第3章 第2节 第2课时 酶的实验探究-【金版教程】2024-2025学年高中生物必修1创新导学案word（浙科版2019）

第二课时　酶的实验探究 学习目标 核心素养 1.通过对有关酶实验的分析，学会控制变量和设计对照实验。 2.分析酶的高效性和专一性实验。 3.探究影响酶活性的条件。 科学探究：能够根据实验目的，设计比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，分析结果得出结论；合理设计探究温度、pH对酶活性影响的实验步骤，规范实施实验，探究影响的规律。 知识点一　探究酶的专一性 1．实验原理 (1)反应原理 淀粉(非还原性糖)麦芽糖(有还原性) 蔗糖(非还原性糖)葡萄糖＋果糖(都有还原性) (2)检测原理 可溶性还原糖＋本尼迪特试剂红黄色沉淀。 2．材料用具 稀释200倍的新鲜唾液，质量分数为2%的蔗糖溶液，溶于质量分数为0.3%的氯化钠溶液中的淀粉溶液(其中淀粉含量为1%)，本尼迪特试剂，蔗糖酶溶液，试管，试管架等。 3．方法步骤及实验结果(见下表) 试管 1 2 3 4 5 6 1%淀粉溶液 3 mL — 3 mL — 3 mL — 2%蔗糖溶液 — 3 mL — 3 mL — 3 mL 新鲜唾液 — — 1__mL 1__mL — — 蔗糖酶溶液 — — — — 1__mL 1__mL 温度处理 无 混匀，37 ℃恒温水浴保温15 min 本尼迪特试剂 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 水浴加热 摇匀，热水浴中加热2～3 min 实验结果 不出现红黄色沉淀 不出现红黄色沉淀 出现红黄色沉淀　 不出现红黄色沉淀 不出现红黄色沉淀 出现红黄色沉淀　 结果分析 说明淀粉和蔗糖不是还原糖，这是为后面实验排除无关变量的影响 说明唾液淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解 说明蔗糖酶只能催化蔗糖水解，而不能催化淀粉水解 4．实验结论：酶的作用具有专一性，一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应。 问题思考 1　为什么淀粉要溶解在质量分数为0.3%的氯化钠溶液中？ 提示：氯离子是唾液淀粉酶的激活剂。 2　本实验能否使用碘液来进行颜色鉴定？ 提示：不能。因蔗糖无论是否水解都不会与碘液产生特定颜色。 3　刚刚配制的可溶性淀粉溶液为什么要冷却到37 ℃以下再用？ 提示：防止温度过高，破坏淀粉酶的活性。 4　若含蔗糖溶液但不含蔗糖酶的试管也产生红黄色沉淀，原因可能是什么？ 提示：(1)试管不干净，残留有还原糖。(2)蔗糖不纯净，混杂有还原糖。(3)蔗糖放置过久，被微生物分解成还原糖。 [例1]　如图是“探究酶的专一性”实验的实验记录表，请回答下列问题： 实验记录表 试管 1 2 3 4 5 6 本尼迪特试剂 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 1%淀粉溶液 3 mL 3 mL 3 mL 2%蔗糖溶液 3 mL 3 mL 新鲜唾液 1 mL 1 mL 蔗糖酶溶液 1 mL 实验结果 (1)上述表格记录中加入的试剂需要补充完善的是______________________。 (2)试管1和2在本实验中可以说明________________________。 (3)蔗糖酶的活性大小可用________表示。 (4)表格不能反映实验的具体操作，实验过程中本尼迪特试剂在使用上需要注意的是________________________(写出2点)。 (5)其他条件不变，若将实验中的淀粉溶液和唾液分别换成麦芽糖溶液和麦芽糖酶溶液，实验不能成功的原因是________________________________。 