2021高考生物一轮复习第3单元拓展微课2与酶相关的实验探究教案

2021高考生物一轮复习第3单元拓展微课2与酶相关的实验探究教案

与酶相关的实验探究 ‎　　1.“试剂检测法”鉴定酶的本质 ‎(1)设计思路: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。在高中教材中常见的一些酶,如淀粉酶、蛋白酶等,其本质都是蛋白质,所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质或RNA的鉴定方法。因此,利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应,而RNA与吡罗红染液作用显红色的原理设计鉴定方案即可。‎ ‎(2)设计方案 ‎2.“对比法”验证酶的高效性和专一性 ‎(1)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)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 - 6 -‎ 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 ‎3.“梯度法”探究酶的最适温度或最适pH ‎(1)设计思路 ‎ (2)设计方案 ‎1.猪笼草是一种食虫植物,为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶,某学生设计了两组实验,如图所示,在35 ℃水浴中保温一段时间后,甲、乙试管中加入适量的双缩脲试剂,丙、丁试管中不加任何试剂,下列对实验现象的预测正确的是(　　)‎ A.甲和乙中溶液都呈紫色;丙和丁中蛋白块消失 B.甲中溶液呈紫色,乙中溶液不呈紫色;丙中蛋白块消失,丁中蛋白块不消失 C.甲和乙中溶液呈紫色;丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失 D.甲和乙中溶液都不呈紫色;丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失 ‎1.答案　C　本实验属于验证性实验,因为分泌液中含有蛋白酶,蛋白酶和蛋白块的化学本质都是蛋白质。鉴定蛋白质常用的试剂是双缩脲试剂,反应后溶液呈紫色。实验①中的甲和乙试 - 6 -‎ 管始终显示紫色,不能形成对照;而实验②改用观察蛋白块的存在情况(丙中蛋白块消失、丁中蛋白块不消失),形成鲜明的对照,说明了猪笼草的分泌液中含有蛋白酶。‎ ‎2.(2019陕西咸阳高三模拟)下列关于探究酶特性的实验,叙述正确的是(　　)‎ A.若探究pH对过氧化氢酶活性的影响,实验操作顺序不会影响实验结果 B.若探究温度对淀粉酶活性的影响,可选择斐林试剂对实验结果进行检测 C.若用H2O2和过氧化氢酶来探究酶的高效性,可选择无机催化剂作为对照 D.若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性,可用碘液对实验结果进行检测 ‎2.答案　C　若探究pH对过氧化氢酶活性的影响,自变量是pH,因变量是酶活性,若让过氧化氢底物与过氧化氢酶先混合则会干扰实验结果的真实性,A错误;斐林试剂检测还原糖需要水浴加热,会改变反应的温度,因此如果探究温度对淀粉酶活性的影响,选择碘液检测实验结果,B错误;酶的高效性是和无机催化剂相对而言的,因此如果探究过氧化氢酶的高效性,可选择无机催化剂作为对照,C正确;蔗糖无论是否发生水解,都不与碘液反应,因此如果用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性,不能用碘液检测实验结果,D错误。‎ ‎3.(2019四川成都高三二诊)为探究影响酶活性的因素、验证酶的专一性和高效性等,某同学设计了4套方案,如表所示。下列相关叙述,正确的是(　　)‎ 方案 催化剂 底物 pH 温度 ‎①‎ 胃蛋白酶、胰蛋白酶 蛋白块 中性 室温 ‎②‎ 淀粉酶 淀粉、蔗糖 适宜 适宜 ‎③‎ 蛋白酶 蛋白质 适宜 不同温度 ‎④‎ 过氧化氢酶、氯化铁溶液 过氧化氢 强酸性 室温 A.方案①的目的是探究pH对酶活性的影响,自变量是酶的种类 B.方案②的目的是验证淀粉酶的专一性,可用斐林试剂检测 C.方案③的目的是验证温度对酶活性的影响,可用双缩脲试剂检测 D.方案④的目的是验证酶的高效性,加酶的一组产生气泡数较多 ‎3.答案　B　在探究pH对酶活性的影响实验中,自变量是pH,A错误;淀粉酶能将淀粉水解,不能将蔗糖水解,利用斐林试剂检测生成物可以达到目的,B正确;由于蛋白酶的化学本质是蛋白质,也能够与双缩脲试剂发生紫色反应,故不能用双缩脲试剂检测蛋白质是否被分解,C错误;在高温、过酸、过碱的条件下,酶的空间结构会遭到破坏,导致酶变性失活,因此强酸性条件下,过氧化氢酶失活,不能用于验证酶的高效性,D错误。‎ - 6 -‎ ‎4.(2019四川成都七中高三段检)20世纪60年代,医院开始用淀粉酶替代酸来分解淀粉。如图为某同学探究不同pH条件下淀粉酶对淀粉的分解作用的实验结果。下列说法不正确的是　(　　)‎ A.应先将各组试管溶液pH分别调到设定数值再混合 B.pH为3和9的两支试管中的淀粉酶的活性相同 C.pH为13的试管调到pH为7后淀粉含量基本不变 D.