江苏省2020届高考生物二轮复习考前专题增分大题冲关1与酶有关的实验设计集训解析版 7页

‎1.与酶有关的实验设计集训 ‎(时间：20分钟)‎ ‎1.(2019·江苏省通州中学高三期中考试)现有两种淀粉酶A与B，某生物兴趣小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，设计实验如下：‎ 实验原理：温度等条件可以影响酶的活性；淀粉在淀粉酶的催化作用下产生麦芽糖；用分光光度计测量溶液的吸光度时，物质含量越多，其吸光度越大，因此可测出物质的相对含量。‎ 实验材料：一定浓度的淀粉溶液、相同浓度的淀粉酶A和淀粉酶B溶液、水浴缸、温度计等。‎ 实验过程：如下表所示。‎ ‎　　组别 步骤　　‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ Ⅰ.设置水浴缸温度(℃)‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ Ⅱ.取8支试管各加入淀粉溶液(mL)，分别保温5分钟 ‎10‎ ‎10‎ ‎10‎ ‎10‎ ‎10‎ ‎10‎ ‎10‎ ‎10‎ Ⅲ.另取8支试管各加入等量淀粉酶溶液，分别保温5分钟 酶A 酶A 酶A 酶A 酶B 酶B 酶B 酶B Ⅳ.将同组两个试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀，保温5分钟。‎ 实验结果：用分光光度计对各组淀粉含量进行检测，结果如下图所示。‎ ‎(1)该实验的自变量是________，无关变量有____________________(至少写出2种)。‎ ‎(2)根据实验结果分析，下列叙述正确的是________。‎ A.酶A在20 ℃条件时活性较高 B.酶A的活性小于酶B的活性 C.酶B在40 ℃条件时活性较高 D.大于50 ℃条件时，酶A失活 ‎(3)此实验用分光光度计检测底物淀粉的剩余量表示酶的活性，能不能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量表示？________，原因是__________________________‎ 7‎ ‎____________________________________________________________________。‎ ‎(4)若要进一步探究酶B的最适温度，实验设计的主要思路应是_____________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ 解析　(1)自变量是在实验过程中可以变化的量，根据表格可以看出本实验有两个自变量，即酶的种类和温度。因变量是在实验过程中随自变量变化而变化的量。其他如pH、溶液的量、反应时间、酶的用量等为无关变量。(2)据图分析，酶A在20 ℃条件时淀粉含量较多，酶活性相对其他温度时较低；在同一温度下酶A的活性小于酶B的活性；据图分析，酶B在40 ℃条件时淀粉含量较少，所以酶B在40 ℃条件时活性较高；大于50 ℃条件时，酶A活性下降。(3)因为用斐林试剂需水浴加热，会导致反应体系温度发生改变，影响实验结果，同时也会对酶的活性产生影响，使实验结果不可靠，所以不能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示酶的活性。(4)要进一步探究酶B的最适温度，实验设计的主要思路应是设计更多的温度梯度，分别测量淀粉的分解情况，即在30～50 ℃之间设立较小等温度梯度的分组实验，按上述步骤进行实验，分析结果得出结论。‎ 答案　(1)温度、酶的种类　溶液的量、反应时间、pH等(至少2种)‎ ‎(2)C ‎(3)不能　斐林试剂检测时需水浴加热，会导致反应体系温度发生改变，影响实验结果 ‎(4)在30～50 ℃之间设立较小等温度梯度的分组实验，按上述步骤进行实验，分析结果得出结论 ‎2.(2019·海安中学模拟)工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞的细胞壁以提高出汁率。为研究温度对果胶酶活性的影响，某学生设计了如图所示的实验：‎ ‎①将果胶酶与苹果泥分装于不同的试管，在10 ℃水浴中恒温处理10 min(如图中A)。‎ ‎②将步骤①处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在10 ℃水浴中恒温处理10 min(如图中B)。