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1、酶的拓展实验设计 1“试剂检测法”鉴定酶的本质 (1)试剂检测法 从酶的化学本质上来讲，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。因此可利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应、RNA与吡罗红染液作用显红色的原理设计鉴定方案： (2)酶解法 酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用，因此可以分别利用蛋白酶和RNA酶处理待鉴定酶，再观察其功能是否受影响来确定该酶的本质，设计方案如下： 2“对比法”验证酶的高效性和专一性 (1)验证酶的高效性 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。 设计方案项目项目实验组实验组对照组对照组材料材料等量的同一种底物等量的同一
2、种底物试剂试剂与底物相对应的酶溶液与底物相对应的酶溶液(如生如生物材料研磨液物材料研磨液)等量的无机催化剂等量的无机催化剂现象现象反应速率很快或反应用时短反应速率很快或反应用时短反应速率缓慢或反应用时长反应速率缓慢或反应用时长结论结论酶具有高效性酶具有高效性 (2)验证酶的专一性 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。 设计方案项目项目方案一方案一方案二方案二实验组实验组对照组对照组实验组实验组对照组对照组材料材料同种底物同种底物(等量等量)与酶相对与酶相对应的底物应的底物另外一另外一种底物种底物试剂试剂与底物相与底物相对应的酶
3、对应的酶另外一另外一种酶种酶同一种酶同一种酶(等量等量)现象现象发生反应发生反应不发生反应不发生反应发生反应发生反应不发生反应不发生反应结论结论酶具有专一性酶具有专一性 1下列关于探究酶特性的实验的叙述，正确的是() A若探究pH对过氧化氢酶活性的影响，实验操作顺序不会影响实验结果 B若探究温度对淀粉酶活性的影响，可选择斐林试剂对实验结果进行检测 C若用过氧化氢和过氧化氢酶来探究酶的高效性，可选择无机催化剂作为对照 D若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，可用碘液对实验结果进行检测 3研究人员从一种野生植物的贮藏根中提取出一种化学物质，有人认为这是一种能催化葡萄糖分解的酶，有人认为这是一种能
4、催化蔗糖分解的酶。请回答下列问题： (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：_。用双缩脲试剂用双缩脲试剂用蛋白酶处理用蛋白酶处理 (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，研究人员设计了下图所示的实验过程，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。两支试管均出现砖红色沉淀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两支试管均不出现砖红色沉淀 实验技能实验设计的基本原则 实验设计遵循的四大基本原则 (1)单一变量原则：即除自变量(实验变量)
5、以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜。如生物材料相同(大小、生理状况、年龄、性别等)、实验器具相同(型号、洁净程度等)、实验试剂相同(用量、浓度、使用方法等)、条件相同(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)。 (2)对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，以便消除无关变量对实验结果的影响，增强实验结果的可信度。 (3)平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。 (4)科学性原则：在设计实验时必须有充分的科学依据，即实验目的要明确，实验原理要正确，实验研究
