拉分题6 与酶相关的实验设计 学案（含答案）高中生物学 必修1（苏教版2019）

得分策略
1. 对比法探究酶的高效性
(1) 设计思路：通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)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 反应速度很快，或反应用时短 反应速度缓慢，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：常见的方案有两种，即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 (等量)①同种底物 与酶相对应的底物 另外一种④底物
试剂 与底物相对应的酶 另外一种②酶 (等量)⑤同一种酶
现象 发生反应 ③不发生反应 发生反应 ⑥不发生反应
结论 酶具有专一性
3. 梯度法探究影响酶活性的因素
(1) 设计思路
(2) 设计方案
①探究酶的最适温度
②探究酶的最适pH
4. “三宜五不宜”规避相关实验设计的“坑”
1 (2024扬州期末)下列关于酶的实验叙述，正确的是(　　)
A. 验证蛋白酶催化蛋白质分解的实验，可用双缩脲试剂来检测
B. 探究温度对淀粉酶活性的影响时，可用斐林试剂进行检测
C. 探究pH对酶活性影响的实验，设置pH过高或过低会使酶变性失活
D. 探究温度对酶活性影响的实验，常用过氧化氢作底物
2 (2024盐城建湖高级中学期末)下列关于酶及其特性的实验设计的叙述，错误的是(　　)
A. 探究温度对酶活性的影响，可利用淀粉酶、淀粉和碘液设计实验
B. 探究酶的专一性，可利用淀粉酶、淀粉、蔗糖和斐林试剂设计实验
C. 以过氧化氢和过氧化氢酶为实验材料，温度为自变量，氧气的释放速率为因变量，可探究温度对酶活性影响
D. 探究pH对酶活性影响，底物和酶可采用以下步骤添加：加酶→调pH→加底物→混匀→观察
3 (2024天津期末)为探究酶的特性，某实验小组设计下表所示的实验。下列相关分析不准确的是(　　)
试管 反应物 实验处理 结果检测
稀豆浆10 mL 淀粉酶溶液1 mL 蛋白酶溶液1 mL 双缩脲试剂
甲 ＋ － ＋ 水浴保温10 min ＋
乙 ＋ ＋ － ＋
注：“＋”表示加入，“－”表示未加入
A. 该实验的目的是探究酶的专一性
B. 只有乙试管出现紫色反应
C. 本实验设计可能无法达到实验目的
D. 该实验的自变量是酶的种类
4 (2024泰州期末)削皮的土豆块一段时间后会发生褐变，是由于土豆中的多酚氧化酶通过氧化多酚类物质所导致。某同学用土豆和儿茶酚探究了温度对酶活性的影响，实验步骤和结果如下表。下列相关叙述错误的是(　　)
实验组别 1号试管 2号试管 3号试管 4号试管 5号试管
实验步骤 1 试管各加入15 mL 1%儿茶酚溶液
2 将儿茶酚溶液和2g土豆块分别放入相应温度的恒温水浴锅中5 min
0℃冰水浴 25℃ 50℃ 75℃ 100℃
3 向儿茶酚溶液中加入土豆块，振荡后放回相应温度，10 min后观察
实验现象(褐变等级) 0 1 3 1.5 0
A. 儿茶酚溶液的浓度、土豆块大小与质量属于无关变量
B. 步骤2目的是保证酶与底物结合时处在实验预设温度下
C. 根据实验结果可推测多酚氧化酶的最适温度就是50 ℃
D. 刚削皮的土豆立即用沸水快速处理可防褐变现象发生
5 (2024临沂期末)某科研小组以1型胶原蛋白为底物，探究蛋白酶T的最适催化条件，实验结果见下表。下列分析正确的是(　　)
组别 pH CaCl2 温度/℃ 降解率/%
① 9 ＋ 90 38
② 9 ＋ 70 88
③ 9 － 70 0
④ 7 ＋ 70 58
⑤ 5 ＋ 40 30
注：＋/－分别表示有/无添加
A. 该实验的自变量为pH和温度
B. 分析实验结果可知，蛋白酶T催化反应的最适温度是70 ℃
C. 在上述各组实验中，蛋白酶T在②组条件下活性最高
D. ③组实验结果表明，pH为9、温度为70 ℃时蛋白酶T会变性失活
