【生物】2020届一轮复习人教版酶的本质、特性及相关实验探究学案

【生物】2020届一轮复习人教版酶的本质、特性及相关实验探究学案

‎2020届 一轮复习 人教版 酶的本质、特性及相关实验探究 学案 考纲、考情——知考向 核心素养——提考能 最新考纲 ‎1.酶在代谢中的作用 ‎2.实验：探究影响酶活性的因素 生命观念 酶的化学本质、作用及特性 全国卷考情 ‎2018·全国卷Ⅰ(2)、2017·全国卷Ⅱ(3)、‎ ‎2016·全国卷Ⅰ(3)、2016·全国卷Ⅱ(29)、‎ ‎2013·全国卷Ⅱ(6)、2012·全国卷 科学思维 酶活性影响因素及相关模型分析 科学探究 实验设计与实验结果分析，探究酶的三大特性 考点一　酶的本质和作用 ‎1.酶的本质及作用 ‎■助学巧记 巧记酶概念的“二、一、一、一”‎ ‎2.比较过氧化氢在不同条件下的分解 ‎(1)实验流程 ‎(2)变量分析 ‎3.酶本质的探索历程(连一连)‎ ‎1.用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质，处理后的核糖体仍可完成氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中对该反应起催化作用的物质是什么？你的推断依据是什么？‎ 提示　酶的化学本质为蛋白质或RNA，若经蛋白酶处理后仍具活性，则酶应属RNA而不是蛋白质。‎ ‎2.甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如下图所示，请思考：‎ ‎(1)甲、乙两种酶的化学本质分别是什么？请说出判断依据。‎ ‎(2)乙酶活性改变的机制是什么？其活性能否恢复？‎ ‎(3)欲让甲、乙两种酶的变化趋势换位，应加入何类酶？‎ 提示　(1)观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，表明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解，则甲酶的化学本质不是蛋白质而是RNA，乙酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则乙酶为蛋白质。‎ ‎(2)乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变，从而使其活性丧失，这种活性的改变不可逆转，故无法恢复。‎ ‎(3)RNA水解酶。‎ ‎3.在教材“比较过氧化氢酶不同条件下分解”实验中，若将FeCl3溶液和肝脏研磨液事先经90 ℃水浴加热处理之后，再按原剂量分别加入到3号、4号试管中并继续后续实验，你推测实验结果有何变化？说明推断依据。‎ 提示　3号试管将产生更多气泡，带火星的卫生香燃烧猛烈；而4号试管则不再产生气泡，带火星的卫生香也不再发亮，原因是过氧化氢酶在高温下将丧失活性，而FeCl3经高温处理作用效果将更明显。‎ ‎　酶的本质及来源 ‎1.(2017·全国卷Ⅱ，3)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是(　　)‎ A.在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶 B.由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性 C.从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法 D.唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃‎ 解析　DNA的合成主要发生在细胞核中，此外在线粒体和叶绿体中也能合成，因此细胞核、线粒体和叶绿体中都有参与DNA合成的酶，A错误；只要给予适宜的温度、pH等条件，由活细胞产生的酶在生物体外也具有催化活性，B错误；唾液淀粉酶催化反应最适温度是37 ℃，但是37 ℃不是保存该酶的最适温度，酶应该在低温条件下保存，D错误。‎ 答案　C ‎2.(2020·高考预测 ‎)酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物，下列说法正确的是(　　)‎ A.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸或核糖核苷酸 B.脲酶能提供尿素分解时所需的活化能 C.酶的数量不会因参与化学反应而改变 D.酶除具有催化作用外，还具有重要的调节功能 解析　酶在反应前后量及性质均不变；酶只能降低活化能，不具备其他功能，A、B、D均不正确。‎ 答案　C ‎　酶的作用 ‎3.如图表示某反应进行时 ，有酶参与和无酶参与的能量变化，则下列叙述错误的是(　　)‎ A.图中a、b、c分别代表无催化剂、使用无机催化剂、使用酶催化的化学反应过程 B.图中E1、E2、E3分别代表进行相应化学反应时所需的活化能 C.