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1、2022版高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利用 素养加强课1 酶的相关实验设计方法学案2022版高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利用 素养加强课1 酶的相关实验设计方法学案年级：姓名：- 8 -酶的相关实验设计方法类型一酶的相关实验设计中的“酶解法”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
2、白酶可以水解蛋白质从而使其失去功能。(3)RNA酶可以催化RNA发生水解而使其失去功能。(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，检测是否有还原糖产生。乙组：
3、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，检测是否有还原糖产生。预期结果及结论：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；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。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。设计如图方案。2实验设计中可用酶催化底物分解，根据酶处理后的变化或底物的变化，来证明底物的成分或酶的作用。1某校研究性学习小组从芍
4、药中提取出一种酶，为探究该酶催化分解的底物是葡萄糖还是蔗糖，该研究性学习小组的同学们设计并做了如图所示的实验。下列相关叙述正确的是()甲 乙 甲 乙甲 乙A与无机催化剂不同的是，该酶能通过降低活化能来提高化学反应速率B图中的斐林试剂是用0.1 g/mL的NaOH溶液和0.01 g/mL的CuSO4溶液配制的C若两支试管均出现砖红色沉淀，则说明该酶催化的底物是蔗糖D若该酶催化的底物是葡萄糖，则只有一支试管会出现砖红色沉淀C无机催化剂与酶都能通过降低活化能来提高化学反应速率，与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，A项错误；斐林试剂是用0.1 g/mL的NaOH溶液和0.05 g/mL的CuS
5、O4溶液配制的，B项错误；葡萄糖属于还原糖，蔗糖不属于还原糖，若两支试管均出现砖红色沉淀，则说明该酶催化的底物是蔗糖，若两支试管均不出现砖红色沉淀，则说明该酶催化的底物是葡萄糖，C项正确、D项错误。2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。(2)酶的特性可通过实验进行验证。现有质量分数为10%淀粉溶液、质量分数为10%蔗糖溶液、质量分数为10%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
6、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。_。解析(1)绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA，蛋白质的合成场所是核糖体，化学本质为RNA的酶合成场所是细胞核。细胞内酶的合成能影响生物的代谢过程，进而影响生物的性状。 (2)本实验要证实酶具有专一性，可以用麦芽糖和蔗糖做底物，蔗糖酶能催化蔗糖水解，不能催化麦芽糖水解。蔗糖水解后，物质的量浓度增大，渗透装置中液面会升高，由此设计实验即可。答案(1)细胞核、核糖体能(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，再在两侧各加等量
7、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)类型二酶实验设计中的“对比法”某同学进行了如下有关酶的实验：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三组实验中，底物的用量属于自变量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审题指导(1)根据三组实验条件分析，甲组和乙组形成对照，自变量是底
