2024-2025学年新教材高中生物第3章细胞的代谢素能提升课与酶有关的变量分析与实验探究教案浙科版必修第一册

PAGE8-与酶有关的变量分析与试验探究与酶有关的变量分析[核心精要]1．试验中三类变量的分析2．通过比照设置把握三种试验变量：(1)自变量的限制原则——单一变量原则。(2)无关变量限制原则——等量相宜原则。(3)因变量的限制原则——可观测性原则。[对点训练]1．试验过程中可以变更的因素称为变量。下列关于试验变量的说法，不正确的是()A．一个试验只能有一个自变量，而因变量可为多个B．对试验结果不造成影响的变量称为无关变量C．试验不肯定有空白比照组，但肯定有比照D．一个试验的自变量可能是另一个试验的无关变量B[探究光照强度对光合作用的影响，自变量是光照强度，因变量是O2的释放量或CO2的汲取量，可见，一个试验只能有一个自变量，而因变量可为多个，A正确；除自变量外，试验过程中可能还会存在一些对试验结果造成影响的可变因素，这些变量称为无关变量，B错误；比照的目的是平衡和消退无关变量对试验结果的影响，因此试验不肯定有空白比照组，但肯定有比照，C正确；探究温度对酶活性的影响，自变量是温度的不同，而探究pH对酶活性的影响，自变量是pH不同，温度是无关变量之一，因此一个试验的自变量可能是另一个试验的无关变量，D正确。]2．在下图所示的试验中属于试验变量(自变量)的是()A．催化剂不同 B．环境温度不同C．试管的大小 D．试管中的过氧化氢溶液的量A[由图可知，本题探究无机催化剂(氯化铁)和有机催化剂(过氧化氢酶)对过氧化氢的分解，试验的自变量是催化剂的种类。故本题选A。]3．下列有关酶特性的试验中，叙述错误的是()A．验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类B．验证酶的专一性时，自变量是酶的种类或底物的种类C．探究pH对酶活性的影响时，pH是自变量，温度是无关变量D．探究酶作用的最适温度时，应设置高温、室温、低温三组试验D[酶的高效性是与无机催化剂相比而言的，验证酶的高效性自变量是催化剂的种类，A正确；验证酶的专一性，可以是底物相同，酶的种类不同，也可以是酶种类相同，底物不同，B正确；探究pH对酶活性的影响时，自变量是pH梯度，温度的量为无关变量，因变量是底物的消耗量速率，C正确；探究温度对酶活性的影响，温度是自变量，设置温度梯度应当在最适温度处绽开设计温度，D错误。]4．现有两种淀粉酶A与B，某小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，做了如下探究试验。试验过程：试验结果：对各组淀粉含量进行检测，结果如图所示。(1)该试验的自变量是___________，无关变量有_________(至少写出2种)。(2)依据试验结果分析，酶A在________________℃条件时活性较高。(3)此试验通过检测淀粉的剩余量来表示酶的活性，不能用本尼迪特试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示，说明理由：__________。(4)若要进一步探究酶B的最适温度，试验设计的主要思路应是：在________℃之间设立较小等温度梯度的分组试验，按上述步骤进行试验，分析结果得出结论。解析：(1)自变量是在试验过程中可以人为变更的变量，依据表格可以看出本试验有两个自变量，即酶的种类和温度；在试验中存在的一些除自变量以外的对试验结果造成影响的可变因素称为无关变量。本试验的无关变量有溶液的量、反应时间、pH等。(2)依据试验结果分析可知，酶A在50℃条件时淀粉含量最少，酶活性相对其他温度时较高。(3)用本尼迪特试剂检测时需水浴加热，会导致温度发生变更，影响试验结果，所以不能用本尼迪特试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示酶的活性。(4)依据试验结果可知，在30～40℃范围内随温度的上升酶B活性上升，40～50℃范围内随温度的上升酶B活性降低，因此在预试验的基础上要进一步探究酶B的最适温度，可在30～50℃之间设置较小温度梯度进行探讨。答案：(1)温度、酶的种类溶液的量、反应时间、pH等(2)50(3)本尼迪特试剂检测时需水浴加热，会导致温度发生变更，影响试验结果(4)30～50探究酶的本质、特性及影响因素的思路与方法[核心精要]1．“试剂检测法”鉴定酶的本质是蛋白质2．