图中ΔE代表使用酶后降低的活化能 D.图中显示与无机催化剂相比酶可为反应分子提供更多能量，从而更能提高反应速率 解析　酶之所以更能提高反应速率，是因为其“更能降低”化学反应的活化能。‎ 答案　D 考点二　酶的作用特性及影响因素 ‎1.酶的“高效性”‎ ‎(1)含义：与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，催化效率更高，是无机催化剂的107～1013倍。‎ ‎(2)曲线模型 ‎2.酶的“专一性”‎ ‎(1)含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。‎ ‎(2)物理模型及解读 ‎3.酶的作用条件“较温和”‎ ‎(1)含义：酶所催化的化学反应一般在温和(或适宜的范围)条件进行的。‎ ‎(2)在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。‎ ‎(3)过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性仍可恢复。‎ ‎[重点·串讲整合]‎ 常考易错的3类与酶有关的曲线解读 ‎1.酶作用原理 ‎2.酶的高效性与专一性 ‎3.酶促反应的影响因素 ‎　直接考查酶的作用特性及判定 ‎1.(经典高考题)下列关于酶的叙述，正确的是(　　)‎ A.发烧时，食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性 B.口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用 C.用果胶酶澄清果汁时，温度越低澄清速度越快 D.洗衣时，加少许白醋能增强加酶洗衣粉中酶的活性 解析　高烧使体温升高，降低了体内酶的活性而不是失活，使消化功能减退，导致食欲减退，A错误；在一定范围内，温度越低，酶活性越低，果汁中果胶的分解速度越慢，C错误；洗衣粉中的碱性蛋白酶在弱碱性条件下活性最强，D错误。‎ 答案　B ‎2.(2019·河南洛阳模拟)下列有关酶的叙述中，正确的是(　　)‎ A.每一种酶只能催化一种化学反应 B.酶的专一性与其空间结构有直接关系 C.酶和无机催化剂的催化机理不同 D.酶需要在低温和低pH的环境下保存 解析　每一种酶只能催化一种或一类化学反应，A错误；酶催化化学反应的种类与其空间结构有关，B正确；酶和无机催化剂的催化机理相同，都是降低化学反应的活化能，C错误；酶需在低温和适宜pH的环境下保存。‎ 答案　B ‎　结合酶活性影响因素、曲线模型考查科学思维能力 ‎3.(2019·天一大联考)图中甲曲线表示在最适温度下α－淀粉酶催化淀粉水解的反应速率与淀粉浓度之间的关系，乙、丙两曲线表示α－淀粉酶催化淀粉水解的反应速率随温度或pH的变化，下列相关分析正确的是(　　)‎ A.乙、丙两曲线横轴对应的影响因素分别为温度和pH B.分析曲线可知，E、G两点所示条件是短期内保存该酶的最适条件 C.D、F两点所示的α－淀粉酶活性一致，该酶的空间结构都遭到破坏 D.若在A点升温或在BC段增加淀粉的浓度，都将使反应速率增大 解析　据图分析可知，丙曲线与横轴有两个交点，交点处反应速率为0，而强酸或强碱都会使酶变性失活，因此丙曲线横轴对应的影响因素为pH，乙曲线横轴对应的影响因素为温度，A正确；保存该酶的最适条件应该是低温和最适pH，对应曲线中的D、H两点，B错误；乙曲线中D、F两点所对应的α－淀粉酶活性一致，D点α－淀粉酶的空间结构未遭到破坏，只是低温导致酶活性降低，C错误；甲曲线表示在最适温度下α－淀粉酶催化淀粉水解的反应速率与淀粉浓度之间的关系，所以在A点升温，反应速率会降低，BC段增加淀粉的浓度，反应速率不变，D错误。‎ 答案　A ‎4.(2019·湖南、江西十四校联考)某科研小组将新鲜的萝卜磨碎、过滤制得提取液，以等体积等浓度的H2O2作为底物，对提取液中过氧化氢酶的活性进行了相关研究，得到如图所示的实验结果。下列分析错误的是(　　)‎ A.若将图甲中的萝卜提取液换成等量的新鲜肝脏研磨液，则O2产生总量明显增多 B.实验二是在最适温度下测定相同时间内H2O2的剩余量，引起a、b曲线出现差异的原因最可能是酶的含量不同 C.过氧化氢酶制剂的保存，一般应选择低温、pH为7的条件 D.实验一可以看出，与加Fe3＋相比，单位时间内加萝卜提取液产生的氧气多，其原因是酶降低反应的活化能更显著 解析　氧气的产生总量是由反应底物的量决定的，与提取液的种类无关，A错误；已知图二是在最适温度下测定相同时间内H2O2的剩余量，则在相同pH下两条曲线的差异可能是由于酶的数量不同导致的，B正确；过氧化氢酶应该保存在低温和适宜pH(7)条件下，C正确；酶的作用机理是可以降低化学反应的活化能，所以与加Fe3＋相比，单位时间内加萝卜提取液产生的氧气多，D正确。