第5章 微专题系列(二) 酶的相关实验设计与分析-【金版新学案】2024-2025学年新教材高一生物必修1 分子与细胞同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019 单选）

微专题系列(二) 酶的相关实验设计与分析 　 第5章　细胞的能量供应和应用 一、“试剂法”和“酶解法”探究酶的本质 1 二、“对照法”验证酶的高效性和专一性 2 三、“梯度法”探究酶的最适温度或最适pH 3 跟踪训练 4 内容索引 一、“试剂法”和“酶解法”探究酶的本质 返回 1．探究酶的本质是否为蛋白质(试剂检测法) 项目 实验组 对照组 材料 待测酶溶液 (等量) 已知蛋白液 试剂 分别加入等量的双缩脲试剂 现象 是否呈现紫色 呈现紫色 结论 实验组呈现紫色说明该酶的化学本质为蛋白质，否则该酶的化学本质不是蛋白质 2．探究酶的本质是否为RNA(酶解法) 某同学为验证过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA，根据实验室提供的材料进行以下实验，请帮他补充完整。 实验材料和试剂：新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，过氧化氢酶溶液，蛋白酶，RNA水解酶(能催化RNA水解)，试管，量筒，滴管，试管架，试管夹等。 (1)实验步骤： ①取适量过氧化氢酶溶液均分为两份，分别用________________________ _______处理，备用。 适量的蛋白酶和等量的RNA 水解酶 典例1 ②取三支试管，分别编号为A、B、C，试管中分别加入________________ ___________________________。 等量的新配制的体 积分数为3%的过氧化氢溶液 ③向A试管中滴加两滴过氧化氢酶溶液，B、C试管的处理是____________ _________________________________________________________________________________________________。 B试管中加入等量的用蛋白酶处理过的过氧化氢酶溶液，C试管中加入等量的用RNA水解酶处理过的过氧化氢酶溶液　 要验证过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA，自变量是加入的水解酶的种类，可用过氧化氢能否被分解产生气泡来检测过氧化氢酶是否被水解。①取适量过氧化氢酶溶液均分为两份，分别用适量的蛋白酶和等量的RNA水解酶处理，备用。②取三支试管，分别编号为A、B、C，试管中分别加入等量的新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液。③向A试管中滴加两滴过氧化氢酶溶液，B试管中加入等量的用蛋白酶处理过的过氧化氢酶溶液，C试管中加入等量的用RNA水解酶处理过的过氧化氢酶溶液。④观察三支试管中气泡产生的速率。 ④观察三支试管中气泡产生的速率。 (2)预期实验结果，得出实验结论。 实验结果：______________________________________________________ ______。 实验结论：_______________________________________。 A、C试管中气泡产生速率快，B试管中气泡产生速率慢或无 过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA 气泡 实验结果：A、C试管中气泡产生速率快，B试管中气泡产生速率慢或无气泡。实验结论：过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA。 返回 二、“对照法”验证酶的高效性和专一性 返回 1．验证酶的高效性 (1)设计思路 验证酶高效性的方法是对比法，即通过对不同类型的催化剂(主要是与无机催化剂作比较)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 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 验证酶专一性的方法也是对比法，常见的有两种方案：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 材料 底物相同(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 (2023·安徽滁州高一期末)某同学为验证酶的专一性和高效性设计了两套实验方案，如表所示。实验温度和pH均处于适宜条件。下列相关叙述错误的是 √ 方案 催化剂 底物 ① 淀粉酶、蔗糖酶 淀粉 ② 过氧化氢酶、FeCl3溶液 过氧化氢 A．方案①的自变量是酶的种类，淀粉溶液浓度属于无关变量 B．方案①的目的是验证酶的专一性，可用斐林试剂或碘液检测 C．方案②的pH和温度都属于无关变量，不会影响实验结果 D．方案②的目的是验证酶的高效性，加酶组产生气泡速率快 典例2 方案①是验证酶的专一性，自变量是酶的种类，其他条件如淀粉溶液浓度属于无关变量，A正确。淀粉在淀粉酶的作用下水解为麦芽糖，麦芽糖是还原糖，可以用斐林试剂检测；淀粉在蔗糖酶的作用下不发生水解反应，淀粉是非还原糖，与斐林试剂作用无砖红色沉淀生成，故方案①的目的是验证酶的专一性，可用斐林试剂检测；淀粉遇碘变蓝，淀粉在淀粉酶作用下水解为麦芽糖，在蔗糖酶作用下不发生水解反应，故也可用碘液进行检测是否将淀粉水解，B正确。 