解题分析　(1)生物实验遵循单一变量原则，上述表格记录中需要补充完善的是4号试管添加3 mL 2%的蔗糖溶液，6号试管添加1 mL蔗糖酶溶液。 (2)淀粉、蔗糖都是非还原性糖，试管1和2在本实验中可以说明淀粉、蔗糖与本尼迪特试剂不发生特异性颜色反应。 答案　(1)4号试管添加3 mL 2%蔗糖溶液，6号试管添加1 mL蔗糖酶溶液 (2)淀粉、蔗糖与本尼迪特试剂不发生特异性颜色反应 (3)1 g蔗糖酶在1 min内水解蔗糖的克数 (4)先让底物和酶液混合充分作用，再加本尼迪特试剂，接着需要热水浴加热 (5)麦芽糖本身是还原性糖，无论水解与否，本尼迪特试剂检测都显红黄色沉淀 题后反思 探究酶专一性实验的两种对照分析 (1)空白对照 对照组为不作任何处理的对象组。这里的不作处理，并非什么因素都不给予，而是针对实验所要研究的因素不给予，以体现实验因素的有无对实验结果的影响。如上题中的1、2试管，可说明淀粉、蔗糖与本尼迪特试剂不发生特异性颜色反应，排除淀粉和蔗糖对实验结果的干扰。 (2)相互对照 相互对照不单设对照组，而是设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验组本身是实验组的同时又互为对照组。如上题(表格已补充完善)中的3、4试管与5、6试管，通过对比3、4试管与5、6试管之间的结果即可得出酶具有专一性的结论。 知识点二　探究酶催化的高效性 1．目的要求 比较过氧化氢酶和二氧化锰在过氧化氢分解中的催化效率。 2．实验原理 (1)2H2O22H2O＋O2。 (2)实验室中，我们也可以使用二氧化锰作为催化剂完成上面的化学反应。 3．材料用具 2%过氧化氢溶液，新鲜的鸡肝匀浆(或马铃薯匀浆)，二氧化锰，试管，试管架，橡胶塞，卫生香，火柴等。 4．方法步骤及实验结果 步骤 试管1 试管2 实验步骤 第一步 2%过氧化氢溶液 3 mL 3 mL 第二步 鸡肝匀浆(或马铃薯匀浆)，试管口塞上橡胶塞 少许 — 第三步 二氧化锰，试管口塞上橡胶塞 — 少许 实验结果 观察试管中发生的变化 气泡产生较多 气泡产生较少 打开橡胶塞，将点燃后无明火的卫生香放在试管口处，观察现象 卫生香复燃剧烈 卫生香复燃 5.实验结论：过氧化氢酶催化H2O2分解的效率高于二氧化锰，说明酶具有高效性。 问题思考 1　实验时为什么要选用新鲜的肝脏？ 提示：肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生菌的作用下分解，过氧化氢就不能被分解成水和氧气。 2　实验中可用哪些方法检测过氧化氢分解的速率大小？ 提示：(1)气泡目测法：可以通过反应时单位时间内产生气泡的多少来判定H2O2分解速率的大小。 (2)卫生香复燃法：可以通过点燃后无明火的卫生香复燃剧烈程度来判定H2O2分解速率的大小。 [例2]　将少许的二氧化锰和新鲜土豆匀浆分别加入到等量过氧化氢溶液中，检测两者产生的气体量。下列有关该实验结果的预测，正确的是(注：实线为加入二氧化锰产生的气体量，虚线为加入土豆匀浆产生的气体量)(　) 解题分析　两个反应中加入的过氧化氢的量相同，所以两个反应中相对气体的产量也相同，新鲜土豆匀浆中含有过氧化氢酶，但酶的催化效率更高，达到平衡所需要的时间更短，C正确。 答案　C [例3]　某同学探究酶特性的实验设计如下表所示。相关叙述错误的是(　) 步骤 操作方法 试管 甲 乙 1 注入2% H2O2 3 mL 3 mL 2 注入新鲜鸡肝匀浆 少许 — 3 二氧化锰 — 少许 4 实验结果 A．鸡肝制成匀浆是为了使过氧化氢酶充分接触底物 B．实验结果甲试管气泡释放速度快于乙试管 C．根据实验结果得出的结论是酶具有催化作用 D．该实验过程温度属于无关变量但会影响实验结果 解题分析　过氧化氢酶存在于肝细胞内，鸡肝制成匀浆是为了使过氧化氢酶充分接触底物，A正确；因为酶能显著降低化学反应的活化能，具有高效性，实验结果甲试管气泡释放速度快于乙试管，B正确；根据实验结果得出的结论是酶具有高效性，C错误；温度属于该实验的无关变量，会影响实验结果，各组要求相同且适宜，D正确。 