‎ 答案　A ‎“三看法”分析酶促反应曲线 ‎　　　‎ 考点三　与酶相关的实验探究——“三法”探究酶本质及特性 方法1　用“试剂检测法”验证酶的本质 可采用“试剂检测法”或“蛋白酶水解法”确认酶的化学本质 方法2　用“对比实验法”探究或验证酶特性及影响因素 ‎(1)酶的催化作用实验探究 ‎(2)酶的专一性实验探究：此实验中的自变量可以是不同反应物，也可以是不同酶溶液，因变量是反应物是否被分解。‎ 方案一 方案二 结果分析：根据底物性质选用相应试剂检测，若实验组底物被分解，对照组底物不被分解，则证明酶具专一性。‎ 方法3　用“梯度法”探究影响酶活性的因素(温度或pH)‎ ‎(1)设计思路：设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论。酶促反应所需时间最短的一组对应的温度(或pH)最接近最适温度(或pH)。‎ ‎(2)设计方案 ‎　(2019·四川成都诊断)酶的抑制剂能降低酶的活性，不同的抑制剂对酶活性的影响不同。某科研小组通过实验研究了两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响，对实验的结果进行分析并绘图如下，请回答：‎ ‎(1)该实验的自变量是________，实验中对无关变量应进行控制，该实验的无关变量有________。(答出两项即可)‎ ‎(2)据图分析，随着底物浓度的升高，抑制剂________的作用逐渐减小甚至消失。从活化能的角度分析，推测抑制剂能降低酶促反应速率的原因：________________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ ‎(3)某同学认为该实验小组的实验过程应是：‎ a.将某消化酶溶液等分为①②③三组，将每组等分为若干份；‎ b.在一定条件下将三组消化酶溶液均与等量的不同浓度的底物混合；‎ c.在①中加入一定量的蒸馏水、②中加入等量的抑制剂Ⅰ、③中加入等量的抑制剂Ⅱ；‎ d.定时取样检测各反应中底物的量或产物的量，记录实验结果并绘图。‎ 你认为该实验操作是否正确？________，如果不正确，请进行改正：_________________________________________________________________。‎ 解析　(1)由图可知，该实验的自变量有两个，分别是抑制剂种类和底物浓度。该实验的无关变量有温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量、反应时间等。(2)由图可知，随着底物浓度的升高，曲线②的酶促反应速率逐渐与曲线①无抑制剂时相同，即抑制剂Ⅰ的作用逐渐减小甚至消失。抑制剂能降低酶活性，酶能降低化学反应的活化能。(3)若对酶处理前先将酶与底物混合，则酶会先与底物发生反应，故应先对酶进行不同的处理，然后再将处理后的酶与底物混合。‎ 答案　(1)抑制剂种类和底物浓度　温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量等(合理即可)‎ ‎(2)Ⅰ　在抑制剂的作用下，酶的活性(催化效率)降低，其降低化学反应活化能的能力下降(合理即可)‎ ‎(3)不正确　步骤c应与步骤b互换，即先对酶溶液进行处理再加入底物(合理即可)‎ 酶活性实验探究中的“三宜”“五不宜”‎ 澄清易混易错·强化科学思维 ‎[易错易混]‎ 易错点1　关于酶的7个易错点 点拨　‎ 项目 正确说法 错误说法 产生场所 活细胞(不考虑哺乳动物成熟的红细胞等)产生 具有分泌功能的细胞才能产生或可来自食物 化学本质 有机物(大多数为蛋白质，少数为RNA)‎ 蛋白质 合成原料 氨基酸、核糖核苷酸 只有氨基酸 合成场所 核糖体、细胞核等 只有核糖体 作用场所 可在细胞内、细胞外、体内、体外发挥作用 只在细胞内起催化作用 温度影响 低温只抑制酶的活性，不会使酶变性失活 低温和高温均使酶变性失活 作用 酶只起催化作用 酶具有调节、催化等多种功能 易错点2　误认为酶除了具有“催化”功能外，还具有调节生命活动、构成细胞结构、提供能量等多种功能 点拨　“催化(降低化学反应的活化能)”是酶唯一的功能，它不具调节功能，也不作为能源(或组成)物质。‎ 易错点3　混淆“酶”与“激素”‎ 点拨　二者区别如下：‎ ‎[深度纠错]‎ ‎1.下列关于酶的论述，正确的是(　　)‎ ‎①对底物有严格的选择性　②酶既可在体内合成又可来自食物 ‎③温度越高酶的活性越大　④酶制剂通常在低温下保存　⑤酶不仅能降低化学反应的活化能，还具有调节生命活动等许多重要功能　⑥酶可以在细胞内或细胞外发挥催化作用　⑦酶是活细胞产生的具有催化作用的物质其多数为有机物，少数为无机物 A.①③④⑦ B.①②⑤⑦‎ C.①④⑥⑦ D.①④⑥‎ 解析　酶只能由活细胞合成，不能来自食物，②错误；温度过高会使酶失活，③错误；酶只具催化作用，不具调节等其他作用，⑤错误；酶都是有机物，⑦错误。‎ 答案　D ‎2.最适温度下将一定量蛋白质A与蛋白质B在a时混合，而后发现蛋白质A的浓度不断降低(b时浓度不再变化)，蛋白质B的浓度不变。下列叙述正确的是 (　　)‎ A.蛋白质B可能是淀粉酶，其能降低蛋白质A水解反应所需的活化能 B.