第1单元 第4讲 素养提升课——破译新情境 系统实验知能（课件）-【新高考方案】2026年高考生物Ⅰ一轮总复习

素养提升课——破译新情境• 系统实验知能 第4讲 一、破译新情境——抽象、理性的 学科情境要读懂 [科普科研材料] 阿尔茨海默病(简称AD)是一种多发于老年人群的神经系统退行性疾病。阿尔茨海默病有两个独特的分子标志物：第一种是淀粉样蛋白，即Aβ(含有近40个氨基酸的多肽组成的蛋白)，这些蛋白存在于细胞间隙中；第二种是扭曲或者错误折叠的Tau蛋白。Tau蛋白会通过一个过度磷酸化的过程，连接上大量的磷酸基团，Tau蛋白磷酸化程度的增加与蛋白的聚集能力和毒性增强有关。以扭曲的团块结构存在于神经元胞体内的Tau蛋白被称为神经原纤维缠结。Tau蛋白本身和Aβ的前体蛋白(APP)在细胞中都具有正常的功能，而在阿尔茨海默病患者体内，这些功能会受到破坏。 新情境问题　从结构与功能观的角度分析蛋白质与人体健康 目前对于AD的发病机制和病因，主流学说认为Aβ是由APP在β和γ两种分泌酶的作用下被连续水解得到的多肽单体，这些单体可进一步寡聚发生沉淀和聚集，如图所示。Aβ聚集沉积导致脑内大量斑块的形成，直接作用于神经元，产生毒性作用；此外，神经元内Tau蛋白的过度磷酸化处于Aβ过量产生、聚集的下游，进而导致大脑中神经原纤维变性，以致神经元凋亡，最终导致AD发生。 [信息助读] (1)结合材料信息分析，阿尔茨海默病的发病机理为APP合成→β-分泌酶剪切→γ-分泌酶剪切→形成淀粉样斑块→神经元凋亡；Tau蛋白过度磷酸化→神经原纤维缠结出现→神经元凋亡。 (2)图中的α-分泌酶剪切位点位于①，γ-分泌酶剪切位点位于③(711位)，两种酶进行剪切都会破坏蛋白质结构中的肽键；β-分泌酶作用的位点是②，与左侧相比，该位点为异常剪切位点，导致蛋白质的空间结构发生改变，进而导致功能被破坏，出现聚集现象。 [内蕴知识融通] (1)APP由770个氨基酸组成，定位于细胞膜上。在正常状态下，α-分泌酶剪切位点位于____ (选填图中数字)，然后再由γ-分泌酶在711位氨基酸进行剪切，得到可溶性蛋白，该过程需要破坏蛋白质结构中的_____。在阿尔茨海默病患者体内，由于β-分泌酶在____ (选填图中数字)位点的异常剪切，造成蛋白质的_________发生改变而导致功能被破坏，出现聚集现象。 ① 肽键 ② 空间结构 (2)根据文中信息，请用字母将阿尔茨海默病的发病机理表示完整： A.APP合成　B.α-分泌酶剪切　C.β-分泌酶剪切　D.γ-分泌酶剪切　E.神经原纤维缠结出现 F.Tau蛋白过度磷酸化　G.形成淀粉样斑块 H.神经元凋亡 CDG FE (3)根据文中信息，尝试提出治疗阿尔茨海默病的思路：_____________________________________________________。 抑制Aβ形成；抑制Tau蛋白过度磷酸化；抑制β-分泌酶活性 [迁移创新训练] 1.(2025·济南模拟)阿尔茨海默病是一种较常见的神经衰退疾病，其致病机理如图所示。淀粉样前体蛋白经一系列分泌酶降解生成β-淀粉样蛋白(Aβ)，最终释放到细胞外(如图2)，但Aβ产生量过多，就会聚集形成不同的聚集体(如图3)，聚集体沉积最终会导致神经细胞大量死亡。下列相关说法不正确的是(　　) A.β-淀粉样蛋白中的N原子数目与肽键数目相等 B.Aβ经高温煮沸冷却后用双缩脲试剂检测仍可呈现紫色 C.不同的分泌酶作用于淀粉样前体蛋白的不同位点体现了酶作用的专一性 D.开发抑制Aβ聚集的药物可以有效治疗阿尔茨海默病 √ 解析：分析题意可知，β-淀粉样蛋白中的N原子一定存在的位置为“—CO—NH—”处和肽链末端的氨基处，则N原子的数量比肽键多，A错误；Aβ经高温煮沸冷却后依然存在肽键，则用双缩脲试剂检测仍可呈现紫色，B正确；据图1，γ-分泌酶、β-分泌酶分别作用于淀粉样前体蛋白的不同位置，体现了酶作用的专一性，C正确；据题干，Aβ过多会形成不同的聚集体，聚集体沉积最终会导致神经细胞大量死亡，因此开发抑制Aβ聚集的药物可以有效治疗阿尔茨海默病，D正确。 2.