2024-2025學(xué)年高中生物第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用素能提升課酶的相關(guān)設(shè)計(jì)和分析學(xué)案新人教版必修1

PAGE5-酶的相關(guān)設(shè)計(jì)和分析[核心精要]一、酶相關(guān)試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的“酶解法”1．鑒定酶本質(zhì)的“酶解法”模型“酶解法”——從酶的化學(xué)本質(zhì)上來(lái)講，絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA。其必需保持正常的結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮催化作用，因此可以分別利用蛋白酶和RNA酶處理某酶，再視察其功能是否受影響來(lái)確定該酶的本質(zhì)。設(shè)計(jì)如圖方案：2．試驗(yàn)設(shè)計(jì)中也可用酶催化底物分解，依據(jù)底物的變更，來(lái)證明酶的作用。二、酶相關(guān)試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的“對(duì)比法”1．對(duì)比法驗(yàn)證酶的高效性(1)設(shè)計(jì)思路：通過(guò)將不同類型催化劑(主要是酶與無(wú)機(jī)催化劑)催化底物的反應(yīng)速率進(jìn)行比較，得出結(jié)論。(2)設(shè)計(jì)方案項(xiàng)目試驗(yàn)組比照組材料等量的同一種底物試劑與底物相對(duì)應(yīng)的酶溶液(如生物材料研磨液)等量的無(wú)機(jī)催化劑現(xiàn)象反應(yīng)速率很快，或反應(yīng)用時(shí)短反應(yīng)速率緩慢，或反應(yīng)用時(shí)長(zhǎng)結(jié)論酶具有高效性2.對(duì)比法驗(yàn)證酶的專一性(1)設(shè)計(jì)思路：常見(jiàn)的方案有兩種，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最終通過(guò)視察酶促反應(yīng)能否進(jìn)行得出結(jié)論。(2)設(shè)計(jì)方案項(xiàng)目方案一方案二試驗(yàn)組比照組試驗(yàn)組比照組材料同種底物(等量)與酶相對(duì)應(yīng)的底物另外一種底物試劑與底物相對(duì)應(yīng)的酶另外一種酶同一種酶(等量)現(xiàn)象發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)結(jié)論酶具有專一性三、酶相關(guān)試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的“梯度法”“梯度法”探究酶的最適溫度或最適pH1．設(shè)計(jì)思路2．設(shè)計(jì)方案[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]1．下列有關(guān)酶特性的試驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，正確的是()A．用淀粉酶和淀粉、蔗糖驗(yàn)證酶的專一性時(shí)，選用碘液作為檢測(cè)試劑B．用過(guò)氧化氫和簇新的豬肝研磨液、氯化鐵溶液來(lái)驗(yàn)證酶的高效性C．以過(guò)氧化氫為底物，探究溫度對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響D．探究胃蛋白酶的最適pH時(shí)，先將其加入蛋清中再加入緩沖液B[用淀粉酶和淀粉、蔗糖驗(yàn)證酶的專一性時(shí)，不宜選用碘液作為檢測(cè)試劑，因?yàn)榈庖翰荒芘c蔗糖產(chǎn)生顯色反應(yīng)，應(yīng)用斐林試劑檢測(cè)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；不能以過(guò)氧化氫為底物，探究溫度對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響，因?yàn)檫^(guò)氧化氫在加熱時(shí)分解加快，自變量限制不精確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；探究胃蛋白酶的最適pH時(shí)，將其加入蛋清中再加入緩沖液，酶與底物一旦混合，反應(yīng)就起先了，應(yīng)先加緩沖液再加入蛋清，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．取經(jīng)過(guò)編號(hào)的5支試管分別加入2mL0.5mol/L的過(guò)氧化氫溶液，進(jìn)行如下試驗(yàn)，依據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容，下列說(shuō)法正確的是()試管編號(hào)12345加入物質(zhì)適量唾液銹鐵釘生土豆塊熟土豆塊生土豆塊＋稀鹽酸試驗(yàn)結(jié)果幾乎無(wú)氣泡少量氣泡大量氣泡幾乎無(wú)氣泡幾乎無(wú)氣泡A.說(shuō)明酶具有高效性的是3號(hào)和4號(hào)試驗(yàn)B．1號(hào)和3號(hào)比照不能說(shuō)明酶有專一性C．各組試驗(yàn)都不能體現(xiàn)酶的活性與溫度之間的關(guān)系D．3號(hào)和5號(hào)比照可以說(shuō)明酶的活性受pH的影響D[證明酶具有高效性需對(duì)比無(wú)機(jī)催化劑與酶的催化作用，2號(hào)和3號(hào)試驗(yàn)可證明酶具有高效性，A錯(cuò)誤；1號(hào)和3號(hào)分別用唾液淀粉酶和過(guò)氧化氫酶與過(guò)氧化氫溶液反應(yīng)，兩組試驗(yàn)結(jié)果比照可說(shuō)明酶具有專一性，B錯(cuò)誤；3號(hào)和4號(hào)的試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明高溫會(huì)使酶活性降低，C錯(cuò)誤；3號(hào)和5號(hào)的試驗(yàn)結(jié)果可以說(shuō)明pH降低會(huì)使酶活性降低，D正確。]3．某科研小組經(jīng)探討得知X酶存在于人的肝細(xì)胞中，能將糖原分解為還原糖。