实验开始时若适当提高该反应体系温度，b值可能增大也可能减小 C.若蛋白质A水解反应速率不断降低，不能表明酶的活性发生变化 D.向反应体系中加入双缩脲试剂可准确检测蛋白质A的剩余量 解析　根据题干信息分析可得，蛋白质B是能够催化蛋白质A水解的酶，故其应该是一种蛋白酶，而不是淀粉酶，A错误；适当提高该反应体系温度，酶的活性降低，b值增大，B错误；蛋白质A水解反应速率不断降低与反应物浓度减少也有关，不能表明酶的活性发生变化，C正确；蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应，通过颜色变化不能准确检测蛋白质A的剩余量，且如果蛋白质A水解的产物有多肽，多肽也会与双缩脲试剂发生反应，D错误。‎ 答案　C ‎3.(海南卷)关于人体内激素和酶的叙述，错误的是(　　)‎ A.激素的化学本质都是蛋白质 B.酶可以降低化学反应的活化能 C.高效性是酶的重要特性之一 D.激素与靶细胞结合可影响细胞的代谢 解析　并非所有激素的化学本质都是蛋白质，如性激素属于脂质中的固醇，A错误。‎ 答案　A 探索高考命题的奥秘(二)‎ ‎[教材原型]　(教材P86二拓展题)以底物浓度为自变量改变温度与改变酶量 下图表示的是在最适温度下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。‎ ‎(1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。‎ ‎(2)如果在A点时温度升高10 ℃，曲线会发生什么变化？为什么？请画出变化后的曲线。‎ ‎(3)如果在B点时往反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化？为什么？请画出相应的曲线。‎ 提示　(1)A点：随着反应物浓度的增加，反应速率加快。B点：反应速率在此时达到最高。C点：反应速率不再随反应物浓度的增加而升高，维持在相对稳定的水平。‎ ‎(2)如果A点时温度升高10 ℃，曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下反应速率随反应物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。‎ ‎(3)该曲线表明，B点的反应物的浓度足够大，是“酶的数量”限制了反应速率的提高，这时如果加入少量的酶将会使反应速率加快，B点上升。‎ ‎[转换视角]‎ 转换视角1　以反应时间和温度为自变量改变底物浓度等 ‎1.(2016·全国卷Ⅱ，29)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：‎ ‎(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。‎ ‎(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，那么A组酶催化反应的速度会________。‎ ‎(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量________，原因是______________________________。‎ ‎(4)生物体内酶的化学本质是________，其特性有__________________________‎ ‎_____________________________________________________________________‎ ‎(答出两点即可)。‎ 答案　(1)B　(2)加快　(3)不变　60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加　(4)蛋白质或RNA　高效性、专一性 转换视角2　以反应时间或底物浓度为自变量，改变酶量或pH，推断曲线走势状况 ‎2.(2020·创新预测)图一曲线a表示在最适温度、最适pH条件下生成物的量与时间的关系，曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，酶促反应速率与反应物浓度的关系。据图分析正确的是(　　)‎ A.图一曲线a中，A点后，限制生成物的量增加的因素是酶量不足 B.分别在图二中取B、C点的反应速率值，可用图一中的曲线c和d表示 C.对于图二中曲线b来说，若酶量减少，其走势可用曲线f表示 D.减小pH，重复该实验，图二曲线b可能变为曲线f；增大pH，可能变为曲线e 解析　根据题干信息分析，图一中横坐标是时间，确定“时间”‎ 是该实验中的自变量，酶量、温度等因素均为无关变量。反应过程中，反应物浓度会随时间推移越来越小，而酶量不变，由此推测曲线a中，A点后生成物的量不再随时间的推移而增加，是因反应物已耗尽，限制因素应为反应物浓度，A错误；在图二中，B点、C点对应的反应速率值是一个定值，不能用图一中曲线c和d表示，B错误；根据题干信息可知图二曲线b表示在最适pH下，反应物浓度与酶促反应速率的关系，因此无论pH是增大还是减小，酶的活性均降低，曲线b都可能变为曲线f，不可能变为曲线e，D错误。