答案　C 知识拓展 实验中的变量(以“探究酶催化的高效性为例”) ①一般实验中“验证××”“探究××”，其中“××”就是自变量。 ②自变量与因变量具有前因后果关系，实验的目的往往是探究或验证自变量对因变量的影响。 ③无关变量的判断技巧：一是外界环境，如温度、pH等；二是材料本身，比如本实验的过氧化氢浓度等。 知识点三　探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响 1．目的要求 说明pH对酶活性的影响。 2．实验原理 (1)过氧化氢酶在动物的肝脏细胞和血细胞中浓度很高，过氧化氢酶能及时清除机体代谢过程中产生的过氧化氢。2H2O22H2O＋O2。 (2)酶通常在一定pH范围内才起作用，过酸或过碱都会使酶失去活性，在某一pH下作用最强。 3．材料用具 新鲜肝脏匀浆(过氧化氢酶溶液)，3%过氧化氢溶液，缓冲液(pH 5.0、pH 6.0、pH 7.0、pH 8.0)，清水，滤纸片，水槽，25 mL量筒，培养皿，记号笔，反应小室，吸管，镊子，试管架等。 4．方法步骤 (1)水槽加水至快满为止。 (2)取大小相同的8片滤纸片放在盛有新鲜肝脏匀浆的培养皿中(肝脏匀浆中含有过氧化氢酶)浸泡1 min，然后用镊子夹起滤纸片，贴靠在培养皿壁上，使多余的匀浆流尽。 (3)将3片含有酶的滤纸片小心放入反应小室的一侧内壁上，使滤纸片粘在内壁上。 注意：放入滤纸片时，滤纸片不要碰到反应小室的瓶口。 (4)将反应小室稍立起，使贴有滤纸片的一侧在上面，小心加入pH 5.0的缓冲液2 mL，然后再加入2 mL 3%的过氧化氢溶液。将小室塞紧。 注意：加入溶液时，切勿使溶液接触贴在内壁上的滤纸片。 (5)将25 mL量筒横放于水槽中使之灌满水，若有气泡，将其轻轻倾斜，小心排出气泡。然后将量筒倒立，使筒口一直处于水中。 (6)将反应小室小心平放在水槽的水里，然后将量筒移至反应小室口伸出的玻璃管上方。实验过程中，小组的一个成员要一直扶着量筒，保证量筒的位置不动。 注意：此时反应小室贴有滤纸片的内壁应在上面。 (7)将反应小室小心旋转180°，使过氧化氢溶液接触滤纸片，同时开始计时。每隔30 s读取量筒中水平面的刻度一次，共进行4次，记录结果。 (8)该实验完成后，反复冲洗反应小室，再重复上述实验过程，测量在pH 6.0、pH 7.0、pH 8.0下过氧化氢在酶的催化下所释放的气体量。 注意：(1)所有的实验都要保证实验用品不混淆，不应该有上一次反应后的剩余溶液。每次实验后，先用水充分冲洗反应小室，然后用相应缓冲液再冲洗一遍。 (2)进行本实验时，应将底物溶液调节pH后再与酶溶液混合，不可将酶溶液和底物混合后再调节pH，以免调节pH前酶已发挥作用。实验中所设置的溶液pH应有一定的酸碱梯度，以便从实验结果中发现pH对酶活性的影响规律。 (9)记录实验结果。 5．实验结果：pH在7.0时，收集的气体量最多；低于或高于7.0时，收集的气体量减少。 6．实验结论：过氧化氢酶在最适pH 7.0时，活性最强，低于最适pH时，随pH升高酶活性升高，高于最适pH时，随pH升高酶活性下降。 问题思考 能否用淀粉酶催化淀粉的反应来做探究pH对酶活性的影响。 提示：探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会水解，从而影响实验的观察效果。 [例4]　在“探究pH对过氧化氢酶的影响”活动中，加入反应小室的物质或试剂如下表所示。 含有过氧化氢酶的滤纸片 2片 2片 2片 2片 缓冲液(pH值) 5.0 6.0 7.0 8.0 3%的H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 收集气体体积 0.5分钟 1分钟 下列叙述错误的是(　) A．实验采用一套反应装置依次操作，也可用四套装置 B．滤纸片用新鲜的鸡肝匀浆浸泡，也可用马铃薯匀浆 C．