6 (2024徐州校联考)乌龙茶是福建创制的一种介于红茶和绿茶之间的半发酵茶，突出特征是“绿叶红镶边”。乌龙茶制作流程最关键的步骤是做青，需将温度控制在30～40 ℃范围内，使萎凋后的茶叶互相碰撞，擦伤叶缘细胞，促进茶多酚氧化酶酶促氧化作用，使叶边缘呈现红色，中央部分转变为黄绿。请结合你所学生物学知识，回答下列问题。
(1) 在做青时，茶多酚氧化酶的作用实质是降低化学反应________。在正常情况下，茶多酚最可能位于________(填细胞器)，而茶多酚氧化酶最可能位于______________中。
(2) 在做青时，需将温度控制在30～40 ℃范围内，其原理是茶多酚氧化酶在此温度范围内____________，从而使茶叶边缘发生轻度氧化，呈现红色。
(3) 做青后要迅速将温度提高到70 ℃左右，目的是______________________
______________，叶片中央颜色是黄绿色。从乌龙茶制作工艺和效果来推测70 ℃温度会导致________(填“全部”或“部分”)叶绿素被破坏。
(4) 某兴趣小组了解到乌龙茶的制作工艺和原理之后，为探究茶多酚氧化酶的最适温度设计了如下实验方案：
①取生长状况良好的新鲜茶叶120片，随机分成6组，每组叶片数目为________片；
②预设实验温度依次为30 ℃、32 ℃、________℃、36 ℃、38 ℃、40 ℃；
③将各组新鲜茶叶放入预设温度的恒温箱中，保温1 h；
④观察并统计茶叶变成红色比例。
该实验小组设置的各个实验组之间互为________实验。该实验小组在保温1 h后观察发现，各实验组茶叶颜色均为绿色，并无差异。经讨论分析，其实验失败的原因可能是_____________________________________________。
7 (2024镇江期末)兴趣小组为研究酶的特性，设计了如下表所示的实验。请回答下列问题。
实验步骤 1 在含淀粉的琼脂培养基(琼脂是一种透明凝固剂，不提供营养)上设置6个大小相同的圆点，编号A～F(见图)
2 分别用蘸有不同液体的棉签涂抹圆点A～F
A B C D E F
清水 新鲜唾液 煮沸后的唾液 强碱混合的唾液 面包霉培养液 2%的蔗糖酶溶液
3 放入37 ℃恒温箱中保温2 h后取出
加入碘液处理1 min后用清水缓流冲洗，观察圆点颜色变化
颜色变化 蓝色 棕色 ？ 蓝色 棕色 蓝色
(1) 上述实验装置要放入37 ℃恒温箱中进行保温2 h，该处理的目的是______
__________。圆点A和B对比说明酶具有催化作用，其作用的机理是____________
____________________________________________________________。
(2) 圆点B与F对比，可初步证明酶具有专一性，该实验的自变量是_______
_____。
(3) 圆点C与D的颜色变化________(填“相同”或“不相同”)，原因是____________________。圆点E出现棕色，说明面包霉能分泌________。
【巩固强化】
1 C　蛋白酶也是蛋白质，与双缩脲试剂有紫色反应，不能用双缩脲试剂检测蛋白质是否被分解，A错误；若用淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，自变量是不同的温度条件，不能用斐林试剂来检测，斐林试剂的使用需要水浴加热，会改变实验的温度，对实验有影响，B错误；探究pH对酶活性影响的实验，设置pH过高或过低会使蛋白质空间结构被破坏，酶变性失活，C正确；过氧化氢在高温下会加速分解，探究温度对酶活性影响的实验，不适宜用过氧化氢作底物，D错误。
2 C　探究温度对酶活性的影响，可利用淀粉酶、淀粉和碘液设计实验，检测反应物的剩余量，剩余量越少说明酶活性越高，A正确；探究酶的专一性，可利用淀粉酶、淀粉、蔗糖和斐林试剂设计实验，用斐林试剂检测是否产生还原糖，B正确；探究温度对酶活性影响不能选择过氧化氢作实验材料，因为高温下过氧化氢易分解，影响实验结果，C错误；探究pH对酶活性影响，为防止底物先和酶反应影响实验结果，应先控制pH，故底物和酶可采用以下步骤添加：加酶→调pH→加底物→混匀→观察，D正确。