‎ 答案　C 转换视角3　针对实验中的自变量(pH、温度等)与因变量的关系展开科学探究 ‎3.(2016·全国卷Ⅰ，3)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的试验中，下列操作顺序合理的是(　　)‎ A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量 B.加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量 C.加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量 D.加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量 解析　测定酶活力影响因素时，在改变被探究因素之前，务必防止酶与底物混合，故只有C选项所述操作顺序正确。‎ 答案　C ‎4.(2012·全国卷)某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：‎ ‎①在A、B、C、D、E 5支试管中分别加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5 mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1 mL。‎ ‎②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1 mL，摇匀。‎ ‎③将5支试管放入70 ℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。‎ ‎④取出各试管，分别加入斐林试剂2 mL，摇匀。‎ ‎⑤观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。‎ 上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由(不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数)，以便实验能得到正确的预期结果。‎ ‎(1)_____________________ ____________________________________________。‎ ‎(2)_______________ _______________________________________________。‎ 解析　(1)酶的活性受温度的影响，本题探究的是pH对酶活性的影响，因此，温度应为无关变量，必须适宜，而70 ℃恒温水浴的温度过高，会导致5组试管中的酶因高温而失活，最终使不同pH下的实验结果一样。(2)本题使用的是斐林试剂，通过检测产物的生成量来确定酶的活性高低，用斐林试剂鉴定还原糖必须要加热，如果不加热，则任何一组都不会发生颜色反应。‎ 答案　(1)③中70 ℃应改为37 ℃。因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为37 ℃‎ ‎(2)在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在热水浴中一段时间。因为在高温条件下斐林试剂与还原糖反应显色 ‎[技法必备]‎ ‎1.实验设计的单一变量原则 即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜，以确保实验变量的唯一性。如生物材料相同(大小、生理状况、年龄、性别等)、实验器具相同(型号、洁净程度等)、实验试剂相同(用量、浓度、使用方法等)和条件相同(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)。‎ 点悟：变量是实验过程中可以变化的因素——在设计实验时，要注意使自变量可控制、因变量比较好检测，并尽量避免无关变量对实验的干扰。‎ ‎2.三类变量(自变量、因变量、无关变量)分析 ‎ ‎ ‎3.