方案 催化剂 底物 ① 淀粉酶、蔗糖酶 淀粉 ② 过氧化氢酶、FeCl3溶液 过氧化氢 方案②验证酶的高效性，自变量是催化剂的种类，pH和温度属于无关变量会影响实验结果，故无关变量保持相同且适宜，C错误。方案②的目的是验证酶的高效性，相同的时间内加酶的一组产生气泡数较多，产生气泡速率快，D正确。 方案 催化剂 底物 ① 淀粉酶、蔗糖酶 淀粉 ② 过氧化氢酶、FeCl3溶液 过氧化氢 返回 三、“梯度法”探究酶的最适温度或最适pH 返回 1．实验设计思路 说明：①其他条件相同且适宜； ②相邻组间自变量差值越小，测得的最适温度(或pH)就越精确。 2．实验设计程序 下表分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验结果，已知α-淀粉酶作用的最适温度为 60 ℃。据此回答下列问题。 探究温度对酶活性影响的实验(实验一) 实验步骤 分组 甲组 乙组 丙组 ①新鲜的α-淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL ②可溶性淀粉溶液 5 mL 5 mL 5 mL ③将新鲜的α-淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合后分别恒温处理 ④控制温度 0 ℃ 60 ℃ 90 ℃ ⑤测定单位时间内淀粉的________ 典例3 (1)pH在实验一中属于________变量，而在实验二中属于_____变量。 探究过氧化氢酶的最适pH的实验(实验二) 组别 A组 B组 C组 D组 E组 pH 5 6 7 8 9 H2O2溶液完全分解所需时间/s 300 180 90 192 284 无关 自 实验一探究的是温度对酶活性的影响，自变量是温度，因变量是酶活性，pH为无关变量；而实验二是探究过氧化氢酶作用的最适pH，自变量是pH。 (2)实验一的步骤③操作错误，正确的操作应该是______________________ _________________________________________________________。 实验一的步骤⑤最好选用________(填试剂名称)来检测单位时间内淀粉的________。 使新鲜的α-淀粉酶溶液和 可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后再混合(其他合理答案也可)　 碘液 剩余量 探究温度对酶活性影响的实验中，应该先使酶和底物分别达到预设温度，然后再将底物和酶混合，否则会影响实验结果的准确性。淀粉遇碘液变蓝，因此实验一的步骤⑤最好选用碘液来检测单位时间内淀粉的剩余量，颜色越蓝，则单位时间内淀粉的剩余量越多，说明酶活性越低。 (3)如将实验一新鲜的α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液，你认为是否科学？______。为什么？____________________ ________。 不科学 因为温度会影响H2O2 的分解 温度会影响H2O2的分解，因此实验一中新鲜的α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液不能换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液。 (4)分析实验二的结果，可得到的结论是______________________________ ________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________；在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为________范围内设置梯度。 该过氧化氢酶的最适pH约为7，pH降低或升高，酶活性均降低(或在pH为5～7的范围内，随pH的升高，该过氧化氢酶活性升高；在pH为7～9的范围内，随pH的升高，该过氧化氢酶活性降低)　 6～8 由实验二的结果可知，在pH为5～7的范围内，随pH的升高，该过氧化氢酶活性升高；在pH为7～9的范围内，随pH的升高，该过氧化氢酶活性降低；该过氧化氢酶作用的最适pH约为7，pH降低或升高，酶活性均降低。在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为6～8的范围内设置pH梯度。 返回 跟　踪　训　练 返回 1．为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计合理的是 √ 实验编号 探究课题 选用材料与试剂 ① 温度对酶活性的影响 过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液 ② 温度对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 ③ pH对酶活性的影响 新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 ④ pH对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂 A．实验①　 B．实验② C．实验③　 D．