‎ ‎③将步骤②处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图中C)。‎ ‎④在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表：‎ 温度/℃‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ ‎60‎ ‎70‎ ‎80‎ 出汁量/mL ‎8‎ ‎13‎ ‎15‎ ‎25‎ ‎15‎ ‎12‎ ‎11‎ ‎10‎ 根据上述实验，请分析并回答下列问题。‎ ‎(1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解，产物是________。‎ ‎(2)实验结果表明，在上述8组实验中，当温度为________‎ 7‎ 附近时果汁量最多，此时果胶酶的活性________。‎ ‎(3)为什么该实验能够通过测定过滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？_____________________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ ‎(4)实验操作中，如果不经过步骤①的处理，直接将果胶酶和苹果泥混合，是否可以？请解释原因。____________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ ‎(5)果胶酶作用于一定量的某种物质(底物)，保持温度、pH在最适值，生成物量与反应时间的关系如图：在35分钟后曲线变成水平是因为________。若增加果胶酶浓度，其他条件不变，请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。‎ 解析　(1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解，产物是半乳糖醛酸。(2)实验结果表明，在上述8组实验中，当温度为40 ℃附近时果汁量最多，此时果胶酶的活性最强。(3)果胶酶将果胶分解为小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶的能力。(4)因为原先果胶酶和苹果泥的温度并不处于实验温度下，这样对实验结果会有影响，因此不能不经过步骤①的处理，直接将果胶酶和苹果泥混合。(5)在35分钟后生成量不再增加是因为底物有限。若增加果胶酶浓度，其他条件不变，反应速度加快，但是反应平衡点不变，故曲线为：‎ 答案　(1)半乳糖醛酸 ‎(2)40 ℃　最强 ‎(3)果胶酶将果胶分解为小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶的能力 ‎(4)不可以。因为原先果胶酶和苹果泥的温度并不处于实验温度下，这样对实验结果会有影响 ‎(5)底物有限 7‎ ‎3.(2019·通州中学模拟)酶是活细胞产生的有生物催化作用的有机物，请阅读以下两个材料，完成相关问题：‎ ‎(一)为探究“影响酶活性的因素”，某同学设计了一个实验方案，见下表：‎ 试管 底物和试剂 实验条件 ‎1‎ ‎1 cm3瘦肉块＋4mL蒸馏水 ‎37 ℃水浴；pH＝1.5‎ ‎2‎ ‎1cm3瘦肉块＋4mL胃蛋白酶 ‎37 ℃水浴；pH＝8‎ ‎3‎ ‎1cm3瘦肉块＋4mL胃蛋白酶 ‎①‎ ‎4‎ ‎1cm3瘦肉块＋4mL胃蛋白酶 ‎0 ℃水浴；pH＝1.5‎ ‎(1)请完成实验设计：①应为________________。‎ ‎(2)2、3号试管为一组对照实验，本实验中要探究的自变量是________。请为该组实验拟定一个课题名称________________________。‎ ‎(3)本实验的因变量可以通过观察____________________来确定。‎ ‎(4)在1、2号试管所研究的问题中，温度属于________变量。‎ ‎(二)急性胰腺炎是多种病因导致胰酶在胰腺内被激活后引起胰腺组织消化、水肿、出血甚至坏死的炎症反应。