教材中探究类实验的变量分析 实验名称 自变量 因变量 无关变量 探究温度对淀粉酶活性的影响 不同温度(至少三种)‎ 酶的活性(加碘液后溶液颜色的变化)‎ pH、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等 探究pH对过氧化氢酶活性的影响 不同pH(至少三种)‎ 酶的活性(气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度)‎ 温度、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等 探究酵母菌的呼吸方式 氧的有无 CO2生成量(澄清石灰水的混浊程度)；酒精是否产生(用重铬酸钾检测)‎ 葡萄糖溶液、石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的洁净程度等 模拟探究细胞表面积与体积的关系 琼脂块体积的大小 物质运输的效率 NaOH溶液的量、浸泡的时间、测量的准确性等 探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度 不同浓度的生长素类似物 扦插枝条的生根数量或长度 实验材料的一致性、生长素类似物浓度的准确性、处理时间的一致性等 探究培养液中酵母菌数量的动态变化 时间 酵母菌种群数量 培养液的成分、培养条件、空间等 探究水族箱中的群落演替 时间 群落的变化 水族箱的培养条件和环境等 ‎[技能展示]‎ ‎1.下列有关实验变量的叙述，正确的是(　　)‎ A.在探究O2浓度对酵母菌细胞呼吸速率影响的实验中，通常温度不属于变量 B.在探究NaCl浓度对人的红细胞形态变化影响的实验中，NaCl浓度是因变量 C.探究光照强度对植物光合速率影响的实验，CO2‎ 浓度、温度、植物种类是无关变量 D.在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH是自变量 解析　探究O2浓度对酵母菌细胞呼吸速率影响的实验中，实验自变量是O2浓度，温度等是无关变量。探究NaCl浓度对人的红细胞形态变化影响的实验中，NaCl浓度是实验自变量。探究光照强度对植物光合速率影响的实验，光照强度是自变量，CO2浓度、温度、植物种类是无关变量。在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH分别是自变量和无关变量。‎ 答案　C ‎2.在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时，得到如表结果。下列分析错误的是(　　)‎ 金属离子/(mmol·L－1)‎ 相对活性/%‎ 对照组 ‎100‎ Mn2＋‎ ‎123‎ Ca2＋‎ ‎79‎ Mg2＋‎ ‎74‎ A.Mn2＋降低了反应过程所需的活化能 B.Ca2＋或Mg2＋可能导致酶结构的改变使其活性降低 C.不同离子对酶的活性有提高或降低作用 D.该水解酶的用量是实验的无关变量 解析　从表格可看出，Mn2＋提高了某水解酶的活性，A错误；Ca2＋或Mg2＋可能通过改变酶的结构使其活性降低，B正确；由题表结果可知，不同离子对该水解酶影响效果不同，C正确；在该实验中，不同金属离子是自变量，该水解酶的活性是因变量，该水解酶的用量是无关变量，D正确。‎ 答案　A ‎3.下列关于酶的相关实验叙述，正确的是(　　)‎ A.验证酶的高效性时，自变量是酶的种类 B.探究温度对酶活性的影响实验中，可选用过氧化氢酶作为研究对象 C.用淀粉酶、蔗糖和淀粉探究酶的专一性时，不可用碘液进行鉴定 D.在探究影响淀粉酶活性的因素时，温度、酸碱度、实验的次数等都是自变量 解析　A项错误：验证酶的高效性时，通过酶和无机催化剂对比才可得出酶具有高效性这一结论，自变量是催化剂的种类。B项错误：过氧化氢自身的分解受温度影响，因此探究温度对酶活性的影响实验中，不可选用过氧化氢酶作为研究对象。C项正确：用淀粉酶来探究酶的专一性时，若底物选择淀粉和蔗糖，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。D项错误：在探究影响淀粉酶活性的因素时，温度、酸碱度等都是自变量，而实验的次数是无关变量。‎ 答案　C ‎4.为探究影响胃蛋白酶活性的因素，某生物兴趣小组设计了一个实验方案，如表所示：‎ 试管编号 底物和试剂 实验条件 ‎1‎ ‎1 cm3的正方体凝固蛋白质＋4 mL蒸馏水 ‎37 ℃水浴、pH＝1.5‎ ‎2‎ ‎1 cm3的正方体凝固蛋白质＋4 mL胃蛋白酶 ‎37 ℃水浴、pH＝8‎ ‎3‎ ‎1 cm3的正方体凝固蛋白质＋4 mL胃蛋白酶 ‎①‎ ‎4‎ ‎1 cm3的正方体凝固蛋白质＋4 mL胃蛋白酶 ‎0 ℃水浴、pH＝1.5‎ ‎(1)请完成实验方案：①应为____________________________________________。‎ ‎(2)若2号、3号试管为一组对照实验，本实验要探究的自变量是________，请为该组实验拟定一个课题名称___________________________________________‎ ‎____________________________________________________________。‎ ‎(3)本实验的因变量可以通过观察_________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________确定。‎ ‎(4)在3号、4号试管探究的影响因素中，pH属于__________________________。