先加入pH缓冲液浸没滤纸片，然后加入H2O2溶液 D．用量筒进行排水法收集气体，可直接读取气体体积 解题分析　实验采用一套反应装置依次操作，也可用四套装置，要求实验前将装置冲洗干净，A正确；鸡肝匀浆和马铃薯匀浆中都含有过氧化氢酶，故滤纸片用新鲜的鸡肝匀浆浸泡，也可用马铃薯匀浆，B正确；先在反应小室上侧内壁贴上滤纸片，然后小心加入pH缓冲液2毫升，然后再加入2毫升3% H2O2溶液，然后转动反应小室使混合液接触到贴在内壁上的滤纸片，C错误；用量筒进行排水法收集气体的好处是可以直接读取气体体积，D正确。 答案　C 知识点四　与酶相关的实验设计及注意事项 1．实验设计方案 实验目的 实验组 对照组 自变量 因变量 无关变量 验证某种酶是蛋白质 待测酶液＋双缩脲试剂 已知蛋白液＋双缩脲试剂 待测酶液和已知蛋白液 是否出现紫色 温度、pH、试剂量等 验证某种酶具有催化作用 底物＋相应酶液 底物＋等量蒸馏水 相应酶液的有无 底物是否被分解 底物量、温度、pH、试剂量等 验证某种酶具有专一性 底物＋相应酶液 另一底物＋相同酶液(或同一底物＋另一酶液) 不同底物(或不同酶液) 底物是否被分解 酶的量、底物的量、温度、pH、试剂量等 验证某种酶具有高效性 底物＋相应酶液 底物＋无机催化剂 无机催化剂和酶 底物分解速率 底物量、温度、pH、试剂量等 探究某种酶的最适温度 梯度温度下的同一温度处理后的底物和酶混合 一系列梯度温度 底物的分解速率 底物量、酶的量、pH、试剂量等 探究某种酶的最适pH 梯度pH下底物和酶混合 一系列梯度pH 底物的分解速率 底物量、酶的量、温度、试剂量等 2.注意事项 (1)在探究酶的最适温度的实验中，不能选择过氧化氢和过氧化氢酶作实验材料。因为过氧化氢在常温常压时就能分解，加热条件下分解会加快，从而影响实验结果。 (2)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不能选用碘－碘化钾溶液，若用碘－碘化钾溶液作为检测试剂，则无法检测蔗糖是否被分解，无法得出科学合理的实验结论。 (3)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亦不能用本尼迪特试剂。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，所以检测试剂宜选择碘－碘化钾溶液。 (4)酶的专一性实验中淀粉不能用清水配制。氯离子能增强淀粉酶活性，所以淀粉一般用氯化钠溶液配制。 (5)在酶的高效性实验中，鸡肝需做研磨处理。过氧化氢酶在细胞中，若鸡肝没有被制成匀浆，则过氧化氢酶无法与外界的过氧化氢接触发生催化作用。 [例5]　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，本尼迪特试剂 A.实验① B．实验② C．实验③ D．实验④ 解题分析　过氧化氢在高温下易分解，因此不能以过氧化氢为底物来探究温度对酶活性的影响，A错误；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正确；根据酶的专一性，蔗糖酶不能使淀粉水解，C错误；淀粉在酸性条件下易分解，因此不能以淀粉为底物探究pH对酶活性的影响，而且盐酸会与本尼迪特试剂中的Cu(OH)2发生中和反应，使本尼迪特试剂失去作用，因此在探究pH对酶活性的影响时，不能用本尼迪特试剂作指示剂，D错误。 答案　B [例6]　为了证明酶的作用具有专一性，某同学设计了如下5组实验，分别选择一定的试剂进行检测，合理的实验方案是(　) 组别 ① ② ③ ④ ⑤ 酶 蛋白酶 蛋白酶 淀粉酶 淀粉酶 淀粉酶 反应物 蛋白质 淀粉 蛋白质 淀粉 麦芽糖 A．①和③对比，用双缩脲试剂检测 B．②和④对比，用碘液检测 C．④和⑤对比，用本尼迪特试剂检测 D．