“对比试验法”验证酶的催化作用、高效性、专一性(1)酶具有催化作用的试验设计思路eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(试验组：底物＋相应酶液\o(→,\s\up15(检测))底物被分解,比照组：底物＋等量蒸馏水\o(→,\s\up15(检测))底物不被分解))(2)酶的专一性试验设计思路(3)酶的高效性试验设计思路eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(比照组：反应物＋无机催化剂\o(→,\s\up15(检测))底物分解速率,试验组：反应物＋等量酶溶液\o(→,\s\up15(检测))底物分解速率))3．“梯度法”探究酶的最适温度或最适pH(1)试验设计思路(2)试验设计程序酶活性试验探究中的“三宜”“四不宜”(1)若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂“宜”选用本尼迪特试剂，“不宜”选用碘­碘化钾溶液，因为碘­碘化钾溶液无法检测蔗糖是否被分解。(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂“宜”选用碘­碘化钾溶液，“不宜”选用本尼迪特试剂，因为用本尼迪特试剂鉴定时需水浴加热，而该试验中需严格限制温度。(3)在探究pH对酶活性影响时，“宜”保证酶的最适温度(解除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至试验要求的pH后再让反应物与底物接触，“不宜”在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。(4)在探究酶的相宜温度的试验中，“不宜”选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作试验材料，因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响试验结果。[对点训练]1．下列试验能证明蛋白酶具有水解蛋白质作用的最佳方案是()A．在装有蛋清的两试管中分别加入等量的蛋白酶和蒸馏水，然后滴加双缩脲试剂视察是否变成紫色B．在装有煮熟的蛋白块的两试管中分别加入等量的蛋白酶和蒸馏水，一段时间后干脆视察蛋白块的大小C．在装有蛋清的两试管中分别加入等量的蛋白酶和蒸馏水，然后滴加本尼迪特试剂加热后视察是否变成红黄色D．在装有煮熟的蛋白块的两试管中分别加入等量的蛋白酶和蒸馏水，然后滴加双缩脲试剂视察是否变成紫色B[蛋清中含有蛋白质，蛋白酶的化学本质是蛋白质，煮熟的蛋白块空间结构被破坏，所以装有蛋清(或煮熟蛋白块)的两试管中分别加入等量的蛋白酶和蒸馏水，然后滴加双缩脲试剂视察两试管都会变成紫色，A、D项错误；假如蛋白质被分解则蛋白块变小，反之则不变，B项正确；本尼迪特试剂用于检测还原糖的有无，无法用于检测蛋白质，C项错误。]2．关于酶的试验，下列叙述合理的是()A．利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液试剂验证酶的专一性B．利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响C．利用浆糊、簇新的小麦淀粉酶滤液、清水和碘液，就可验证酶是具有高效性的D．利用胃蛋白酶、蛋清和pH为1.5左右的等梯度缓冲液验证pH对酶活性的影响D[碘液可鉴定淀粉是否被水解，但不能鉴定蔗糖是否被水解，所以不能利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性，A项错误；温度上升会使过氧化氢的分解速率上升，因此假如利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响时，假如温度变更，引起过氧化氢分解速率的因素是温度和酶活性，有2个自变量，因此不能利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，B项错误；验证酶的高效性，须要和无机催化剂进行对比，才能说明酶的高效性，C项错误；胃蛋白酶的最适pH为1.5左右，所以验证pH对胃蛋白酶活性的影响，可以设置pH为1.5左右的等梯度缓冲液来验证，D项正确。]3．下列关于“探究pH对过氧化氢酶的影响”试验的叙述，错误的是()A．不同组别滤纸片的大小和数量应相同B．需将含有酶的滤纸片贴在反应小室的内壁上C．反应时间不宜过长，主要缘由是时间过长会导致酶消耗过多D．完成某pH组试验后，反应小室经充分冲洗可用于其他pH组C[探究pH对过氧化氢酶的影响，不同组别滤纸片的大小和数量是无关变量，应相同，A正确；需将含有酶的滤纸片贴在反应小室的内壁上，B正确；酶是生物催化剂，反应前后不变，C错误；完成某pH组试验后，反应小室经充分冲洗可用于其他pH组，D正确。]4．