‎ ‎(5)若4号试管内反应完全结束，用双缩脲试剂检测4号试管的实验结果，其溶液呈___________________________________________________________。‎ 原因是______________________________________________________________。‎ 解析　(1)根据不同试管处理条件的不同确定实验的自变量、因变量和无关变量。根据表格中1～4号试管的底物和试剂分析，1号试管未添加胃蛋白酶，2号、3号、4号试管均添加等量的胃蛋白酶可知，1号试管为空白对照；实验条件中有温度和pH的变化，即实验的自变量有温度和pH，故本实验的目的是探究温度、pH对胃蛋白酶活性的影响，根据实验的单一变量原则可知，①应为37 ℃水浴、pH＝1.5。(2)对比2号、3号试管，不同的处理是pH，即实验的自变量是pH，该组实验课题名称可拟为探究pH对胃蛋白酶活性的影响。(3)本实验的底物是1 cm3的正方体凝固蛋白质，可把相同时间内蛋白块大小的变化(或蛋白块消失所需的时间)作为因变量来确定胃蛋白酶活性的大小。(4)对比3号、4号试管，不同的处理是温度，即实验的自变量为温度，pH属于无关变量。(5)由于胃蛋白酶的化学本质为蛋白质，反应前后胃蛋白酶的化学性质和数量均不变，所以用双缩脲试剂检测4号试管的实验结果，溶液应呈紫色。‎ 答案　(1)37 ℃水浴、pH＝1.5　(2)pH　探究pH对胃蛋白酶活性的影响　(3)相同时间内蛋白块大小的变化(或蛋白块消失所需的时间)　(4)无关变量　(5)紫色　胃蛋白酶的化学本质为蛋白质，且反应前后胃蛋白酶的化学性质和数量均不变，所以会与双缩脲试剂发生紫色反应 亮剑高考3　有关酶的实验探究 ‎(时间：15分钟)‎ ‎ [规律方法]‎ 依据实验目的准确选取实验材料和检测指标 实验目的 实验材料 检测指标(试剂)‎ 备注 高效性 过氧化氢与过氧化氢酶、Fe3＋‎ O2产生的快慢或多少 与无机催化剂对比 专一性 淀粉、蔗糖与淀粉酶 斐林试剂 不能用碘液 淀粉和淀粉酶 碘液 不能用斐林试剂 温度对酶活性的影响 pH对酶活性的影响 过氧化氢与过氧化氢酶 O2产生的快慢或多少 不选用淀粉和淀粉酶 ‎[方法体验]‎ ‎1.下列有关实验操作的叙述，正确的是(　　)‎ A.不可利用淀粉、淀粉酶和斐林试剂探究温度对淀粉酶活性的影响 B.验证酶的高效性时，可选多种酶进行相互对照 C.探究温度对淀粉酶活性的影响时分别在0 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃条件下进行 D.探究pH对酶活性的影响时，应设置过酸、过碱和中性三组实验 解析　用斐林试剂鉴定还原糖时需要水浴加热，会对探究温度对酶活性的影响实验的结果产生影响，因此在探究温度对淀粉酶活性的影响实验中，一般用碘液而不用斐林试剂，A正确；验证酶的高效性时，应选择酶与无机催化剂进行对照，B错误；探究温度对淀粉酶活性的影响时，温度为自变量，应分别在不同温度条件下进行，且具有一定的温度梯度，C错误；探究pH对酶活性影响时，过酸、过碱会使酶变性失活，使实验结果不精确，应设置包括酸性、中性、碱性在内的一系列pH梯度进行实验，使实验结果尽可能精确，D错误。‎ 答案　A ‎2.(2019·广东佛山质检)某同学进行了下列有关酶的实验：‎ 甲组：淀粉溶液＋新鲜唾液＋斐林试剂→有砖红色沉淀 乙组：蔗糖溶液＋新鲜唾液＋斐林试剂→无砖红色沉淀 丙组：蔗糖溶液＋蔗糖酶溶液＋斐林试剂→？‎ 下列叙述正确的是(　　)‎ A.丙组的实验结果是“无砖红色沉淀”‎ B.加入斐林试剂后通常还应沸水浴加热 C.该同学的实验目的是验证酶的专一性 D.为省去水浴加热步骤，可用碘液代替斐林试剂 解析　丙组中，蔗糖酶可以把蔗糖水解为葡萄糖与果糖，二者均为还原糖，其在水浴加热条件下与斐林试剂反应会产生砖红色沉淀，A错误；加入斐林试剂后通常还应水浴加热，水浴加热的温度在50～65 ℃‎ 之间，B错误；实验中淀粉酶能分解淀粉，不能分解蔗糖，而蔗糖只能被蔗糖酶分解，证明酶具有专一性，C正确；碘液只能检测淀粉是否水解，而不能检测蔗糖是否水解，D错误。‎ 答案　C ‎3.(2018·河南安阳市二模)某学习小组在学习了用过氧化氢酶探究pH对酶活性影响的实验后，进行了以下实验：取3支洁净的试管，依次编号为1～3，分别向各试管中加入2 mL的过氧化氢溶液，再分别向1～3号试管加入1 mL的HCl溶液、蒸馏水和NaOH溶液，使其pH分别为2、7、12，最后向各试管中均加入2滴新鲜的肝脏研磨液。结果发现2号和3号试管都有大量气泡产生，而1号试管几乎无气泡产生。3号试管的实验现象与预期不符，该小组同学查阅资料后认为，pH也可能影响过氧化氢自身的分解，为验证此假设他们又进行了下表所示实验。请回答下列问题：‎ 酸性(pH＝2)‎ 中性(pH＝7)‎ 碱性(pH＝12)‎ 试管编号 a b c d e f 步骤一 向1 mL HCl溶液中滴加2滴新鲜肝脏研磨液 向1 mL HCl溶液中滴加2滴蒸馏水 向1 mL蒸馏水中滴加2滴新鲜肝脏研磨液 B 向1 mL NaOH溶液中滴加2滴新鲜肝脏研磨液 C 步骤二 向各试管中加入2 mL过氧化氢溶液 单位时间气泡量 无 A 大量 少量 大量 大量 ‎(1)上表所示实验的自变量除pH外，还有________。