据此回答下列相关问题：‎ ‎(1)胰腺包括外分泌腺和内分泌腺，它们的主要区别是外分泌腺________(填“有”或“无”)导管；当人们最初知道胰腺内的胰岛B细胞能分泌胰岛素后，试图从磨碎的狗的胰腺中直接提取胰岛素，但未获成功，其原因是_____________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(2)从酶本质的角度来看，酶的合成都需要经过基因的____________过程。‎ ‎(3)已知胰淀粉酶的抑制剂有竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂两种，非竞争性抑制剂通常与酶活性部位以外的基团结合使酶活性下降，则增加底物浓度________(填“可以”或“不可以”)解除这种抑制。‎ ‎(4)已知胰淀粉酶主要在小肠中发挥作用，据此简要写出测定其催化作用最适pH的实验思路。‎ 实验思路：_________________________________________________________‎ ‎___________________________________________________________________。‎ 解析　(一)(1)根据实验原则和变量的知识可以完成实验设计：①应为37 ℃水浴；pH＝1.5。(2)按照单一变量原则知识，2、3号试管为一组对照实验，则本实验中要探究的自变量是pH。根据题干信息中的内容可以起的一个课题名称是：探究pH对胃蛋白酶活性的影响。(3)本实验的因变量可以通过观察相同时间内瘦肉块的体积变化(或记录瘦肉块消失所用的时间)来确定，属于因变量的内容。(4)在1、2号试管所研究的问题中，温度属于无关变量。(二)(1)胰腺包括外分泌腺和内分泌腺，它们的主要区别是外分泌腺有导管，内分泌腺无导管；当人们最初知道胰腺内的胰岛B细胞能分泌胰岛素后，试图从磨碎的狗的胰腺中直接提取胰岛素，但未获成功，其原因是胰腺分泌的胰蛋白酶可将胰岛素分解。(‎ 7‎ ‎2)从酶本质的角度来看，酶的化学本质是蛋白质或RNA，所以酶的合成都需要经过基因的转录过程。(3)因为非竞争性抑制剂通常与酶活性部位以外的基团结合使酶活性下降，所以增加底物浓度不可以解除这种抑制。(4)测定胰淀粉酶催化作用最适pH的实验思路是：在一定pH范围内设置pH梯度，分别测定酶活性，若测得数据出现峰值，则峰值对应的pH即为其最适pH。‎ 答案　(一)(1)37 ℃水浴；pH＝1.5‎ ‎(2)pH　探究pH对胃蛋白酶活性的影响 ‎(3)相同时间内瘦肉块的体积变化(或记录瘦肉块消失所用的时间)　(4)无关 ‎(二)(1)有　胰腺分泌的胰蛋白酶可将胰岛素分解 ‎(2)转录 ‎(3)不可以 ‎(4)在一定pH范围内设置pH梯度，分别测定酶活性，若测得数据出现峰值，则峰值对应的pH即为其最适pH ‎4.(2019·西亭中学模拟)为了探究某种淀粉酶的最适温度，某同学进行了如图所示的实验操作。‎ 实验步骤：‎ 步骤①：取10支试管，分为五组。每组两支试管中分别加入1 mL某种淀粉酶溶液和2 mL 5%淀粉溶液。‎ 步骤②：将每组淀粉酶溶液和淀粉溶液混合并摇匀。‎ 步骤③：将装有混合溶液的五支试管(编号1、2、3、4、5)分别置于15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃水浴中。反应过程中每隔1分钟从各支试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加1滴碘液显色。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)实验原理：淀粉在淀粉酶的催化作用下分解成还原糖；淀粉酶的活性受温度影响；用碘液可检测淀粉，因为淀粉遇碘液变蓝，根据蓝色深浅来推断淀粉酶的活性。‎ ‎(2)该实验的设计存在一个明显的错误，即步骤②前应________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(3)在本实验中，各组溶液的pH要保证________，该实验能否选用斐林试剂检测实验结果？________，理由是____________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________‎ 7‎ ‎(4)纠正实验步骤后，进行操作。一段时间后，当第3组试管中的反应物与碘液混合开始呈棕黄色时，各组实验现象如下表所示(“＋”表示蓝色程度)‎ 组别 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 处理温度/℃‎ ‎15‎ ‎25‎ ‎35‎ ‎45‎ ‎55‎ 结果 ‎＋＋‎ ‎＋‎ 棕黄色 ‎＋‎ ‎＋＋‎ 分析上述实验结果，可以得出该淀粉酶的最适温度在________之间。