③和④对比，用本尼迪特试剂检测 解题分析　蛋白酶和淀粉酶的化学本质都是蛋白质，①和③对比，加入双缩脲试剂都会变紫色，A错误；②和④对比，自变量是酶的种类，可用碘液检测淀粉是否可被所加入的酶水解，B正确；淀粉酶水解淀粉后产生还原糖，麦芽糖也属于还原性糖，用本尼迪特试剂检测，④⑤中都会出现红黄色沉淀，C错误；本尼迪特试剂不能检测蛋白质是否被水解，D错误。 答案　B 课堂小结 笔记空间　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.分别用10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃的水加入加酶洗衣粉洗涤衣物，发现40 ℃时洗涤效果最好，且不同温度的洗涤效果不同，这说明(　) A．酶具有专一性 B．酶的活性受温度影响 C．酶具有高效性 D．酶的活性受pH影响 答案　B 解析　加酶洗衣粉在温水中的洗涤效果更好，是因为酶发挥催化活性需要适宜的温度，未体现酶的其他特性。综上所述，A、C、D不符合题意，B符合题意。 2．某同学进行有关酶的实验： 组1：2% H2O2溶液3 mL 组2：2% H2O2溶液3 mL＋少许马铃薯匀浆 组3：2% H2O2溶液3 mL＋少许MnO2 下列叙述正确的是(　) A．实验的自变量是催化剂的种类 B．该实验可说明酶的作用具有专一性 C．马铃薯不制成匀浆对实验结果无影响 D．实验结果可用点燃后无明火的卫生香放在试管口检测 答案　D 解析　实验的组1没有催化剂，组2和组3的自变量是催化剂的种类，A错误；组2和组3自变量是加入催化剂的种类，一个是酶一个是无机催化剂，可以说明酶的作用具有高效性，B错误；马铃薯不制成匀浆，与H2O2溶液的接触面积小，对实验结果有影响，C错误。 3．如图为用同一种酶进行的不同实验结果，下列有关叙述正确的是(　) A．图1曲线可以证明酶具有高效性 B．实验结果表明，该酶活性在30 ℃左右、pH为7时比较高 C．pH＝2与温度为20 ℃条件下酶活性减弱的原因相同 D．本实验研究的酶是淀粉酶 答案　B 解析　图1曲线研究温度对酶活性的影响，而酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶的催化效率更高，A错误；图1中30 ℃、图2中pH为7时反应速率最快，表明该酶活性的最适温度是30 ℃左右、最适pH是7，B正确；过酸会导致酶的空间结构破坏而失活，低温时能抑制酶的活性，但不失活，C错误；图3中麦芽糖在酶的作用下水解，判断本实验研究的酶是麦芽糖酶，D错误。 4．某同学将新鲜马铃薯磨碎、过滤得到提取液进行以下实验。 实验Ⅰ.在30 ℃的条件下，取等量提取液分别加到4支盛有等量过氧化氢溶液，pH分别为3、5、7、9的试管中，结果发现每支试管都产生气体。请回答下列问题： (1)该实验的目的是__________________________________________________________。 (2)该实验中的自变量是____。 (3)各实验组均在30 ℃的恒定温度下进行的原因是： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 实验Ⅱ.将加入4支试管中的马铃薯提取液的量减半，重复实验Ⅰ。分别测定实验Ⅰ、Ⅱ中过氧化氢的含量在相同时间内的变化，绘制成如图所示曲线，请回答下列问题： (4)曲线a是实验____(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的结果。 (5)曲线a和b中，过氧化氢含量的最低点基本位于横坐标同一位置的原因是__________________________。 