实验④ 过氧化氢在高温下易分解，因此不能用过氧化氢作为底物来探究温度对酶活性的影响，A不合理；可以利用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液来探究温度对酶活性的影响，B合理；根据酶的专一性，蔗糖酶不能使淀粉水解，C不合理；淀粉在酸性条件下易分解，因此不能用淀粉作为底物探究pH对酶活性的影响，D不合理。 实验编号 探究课题 选用材料与试剂 ① 温度对酶活性的影响 过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液 ② 温度对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 ③ pH对酶活性的影响 新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 ④ pH对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂 2．据表分析，下列说法错误的是 √ 组别 ① ② ③ 质量分数为3%的可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL 反应温度 0 ℃ 60 ℃ 100 ℃ 碘液 2滴 2滴 2滴 A．本实验探究的是温度对淀粉酶活性的影响 B．淀粉酶溶液的浓度是本实验的无关变量 C．可溶性淀粉溶液和淀粉酶溶液需分别在所需温度下保温后再混合 D．①③组结果均出现蓝色，说明①③组淀粉酶均失活 温度是本实验的自变量，淀粉酶活性是因变量，所以本实验探究的是温度对淀粉酶活性的影响，A正确；淀粉酶溶液的浓度是本实验的无关变量，B正确；探究温度对淀粉酶活性的影响时，应先将淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别在所需温度下保温后再混合，C正确；0 ℃条件下淀粉酶活性很低，但不失活，100 ℃条件下淀粉酶失活，D错误。 组别 ① ② ③ 质量分数为3%的可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL 反应温度 0 ℃ 60 ℃ 100 ℃ 碘液 2滴 2滴 2滴 3．(2023·广东惠州高一期末)多酶片是一种复方制剂，其成分是胰酶和胃蛋白酶及辅料淀粉等，说明书如下图。已知人体食道和消化道环境的pH不一样，唾液的pH为6.2～7.4，胃液的pH为0.9～1.5，肠液的pH为7.6～8.4。回答下列问题。 多酶片说明书 性状：本品为肠溶衣与糖衣的双层包衣片，内层为胰酶，外层为胃蛋白酶。 适应症：用于消化不良、食欲缺乏。 用法用量：口服。一次2～3片，一日3次。 注意事项：本品在酸性条件下易破坏，故服用时切勿嚼碎。 (1)酶的作用机理是________________________，具有高效性、专一性以及________________的特性。 酶的作用机理是降低化学反应的活化能；酶的特点是高效性、专一性以及作用条件较温和。 降低化学反应的活化能 作用条件较温和 (2)糖衣以糖浆为主要包衣材料，有一定的防潮、隔绝空气、掩盖药物不良气味等作用，肠溶衣为一层特殊包裹物质，能使其包裹的药物顺利由胃进入小肠。结合多酶片的性状分析，服用多酶片时不能嚼碎的原因是防止胰酶___________________________。 酶作用的发挥需要适宜的pH等条件，服用多酶片时不能嚼碎的原因是防止胰酶在胃液的酸性环境中被破坏。 在胃液的酸性环境中被破坏 (3)为了探究pH对胃蛋白酶活性的影响，实验步骤如下： ①取规格相同的5支洁净试管，编号1、2、3、4、5； ②向5支试管中分别注入5mL一系列pH梯度的溶液。然后各加入5mL胃蛋白酶 溶液； ③向5支试管中各加入等量且适量的蛋白块，继续在恒温水浴锅中保温； ④将试管置于37 ℃的恒温水溶锅中保温5 min； ⑤观察5支试管中蛋白块体积变化情况，并记录蛋白块消失(完全被水解)的时间。 该实验的自变量是______________________________________，因变量是________ ____________________________________，无关变量有________________________ ______________________________________________。上述实验步骤的顺序有误，最合理的顺序应是____________________。(填序号) 一系列pH梯度的溶液(不同的pH或酸碱度)　 积变化情况(或蛋白块完全被水解的时间) 酶的用量、保温温度和时 间、蛋白块初始体积、5 mL一系列pH梯度的溶液等 ①→②→④→③→⑤ 蛋白块体 分析题意，本实验目的是探究pH对胃蛋白酶活性的影响，实验的自变量是不同的pH(一系列pH梯度的溶液)，因变量是胃蛋白酶活性，可通过蛋白块体积变化情况或蛋白块完全被水解的时间进行比较；无关变量是酶的用量、保温温度和时间、蛋白块初始体积、5 mL一系列pH梯度的溶液等，无关变量应保持等量且适宜；探究pH对胃蛋白酶活性的影响，应先在预设pH下再将酶和底物混合，故上述实验最合理的顺序应是①取规格相同的5支洁净试管，编号1、2、3、4、5(分组并编号)→②向5支试管中分别注入5 mL一系列pH梯度的溶液。然后各加入5 mL胃蛋白酶溶液(无关变量一致)→④将试管置于37 ℃的恒温水溶锅中保温5 min(无关变量一致)→③向5支试管中各加入等量且适量的蛋白块，继续在恒温水浴锅中保温→⑤观察5支试管中蛋白块体积变化情况，并记录蛋白块消失(完全被水解)的时间(测定因变量指标)。 返回 谢 谢 观 看 ！ 第 5 章 细 胞 的 能 量 供 应 和 应 用 $$