备战2019年高考生物 热点题型提分策略 专题02 与酶相关的实验分析与设计学案

专题02 与酶相关的实验分析与设计
1．探究酶的化学本质
2．验证酶的专一性
（1）设计思路：酶相同，底物不同(或底物相同，酶不同)。

（2）设计方案示例
（3）结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶具有专一性。

3．验证酶的高效性
（1）设计思路：将用酶催化的反应与用无机催化剂催化的反应进行对照，即酶的催化效率比无机催化剂高。

（2）设计方案示例
4．探究酶的最适温度或最适pH （1）实验设计思路
⎭
⎪⎬⎪⎫底物＋T 11＋酶液底物＋T 2
2＋酶液
底物＋T 3
3
＋酶液 ⋮ ⋮ ⋮
底物＋T n n
＋酶液――→检测
底物的分解速率或存在量 （2）操作步骤
易错警示
（1）不能用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响，因为加热本身也能使过氧化氢分解加快。

（2）必须在达到预设的温度条件后，再让反应物与酶接触，避免在未达到预设的温度时反应物与酶接触发生反应，影响实验结果。

（3）在探究温度对淀粉酶活性影响的实验时，最好不用斐林试剂来检测淀粉是否在淀粉酶的催化下水解生成麦芽糖等还原糖，因为加入斐林试剂后需要水浴加热才能出现砖红色沉淀，这样原处于低温条件下的淀粉酶的活性会慢慢恢复，催化淀粉水解产生还原糖，导致形成错觉，从而得出错误的结论。

（4）用不同底物、同种酶来探究酶的专一性时，若是用淀粉酶作用于淀粉、蔗糖两种底物，则应用斐林试剂作为检测试剂，不能选用碘液作为检测试剂，因为碘液无法检测蔗糖是否发生了水解。

1．下列有关酶的实验设计思路，正确的是
A．利用过氧化氢和过氧化氢酶研究温度对酶活性的影响
B．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
C．利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性
D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响
C
【答案】
A．实验材料的数量、温度和时间都可能是实验的变量
B．各种实验中都必须设置空白对照组，确保单一变量
C．数据测量应力求精确，因而需要多次测量求平均值
D．探究实验设计中，实验结果不一定与提出的假设一致
2
【解析】实验材料的数量、温度和时间都可能是实验的变量，A正确；各种实验中要确保单一变量，但不一定都要设置空白对照组，有些是自身前后对照，如植物细胞质壁分离及复原实验等，B错误；数据测量应力求精确，因而需要多次测量求平均值，C正确；实验的结果与假设出现矛盾，可能是假设不正确，也可能是实验过程中的某一环节出了问题，因此探究实验设计中，实验结果不一定与提出的假设一致，D正确。

3．下列有关酶的实验，叙述正确的是
A．斯帕兰札尼将肉块放入金属笼内，然后让鹰吞下去，一段时间后，笼内肉块消失了，这个实验说明了胃具有物理性消化的作用
B．在“比较过氧化氢酶和Fe3＋催化效率”实验中，可先用滴管滴加氯化铁溶液后，再用此滴管滴加肝脏研磨液，不影响实验结果
C．在“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”实验中，可通过检测是否有还原糖产生来说明酶的作用具有专一性
D．在“温度对酶活性的影响”实验中，关键步骤是先将淀粉液在不同温度条件下保温5分钟，然后分别向其中加入等量的淀粉酶液
C
【答案】
A．在ab段限制反应速率的主要因素是酶的用量
B．在bc段限制反应速率的因素是温度、pH、反应物浓度等
C．在ac段增加反应物浓度，可以明显加快反应速率
D．在该实验给定条件下，果胶酶的最佳用量是b点对应的值
3
【解析】由曲线图可以看出，在ab段，随着酶的用量的增大，酶促反应速率加快，说明此阶段限制反应速率的主要因素是酶的用量，A正确；在bc段，随着酶的用量的增大，酶促反应速率不再加快，此时反应物浓度成为限制反应速率的因素之一，温度、pH也是限制反应速率的因素，B正确；在ab段增加反应物浓度，反应速率不会明显加快，在bc段增加反应物浓度，反应速率会加快，C错误；由图可知，在该实验给定条件下，果胶酶的最佳用量是b点对应的值，D正确。