6、的材料和实验方法的选择要恰当，整个实验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理、有关的生物学知识及其他学科领域的基本知识。 1蛋白质的空间结构遭到破坏，其生物活性就会丧失，这称为蛋白质的变性。高温、强碱、强酸、重金属等均会使蛋白质变性。现提供质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液、蒸馏水、质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液、质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液、无水乙醇、烧杯、试管、量筒、滴管、温度计、酒精灯等材料用具。请你设计实验探究乙醇能否使蛋白质变性。 (1)实验步骤： 取两支试管，分别编号A、B，向A、B两试管中各加入1 mL 新鲜的淀粉酶溶液
7、，然后向A试管加入_，向B试管加入5滴无水乙醇，混匀后向A、B两试管再加2 mL可溶性淀粉溶液。 将两支试管摇匀后，同时放入适宜温度的温水中维持5 min。 _。 从温水中取出A、B试管，各加入1 mL斐林试剂摇匀，放入盛有5065 温水的大烧杯中加热约2 min，观察试管中出现的颜色变化。5滴蒸馏水滴蒸馏水取少量等量质量浓度为取少量等量质量浓度为0.1 g/mL的的NaOH溶液和质量浓度为溶液和质量浓度为0.05 g/mL的的CuSO4溶液，配制成斐林试剂溶液，配制成斐林试剂 (2)实验结果预测及结论： _ _。 _ _。 (3)该实验的自变量是_，对照组是_。A试管中出现砖红色沉淀，试管中
8、出现砖红色沉淀，B试管中不出现，说明乙醇能使淀粉酶试管中不出现，说明乙醇能使淀粉酶(蛋蛋白质白质)变性变性A试管中出现砖红色沉淀，试管中出现砖红色沉淀，B试管中也出现，说明乙醇不能使淀粉酶试管中也出现，说明乙醇不能使淀粉酶(蛋白质蛋白质)变性变性有无乙醇有无乙醇A试管试管 2华北某地区经常出现苹果小叶病，有人认为是土壤中缺锌引起的，有人认为是土壤中缺镁引起的。现有如下材料，请你完成下列实验，探究上面的猜测哪个正确。 材料用具：三十株长势相同的苹果幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。 实验原理：任何一种必需元素在植物体内部都有一定的作用，一旦缺乏，就会表现出相应的症状，根据全素培养液和相
9、应缺锌、缺镁的培养液对苹果生长发育影响的比较，判断小叶病的病因。 (1)方法步骤： 首先配制全素培养液和相应的缺锌培养液以及_培养液，分别放入_。 _ _。 放在适宜的条件下培养一段时间，_。缺镁缺镁A、B、C三个培养缸中三个培养缸中将三十株长势相同的苹果幼苗均分为三组，分别栽培在上述三个培养将三十株长势相同的苹果幼苗均分为三组，分别栽培在上述三个培养缸中缸中观察苹果幼苗的生长发育状况观察苹果幼苗的生长发育状况 (2)结果预测和分析： A缸内的苹果幼苗正常生长。 若B缸内苹果幼苗表现出小叶病，而C缸中的没有，则说明_。 若_，则说明苹果小叶病是由缺镁引起的。 若_，则说明苹果小叶病既与缺锌有关
10、，又与缺镁有关。 若_，则说明苹果小叶病与缺锌、缺镁都无关。苹果小叶病是由缺锌引起的苹果小叶病是由缺锌引起的C缸内苹果幼苗表现出小叶病，而缸内苹果幼苗表现出小叶病，而B缸中的没有缸中的没有B、C两缸内苹果幼苗都表现出小叶病两缸内苹果幼苗都表现出小叶病B、C两缸内苹果幼苗都不表现出小叶病两缸内苹果幼苗都不表现出小叶病 3为了研究在大豆种子萌发和生长过程中糖类和蛋白质的相互关系，某研究小组在25 、黑暗、无菌、湿润的条件下萌发种子，然后测定在不同时间种子和幼苗中相关物质的含量，结果如下图所示： 回答下列问题： (1)在观察时间内，图中可溶性糖含量的变化是_。总糖含量变化是_，蛋白质含量的变化是_。
11、 (2)如果在同样条件下继续培养，预测图中曲线的最终变化趋势是_，其原因是_。先增加，然后保持相对稳定先增加，然后保持相对稳定下降下降上升上升下降下降黑暗条件下不能进行光合作用并且细胞呼吸消耗有机物黑暗条件下不能进行光合作用并且细胞呼吸消耗有机物 (3)在上述定量测定之前，进行了蛋白质含量变化的预测实验，请填充实验原理；判断实验步骤中画线部分是否正确，并更正错误之处；写出实验结果。 实验原理：蛋白质_， 其颜色深浅与蛋白质含量成正比。 实验步骤： ：将三份等量大豆种子分别萌发1、5、9 d后取出，各加入适量蒸馏水，研碎、提取、定容后离心得到蛋白质制备液；与双缩脲试剂作用产生紫色反应与双缩脲试剂