答案　(1)探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响 (2)pH (3)①30 ℃是过氧化氢酶的适宜温度　②排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响 (4)Ⅱ (5)同一种酶的最适pH是一定的，不会由于酶浓度的不同而改变 解析　(1)由题干信息可知，该实验的单一变量是pH，因变量是过氧化氢分解的速率，因此该实验的目的是探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响。 (3)实验设计要遵循单一变量原则和对照原则，该实验的单一变量是pH，而温度等其他无关变量都应相同且适宜。 (4)马铃薯提取液中含有过氧化氢酶，所以马铃薯提取液的量减半，即酶的数量减半，导致化学反应速率减慢，在相同时间内底物剩余量增加，即对应于曲线a。 (5)过氧化氢含量的最低点所对应的pH值是过氧化氢酶的最适pH，同一种酶的最适pH是一定的，不会由于酶浓度的不同而改变，所以曲线a和b中，过氧化氢的含量的最低点基本位于横坐标同一位置。 知识点一　探究酶的专一性 1．下表为某同学进行的“探究酶的专一性”的实验过程。据此分析，下列叙述正确的是(　) 组别 1 2 3 4 5 6 1%淀粉溶液 3 mL — 3 mL — 3 mL — 2%蔗糖溶液 — 3 mL — 3 mL — 3 mL 新鲜唾液 — — 1 mL 1 mL — — 蔗糖酶溶液 — — — — 1 mL 1 mL 本尼迪特试剂 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL A．起空白对照作用的是1、2、4和6组 B．若1、2组的溶液呈红黄色，则需要更换检测试剂 C．仅进行1～4组的实验不能探究酶的专一性 D．该实验不用I2－KI进行检测的原因是该试剂无法检测蔗糖及其水解产物 答案　D 解析　根据图表得知，表中起对照作用的是1、2组，A错误；1组和2组的溶液与本尼迪特试剂不发生颜色反应，如果发生反应，说明底物不纯，需要更换底物，B错误；仅进行1～4组的实验可得出唾液淀粉酶的专一性，C错误；淀粉遇I2－KI变蓝色，但该试剂与蔗糖及其水解产物无颜色反应，D正确。 知识点二　探究酶催化的高效性 2．如图表示“探究酶催化的高效性实验”。相关分析不合理的是(　) A．本实验的自变量是不同的催化剂 B．本实验的无关变量有温度和酶的用量等 C．可以通过气泡量比较催化效率 D．肝脏是否研磨对实验没有影响 答案　D 3．在小型圆底烧瓶内盛等量的H2O2，并向瓶中迅速加入等量的下列图示中的物质，烧瓶口紧包着一个小气球，使烧瓶沉于烧杯底部的同一位置。下列装置中，沉入底部的烧瓶最先浮起的是(　) 答案　C 解析　新鲜鸡肝匀浆中有新鲜过氧化氢酶，其活性很强，久置鸡肝匀浆中过氧化氢酶被微生物分解，其活性大大降低，MnO2为无机催化剂，其催化效率较低，过氧化氢酶在37 ℃时活性高于5 ℃时，所以在图中所示的4个烧瓶中，C项中H2O2分解速率最快，单位时间内产生O2最多，小气球最先浮起。 知识点三　探究影响酶催化功能的因素——pH对过氧化氢酶的影响 4．将一个土豆切成大小和厚薄相同的若干片，放入盛有一定体积和浓度的过氧化氢溶液和不同pH(5.0、6.0、7.0、8.0)的缓冲液的混合溶液的下列装置中，如图所示。产生的现象及推测错误的是(　) A．温度会影响酶活性，进而影响实验结果，需要严格控制 B．pH为6.0时酶活性最大 C．可用浸过新鲜肝脏研磨液的滤纸片代替土豆片 D．可用单位时间内产生气体的量表示反应速率 答案　B 解析　温度会影响酶活性，为保证实验的严谨性，需要控制温度等无关变量，A正确；pH为7.0时酶活性最大，B错误；新鲜肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，因此可用浸过新鲜肝脏研磨液的滤纸片代替土豆片，C正确。 5．某同学用淀粉酶代替酸来分解淀粉。下图为该同学探究不同pH值下淀粉酶分解淀粉作用的实验结果。下列说法正确的是(　) A．无关变量温度、淀粉分解量等应控制相同且适宜 B．pH为3和9的两支试管中淀粉酶的活性相同 C．