高中生物浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第二节 酶是生物催化剂导学案

这是一份高中生物浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第二节 酶是生物催化剂导学案
　与酶有关的变量分析[核心精要]1．实验中三类变量的分析2．通过对照设置把握三种实验变量：(1)自变量的控制原则——单一变量原则。(2)无关变量控制原则——等量适宜原则。(3)因变量的控制原则——可观测性原则。[对点训练]1．实验过程中可以变化的因素称为变量。下列关于实验变量的说法，不正确的是(　　)A．一个实验只能有一个自变量，而因变量可为多个B．对实验结果不造成影响的变量称为无关变量C．实验不一定有空白对照组，但一定有对照D．一个实验的自变量可能是另一个实验的无关变量B　[探究光照强度对光合作用的影响，自变量是光照强度，因变量是O2的释放量或CO2的吸收量，可见，一个实验只能有一个自变量，而因变量可为多个，A正确；除自变量外，实验过程中可能还会存在一些对实验结果造成影响的可变因素，这些变量称为无关变量，B错误；对照的目的是平衡和消除无关变量对实验结果的影响，因此实验不一定有空白对照组，但一定有对照，C正确；探究温度对酶活性的影响，自变量是温度的不同，而探究pH对酶活性的影响，自变量是pH不同，温度是无关变量之一，因此一个实验的自变量可能是另一个实验的无关变量，D正确。]2．在下图所示的实验中属于实验变量(自变量)的是(　　)A．催化剂不同　　　　 B．环境温度不同C．试管的大小 D．试管中的过氧化氢溶液的量A　[由图可知，本题探究无机催化剂(氯化铁)和有机催化剂(过氧化氢酶)对过氧化氢的分解，实验的自变量是催化剂的种类。故本题选A。]3．下列有关酶特性的实验中，叙述错误的是(　　)A．验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类B．验证酶的专一性时，自变量是酶的种类或底物的种类C．探究pH对酶活性的影响时，pH是自变量，温度是无关变量D．探究酶作用的最适温度时，应设置高温、室温、低温三组实验D　[酶的高效性是与无机催化剂相比而言的，验证酶的高效性自变量是催化剂的种类，A正确；验证酶的专一性，可以是底物相同，酶的种类不同，也可以是酶种类相同，底物不同，B正确；探究pH对酶活性的影响时，自变量是pH梯度，温度的量为无关变量，因变量是底物的消耗量速率，C正确；探究温度对酶活性的影响，温度是自变量，设置温度梯度应该在最适温度处展开设计温度，D错误。]4．现有两种淀粉酶A与B，某小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，做了如下探究实验。实验过程：实验结果：对各组淀粉含量进行检测，结果如图所示。(1)该实验的自变量是__________，无关变量有________________(至少写出2种)。(2)根据实验结果分析，酶A在________________℃条件时活性较高。(3)此实验通过检测淀粉的剩余量来表示酶的活性，不能用本尼迪特试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示，说明理由：____________________。(4)若要进一步探究酶B的最适温度，实验设计的主要思路应是：在________℃之间设立较小等温度梯度的分组实验，按上述步骤进行实验，分析结果得出结论。解析：(1)自变量是在实验过程中可以人为改变的变量，根据表格可以看出本实验有两个自变量，即酶的种类和温度；在实验中存在的一些除自变量以外的对实验结果造成影响的可变因素称为无关变量。本实验的无关变量有溶液的量、反应时间、pH等。(2)根据实验结果分析可知，酶A在50 ℃条件时淀粉含量最少，酶活性相对其他温度时较高。(3)用本尼迪特试剂检测时需水浴加热，会导致温度发生改变，影响实验结果，所以不能用本尼迪特试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示酶的活性。(4)根据实验结果可知，在30～40 ℃范围内随温度的升高酶B活性升高，40～50 ℃范围内随温度的升高酶B活性降低，因此在预实验的基础上要进一步探究酶B的最适温度，可在30～50 ℃之间设置较小温度梯度进行研究。答案：(1)温度、酶的种类　溶液的量、反应时间、pH等　(2)50　(3)本尼迪特试剂检测时需水浴加热，会导致温度发生改变，影响实验结果　(4)30～50　探究酶的本质、特性及影响因素的思路与方法[核心精要]1．“试剂检测法”鉴定酶的本质是蛋白质2．“对比实验法”验证酶的催化作用、高效性、专一性(1)酶具有催化作用的实验设计思路 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(实验组：底物＋相应酶液\o(――→,\s\up9(检测))底物被分解,对照组：底物＋等量蒸馏水\o(――→,\s\up9(检测))底物不被分解))(2)酶的专一性实验设计思路 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(实验组：底物＋相应酶液\o(――→,\s\up9(检测))底物被分解,对照组：另一底物＋与实验组相同酶液\o(――→,\s\up9(检测))\a\vs4\al(底物不,被分解)))或者 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(实验组：底物＋相应酶液\o(――→,\s\up9(检测))底物被分解,对照组：相同底物＋另一种酶液\o(――→,\s\up9(检测))\a\vs4\al(底物不,被分解)))(3)酶的高效性实验设计思路 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(对照组：反应物＋无机催化剂\o(――→,\s\up9(检测))底物分解速率,实验组：反应物＋等量酶溶液\o(――→,\s\up9(检测))底物分解速率))3．