(2025·邵阳模拟)科学家利用基因测序技术发现，APOE4是阿尔茨海默病最大的风险基因。APOE基因主要负责编码APOE蛋白。APOE蛋白在人群中有APOE2、APOE3和APOE4 3种亚型。研究发现，APOE2的携带者不易患阿尔茨海默病；而APOE4的携带者，患病风险成倍增加。因此，找到APOE4的受体，可能是破解阿尔茨海默病的关键，我国某科研团队找到了阿尔茨海默病最强风险因子APOE4受体。下列相关叙述不正确的是 (　　) A.该科研团队从分子水平找到了可能触发阿尔茨海默病记忆衰退的“机关” B.APOE4的携带者，患病风险成倍增加，可能与细胞膜上的受体蛋白有关 C.APOE蛋白存在不同的亚型只与蛋白质的空间结构有关 D.这一发现对理解阿尔茨海默病的发病机制和开展针对性的药物设计具有重要意义 √ 解析：APOE4受体的化学本质是蛋白质，属于分子水平的研究，故该团队从分子水平找到了可能触发阿尔茨海默病记忆衰退的“机关”，A正确；据题意知，APOE4的携带者，患病风险成倍增加，可能与细胞膜上的受体蛋白有关，B正确；蛋白质分子的结构多样性与组成它的氨基酸种类、数目、排列顺序以及蛋白质的空间结构有关，故APOE蛋白存在不同的亚型不仅与蛋白质的空间结构有关，还与组成它的氨基酸种类、数目和排列顺序有关，C错误；APOE4是阿尔茨海默病最大的风险基因，找到APOE4蛋白的受体，可能是破解阿尔茨海默病的关键，故该团队在阿尔茨海默病领域取得重大原创发现对理解阿尔茨海默病的发病机制和开展针对性的药物设计具有重要意义，D正确。 二、系统实验知能——检测类实验 1.归纳比较五个检测类实验 实验名称 试剂 颜色 生物材料 备注 淀粉的检测 碘液 蓝色 脱色的叶片等 — 还原糖的检测 斐林试剂 砖红色沉淀 苹果或梨匀浆等 现配现用、 水浴加热 脂肪检测 苏丹Ⅲ染液 橘黄色 花生子叶切片等 需用高倍镜观察 蛋白质检测 双缩脲试剂 紫色 豆浆、稀蛋清等 先加A液，后加B液，摇匀使用 DNA的 粗提取与鉴定 NaCl溶液、体积分数为95%的冷酒精、二苯胺 蓝色 新鲜洋葱等 需沸水浴加热 续表 2.检测类实验一般操作流程 [专题提能训练] 1.下列关于细胞中有机物检测的叙述，正确的是(　　) A.在新鲜的梨汁中加入斐林试剂，混匀后在加热条件下由无色变成砖红色 B.在氨基酸溶液中加入双缩脲试剂，混匀后逐渐变成紫色 C.检测还原糖时，先加入双缩脲试剂A液再加入B液 D.斐林试剂是含有C的碱性溶液，可被葡萄糖还原成砖红色 √ 解析：斐林试剂为蓝色，在新鲜的梨汁中加入斐林试剂，混匀后在加热条件下，将在蓝色溶液中产生砖红色沉淀，A错误；氨基酸不能与双缩脲试剂产生紫色反应，B错误；双缩脲试剂是用来检测蛋白质的，不能检测还原糖，C错误；斐林试剂由质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液等量混匀制成，其中含有一定量的C和OH-，为碱性溶液，葡萄糖是还原糖，可在50~65 ℃水浴条件下与斐林试剂发生反应，生成砖红色沉淀，D正确。 2.生物组织或细胞中有机物的某些成分可通过显色法或染色法进行检测。现将某一生物组织充分研磨、制成匀浆后取样本上清液，分为甲、乙、丙、丁4组备用。下列叙述错误的是 (　　) A.甲组中加入苏丹Ⅲ染液后混匀，若呈橘黄色，则说明该组织中含有脂肪 B.乙组中加入双缩脲试剂后混匀，若呈紫色，则说明该组织中含有蛋白质或多肽 C.丙组中加入碘液后混匀，若呈蓝色，则说明该组织中含有淀粉 D.丁组中加入斐林试剂，水浴加热后出现砖红色沉淀，则说明该组织中含有还原糖 √ 解析：由于苏丹Ⅲ染液本身呈橘黄色，因此甲组加入苏丹Ⅲ染液混匀后呈橘黄色不能说明该组织中含有脂肪，A错误；双缩脲试剂可与蛋白质或多肽发生紫色反应，向乙组中加入双缩脲试剂后混匀，若呈紫色，则说明该组织中含有蛋白质或多肽，B正确；丙组中加入碘液后混匀，若呈蓝色，则说明该组织中含有淀粉，C正确；可用斐林试剂来检测还原糖，若向丁组中加入斐林试剂，水浴加热后出现砖红色沉淀，则说明该组织中含有还原糖，D正确。 3.