为探讨Cu2＋和Cl－对唾液淀粉酶活性的影响，某小组设计了如下操作依次的试验方案：甲组：CuSO4溶液—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测乙组：NaCl溶液—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测丙组：蒸馏水—缓冲液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保温—检测各组试剂量均相宜，下列对该试验方案的评价，不合理的是()A．缓冲液的pH应限制为最适pHB．保温的温度应限制在37℃左右C．宜选用碘液来检测淀粉的剩余量D．设置的丙组比照试验能达成试验目的D[缓冲液的作用是为了调整pH值，维持pH稳定的，本试验pH值以及温度都是无关变量，为了避开温度和pH值对试验的干扰，因此温度和pH值都应当设置到最适，A、B正确；本试验的因变量可以是淀粉的剩余量，依据碘遇淀粉变蓝可以检测试验中淀粉是否有剩余，与比照组相比较说明Cu2＋和Cl－对唾液淀粉酶活性的影响，C正确；甲乙两组试验中除了有Cu2＋和Cl－，还有硫酸根离子和钠离子，须要解除二者对试验的干扰，因此比照组还须要再设置组解除硫酸根离子和钠离子干扰的比照试验，因此丙设置不能达成试验目的，D错误。]5．某爱好小组为探究不同温度对酶活性的影响(反应物足够)，甲、丁加入了1单位的淀粉酶，乙、丙加入了0.75单位的淀粉酶，分别反应一段时间后测定淀粉的剩余量，试验结果如图所示。回答下列问题：(1)该试验的自变量是________________。酶的活性可以用________________来表示，该种淀粉酶的最适温度是____________。(2)该试验的设计思路是_________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)自变量是在试验过程中可以变更的量，依据题意和曲线可以看出本试验有两个自变量，即温度和酶的数量。酶的活性可以用单位时间单位酶量催化下反应物的消耗量或产物生成量或单位时间单位酶量催化下反应速率，用公式表示为eq\f(反应物消耗量产物的生成量,时间×酶量)，依据题图分析可知，该种淀粉酶的最适温度是甲所对应的温度。(2)探究不同温度对酶活性的影响时，设计试验的思路是不同温度，测定单位时间、单位淀粉量下淀粉的消耗量，通过计算结果反应出酶的活性。答案：(1)温度和酶的数量eq\f(反应物消耗量产物的生成量,时间×酶量)53℃(2)不同温度，测定单位时间、单位淀粉量下淀粉的消耗量，通过计算结果反应出酶的活性6．将簇新萝卜磨碎、过滤得到提取液。在温度为30℃的条件下，取等量提取液分别加到四个盛有pH分别为3、5、7、9的100mL体积分数为3%的过氧化氢溶液的烧杯中，结果每一个烧杯都产生气体，然后，将加入四个烧杯中提取液的量减半，重复上述试验。在相同时间内，分别测得两次试验中过氧化氢的含量变更并绘制成如下图1所示曲线，请回答下列问题：图1(1)该试验的目的是______________________________________________________________________________________________________________。(2)该试验中的自变量是_________________________________。(3)曲线A和B中，过氧化氢含量的最低点位于横坐标同一位置的缘由是________________________________________。(4)曲线A是第________________次试验的结果，缘由最可能是_______________________________________________________________。(5)下图2表示萝卜的过氧化氢酶在体外的最适条件下，底物浓度对酶所催化反应的速率的影响。请在图上画出：图2①假如在A点时，将温度提高5℃时的曲线变更；②假如在B点时，向反应混合物中加入少量同种酶的曲线变更；③假如在C点时加入大量pH为1.8的盐酸的曲线变更。解析：(1)(2)试验过程中的自变量是pH的大小和提取液的量，因变量是随自变量的变更而变更的变量，pH变更，随之变更的是产生气泡的多少，所以因变量是单位时间内产生气泡的多少。所以此试验的目的是探究过氧化氢在不同pH条件及不同量的提取液条件下分解的快慢。(3)同一种酶的最适pH是不变的，所以在曲线A和B中，过氧化氢含量的最低点位于横坐标同一位置。(4)曲线A与曲线B相比，在单位时间内分解的过氧化氢的量较少，可能是由于提取液的含量削减导致酶的含量削减所致，所以曲线A有可能表示