5．取3支试管分别加入等量唾液淀粉酶溶液，标注为A、B、C三组，并分别调整到0 ℃、37 ℃、100 ℃，然后在每支试管中加入温度分别为0 ℃、37 ℃、100 ℃的等量淀粉，保持各组温度10分钟后，继续进行检测实验。

下列关于该实验的说法，合理的是
A．若向三只试管中各加入等量的碘液，试管内液体颜色都可能出现蓝色
B．若向三只试管中各加入等量的斐林试剂，水浴加热一段时间，试管都不出现砖红色沉淀
C．该实验的对照组是A组，实验组是B、C组
D．只要在0 ℃和100 ℃之间每隔10 ℃设置一个实验组，就可确定该反应的最适温度
【答案】
A
A．Mn2＋降低了反应过程所必需的活化能
B．Co2＋或Mg2＋可能导致酶结构的改变使其活性降低
C．不同离子对酶的活性有提高或降低作用
D．该水解酶的用量是实验的无关变量
【答案】A
【解析】实验的自变量是不同的金属离子，其他包括该水解酶的用量等均为无关变量；实验结果表明不
4
同离子对酶的活性有提高或降低作用；与对照组对比分析，其中Co2＋或Mg2＋对酶的活性有降低作用；Mn2＋对酶的活性有提高作用，而不是Mn2＋直接降低了反应过程所需要的活化能。

7．下列有关探究温度、pH对酶活性影响的实验设计合理的是
A．实验① B．实验②
C．实验③ D．实验④
【答案】B
【解析】过氧化氢受热会加快分解，不宜用于探究温度对酶活性的影响；溶液的pH会影响淀粉的水解，并且碘液可与碱反应，斐林试剂可与酸反应，不宜用淀粉酶探究pH对酶活性的影响；因此一般用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，用淀粉酶探究温度对酶活性的影响。

8．如图是淀粉酶催化淀粉水解的相关曲线。

下列叙述正确的是
A．若增加酶浓度，则曲线可由b→a
B．若增加底物浓度，则曲线可由c→b
C．若该图为在不同pH条件下的水解曲线，则a对应的pH为最适
D．若该图为在不同温度条件下的水解曲线，则c对应的反应温度低于a
5
【答案】A
【解析】若增加酶浓度，反应速率加快，则曲线可由b→a，A正确；若增加底物浓度，反应速率不变，但是生成物的量会增加，图中没有曲线可以表示，B错误；若该图为在不同pH条件下的水解曲线，则a 对应的pH在三条曲线中是最好的，但是不一定是最适的，C错误；温度过高或过低，酶的活性都会降低甚至失活，所以若该图为在不同温度条件下的水解曲线，则c对应的反应温度不一定低于a，D错误。

9．如图实线表示向淀粉溶液中加入一定量的唾液淀粉酶后，还原糖的产生量和反应时间的关系。

某同学现取三支试管，均加入等量的淀粉溶液和唾液淀粉酶后，再分别加入一定量的淀粉、适量的蛋白酶和适量的唾液淀粉酶，三支试管中的反应曲线依次为
A．②③① B．②①③
C．①②③ D．③②①
B
【答案】
以下分析正确的是
A．实验一若增加乳糖浓度，相对反应速率将降低
B．实验二若继续增大乳糖浓度，相对反应速率不再加大
6
C．实验一如果继续增加酶浓度，相对反应速率不再加大
D．实验二若温度升高10℃，相对反应速率将增大
B
【答案】
（1）写出鉴定此物质的化学本质是否是蛋白质的两种方法：
第一种鉴定方法：__________________________________________________。

