2024届人教版高中生物一轮复习热点聚焦素养提升酶相关实验设计学案（不定项）

这是一份2024届人教版高中生物一轮复习热点聚焦素养提升酶相关实验设计学案（不定项），共10页。


与酶相关实验的设计思想和方法

1．“酶解法”鉴定酶的本质
(1)实验设计中可用酶催化底物分解，根据酶处理后的变化，来证明酶的作用。
(2)鉴定酶本质的“酶解法”模型

酶解法从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。酶必须保持正常的空间结构才能发挥催化作用，因此，可以分别利用蛋白酶和RNA酶处理某酶，再观察其功能是否受影响来确定该酶的本质。设计方案如上图。
2．用“对比实验法”探究酶的高效性和专一性
(1)验证酶的高效性
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(如生物材料研磨液)
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：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
同种底物(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
3.“梯度法”探究酶的最适温度和最适pH
(1)“梯度法”探究酶的最适温度
①设计思路

②设计方案

(2)“梯度法”探究酶的最适pH
①设计思路

②设计方案


[典例]　(2021·湖北卷)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合，酶的活性能恢复)；另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。
实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲乙物质溶液，乙物质溶液，透析袋(人工合成半透膜)，试管，烧杯等。
为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。
(1)实验设计思路
取________支试管(每支试管代表一个组)，各加入等量的酶A溶液，再分别加等量______________，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。
(2)实验预期结果与结论
若出现结果①：____________________________________________________________。
结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②：____________________________________________________________。
结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③：____________________________________________________________。
结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④：____________________________________________________________。
结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。
[思维建模]
题干
信息
信息1
酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合，酶的活性能恢复)；另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复)
信息2
实验目的是探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型
素养
指引
科学探究
实验目的为探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，则实验的自变量为甲、乙物质的有无，因变量为酶A的活性；实验设计应遵循对照与单一变量原则
思维误区
误区：忽视了每组实验添加试剂前后需要各测酶活性1次，比较酶活性的高低
切记：依据实验设计的原则，准确判断实验的自变量、因变量和无关变量，进而分析作答
解析　(1)分析题意可知，实验目的探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，则实验的自变量为甲、乙物质的有无，因变量为酶A的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：取2支试管各加入等量的酶A溶液，再分别加等量甲物质溶液、乙物质溶液(单一变量和无关变量一致原则)；一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。(2)据题意可知，物质甲和物质乙对酶A的活性有抑制，但作用机理未知，且透析前有物质甲和乙的作用，透析后无物质甲和物质乙的作用，前后对照可推测两种物质的作用机理，可能的情况有：①若甲、乙均为可逆抑制剂，则酶的活性能恢复，故透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高。②若甲、乙均为不可逆抑制剂，则两组中酶的活性均不能恢复，故透析前后，两组的酶活性均不变。③若甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂，则甲组中活性可以恢复，而乙组不能恢复，故加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变。④若甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂，则甲组中活性不能恢复，而乙组能恢复，故加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高。
答案　(1)2　甲物质溶液、乙物质溶液
(2)①透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高
②透析前后，两组的酶活性均不变
③加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变
④加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高