(2025·贵阳一模)尿糖试纸是用来检测是否有尿糖现象的专用试纸，试纸将葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶以及显色剂固定在纸条上，根据葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下形成葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢在过氧化氢酶的催化作用下形成水和原子氧，以及原子氧可以将某种无色的化合物氧化成有色物质的原理，测定尿液中葡萄糖的相对含量。下列叙述正确的是 (　　) A.该尿糖试纸的检测原理与斐林试剂检测还原糖的原理相同 B.显色剂变色的原因是H2O2将无色化合物氧化为有色物质 C.尿液中葡萄糖被葡萄糖氧化酶分解后会影响测量的准确性 D.使用尿糖试纸检测糖尿病患者的尿液一定会产生显色反应 √ 解析：根据题意知，该尿糖试纸的检测原理与斐林试剂检测还原糖的原理不相同，A错误；显色剂变色的原因是原子氧将无色化合物氧化为有色物质，B错误；尿液中葡萄糖被葡萄糖氧化酶催化形成葡萄糖酸和过氧化氢，再进行下一步的反应，不影响测量的准确性，C错误；糖尿病患者的尿液中含有葡萄糖，使用尿糖试纸检测糖尿病患者的尿液一定会产生显色反应，D正确。 4.取大小均匀的某种玉米(富含淀粉)干种子40粒，均分成甲、乙两份，给予甲组种子适宜的条件浸种，乙组仍保持干燥。待甲组种子发芽后，向两组种子中加入蒸馏水、二氧化硅充分研磨成匀浆，过滤，得到等量的提取液。取6支试管分别将两组提取液等量分装入三支试管，如图所示，然后进行如下实验(干种子中的还原性物质忽略不计)： (1)若要检测还原糖，需向A、D两支试管中分别加入适量的　　　　　，水浴加热一段时间，观察两支试管，其中出现砖红色沉淀的试管是　　，据此可得出的结论是_______________ ______________________________。  解析：种子萌发时，储存的淀粉被水解，产生了麦芽糖、葡萄糖等还原糖，还原糖可以使用斐林试剂进行检测，因此若要检测还原糖，需向A、D两支试管中分别加入适量的斐林试剂，甲组种子萌发产生了还原糖，所以水浴加热的条件下，液体颜色呈砖红色，乙组种子保持干燥条件，种子没有萌发，因此A和D两支试管中A试管内会出现砖红色沉淀。 斐林试剂 A 种子萌发时，储存的淀粉被水解，产生了还原糖 (2)若向B、E两支试管中分别加入等量的碘液，观察两支试管，发现液体的颜色均是蓝色，且E试管液体的颜色比B试管液体的颜色深，试分析产生这一现象的原因：_______________________ _________________________________________________________________________________________________________。  解析：甲组种子发芽过程中淀粉会部分被分解为麦芽糖、葡萄糖等还原糖，而乙组种子未萌发，仍主要以淀粉形式储存营养，淀粉遇碘液变蓝，玉米干种子中淀粉的含量高于萌发的种子，因此若向B、E两支试管中分别加入等量的碘液，观察到两支试管液体的颜色均是蓝色，且E试管液体的颜色比B试管液体的颜色深。 萌发的玉米种子中，剩余的淀粉遇碘液变蓝，干种子中储存的淀粉遇碘液变蓝(或淀粉遇碘液变蓝，玉米干种子中淀粉的含量高于萌发的种子) (3)为了验证干种子和发芽的种子均含有蛋白质。某同学利用余下的C、F两支试管内的提取液设计了实验，请补充他的实验方案： ①实验原理：蛋白质与双缩脲试剂发生化学反应呈现紫色。 ②实验步骤：向(C、F)两支试管分别注入等量________________，摇匀。再注入　　　　　　　，摇匀。(只答试剂名称)  ③预期结果：_____________________________。  双缩脲试剂A液 双缩脲试剂B液 两支试管中溶液的颜色均呈紫色 解析：双缩脲试剂是由双缩脲试剂A液(0.1 g/mL氢氧化钠溶液)和双缩脲试剂B液(0.01 g/mL硫酸铜溶液)组成的，使用时先向待测液中加A液再加B液。C、F两支试管中均含有蛋白质，因此，加入双缩脲试剂后，两支试管中溶液的颜色均呈紫色。 $$