淀粉酶通过降低淀粉分解反应的活化能起到催化作用 ‎4.答案　B　本实验的目的是探究不同pH条件下淀粉酶对淀粉的分解作用,实验时应先将各组试管溶液pH分别调到设定数值后再混合,A正确;在pH为3和9时两支试管中的淀粉剩余量基本相同,但pH为3时,酶可以催化淀粉水解,酸也会促进淀粉水解,而pH为9时只有酶的催化作用,所以两种pH下酶的催化效率是不同的,即pH为3和9时酶的活性不同,B错误;pH为13时,酶已经变性失活,因此再将pH调为7后,反应速率不变,即淀粉含量基本不变,C正确;淀粉酶对淀粉分解反应起催化作用的原理是降低该反应的活化能,D正确。‎ ‎5.(2019山东菏泽模拟)某生物实验小组欲探究温度对淀粉酶活性的影响,已知淀粉酶催化淀粉水解是一个多步反应,会依次形成较大分子糊精、小分子糊精、麦芽糖,加入碘液后的溶液颜色分别是蓝紫色、橙红色、黄褐色(碘液颜色)。下列操作错误的是(　　)‎ A.设置一系列温度梯度,确定淀粉酶活性较强的温度范围 B.将淀粉酶溶液、淀粉溶液分别保温处理后再进行混合 C.通过观察加入碘液后不同温度下溶液颜色的变化可确定酶活性的强弱 D.混合保温一段时间后,在保温装置中直接加碘液即可检测淀粉水解情况 ‎5.答案　D　探究温度对酶活性的影响实验的前提是不知道酶的最适温度,因此需设置一系列温度梯度进行实验,最终得到酶活性较高的温度范围,A正确;实验过程中需将酶和淀粉分别保温,达到一定温度后再混合,B正确;通过观察加入碘液后不同温度下溶液颜色的变化可确定酶活性的强弱,C正确;为防止在保温装置中酶继续催化淀粉水解,混合保温相同时间后应加入强酸或强碱等终止反应,再加碘液检测淀粉水解情况,D错误。‎ ‎6.(2019江苏盐城模拟)酶是由活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物,生物体内的化学反应基本上都是在酶的催化下进行的。请根据下列有关酶促反应的实验操作,回答相关问题。‎ - 6 -‎ 实验操作 试管 A B C D E F ‎1.加入质量分数为2%的可溶性淀粉溶液1 mL ‎+‎ ‎+‎ ‎-‎ ‎-‎ ‎+‎ ‎-‎ ‎2.加入质量分数为2%的蔗糖溶液1 mL ‎-‎ ‎-‎ ‎+‎ ‎+‎ ‎-‎ ‎+‎ ‎3.加入唾液淀粉酶原液1 mL ‎+‎ ‎-‎ ‎+‎ ‎-‎ ‎-‎ ‎-‎ ‎4.加入蔗糖酶溶液1 mL ‎-‎ ‎+‎ ‎-‎ ‎+‎ ‎-‎ ‎-‎ ‎5.加入蒸馏水1 mL ‎-‎ ‎-‎ ‎-‎ ‎-‎ ‎+‎ ‎+‎ ‎6.酶促水解反应 摇匀,37 ℃水浴中保温10 min ‎7.向每个试管中加入斐林试剂2 mL 摇匀,50~65 ℃水浴中加热2 min ‎8.观察并记录各试管内的变化 注:表中“+”为加入,“-”为未加入。‎ ‎(1)本实验的自变量是　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)制备淀粉溶液时需加热煮沸,但制备好以后必须冷却到室温才能使用,这是防止　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)上述实验中,　　　　号试管能与斐林试剂发生反应生成砖红色沉淀,本实验的结论为　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)实验过程中,E、F号试管起　　　　作用。如果E、F号试管也出现砖红色沉淀,可能有很多原因,下列分析正确的是(用序号表示)　　　　　。 ‎ ‎①淀粉溶液,蔗糖溶液不纯,混有还原性糖 ‎②淀粉溶液,蔗糖溶液放置的时间太长,其中的微生物将部分淀粉、蔗糖分解成还原性糖 ‎③试管不干净,上面留有还原性糖 ‎④实验操作过程中,胶头滴管混用、错用 ‎(5)本实验　　　　(填“能”或“不能”)用碘液代替斐林试剂。理由是　。 ‎ ‎6.答案　(1)酶的种类(淀粉酶、蔗糖酶)　(2)温度过高破坏酶的活性　(3)A、D　酶具有专一性　(4)(空白)对照　①②③④　(5)不能　碘液不能检测蔗糖是否被分解(蔗糖不与碘液发生显色反应,蔗糖水解产物也不与碘液发生显色反应)‎ - 6 -‎ 解析　(1)分析表格中的信息可知,该实验的自变量是酶的种类(淀粉酶、蔗糖酶)。(2)由于温度影响酶的活性,高温会使酶失去活性,因此制备的淀粉溶液需要冷却到室温才能使用。(3)分析表格中的信息可知,A试管中是淀粉和淀粉酶,淀粉在淀粉酶的作用下水解形成麦芽糖,麦芽糖是还原性糖,可以与斐林试剂反应形成砖红色沉淀,D试管中是蔗糖和蔗糖酶,蔗糖在蔗糖酶的作用下水解形成葡萄糖和果糖,葡萄糖和果糖是还原性糖,能与斐林试剂反应形成砖红色沉淀,其他不能出现砖红色沉淀,说明酶的作用具有专一性。(4)分析表格中的信息可知,E、F试管只有反应物,没有酶,在该实验中起对照作用,应该不会出现砖红色,如果出现砖红色,可能的原因是在实验过程中的操作失误使E、F试管中含有还原糖,如淀粉溶液、蔗糖溶液不纯,混有还原性糖;淀粉溶液、蔗糖溶液放置的时间太长,其中的微生物将部分淀粉、蔗糖分解成还原性糖;试管不干净,上面留有还原性糖;实验操作过程中,胶头滴管混用、错用等。(5)因为碘液遇淀粉会变蓝色,但蔗糖不与碘液发生显色反应,蔗糖水解产物也不与碘液发生显色反应,所以不能用碘液代替斐林试剂。‎ - 6 -‎