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2019年高考生物 熱點題型提分策略 專題02 與酶相關(guān)的實驗分析與設(shè)計學(xué)案 1．探究酶的化學(xué)本質(zhì) 2．驗證酶的專一性 （1）設(shè)計思路：酶相同，底物不同(或底物相同，酶不同)。 （2）設(shè)計方案示例 （3）結(jié)論：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有專一性。 3．驗證酶的高效性 （1）設(shè)計思路：將用酶催化的反應(yīng)與用無機催化劑催化的反應(yīng)進(jìn)行對照，即酶的催化效率比無機催化劑高。 （2）設(shè)計方案示例 4．探究酶的最適溫度或最適pH （1）實驗設(shè)計思路 底物的分解速率或存在量 （2）操作步驟 易錯警示 （1）不能用過氧化氫酶來探究溫度對酶活性的影響，因為加熱本身也能使過氧化氫分解加快。 （2）必須在達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度條件后，再讓反應(yīng)物與酶接觸，避免在未達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度時反應(yīng)物與酶接觸發(fā)生反應(yīng)，影響實驗結(jié)果。 （3）在探究溫度對淀粉酶活性影響的實驗時，最好不用斐林試劑來檢測淀粉是否在淀粉酶的催化下水解生成麥芽糖等還原糖，因為加入斐林試劑后需要水浴加熱才能出現(xiàn)磚紅色沉淀，這樣原處于低溫條件下的淀粉酶的活性會慢慢恢復(fù)，催化淀粉水解產(chǎn)生還原糖，導(dǎo)致形成錯覺，從而得出錯誤的結(jié)論。 （4）用不同底物、同種酶來探究酶的專一性時，若是用淀粉酶作用于淀粉、蔗糖兩種底物，則應(yīng)用斐林試劑作為檢測試劑，不能選用碘液作為檢測試劑，因為碘液無法檢測蔗糖是否發(fā)生了水解。 1．下列有關(guān)酶的實驗設(shè)計思路，正確的是 A．利用過氧化氫和過氧化氫酶研究溫度對酶活性的影響 B．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液驗證酶的專一性 C．利用過氧化氫、新鮮的豬肝研磨液和氯化鐵溶液研究酶的高效性 D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分別為3、7、11的緩沖液驗證pH對酶活性的影響 【答案】C 2．下列有關(guān)實驗設(shè)計的敘述，錯誤的是 A．實驗材料的數(shù)量、溫度和時間都可能是實驗的變量 B．各種實驗中都必須設(shè)置空白對照組，確保單一變量 C．?dāng)?shù)據(jù)測量應(yīng)力求精確，因而需要多次測量求平均值 D．探究實驗設(shè)計中，實驗結(jié)果不一定與提出的假設(shè)一致 【答案】B 【解析】實驗材料的數(shù)量、溫度和時間都可能是實驗的變量，A正確；各種實驗中要確保單一變量，但不一定都要設(shè)置空白對照組，有些是自身前后對照，如植物細(xì)胞質(zhì)壁分離及復(fù)原實驗等，B錯誤；數(shù)據(jù)測量應(yīng)力求精確，因而需要多次測量求平均值，C正確；實驗的結(jié)果與假設(shè)出現(xiàn)矛盾，可能是假設(shè)不正確，也可能是實驗過程中的某一環(huán)節(jié)出了問題，因此探究實驗設(shè)計中，實驗結(jié)果不一定與提出的假設(shè)一致，D正確。 3．下列有關(guān)酶的實驗，敘述正確的是 A．斯帕蘭札尼將肉塊放入金屬籠內(nèi)，然后讓鷹吞下去，一段時間后，籠內(nèi)肉塊消失了，這個實驗說明了胃具有物理性消化的作用 B．在“比較過氧化氫酶和Fe3＋催化效率”實驗中，可先用滴管滴加氯化鐵溶液后，再用此滴管滴加肝臟研磨液，不影響實驗結(jié)果 C．在“探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用”實驗中，可通過檢測是否有還原糖產(chǎn)生來說明酶的作用具有專一性 D．在“溫度對酶活性的影響”實驗中，關(guān)鍵步驟是先將淀粉液在不同溫度條件下保溫5分鐘，然后分別向其中加入等量的淀粉酶液 【答案】C 4．如圖表示某研究小組探究果膠酶的用量的實驗結(jié)果。下列有關(guān)說法不正確的是 A．在ab段限制反應(yīng)速率的主要因素是酶的用量 B．在bc段限制反應(yīng)速率的因素是溫度、pH、反應(yīng)物濃度等 C．在ac段增加反應(yīng)物濃度，可以明顯加快反應(yīng)速率 D．在該實驗給定條件下，果膠酶的最佳用量是b點對應(yīng)的值 【答案】C 【解析】由曲線圖可以看出，在ab段，隨著酶的用量的增大，酶促反應(yīng)速率加快，說明此階段限制反應(yīng)速率的主要因素是酶的用量，A正確；在bc段，隨著酶的用量的增大，酶促反應(yīng)速率不再加快，此時反應(yīng)物濃度成為限制反應(yīng)速率的因素之一，溫度、pH也是限制反應(yīng)速率的因素，B正確；在ab段增加反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率不會明顯加快，在bc段增加反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率會加快，C錯誤；由圖可知，在該實驗給定條件下，果膠酶的最佳用量是b點對應(yīng)的值，D正確。 