某同学在进行本实验的过程中，发现反应时间过长。为缩短反应时间，请你提出合理的改进措施________________。‎ 解析　(2)从操作顺序看，实验步骤存在不合理，应该先将淀粉液和淀粉酶溶液各自在15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃的水浴中保温一段时间后再混合，确保酶在设定的温度条件下催化淀粉水解。(3)在本实验中，各组溶液的pH要保证相同且适宜，该实验是探究某种淀粉酶的最适温度，温度是自变量，该实验一般不选择斐林试剂来检验淀粉的水解产物，主要原因是斐林试剂显色需要进行水浴加热，会改变实验的自变量(温度)，最终影响实验结果。(4)3号试管中取出的反应物滴加碘液后，呈棕黄色，说明淀粉被完全水解。由题干中的表格数据可知，分别置于15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃水浴中的1～5号五支试管中，3号试管(处在35 ℃水浴中处理的)呈棕黄色，说明在15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃的温度中，35 ℃最适宜，但35 ℃不一定是该酶的最适温度，最适温度在25～45 ℃之间。为缩短反应时间，可以增加淀粉酶量或浓度(或降低底物的量或浓度)，提高反应速率。‎ 答案　(2)先将五组试管分别在15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃的水浴中保温一段时间 ‎(3)相同且适宜　不能　利用斐林试剂检测时需要水浴加热，会改变温度，最终影响实验结果 ‎(4)25～45 ℃　增加淀粉酶量或浓度(或降低底物的量或浓度)‎ ‎5.(2019·如东中学模拟)为了验证酶的特性，某课外活动小组进行了一系列实验。请回答相关问题：‎ ‎(1)验证酶具有专一性 A.实验步骤：①取两支洁净的试管，编上号，然后按照下表中的要求进行操作。‎ 操作 顺序 操作项目 试管 ‎1号 ‎2号 A 注入可溶性淀粉溶液 ‎2 mL ‎－‎ B 注入________‎ ‎－‎ ‎2 mL C 注入________‎ ‎2 mL ‎2 mL ‎②轻轻振荡这两支试管，使试管内的液体混合均匀，然后将试管的下半部浸到60 ℃左右的热水中，保温5 min。‎ 7‎ ‎③取出试管，如上表所示，B、C“________”处分别代表________溶液和________溶液(填“葡萄糖”“蔗糖”“蔗糖酶”或“淀粉酶”)，然后在1、2号试管中各加入1 mL________并振荡摇匀。‎ ‎④将两支试管的下半部放进50～65 ℃的热水中，保持2 min。‎ ‎⑤观察并记录两支试管内溶液发生的变化。‎ B.写出符合预期的实验现象：1、2号试管中溶液最终分别呈现砖红色和________色。‎ C.实验结论：酶具有专一性。‎ ‎(2)探究pH对酶活性的影响 ‎①该实验以________作为检测因变量的指标。‎ ‎②上图所示的实验结果与预期不符，于是活动小组又进行了重复实验，得到与上图无显著差异的结果。查阅资料后发现，盐酸能催化淀粉水解。因此推测，该实验中淀粉可能是在________和________的作用下分解的。推测pH为3条件下的酶活性________(填“小于”、“等于”或“大于”)pH为9条件下的酶活性。‎ 解析　(1)本实验的目的是为了验证酶具有专一性，选择底物不同而酶相同进行实验设计，因此B处代表的是蔗糖溶液，用淀粉酶分别催化蔗糖溶液和淀粉溶液，然后检测有无还原糖产生，即向1、2号试管中各加入1 mL斐林试剂并振荡摇匀，将两支试管的下半部放进50～65 ℃的热水中，保持2 min，观察1号试管溶液呈现砖红色，2号试管呈蓝色，从而证明了酶具有专一性。(2)由题图可知实验的自变量为不同pH，因变量为1 h后淀粉剩余量，即该实验的检测指标；盐酸能催化淀粉水解，由此推测，实验中淀粉可在HCl和淀粉酶的作用下分解；由图看出，pH为3和pH为9时1 h后淀粉剩余量相同，由于盐酸能够催化淀粉水解，因此pH为3条件下酶的活性小于pH为9的条件下酶的活性。‎ 答案　(1)蔗糖　淀粉酶　斐林试剂　蓝 ‎(2)1 h后淀粉剩余量　HCl　淀粉酶　小于 7‎