3 B　该实验相同的底物加入了不同的酶，是为了验证酶的专一性，A正确；淀粉酶和蛋白酶的本质也是蛋白质，两个试管都出现紫色反应，B错误；淀粉酶和蛋白酶的本质也是蛋白质，都能和双缩脲试剂发生反应，所以本实验设计可能无法达到实验目的，C正确；该实验的自变量是酶种类的不同，一个加入了淀粉酶，一个加入了蛋白酶，D正确。
4 C　实验中温度属于自变量，儿茶酚溶液的浓度、土豆块大小与质量属于无关变量，A正确；步骤2先在对应温度下保温一段时间再混合的目的是保证酶与底物在实验预设温度下结合，B正确；实验结果显示50 ℃条件下褐变最深，说明多酚氧化酶的活性较高，由于温度梯度很大，则不能说明该温度是多酚氧化酶的最适温度，C错误；据表可知，100 ℃酶已失活，所以刚削皮的土豆立即用沸水快速处理可使多酚氧化酶失活，可防止褐变现象发生，D正确。
5 C　该实验的自变量为pH、温度和是否添加CaCl2，A错误；②组酶的活性最高，此时温度为70 ℃，但由于温度梯度较大，不能说明最适温度为70 ℃，B错误；在上述各组别中，②组的降解率最高，蛋白酶T在②组条件下活性最高，C正确；②组结果中，pH为9、温度为70 ℃时蛋白酶T的降解率为88%，即蛋白酶T没有变性失活，③组降解率为0，是因为没有添加CaCl2，D错误。
6 (1) 活化能　液泡　细胞质基质
(2) 活性最高
(3) 让高温使茶多酚氧化酶变性失活，使其不能分解茶多酚
部分
(4) ①20　②34　④对照　实验时间过短或新鲜叶片未擦伤，导致酶没有释放出来
【解析】(1) 酶的作用机理是降低化学反应的活化能。植物细胞液泡中的液体称为细胞液，其中含有无机盐、氨基酸、糖类、有机酸、生物碱、色素等，因此茶多酚最可能存在于液泡中。根据题意，当萎凋后的茶叶互相碰撞，擦伤叶缘细胞时，可促进茶多酚氧化酶酶促氧化作用，说明细胞需要破裂时才能让茶多酚氧化酶与茶多酚反应，因此可推测茶多酚氧化酶位于细胞质基质。(2) 茶多酚氧化酶在30～40 ℃温度范围内活性最高，因此在做青时，需将温度控制在 30～40 ℃范围内，使茶多酚氧化酶催化茶多酚充分氧化，从而使茶叶边缘部分发生轻度氧化。(3) 温度过高会使酶变性失活，做青后要迅速将温度提高到70 ℃左右，目的是让高温使茶多酚氧化酶变性失活，使其不能分解茶多酚，因此叶片中央颜色是绿色(黄绿色)；从乌龙茶制作工艺和效果来看其中还含有叶绿素，所以只能是部分叶绿素被破坏了。(4) 本实验的目的是探究茶多酚氧化酶的最适温度，不同的温度下茶的制作是相互对照实验，看在哪个温度下制作最好，该实验中自变量是温度的不同，因变量为茶叶颜色的变化，因此实验方案如下：①分组、编号：取生长状况良好的新鲜茶叶120片，随机分成6组，每组叶片数目为20片；②给与不同处理：预设实验温度依次为30 ℃、32 ℃、34 ℃、36 ℃、38 ℃、40 ℃；③将各组新鲜茶叶放入预设温度的恒温箱中，保温1 h；④观察并统计茶叶变成红色比例。该实验小组设置的各个实验组之间互为对照实验。该实验小组在保温1 h后观察发现，各实验组茶叶颜色均为绿色，并无差异。由于各组的茶均为绿色，说明叶绿素没有被破坏，可能是实验时间过短，或新鲜叶片未擦伤，导致酶没有释放出来，因而实验失败。
7 (1) 控制无关变量，给酶提供适宜的温度　降低化学反应的活化能
(2) 酶的种类
(3) 相同　高温、强碱使酶变性失活　淀粉酶
【解析】(1) 处理需要在37 ℃恒温箱里进行保温处理的原因主要有两个：一是控制无关变量，二是给酶提供适宜的温度。圆点A和圆点B对比，圆点B没有变蓝，说明淀粉被唾液中的唾液淀粉酶分解，酶具有催化作用，其作用机理是降低化学反应的活化能。(2) 圆点B中加入唾液，含有唾液淀粉酶，淀粉被分解，没有出现蓝色；圆点F加入蔗糖酶溶液，淀粉没有被分解，出现蓝色，可初步证明酶具有专一性，该实验的自变量是加入酶的种类。(3) 圆点C加入的是煮沸的唾液，高温会使唾液中的淀粉酶失活，不能分解淀粉，故出现蓝色；圆点D加入的是强碱混合的唾液，强碱使唾液淀粉酶失活，故出现蓝色，圆点C与D的颜色变化相同，原因是高温、强碱都使酶失活。圆点E出现棕色说明淀粉被分解，圆点E加入的是面包霉培养液，说明面包霉能分泌淀粉酶。