1．(2022·承德二模)已知大麦在萌发过程中可以产生α­淀粉酶，用GA(赤霉素)溶液处理大麦可使其不用发芽就产生α­淀粉酶。为验证这一结论，某小组同学做了如下实验(注：实验结果中“＋”越多表示颜色越深。表中液体量的单位均为mL)。下列分析不正确的是(　　)
试管号
GA
溶液
缓冲液
水
半粒
种子
10个
实验步骤
实验
结果
步骤1
步骤2
1
0
1
1
带胚
25 ℃保温24 h后去除种子，在各试管中分别加入1 mL淀粉溶液
25 ℃保温10 min后各试管中分别加入1 mL碘液，混匀后观察溶液颜色深浅
＋＋
2
0
1
1
去胚
＋＋＋
3
0.2
1
0.8
去胚
＋＋
4
0.4
1
0.6
去胚
＋
5
0.4
1
0.6
不加
种子
＋＋＋＋
A.从试管1和2的实验结果分析，反应后试管1溶液中的淀粉量比试管2中的多
B．试管1和2中淀粉量不同的原因是带胚的种子保温后能够产生更多的α­淀粉酶，使淀粉水解
C．试管2、3、5的实验结果说明GA的作用是诱导种子生成α­淀粉酶
D．试管2、3、4的实验结果说明一定浓度范围内升高GA浓度对α­淀粉酶的诱导效果好
解析：选A　由题表中5号试管可知，没有α­淀粉酶时的颜色是＋＋＋＋，而2号试管颜色是＋＋＋，说明去胚种子产生些许α­淀粉酶，水解了淀粉。对比1号和2号试管，1号试管剩余的淀粉量少，其原因是带胚的种子保温后能够产生更多的α­淀粉酶，使淀粉更多地被水解，A错误，B正确；分析题表实验结果：在试管5中，虽然加入足量的GA，但没有加种子，淀粉不能被水解，说明GA不能直接水解淀粉；试管2中，虽然有去胚的半粒种子，但未加入GA，被水解的淀粉少；而试管3中加入GA溶液和去胚的半粒种子，实验结果是颜色较浅，被水解的淀粉较多。说明GA能诱导种子生成α­淀粉酶，C正确；分析试管2、3、4的实验结果可知，一定浓度范围内，随着GA浓度的升高，淀粉被分解的量增多，说明GA浓度与其对种子产生α­淀粉酶的诱导效果呈正相关，D正确。
2．用一定的低温处理果实，可以延迟果实在常温保鲜过程中后熟，这种低温效应称为“冷激效应”。香蕉在保鲜过程中，主要因淀粉酶活性上升导致香蕉后熟加快，香蕉硬度下降。为研究不同冷激处理对香蕉后熟的影响，研究者进行了相关实验，其结果如下表：

0 ℃冰水处理
不同时间
0 ℃冷空气处理
不同时间

0 h
0.5 h
1 h
2 h
0 h
1.5 h
2.5 h
3.5 h
后熟软
化天数
12
18
23
7
12
19
24
16
有无冻伤
状斑点
－
＋
＋＋
＋＋＋＋
－
－
－
－
注：“－”表示无，“＋”表示有，“＋”数量越多表示斑点越多。
下列有关说法正确的是(　　)
A．淀粉酶催化淀粉水解，原因是酶能为反应提供活化能
B．该实验的自变量是冷激处理方式
C．根据实验结果，应选取0 ℃冰水处理2 h的处理条件，对延缓香蕉后熟效果最理想
D．在实验过程中，可用斐林试剂对淀粉分解产物可溶性糖进行检测
解析：选D　淀粉酶催化淀粉的水解，原因是酶降低化学反应的活化能，酶不能为反应提供活化能，A错误；该实验自变量是冷激处理方式和冷激处理时间，B错误；根据实验结果，0 ℃冷空气处理2.5 h香蕉后熟软化天数最长，且斑点少，对延缓香蕉后熟效果最理想，C错误；香蕉软化过程中是淀粉酶将淀粉分解成还原糖的过程，可用斐林试剂检测可溶性还原糖，D正确。
3．削皮的土豆块放置一段时间后很快会发生褐变现象，这是土豆中的多酚氧化酶通过氧化多酚类物质引起的。某同学向编号为1、2、3、4、5的5支试管中分别加入了5 mL质量分数为1%的儿茶酚溶液(多酚类物质)，并将5支试管和5支装有2 g 刚削皮的土豆块的试管分别放入相应温度的水浴锅(如图装置)中保温5 min，其中水浴温度分别为0 ℃、25 ℃、50 ℃、75 ℃、100 ℃。5 min后将土豆块加入相应水温下装有儿茶酚溶液的试管中，振荡后放回相应温度的水浴锅中，10 min后观察到的实验现象(褐变等级)如下表。下列相关叙述不正确的是(　　)