淀粉用量、酶的浓度属于本实验的因变量 D．将pH为13的溶液调到pH为7后试管中淀粉含量基本不变 答案　D 解析　淀粉分解量与淀粉剩余量相同，都为因变量，A错误；在pH为3和9时两支试管中的淀粉剩余量相同，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下酶的催化效率应该是不同的，即pH为3和9时酶的活性不同，B错误；淀粉用量、酶的浓度属于本实验的无关变量，C错误；pH为13时，酶已经变性失活，因此再将pH调为7时，反应速率不变，即淀粉含量基本不变，D正确。 知识点四　与酶相关的实验设计方案及注意事项 6．为探究酶的相关特性，某班同学开展了一系列实验，下列相关实验设计正确的是(　) A．为探究酶的高效性，甲同学用H2O2做底物，一组加H2O2酶，一组不加酶 B．为探究酶的专一性，乙同学分别用淀粉、蔗糖做底物，均加入淀粉酶，然后用碘－碘化钾溶液进行检测 C．为探究温度对酶活性的影响，丙同学将H2O2放在不同温度下处理后，再加入H2O2酶 D．为探究pH对酶活性的影响，丁同学将肝脏研磨液用不同pH的缓冲液处理后，再加入H2O2 答案　D 解析　用H2O2做底物，一组加H2O2酶，一组不加酶，只能探究酶具有催化作用，若要探究酶的高效性，需要将酶与无机催化剂对比，A错误；淀粉遇碘变蓝，用碘－碘化钾溶液可以检测淀粉是否分解，但是不能检测蔗糖是否发生分解，B错误；H2O2受热易分解，一般不能用H2O2作为底物探究温度对酶活性的影响，C错误；肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，探究pH对酶活性的影响时，用不同pH的缓冲液处理肝脏研磨液可以使酶处于指定pH条件下，达到对自变量的控制，D正确。 7．探究温度对酶活性影响最合理的实验步骤是(　) ①取3支试管编号，各注入2 mL淀粉液；另取3支试管编号，各注入1 mL新鲜的淀粉酶溶液　②将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉液试管中，维持各自的温度5 min　③向各试管滴两滴碘液，摇匀　④将6支试管分成三组，每组各有一份淀粉液和一份淀粉酶溶液，分别放在60 ℃的热水、沸水和冰水中　⑤观察实验现象 A．①→②→④→③→⑤ B．①→③→②→④→⑤ C．①→③→④→②→⑤ D．①→④→②→③→⑤ 答案　D 解析　探究温度对酶活性影响的实验，关键是先分别将酶和底物处理到所需温度，然后再混合，最后滴加碘液并观察实验现象。 8．在淀粉­琼脂块上的5个圆点位置(如右图)分别用蘸有不同液体的棉签涂抹，然后将其放入37 ℃恒温箱中保温。2 h后取出该淀粉­琼脂块，加入碘液处理1 min，洗掉碘液后，观察圆点的颜色变化(如下表)。下列叙述错误的是(　) 位置 处理圆点的液体 碘液处理后的颜色反应 ① 新鲜唾液 红棕色 ② 煮沸的新鲜唾液 蓝黑色 ③ 与盐酸混合的新鲜唾液 蓝黑色 ④ 接种面包霉 红棕色 ⑤ 2%的蔗糖酶溶液 ？ A．放在37 ℃恒温箱的原因是酶催化需要适宜的温度 B．圆点②③中的唾液淀粉酶空间结构发生不可逆改变 C．此实验说明面包霉会分泌催化淀粉水解的酶 D．若圆点①和⑤出现相同的颜色反应，可说明酶的作用具有专一性 答案　D 解析　高温、过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，发生不可逆改变，使酶永久失活，引起圆点②③显色反应的原因是不同的，②是高温导致淀粉酶变性失活，③是过酸导致淀粉酶变性失活，B正确；④接种面包霉出现红棕色的原因是面包霉分泌淀粉酶使淀粉水解，C正确；该实验圆点①是用新鲜唾液处理，唾液中含有唾液淀粉酶，而⑤是用2%的蔗糖酶溶液处理，故若圆点①和⑤出现相同的颜色反应，不能说明酶的作用具有专一性，D错误。 9．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pH B．