表中的A、B、C分别表示________、________、________。‎ ‎(2)从表中实验方案可推测该小组认为3号试管中实验现象出现的原因是__________________________________________________________________。‎ 解析　(1)从题意分析可知，表中所示实验的自变量是pH、(过氧化氢)酶的有无(或是否添加新鲜肝脏研磨液)。从表中b号试管加入的试剂推测可知，d和f试管的操作步骤分别是向1 mL蒸馏水中滴加2滴蒸馏水、向1 mL NaOH溶液中滴加2滴蒸馏水，a试管无气泡产生，因此推测现象A也是无气泡产生。‎ 答案　(1)(过氧化氢)酶的有无(或是否添加新鲜肝脏研磨液)　无　向1 mL蒸馏水中滴加2滴蒸馏水　向1 mL NaOH溶液中滴加2滴蒸馏水 ‎(2)碱性环境下，NaOH会促进过氧化氢分解(答案合理即可)‎ ‎4.(2019·湖北黄冈调研)为探究温度对过氧化氢酶活性的影响，科研人员以质量分数为2%的酵母菌液作为酶源，进行如下探究实验：‎ ‎①设计如图所示的实验装置。实验组注射器A内吸入体积分数为1%的过氧化氢溶液5 mL，注射器B内吸入质量分数为2%的酵母菌液2 mL。对照组注射器A内吸入体积分数为1%的过氧化氢溶液5 mL，注射器B内吸入蒸馏水2 mL。用乳胶管连接注射器A和B，在乳胶管上夹上止水夹。‎ ‎②设置温度梯度：0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃，将实验组和对照组装置分别在相应温度下保温10 min。‎ ‎③打开止水夹，将注射器A中的过氧化氢溶液匀速推至注射器B中，立即关闭止水夹，记录注射器B中活塞所处的刻度。5 min后再次记录刻度，计算刻度变化量，重复3次。‎ ‎④将对照组和实验组在各温度条件下获得的3次实验数据作相应处理，绘制如图所示曲线。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)步骤①中设置对照组的目的是________________________________________。‎ 步骤②中将实验组装置分别在相应温度下先保温10 min的目的是___________________________________________________________________。‎ 步骤④中的“相应处理”是指_________________________________________。‎ ‎(2)有人认为，本实验不宜采用过氧化氢溶液作为“探究温度对酶活性的影响”的实验材料。你________(填“同意”或“不同意”)他的观点，请简要说明理由：_________________________________________________________________。‎ ‎(3)经反复尝试，该实验选择体积分数为1%的过氧化氢溶液较合理。若过氧化氢溶液浓度过高，可能带来的影响是________________________________________。‎ ‎(4)有人认为，以酵母菌液作为过氧化氢酶源不是很严谨，原因是___________________________________________________________________。‎ 解析　(1)由题意“探究温度对过氧化氢酶活性的影响”可知，该实验的自变量是温度，因变量是酶的活性。分析实验步骤可知因变量可用注射器的刻度变化量表示。步骤①中设置对照组的目的是排除无关变量对过氧化氢分解的影响。为了控制单一变量且保证酵母菌液和过氧化氢溶液在混合前达到需控制的温度，步骤②中实验组装置应该分别在相应温度下先保温10 min。多次实验的数据应以其平均值作为最终的实验结果参考。(2)据图分析，实验组：在实验所设温度范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐升高，30 ℃时酶的活性最高，而超过30 ℃后酶的活性又逐渐降低，直至完全失活。同时，对照组实验结果表明过氧化氢在0～60 ℃之间未发生明显的分解，因此可以采用过氧化氢溶液作为“探究温度对酶活性的影响”的实验材料。(3)步骤③中选择体积分数为1%的过氧化氢溶液较合理，若过氧化氢溶液浓度过高可能会导致气体产生速率过快(或量过多)，不利于实验结果的观察和记录。(4)由于酵母菌体内的其他物质也可能催化过氧化氢分解，因此该实验以酵母菌液作为过氧化氢酶源不是很严谨。‎ 答案　(1)排除无关变量对过氧化氢分解的影响　保证酵母菌液和过氧化氢溶液在混合前达到需控制的温度　求3次数据的平均值　(2)不同意　实验结果表明过氧化氢在0～60 ℃之间未发生明显的分解　(3)产生气体速率过快(或量过多)，不利于实验结果的观察和记录　(4)酵母菌体内的其他物质也可能催化过氧化氢分解