实验组别
1号
试管
2号
试管
3号
试管
4号
试管
5号
试管
实验现象
(褐变等级)
0
1
3
1.5
0
A.该实验的目的是探究温度对多酚氧化酶活性的影响
B．用该实验装置处理的目的是保证酶与底物结合时在实验预设温度下进行
C．实验说明，该实验中多酚氧化酶的最适温度不一定是50 ℃
D．1号和5号试管中褐变等级相同，是因为两支试管中多酚氧化酶的活性相同
解析：选D　分析题干信息可知，该实验的目的是探究温度对多酚氧化酶活性的影响，自变量是温度，因变量是褐变程度，A正确；用该实验装置处理，使酶与底物先在对应温度下保温一段时间再混合，目的是保证酶与底物结合时在实验预设温度下进行，B正确；实验结果显示，50 ℃条件下褐变最深，说明50 ℃时多酚氧化酶的活性较高，但由于实验设置的温度跨度较大，所以不能说明50 ℃就是多酚氧化酶的最适温度，C正确；100 ℃热水可使多酚氧化酶失活，而用0 ℃冷水处理则是抑制了多酚氧化酶的活性，D错误。

1．经典重组　判断正误
(1)细胞中生物大分子的合成需要酶来催化(2020·江苏卷)(√)
(2)饥饿时，胰高血糖素水平升高，促进糖原分解，说明激素具有酶的催化活性(2018·全国Ⅱ卷)(×)
(3)从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法(2017·全国Ⅱ卷)(√)
(4)唾液淀粉酶水解淀粉的过程中需ATP水解提供能量(2019·天津卷)(×)
(5)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成(2017·海南卷)(×)
2．(2022·广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见表。下列分析错误的是(　　)
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，反应物为Ⅰ型胶原蛋白
A．该酶的催化活性依赖于CaCl2
B．结合①②组的相关变量分析，自变量为温度
C．该酶催化反应的最适温度70 ℃，最适pH为9
D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
解析：选C　分析表格可知，降解率越大说明该酶的活性越高，②组酶活性最高，此时pH为9，添加CaCl2，温度为70 ℃，③组没有添加CaCl2，pH为9，温度为70 ℃，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①、②组可知，除了温度以外，pH相同且都添加CaCl2，说明①、②组的自变量为温度，B正确；②组酶活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，由于温度梯度和pH梯度都较大，不能说明该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，若要确定该酶能否水解其他反应物，还需补充实验，D正确。
3．(2021·湖南卷)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C．作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
解析：选B　通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息：进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。
4．(2021·江苏卷)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析，下列有关叙述错误的是(　　)

A．该酶可耐受一定的高温
B．在t1时，该酶催化反应速率随温度升高而增大
C．不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
D．相同温度下，在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
解析：选D　据图可知，该酶在70 ℃条件下仍具有一定的活性，推测该酶可以耐受一定的高温，A项正确；据图可知，在t1时，70 ℃时的反应速率＞60 ℃时的反应速率＞50 ℃时的反应速率＞40 ℃时的反应速率，即在t1时酶促反应速率随温度的升高而增大，B项正确；据图可知，在不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同，其中70 ℃条件下该酶达到最大催化反应速率所需时间最短，60 ℃条件下次之，50 ℃条件下再次之，40 ℃条件下所需时间最长，C项正确；相同温度下，在不同反应时间该酶的催化反应速率可能相同，如达到最大反应速率后，继续增加反应时间，该酶的催化反应速率不发生改变，D项错误。
5．(2020·全国Ⅲ卷)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
反应部位
(1)______
叶绿体的
类囊体膜
线粒体
反应物
葡萄糖

丙酮酸等
反应名称
(2)______
光合作用
的光反应
有氧呼吸的
部分过程
合成ATP的
能量来源
化学能
(3)______
化学能
终产物(除
ATP外)
乙醇、CO2
(4)______
(5)______
解析　(1)由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸，反应场所为细胞质基质。(2)由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸。(3)由分析可知，光合作用的光反应中光能转化成活跃的化学能，储存在ATP中。(4)由分析可知，光合作用的光反应的产物为O2和NADPH。(5)由分析可知，线粒体内进行有氧呼吸的第二阶段产物为CO2，第三阶段产物为H2O。
答案　(1)细胞质基质　(2)无氧呼吸　(3)光能　(4)O2、NADPH　(5)H2O、CO2