酶必需保持正常的結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮催化作用，請(qǐng)利用這一原理設(shè)計(jì)試驗(yàn)，探究X酶的化學(xué)本質(zhì)原委是蛋白質(zhì)還是RNA。簡(jiǎn)要寫出試驗(yàn)思路，并預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論(要求：試驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個(gè)組)。[解析]試驗(yàn)設(shè)置甲組和乙組，兩組試驗(yàn)分別用蛋白酶和RNA酶處理X酶，然后與糖原混合檢測(cè)兩組試驗(yàn)中X酶有無(wú)活性。檢測(cè)X酶是否有活性可用斐林試劑與產(chǎn)物反應(yīng)是否產(chǎn)生了顏色變更來(lái)完成。[答案]試驗(yàn)思路：甲組：將X酶用蛋白酶處理，再與糖原溶液混合，在相宜條件下保持一段時(shí)間后，檢測(cè)是否有還原糖產(chǎn)生。乙組：將X酶用RNA酶處理，再與糖原溶液混合，在相宜條件下保持一段時(shí)間后，檢測(cè)是否有還原糖產(chǎn)生。預(yù)期結(jié)果及結(jié)論：①若甲組有還原糖生成，乙組沒(méi)有還原糖生成，則說(shuō)明X酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA；②若甲組沒(méi)有還原糖生成，乙組有還原糖生成，則說(shuō)明X酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。4．現(xiàn)有兩種淀粉酶A與B，某生物愛(ài)好小組為探究不同溫度條件下這兩種淀粉酶的活性，設(shè)計(jì)如下探究試驗(yàn)：12345678Ⅰ.設(shè)置水浴缸溫度(℃)2030405020304050Ⅱ.取8支試管各加入淀粉溶液10mL，分別保溫5分鐘Ⅲ.另取8支試管各加入等量淀粉酶溶液，分別保溫5分鐘酶A酶A酶A酶A酶B酶B酶B酶BⅣ.將同組兩個(gè)試管中的淀粉溶液與淀粉酶溶液混合搖勻，保溫5分鐘試驗(yàn)結(jié)果：對(duì)各組淀粉剩余量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下圖所示。分析回答下列問(wèn)題：(1)該試驗(yàn)的自變量是________和________。(2)依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，酶B在________℃條件時(shí)活性較高。(3)本試驗(yàn)?zāi)懿荒苡渺沉衷噭z測(cè)生成物麥芽糖的含量來(lái)表示？________，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若要進(jìn)一步探究酶B的最適溫度，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要思路應(yīng)是在________℃之間設(shè)立較小等溫度梯度的分組試驗(yàn)，按上述步驟進(jìn)行試驗(yàn)，分析結(jié)果得出結(jié)論。[解析](1)自變量是在試驗(yàn)過(guò)程中可以變更的量，依據(jù)表格可以看出本試驗(yàn)有兩個(gè)自變量，即酶的種類和溫度。(2)酶B在40℃條件時(shí)淀粉剩余量較少，所以酶B在40℃條件時(shí)活性較高。(3)因?yàn)橛渺沉衷噭┬杷〖訜?，加熱也?huì)對(duì)酶的活性產(chǎn)生影響，使試驗(yàn)結(jié)果不行靠，所以不能用斐林試劑檢測(cè)生成物麥芽糖的含量來(lái)表示。(4)要進(jìn)一步探究酶B的最適溫度，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要思路應(yīng)是設(shè)計(jì)更多的溫度梯度，分別測(cè)量淀粉的分解狀況，即在30～50℃之間設(shè)立較小等溫度梯度的分組試驗(yàn)，按上述步驟進(jìn)行試驗(yàn)，分析結(jié)果得出結(jié)論。[答案](1)溫度酶的種類(2)40(3)不能斐林試劑檢測(cè)時(shí)需水浴加熱，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)體系溫度發(fā)生變更，影響試驗(yàn)結(jié)果(4)30～505．請(qǐng)用所給的試驗(yàn)材料和用具，設(shè)計(jì)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證哺乳動(dòng)物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性。要求完成試驗(yàn)設(shè)計(jì)、補(bǔ)充試驗(yàn)步驟、預(yù)料試驗(yàn)結(jié)果、得出試驗(yàn)結(jié)論，并回答問(wèn)題：試驗(yàn)材料與用具：相宜濃度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4種溶液、斐林試劑、試管、恒溫水浴鍋。(1)若“＋”代表加入適量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙等代表試管標(biāo)號(hào)，請(qǐng)用這些符號(hào)完成下表試驗(yàn)設(shè)計(jì)(把答案填在相應(yīng)的表格中)。(2)試驗(yàn)步驟：①依據(jù)上表中的設(shè)計(jì)，取試管、加溶液。②___________________________________________________。③__________________________________________________。④__________________________________________________。(3)結(jié)果預(yù)料：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)結(jié)論：________________________________。[解析](1)試驗(yàn)材料中給出了兩種酶溶液，兩種底物溶液，甲試管加入了蔗糖溶液和蔗糖酶溶液，另外三支試管應(yīng)分別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。(2)探討的兩種酶都是哺乳動(dòng)物的酶，因此要37℃恒溫水浴一段時(shí)間，用斐林試劑檢測(cè)時(shí)應(yīng)50～65℃恒溫水浴。[答案](1)如下表所示溶液試管蔗糖溶