5．取3支試管分別加入等量唾液淀粉酶溶液，標(biāo)注為A、B、C三組，并分別調(diào)整到0 ℃、37 ℃、100 ℃，然后在每支試管中加入溫度分別為0 ℃、37 ℃、100 ℃的等量淀粉，保持各組溫度10分鐘后，繼續(xù)進(jìn)行檢測實驗。下列關(guān)于該實驗的說法，合理的是 A．若向三只試管中各加入等量的碘液，試管內(nèi)液體顏色都可能出現(xiàn)藍(lán)色 B．若向三只試管中各加入等量的斐林試劑，水浴加熱一段時間，試管都不出現(xiàn)磚紅色沉淀 C．該實驗的對照組是A組，實驗組是B、C組 D．只要在0 ℃和100 ℃之間每隔10 ℃設(shè)置一個實驗組，就可確定該反應(yīng)的最適溫度 【答案】A 6．在研究不同金屬離子對某水解酶活性的影響時，得到如表結(jié)果。下列分析不正確的是 金屬離子(mmol/L) 對照組 Mn2＋ Co2＋ Mg2＋ 相對活性(%) 100 123 79 74 A．Mn2＋降低了反應(yīng)過程所必需的活化能 B．Co2＋或Mg2＋可能導(dǎo)致酶結(jié)構(gòu)的改變使其活性降低 C．不同離子對酶的活性有提高或降低作用 D．該水解酶的用量是實驗的無關(guān)變量 【答案】A 【解析】實驗的自變量是不同的金屬離子，其他包括該水解酶的用量等均為無關(guān)變量；實驗結(jié)果表明不同離子對酶的活性有提高或降低作用；與對照組對比分析，其中Co2＋或Mg2＋對酶的活性有降低作用；Mn2＋對酶的活性有提高作用，而不是Mn2＋直接降低了反應(yīng)過程所需要的活化能。 7．下列有關(guān)探究溫度、pH對酶活性影響的實驗設(shè)計合理的是 試驗編號 探究課題 選用材料與試劑 ① 溫度對酶活性的影響 過氧化氫溶液、新鮮的肝臟研磨液 ② 溫度對酶活性的影響 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 ③ pH對酶活性的影響 新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液 ④ pH對酶活性的影響 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林試劑 A．實驗① B．實驗② C．實驗③ D．實驗④ 【答案】B 【解析】過氧化氫受熱會加快分解，不宜用于探究溫度對酶活性的影響；溶液的pH會影響淀粉的水解，并且碘液可與堿反應(yīng)，斐林試劑可與酸反應(yīng)，不宜用淀粉酶探究pH對酶活性的影響；因此一般用過氧化氫酶探究pH對酶活性的影響，用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響。 8．如圖是淀粉酶催化淀粉水解的相關(guān)曲線。下列敘述正確的是 A．若增加酶濃度，則曲線可由b→a B．若增加底物濃度，則曲線可由c→b C．若該圖為在不同pH條件下的水解曲線，則a對應(yīng)的pH為最適 D．若該圖為在不同溫度條件下的水解曲線，則c對應(yīng)的反應(yīng)溫度低于a 【答案】A 【解析】若增加酶濃度，反應(yīng)速率加快，則曲線可由b→a，A正確；若增加底物濃度，反應(yīng)速率不變，但是生成物的量會增加，圖中沒有曲線可以表示，B錯誤；若該圖為在不同pH條件下的水解曲線，則a對應(yīng)的pH在三條曲線中是最好的，但是不一定是最適的，C錯誤；溫度過高或過低，酶的活性都會降低甚至失活，所以若該圖為在不同溫度條件下的水解曲線，則c對應(yīng)的反應(yīng)溫度不一定低于a，D錯誤。 9．如圖實線表示向淀粉溶液中加入一定量的唾液淀粉酶后，還原糖的產(chǎn)生量和反應(yīng)時間的關(guān)系。某同學(xué)現(xiàn)取三支試管，均加入等量的淀粉溶液和唾液淀粉酶后，再分別加入一定量的淀粉、適量的蛋白酶和適量的唾液淀粉酶，三支試管中的反應(yīng)曲線依次為 A．②③① B．②①③ C．①②③ D．③②① 【答案】B 10．乳糖酶催化乳糖水解。有兩項與此相關(guān)的實驗，其他實驗條件均設(shè)置為最適條件，實驗結(jié)果如下： 實驗一 酶濃度 0% 1% 2% 4% 5% （乳糖濃度為10%） 相對反應(yīng)速率 0 25 20 100 200 實驗二 乳糖濃度 0% 5% 10% 20% 30% （酶濃度為2%） 相對反應(yīng)速率 0 25 50 65 65 以下分析正確的是 A．實驗一若增加乳糖濃度，相對反應(yīng)速率將降低 B．實驗二若繼續(xù)增大乳糖濃度，相對反應(yīng)速率不再加大 C．實驗一如果繼續(xù)增加酶濃度，相對反應(yīng)速率不再加大 D．實驗二若溫度升高10℃，相對反應(yīng)速率將增大 【答案】B 11．