“梯度法”探究酶的最适温度或最适pH(1)实验设计思路 eq \b\lc\ (\a\vs4\al\co1(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)) eq \o(――→,\s\up9(检测)) eq \a\vs4\al(底物的分解量,（或剩余量）或,产物的生成量)(2)实验设计程序酶活性实验探究中的“三宜”“四不宜”(1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂“宜”选用本尼迪特试剂，“不宜”选用碘­碘化钾溶液，因为碘­碘化钾溶液无法检测蔗糖是否被分解。(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂“宜”选用碘­碘化钾溶液，“不宜”选用本尼迪特试剂，因为用本尼迪特试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。(3)在探究pH对酶活性影响时，“宜”保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与底物接触，“不宜”在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。(4)在探究酶的适宜温度的实验中，“不宜”选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。[对点训练]1．下列实验能证明蛋白酶具有水解蛋白质作用的最佳方案是(　　)A．在装有蛋清的两试管中分别加入等量的蛋白酶和蒸馏水，然后滴加双缩脲试剂观察是否变成紫色B．在装有煮熟的蛋白块的两试管中分别加入等量的蛋白酶和蒸馏水，一段时间后直接观察蛋白块的大小C．在装有蛋清的两试管中分别加入等量的蛋白酶和蒸馏水，然后滴加本尼迪特试剂加热后观察是否变成红黄色D．在装有煮熟的蛋白块的两试管中分别加入等量的蛋白酶和蒸馏水，然后滴加双缩脲试剂观察是否变成紫色B　[蛋清中含有蛋白质，蛋白酶的化学本质是蛋白质，煮熟的蛋白块空间结构被破坏，所以装有蛋清(或煮熟蛋白块)的两试管中分别加入等量的蛋白酶和蒸馏水，然后滴加双缩脲试剂观察两试管都会变成紫色，A、D项错误；如果蛋白质被分解则蛋白块变小，反之则不变，B项正确；本尼迪特试剂用于检测还原糖的有无，无法用于检测蛋白质，C项错误。]2．关于酶的实验，下列叙述合理的是(　　)A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液试剂验证酶的专一性B．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响C．利用糨糊、新鲜的小麦淀粉酶滤液、清水和碘液，就可验证酶是具有高效性的D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH为1.5左右的等梯度缓冲液验证pH对酶活性的影响D　[碘液可鉴定淀粉是否被水解，但不能鉴定蔗糖是否被水解，所以不能利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性，A项错误；温度升高会使过氧化氢的分解速率升高，因此如果利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响时，如果温度变化，引起过氧化氢分解速率的因素是温度和酶活性，有2个自变量，因此不能利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，B项错误；验证酶的高效性，需要和无机催化剂进行对比，才能说明酶的高效性，C项错误；胃蛋白酶的最适pH为1.5左右，所以验证pH对胃蛋白酶活性的影响，可以设置pH为1.5左右的等梯度缓冲液来验证，D项正确。]3．下列关于“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验的叙述，错误的是(　　)A．不同组别滤纸片的大小和数量应相同B．需将含有酶的滤纸片贴在反应小室的内壁上C．反应时间不宜过长，主要原因是时间过长会导致酶消耗过多D．完成某pH组实验后，反应小室经充分冲洗可用于其他pH组C　[探究pH对过氧化氢酶的影响，不同组别滤纸片的大小和数量是无关变量，应相同，A正确；需将含有酶的滤纸片贴在反应小室的内壁上，B正确；酶是生物催化剂，反应前后不变，C错误；完成某pH组实验后，反应小室经充分冲洗可用于其他pH组，D正确。]4．