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．设置的对照实验合理，能达成实验目的 答案　D 解析　实验设计要遵循对照原则和单一变量原则，该实验的目的是探究Cu2＋和Cl－对唾液淀粉酶活性的影响，因此自变量是离子的种类，因变量是唾液淀粉酶活性，除此之外，其他条件都要相同且适宜。缓冲液的pH是无关变量，无关变量应保持适宜，A正确；温度是无关变量，无关变量应该保持适宜，唾液淀粉酶的最适宜温度是37 ℃左右，B正确；淀粉遇碘变蓝色，淀粉水解后遇碘不变蓝色，因此可以用碘液来检测淀粉的剩余量，C正确；还应该设置加入硫酸钠的对照实验才能达成实验目的，以排除SO、Na＋对唾液淀粉酶活性的影响，D错误。 10．某同学在验证酶的高效性实验时，发现铁离子和肝细胞中的过氧化氢酶都能催化H2O2分解，请根据上述原理和下列所提供的条件，设计如下一组实验：比较铁离子和过氧化氢酶的催化效率。实验用品：试管、烧杯、水槽、5 mL量杯、酒精灯、H2O2溶液、蒸馏水、捣碎的新鲜猪肝。 试管A 试管B 试管C 步骤一 H2O2＋锈铁钉 H2O2＋____ H2O2＋蒸馏水 步骤二 37 ℃水浴恒温 步骤三 观察试管中气泡产生的速度和数量 现象：气泡产生的速度和数量 较快、较多 ____ 没有 结果分析 ____ 根据上述实验设计方案，回答以下问题： (1)步骤一的试管B中，在横线上应加入的物质是：________。 (2)为什么要设计37 ℃水浴恒温：___________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (3)试管B中的现象，在横线上应填写：________。 (4)请完成结果分析：_____________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 答案　(1)捣碎的新鲜猪肝 (2)37 ℃是消化酶活性发挥的最适温度；且排除温度对反应速率的影响 (3)更快、更多 (4)铁离子和肝细胞中的过氧化氢酶都能催化H2O2分解，过氧化氢酶的催化效率比铁离子的催化效率高 解析　(1)实验目的是比较铁离子和过氧化氢酶的催化效率，试管A是H2O2和铁锈钉，试管B中是H2O2和捣碎的新鲜猪肝。 (4)两组都比对照分解快，且第二组比第一组分解快，所以铁离子和肝细胞中的过氧化氢酶都能催化H2O2分解，过氧化氢酶的催化效率比铁离子的催化效率高。 11．某生物小组探究pH对过氧化氢酶活性的影响，实验过程如下： (一)材料用具：新鲜肝脏研磨液、pH分别为5.0、6.0、7.0、8.0的缓冲液、恒温培养箱、10%过氧化氢溶液、试管等。 (二)实验步骤： 步骤 试管编号 A B C D ①加入血浆或缓冲液各2mL pH 5.0缓冲液 pH 6.0缓冲液 pH 7.0缓冲液 pH 8.0缓冲液 ②10%过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL ③加入新鲜肝脏研磨液 2滴 2滴 2滴 2滴 ④观察、记录各组气泡数量 请回答有关问题： (1)自变量为__________，因变量为____________。 (2)如果如图表示是在pH＝7.0的试管中过氧化氢的量随时间的变化，请在图中画出氧气生成总量随时间的变化曲线(标注曲线1)和酶量增加一倍时过氧化氢的量随时间的变化曲线(标注曲线2)。 (3)如果用淀粉代替过氧化氢，并用本尼迪特试剂检测结果，你认为是否可行？____。请说明理由：____________。 答案　(1)不同的pH值　酶的活性(气泡数量)　(2) (3)不可行　因肝脏研磨液中无淀粉酶 解析　(2)随着时间推知，氧气产生量逐渐增加，但最后达到平衡，如图中曲线1；酶的数量能影响化学反应的速率，增加酶的数量会加快化学反应速率，更快地将过氧化氢分解完如答案图曲线2。 学科网（北京）股份有限公司 $$