研究人員從一種野生植物的貯藏根中提取出一種化學(xué)物質(zhì)，有人認(rèn)為這是一種能催化葡萄糖分解的酶，有人認(rèn)為是一種能催化蔗糖分解的酶。請回答以下問題： （1）寫出鑒定此物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是否是蛋白質(zhì)的兩種方法： 第一種鑒定方法：__________________________________________________。 第二種鑒定方法：__________________________________________________。 （2）為了探究此物質(zhì)是催化葡萄糖分解的酶還是催化蔗糖分解的酶，研究人員設(shè)計了如圖所示的實驗過程，請預(yù)測可能的實驗結(jié)果。 水浴加熱后，如果________________________________，說明該物質(zhì)是能催化蔗糖分解的酶；如果____________________________________，則說明該物質(zhì)是能催化葡萄糖分解的酶。 （3）若以上實驗完成后，已經(jīng)確定其為催化葡萄糖分解的酶，且化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，現(xiàn)需要確定其催化作用的最適溫度，設(shè)計實驗的基本思路是先確定______________________，再參照上圖中甲試管的處理方法進(jìn)行預(yù)實驗。實驗結(jié)束后，再在其中磚紅色沉淀最少的兩支試管所對應(yīng)的溫度區(qū)間內(nèi)，設(shè)置__________________________________，重復(fù)進(jìn)行實驗。 【答案】（1）用雙縮脲試劑　用蛋白酶處理 （2）兩支試管均出現(xiàn)磚紅色沉淀　兩支試管均不出現(xiàn)磚紅色沉淀 （3）系列溫度梯度　差值較小的系列溫度梯度 【解析】（1）蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用，會產(chǎn)生紫色反應(yīng)；不溶于水的蛋白質(zhì)在蛋白酶的催化下可以水解為溶于水的多肽、氨基酸。（2）葡萄糖是還原糖而蔗糖是非還原糖，但蔗糖分解的產(chǎn)物為還原糖，若兩支試管都出現(xiàn)磚紅色沉淀，則該物質(zhì)是能催化蔗糖分解的酶；若兩支試管都不出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明蔗糖沒有分解而葡萄糖被分解，故該物質(zhì)是能催化葡萄糖分解的酶。（3）設(shè)計實驗的基本思路：先確定系列溫度梯度，再找出其中磚紅色沉淀最少的兩支試管，根據(jù)它們所對應(yīng)的溫度，在這兩個溫度值之間設(shè)置差值更小的系列溫度梯度。 12．耐熱脂肪酶在工業(yè)上具有廣泛應(yīng)用，科研人員從小籠包蒸籠的墊布中分離到脂肪酶高產(chǎn)菌株，大量培養(yǎng)后提取獲得脂肪酶液，以橄欖油為底物設(shè)置系列實驗以研究該酶特性，回答下列問題： （1）脂肪酶能水解橄欖油但不能水解淀粉,說明酶具有________。 （2）實驗①：每組試管中加入等量的酶和底物，分別置于30、35、40、45、50、55、60 ℃水浴環(huán)境中20分鐘后，測量底物量的變化，該實驗的目的是___________。 （3）實驗②：因工業(yè)上需要在不同溫度條件下應(yīng)用該酶，若要測定酶液分別在40、50、60 ℃溫度下保存2小時后的酶活性變化，實驗思路是________________________________________________。 （4） 實驗③：研究一定濃度的Mg2+（10－4mol/L）對酶的活性影響，已知該酶的最適pH范圍為7.0～8.0，實驗結(jié)果如下，結(jié)果說明：_________________________________________________。 【答案】（1）專一性 （2）確定脂肪酶的最適溫度 （3）設(shè)置三組實驗，每組加入等量脂肪（橄欖油），分別加入在40、50、60 ℃溫度下保存2小時后的脂肪酶，在適宜條件進(jìn)行反應(yīng)，一定時間后測量各組酶活性 （4）在pH為7.0~8.0范圍內(nèi)，一定濃度的Mg2+能提高該脂肪酶的活性 【解析】（1）酶具有專一性，橄欖油的主要成分是脂肪，所以脂肪酶能水解橄欖油但不能水解淀粉。（2）實驗①中每組試管中加入等量的酶和底物，而溫度不同，說明該實驗的目的是確定脂肪酶的最適溫度。（3）實驗②的目的是測定酶液分別在40、50、60 ℃溫度下保存2小時后的酶活性變化，所以應(yīng)該設(shè)置三組實驗，每組加入等量脂肪（橄欖油），分別加入在40、50、60 ℃溫度下保存2小時后的脂肪酶，在適宜條件進(jìn)行反應(yīng)，一定時間后測量各組酶活性。（4）根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析，在三種不同的pH條件下，對照組酶的活性相對值基本相同，而實驗組酶活性的相對值都增加了，說明在pH為7.0~8.0范圍內(nèi)，一定濃度的Mg2+能提高該脂肪酶的活性。