为研究Cu2＋和Cl－对唾液淀粉酶活性的影响，某小组设计了如下操作顺序的实验方案：甲组：CuSO4溶液—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测乙组：NaCl溶液—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测丙组：蒸馏水—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测各组试剂量均适宜，下列对该实验方案的评价，不合理的是(　　)A．缓冲液的pH应控制为最适pHB．保温的温度应控制在37 ℃左右C．宜选用碘液来检测淀粉的剩余量D．设置的丙组对照实验能达成实验目的D　[缓冲液的作用是为了调节pH，维持pH稳定的，本实验pH以及温度都是无关变量，为了避免温度和pH对实验的干扰，因此温度和pH都应该设置到最适，A、B正确；本实验的因变量可以是淀粉的剩余量，根据碘遇淀粉变蓝可以检测实验中淀粉是否有剩余，与对照组相比较说明Cu2＋和Cl－对唾液淀粉酶活性的影响，C正确；甲、乙两组实验中除了有Cu2＋和Cl－，还有硫酸根离子和钠离子，需要排除二者对实验的干扰，因此对照组还需要再设置组排除硫酸根离子和钠离子干扰的对照实验，因此丙设置不能达成实验目的，D错误。]5．某兴趣小组为探究不同温度对酶活性的影响(反应物充足)，甲、丁加入了1单位的淀粉酶，乙、丙加入了0.75单位的淀粉酶，分别反应一段时间后测定淀粉的剩余量，实验结果如图所示。回答下列问题。(1)该实验的自变量是________________。酶的活性可以用_____________来表示，该种淀粉酶的最适温度是________________。(2)该实验的设计思路是__________________。解析：(1)自变量是在实验过程中可以变化的量，根据题意和曲线可以看出本实验有两个自变量，即温度和酶的数量。酶的活性可以用单位时间单位酶量催化下反应物的消耗量或产物生成量或单位时间单位酶量催化下反应速率，用公式表示为 eq \f(反应物消耗量（产物的生成量）,时间×酶量)，根据题图分析可知，该种淀粉酶的最适温度是甲所对应的温度。(2)探究不同温度对酶活性的影响时，设计实验的思路是不同温度，测定单位时间、单位淀粉量下淀粉的消耗量，通过计算结果反映出酶的活性。答案：(1)温度和酶的数量　 eq \f(反应物消耗量（产物的生成量）,时间×酶量)53 ℃　(2)不同温度，测定单位时间、单位淀粉量下淀粉的消耗量，通过计算结果反映出酶的活性6．将新鲜萝卜磨碎、过滤得到提取液。在温度为30 ℃的条件下，取等量提取液分别加到四个盛有pH分别为3、5、7、9的100 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液的烧杯中，结果每一个烧杯都产生气体，然后，将加入四个烧杯中提取液的量减半，重复上述实验。在相同时间内，分别测得两次实验中过氧化氢的含量变化并绘制成如下图1所示曲线，请回答下列问题。图1(1)该实验的目的是___________________________________。(2)该实验中的自变量是_______________________________。(3)曲线A和B中，过氧化氢含量的最低点位于横坐标同一位置的原因是____________________________。(4)曲线A是第________________次实验的结果，原因最可能是_______________________________________________________。(5)下图2表示萝卜的过氧化氢酶在体外的最适条件下，底物浓度对酶所催化反应的速率的影响。请在图上画出：图2①如果在A点时，将温度提高5 ℃时的曲线变化；②如果在B点时，向反应混合物中加入少量同种酶的曲线变化；③如果在C点时加入大量pH为1.8的盐酸的曲线变化。解析：(1)(2)实验过程中的自变量是pH的大小和提取液的量，因变量是随自变量的变化而改变的变量，pH改变，随之改变的是产生气泡的多少，所以因变量是单位时间内产生气泡的多少。所以此实验的目的是探究过氧化氢在不同pH条件及不同量的提取液条件下分解的快慢。(3)同一种酶的最适pH是不变的，所以在曲线A和B中，过氧化氢含量的最低点位于横坐标同一位置。(4)曲线A与曲线B相比，在单位时间内分解的过氧化氢的量较少，可能是由于提取液的含量减少导致酶的含量减少所致，所以曲线A有可能表示第二次实验的结果。(5)①图2表示萝卜的过氧化氢酶在体外的最适条件下，底物浓度对酶所催化反应的速率的影响。若A点时，将温度提高5℃，温度高于最适温度，酶促反应速率降低；②酶的含量增加，酶促反应速率也相应加快；③过低的pH，有可能导致酶失去活性。据此作图即可。答案：(1)探究过氧化氢在不同pH条件及不同量的提取液条件下分解的快慢(或探究等量的提取液在不同pH条件下对过氧化氢分解的影响及同种不同量提取液在相同pH条件下对过氧化氢分解的影响)　(2)pH的大小和提取液的量　(3)同一种酶的最适pH不变　(4)二　A中含酶量较少，相同时间分解的过氧化氢量较少(5)见图：组别步骤12345678Ⅰ.设置水浴缸温度(℃)　　　2030405020304050Ⅱ.取8支试管各加入淀粉溶液(mL)，分别保温5分钟1010101010101010Ⅲ.另取8支试管各加入等量淀粉酶溶液，分别保温5分钟酶A酶A酶A酶A酶B酶B酶B酶BⅣ.将同组两支试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀，保温5分钟