第二种鉴定方法：__________________________________________________。

（2）为了探究此物质是催化葡萄糖分解的酶还是催化蔗糖分解的酶，研究人员设计了如图所示的实验过程，请预测可能的实验结果。

水浴加热后，如果________________________________，说明该物质是能催化蔗糖分解的酶；如
果____________________________________，则说明该物质是能催化葡萄糖分解的酶。

（3）若以上实验完成后，已经确定其为催化葡萄糖分解的酶，且化学本质是蛋白质，现需要确定其催化作用的最适温度，设计实验的基本思路是先确定______________________，再参照上图中甲试
管的处理方法进行预实验。

实验结束后，再在其中砖红色沉淀最少的两支试管所对应的温度区间
内，设置__________________________________，重复进行实验。

【答案】（1）用双缩脲试剂用蛋白酶处理
（2）两支试管均出现砖红色沉淀两支试管均不出现砖红色沉淀
（3）系列温度梯度差值较小的系列温度梯度
【解析】（1）蛋白质与双缩脲试剂发生作用，会产生紫色反应；不溶于水的蛋白质在蛋白酶的催化下可以水解为溶于水的多肽、氨基酸。

（2）葡萄糖是还原糖而蔗糖是非还原糖，但蔗糖分解的产物为还
7
原糖，若两支试管都出现砖红色沉淀，则该物质是能催化蔗糖分解的酶；若两支试管都不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有分解而葡萄糖被分解，故该物质是能催化葡萄糖分解的酶。

（3）设计实验的基本思路：先确定系列温度梯度，再找出其中砖红色沉淀最少的两支试管，根据它们所对应的温度，在这两个温度值之间设置差值更小的系列温度梯度。

12．耐热脂肪酶在工业上具有广泛应用，科研人员从小笼包蒸笼的垫布中分离到脂肪酶高产菌株，大量培养后提取获得脂肪酶液，以橄榄油为底物设置系列实验以研究该酶特性，回答下列问题：
（1）脂肪酶能水解橄榄油但不能水解淀粉,说明酶具有________。

（2）实验①：每组试管中加入等量的酶和底物，分别置于30、35、40、45、50、55、60 ℃水浴环境中20分钟后，测量底物量的变化，该实验的目的是___________。

（3）实验②：因工业上需要在不同温度条件下应用该酶，若要测定酶液分别在40、50、60 ℃温度下保存2小时后的酶活性变化，实验思路是________________________________________________。

（4）实验③：研究一定浓度的Mg2+（10－4mol/L）对酶的活性影响，已知该酶的最适pH范围为7.0～
8.0，实验结果如下，结果说明：_________________________________________________。

【答案】（1）专一性
（2）确定脂肪酶的最适温度
（3）设置三组实验，每组加入等量脂肪（橄榄油），分别加入在40、50、60 ℃温度下保存2小时后的脂肪酶，在适宜条件进行反应，一定时间后测量各组酶活性
（4）在pH为7.0~8.0范围内，一定浓度的Mg2+能提高该脂肪酶的活性
【解析】（1）酶具有专一性，橄榄油的主要成分是脂肪，所以脂肪酶能水解橄榄油但不能水解淀粉。

（2）实验①中每组试管中加入等量的酶和底物，而温度不同，说明该实验的目的是确定脂肪酶的最适温度。

（3）实验②的目的是测定酶液分别在40、50、60 ℃温度下保存2小时后的酶活性变化，所以应该设置三组实验，每组加入等量脂肪（橄榄油），分别加入在40、50、60 ℃温度下保存2小时后的脂肪酶，在适宜条件进行反应，一定时间后测量各组酶活性。

（4）根据表格数据分析，在三种不同的pH条件下，对照组酶的活性相对值基本相同，而实验组酶活性的相对值都增加了，说明在pH为7.0~8.0范围内，
8
一定浓度的Mg2+能提高该脂肪酶的活性。

9。