溶液甲+-+-乙+--+丙-+-+丁-++-答案:(2)②混匀,37℃恒温水浴一段时间③取出试管,分别加入适量的斐林试剂,混匀,50～65℃恒温水浴一段时间④观察实验现象并记录实验结果(3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管,以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀,其他试管中不出现砖红色沉淀(4)酶的催化作用具有专一性素养提升1.对比法验证酶的高效性(1)设计思路:通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比较,得出结论。(2)设计方案项目实验组对照组材料等量的同一种底物试剂与底物相对应的酶溶液(如生物材料研磨液)等量的无机催化剂现象反应速率很快,或反应用时短反应速率缓慢,或反应用时长结论酶具有高效性2.对比法验证酶的专一性(1)设计思路:常见的方案有两种,即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同,最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。(2)设计方案项目方案一方案二实验组对照组实验组对照组材料同种底物(等量)与酶相对应的底物另外一种底物试剂与底物相对应的酶另外一种酶同一种酶(等量)现象发生反应不发生反应发生反应不发生反应结论酶具有专一性对点落实1.(2018·湖北模拟)某同学进行了下列有关酶的实验:甲组:淀粉溶液+新鲜唾液→加入斐林试剂→出现砖红色沉淀乙组:蔗糖溶液+新鲜唾液→加入斐林试剂→不出现砖红色沉淀丙组:蔗糖溶液+蔗糖酶溶液→加入斐林试剂→?下列叙述正确的是()A.丙组的实验结果是“不出现砖红色沉淀”B.三组实验都应始终在37℃条件下进行C.该同学的实验目的是验证酶的专一性D.可用碘液代替斐林试剂进行检测C解析:丙组的实验结果应是“出现砖红色沉淀”;三组实验加入斐林试剂后应沸水浴加热;甲组和乙组对照,乙组和丙组对照验证了酶的专一性;碘液只能检测淀粉不能检测蔗糖,因此不能用碘液代替斐林试剂进行检测。2.(2019·湖北武汉调研)萌发的大麦种子中存在着两种淀粉酶:α-淀粉酶和β-淀粉酶。Α-淀粉酶耐热不耐酸;β-淀粉酶耐酸不耐热,70℃处理15min即变性失活。为测定萌发种子中α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的差异,将发芽3天的大麦种子加蒸馏水研磨匀浆、离心取上清液得到淀粉酶提取液,进行如下实验。操作步骤1号试管2号试管3号试管①加淀粉酶提取液1mL1mL1mL②预处理70℃恒温水浴15min,取出冰浴中冷却高温使α-淀粉酶和β-淀粉酶失活不处理③加缓冲液2mL2mL2mL④预保温40℃恒温水浴10min⑤加40℃预热的淀粉溶液2mL2mL2mL⑥保温40℃恒温水浴5min⑦测定加入试剂X,50～65℃水浴5min,测定砖红色沉淀物的量回答下列问题:(1)步骤⑦中加入的试剂X为。(2)上述实验操作步骤中,步骤②中对1号试管进行操作的目的是;为达成实验目的,设置的1、2、3号试管中,为对照组的一组是号试管。解析:(1)本实验的目的是测定萌发种子中α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的差异,淀粉酶分解淀粉为还原糖,还原糖可以用斐林试剂进行鉴定,步骤⑦中加入的试剂X为斐林试剂。(2)β-淀粉酶耐酸不耐热,70℃处理15min即变性失活。上述实验操作步骤中,步骤②中对1号试管进行操作的目的是使β-淀粉酶变性失活,测定大麦种子中α-淀粉酶催化效率,为达成实验目的,设置的1、2、3号试管中,为对照组的一组是2号试管(2号试管α-淀粉酶和β-淀粉酶均失活,不能将淀粉变为还原糖,2号和1号对比能测定α-淀粉酶催化效率)。答案:(1)斐林试剂(2)使β-淀粉酶变性失活2(3)通过上述实验,能大致比较萌发3天时种子的α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的大小。比较的方法是________________________________________________。解析:(3)通过题述实验,可以测定各试管沉淀物的量,1、2号试管的差值代表α-淀粉酶的活性、3、1号试管的差值代表β-淀粉酶的活性,差值大的表示该酶的活性大,从而能大致比较萌发3天时种子的α-淀粉酶和β-淀粉酶活性的大小。答案:(3)测定各试管沉淀物的量,1、2号试管的差值代表α-淀粉酶的活性,3、1号试管的差值代表β-淀粉酶的活性,差值大的表示该酶的活性大突破点三酶实验设计中的“梯度法”典例引领某兴趣小组探究37℃条件下pH对某动物体内两种消化酶活性的影响,结果见下表。请回答下列相关问题:pH1.0X3.04.05.06.07.08.0淀粉酶活性mg/(g·30min)200203250300350490450200蛋白酶活性μg/(g·30min)15201750150014001020980700500(1)该实验的因变量是,实验中对该类因变量的检测方法常有________________________________。【审题指导】(1)实验探究的内容是37℃条件下,pH对两种消化酶活性的影响,自变量是不同的pH。解析:(1)随着自变量pH变化淀粉酶活性和蛋白酶活性发生改变,称为因变量;一般可通过检测底物的消耗速率或产物的生成速率来测定。答案:(1)淀粉酶活性和蛋白酶活性检测底物的消耗速率或产物的生成速率(2)表中X为,判断的理由是(3)表中数据说明:不同的酶不同。【审题指导】(2)要在适宜温度和不同pH下测定酶的活性。(3)要设置具有一定梯度的pH。解析:(2)分析表格可知,pH梯度为1,因此表中的X表示2.0。(3)分析表中数据,淀粉酶的最适pH在6.0左右,蛋白酶的最适pH在2.0左右,因此两种酶的最适pH不同。答案:(2)2.0表中以pH相差1.0设置pH梯度(答案合理即可)(3)最适pH“梯度法”探究酶的最适温度或最适pH(2)设计方案(1)设计思路底物t1温度(或pH1)下+酶t1温度(或pH1)下底物t2温度(或pH2)下+酶t2温度(或pH2)下底物tn温度(或pHn)下+酶tn温度(或pHn)下底物的分解量(或剩余量)产物的生成量【素能培养】1.下表所示是某同学探究温度对酶活性影响的实验操作和实验现象的记录。该同学进行实验时,正确的操作步骤应是()D分组