8、物的种类；乙组和丙组形成对照，自变量是酶的种类。(2)两组对照实验都是利用的实验设计中的“对比法”。 (3)唾液中含有淀粉酶，能催化淀粉水解为麦芽糖；蔗糖酶能催化蔗糖水解为葡萄糖和果糖。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，果糖和葡萄糖是还原糖，加入斐林试剂水浴加热会使还原糖生成砖红色沉淀，A项错误；底物的用量属于无关变量，B项错误；从实验所用的底物和酶的种类分析可知，该实验的目的是验证酶的专一性，C项正确；唾液淀粉酶能催化甲组淀粉水解成还原糖，不能催化蔗糖水解，碘液使淀粉呈现蓝色，不能使还原糖和蔗糖呈现蓝色，使用碘液无法检测乙、丙组的反应，无法得出结论，D项错误。1酶的高效
9、性实验探究对照组：反应物无机催化剂反应物分解速率。实验组：反应物等量酶溶液反应物分解速率。实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是反应物的分解速率。2酶的专一性实验探究设计思路一：自变量为底物种类。(1)实验组：反应物相应酶溶液反应物被分解。(2)对照组：另一反应物等量相同酶溶液反应物不被分解。设计思路二：自变量为酶。(1)实验组：反应物相应酶溶液反应物被分解。(2)对照组：相同反应物等量另一种酶溶液反应物不被分解。1“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验如图所示，3号试管滴加两滴质量分数为35%的FeCl3溶液，4号试管滴加新鲜的肝脏研磨液，下列分析错误的是()A2、4号试管加快反应的原理不同
10、B1、4号试管进行对照实验，不能证明酶的高效性C该实验可以证明催化剂能通过降低活化能加速反应D2、3、4号试管，底物反应完毕释放的O2量应相同C本实验可以证明催化剂可以加速反应，但不能证明是通过降低活化能实现的。2某同学为研究酶的特性，进行了一系列相关实验，结果如下表所示，下列叙述错误的是()试剂名称试管A试管B试管C试管D试管E1%淀粉溶液2 mL2 mL2 mL2 mL2 mL新鲜唾液1 mL1 mL1 mL蔗糖酶1 mL恒温水浴37 37 37 080 A.本实验的自变量是酶的种类、温度、酶的有无B试管A、B对照，用碘液检测，可证明酶的专一性C试管A、C对照，用碘液检测，可证明酶具有高效
11、性D试管A、D、E对照，用碘液检测，可证明酶活性受温度的影响C本实验的自变量是酶的有无、酶的种类、温度，A正确；试管A、B作对照证明酶的专一性，鉴定试剂用碘溶液，检测反应底物淀粉溶液是否被催化分解，未被分解的呈蓝色，B正确；若要探究酶的高效性，应再添加一组无机催化剂作对照，酶的催化与空白对照，不能证明酶的催化作用具有高效性，C错误；A、D、E三支试管只有反应温度不同，其他无关变量一致，故可证明酶活性受温度影响，D正确。3下表是某学生设计的有关实验方案。据表分析，下列说法正确的是()组别质量分数为3%的淀粉溶液(mL)222质量分数为3%的蔗糖溶液(mL)222质量分数为2%的淀粉酶溶液(mL)
12、111111反应温度()00XX100100检测试剂Y2滴2滴2滴2滴2滴2滴注：表中“”表示没有添加。A本实验检测试剂Y可用碘液或斐林试剂B两组实验反应温度X设为37 时可用于验证酶的专一性C若X、Y设置正确，则三组实验可说明温度能影响酶活性D若X、Y设置正确，则淀粉酶溶液的用量是无关变量D若Y为斐林试剂使用时需水浴加热会对探究温度对于酶活性的实验有影响，故A错误；验证酶的专一性时无关变量应相同且适宜，淀粉酶为工业用酶，最适的催化温度为60 ，故B错误；淀粉酶不能催化蔗糖水解，三组实验不能说明温度能影响酶活性，故C错误；本试验中淀粉酶溶液的用量、淀粉溶液的量等都是无关变量，故D正确。类型三酶
13、实验设计中的“梯度法”(2020四省八校联考)某研究小组利用普通淀粉酶和耐热淀粉酶在不同温度条件下做了下表所示的实验，请结合所学知识分析表格，回答下列问题：(1)根据实验目的，完善步骤d：_。(2)此实验的自变量是_，需要考虑的无关变量有_(举出两例即可)等。(3)有人认为上表中的设计中有不严密之处，请指出其中的错误并修改：_。(4)实验完成后发现，耐热淀粉酶在80 条件下相对活性较强，为进一步探究该耐热淀粉酶的最适温度是否就是80 ，可在_范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验。审题指导(1)从表格可以看出实验研究的自变量是淀粉酶的种类和温度，从温度的梯度设置来看，探究的是两种酶的最适温度。(2)在探究温度对酶活性影响的实验中，要保证酶促反应在设定的温度下完成，才能排除无关变量的影响。(3)在探究酶的最适温度的实验设计中应在较适的温度范围内设置更小的温度梯度，进一步检测。解析(1)本实验是为了探究普通淀粉酶和耐热淀粉酶在不同温度条件下的活性变化，淀粉的剩余量可作为其活性大小的衡量指标，淀粉遇碘变蓝色，而其水解产物遇碘不显色，可以在反应体系中注入碘液，根据是否显色及显色的深浅进行初步检测。(2)对于同种酶的不同组别，温度是自变量，而对于同一组别，酶的种类是自变量，故该实验的自变量有两个：温度和淀粉酶的种类；