12、作用产生紫色反应 ：取3支试管，编号1、2、3，分别加入等量的萌发1、5、9 d的蛋白质制备液； ：在上述试管中_，振荡均匀后，_。 a：_。 b：_。 实验结果：_。各加入等量的双缩脲试剂各加入等量的双缩脲试剂A液和液和在沸水浴中加在沸水浴中加错误。更正：先加双缩脲试剂错误。更正：先加双缩脲试剂A液，摇匀后，再加入双缩脲试剂液，摇匀后，再加入双缩脲试剂B液液错误。更正：不加热直接观察颜色变化错误。更正：不加热直接观察颜色变化1、2、3号试管中紫色依次加深号试管中紫色依次加深 实验技能实验变量的分析与实验设计 1实验变量分析 实验过程中可以变化的因素称为变量。在生物实验设计中对“变量”的确立、
13、操纵成为实验设计成功与否的关键。 (1)变量类型 自变量指实验中由实验者所操纵、给定的因素或条件。 因变量指实验中由实验自变量而引起的变化和结果。二者之间是前因后果的关系。实验的目的就在于获得和解释前因与后果。 无关变量指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。 (2)(单一)变量控制原则 无论一个实验有几个自变量，都应确定一个自变量对应观测一个因变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。 单因子变量原则要求在实验组和对照组的实验中都只能有一个变量，这样得出的实验结果与单一变量之间就能形成一一对应关系，便于观察实验结果，以及便于分析实验结果的成因。 (3)无关变
14、量要一致(等量原则) 在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，而且不同的实验组中无关变量应完全相同，这样就可排除无关变量对实验的干扰，排除实验偶然性，提高实验的正确率。 2实验设计策略 (1)程序 (2)步骤书写 步骤 第一步：等量分组、编号(注意不同实验材料“等量”的描述)。 第二步：单一变量处理，其他条件相同且适宜(无关变量的控制)。 第三步：观察记录结果。 实验结果 结论：将实验的结果用文字、曲线图、柱形图、表格等形式予以表达。 1生物实验设计的关键是实验变量的确认，下列对实验自变量的确认，不正确的是() A比较过氧化氢在不同条件下分解速率的实验中，自变量为催化剂的种类 B观察植物细胞质
15、壁分离及质壁分离复原的实验中，自变量为环境溶液的浓度 C为破译密码子而进行的蛋白质体外合成的实验中，自变量为氨基酸的种类 D探究影响酵母菌种群数量增长因素的实验中，自变量可为培养液的量 2实验室有以下材料和用具：淀粉、过氧化氢溶液、淀粉酶溶液、肝脏研磨液、斐林试剂、碘液、盐酸、氢氧化钠溶液及其他必需的材料。某兴趣小组探究环境条件对酶活性的影响时，设计了下列方案，其中最合理的是()选项选项环境因素环境因素底物底物酶酶检测指标或试剂检测指标或试剂ApH淀粉溶液淀粉溶液淀粉酶淀粉酶碘液碘液B温度温度过氧化过氧化氢溶液氢溶液肝脏肝脏研磨液研磨液气泡产生气泡产生的速率的速率C温度温度淀粉溶液淀粉溶液淀粉
16、酶淀粉酶斐林试剂斐林试剂DpH过氧化过氧化氢溶液氢溶液肝脏肝脏研磨液研磨液气泡产生气泡产生的速率的速率 3下列有关实验设计的叙述，正确的是() A实验材料的数量、温度和时间都可能是实验的变量 B各种实验都必须单独设置对照组，确保单一变量 C数据测量时只要认真记数，无需多次测量求平均值 D探究实验中，实验结果总是与提出的假设一致 4酶抑制剂能降低酶的活性，不同的抑制剂对酶活性的影响不同。某科研小组通过实验研究了两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响，对实验的结果进行分析并绘图，请据图回答下列问题： (1)该实验的自变量是_，实验中对无关变量应进行控制，该实验的无关变量有_ _(至少答出两项)。
17、(2)据图分析，随着底物浓度的升高，抑制剂_(填类型)的作用逐渐减小甚至消失。从活化能的角度分析，推测抑制剂降低酶促反应速率的原理是_ _。抑制剂种类和底物浓度抑制剂种类和底物浓度温度、温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量、酶浓度、抑制剂的使用量等等 在在抑制剂的作用下，酶的活性抑制剂的作用下，酶的活性(催化效率催化效率)降低，其降低化学反应降低，其降低化学反应活化能的能力下降活化能的能力下降(合理即可合理即可)(合理即可合理即可) (3)某同学认为该实验小组的实验过程应是： a将某消化酶溶液等分为三组，将每组等分为若干份； b在一定条件下将三组消化酶溶液均与等量的不同浓度的底物混合； c在中加入一定量的蒸馏水，中加入等量的抑制剂，中加入等量的抑制剂； d定时取样检测各反应中底物的量或产物的量，记录实验结果并绘图。 你认为该实验操作是否正确？_。如果不正确，请进行改正：_不正确不正确步骤步骤c应与步骤应与步骤b互换，即先对酶溶液进行处理再加入底物互换，即先对酶溶液进行处理再加入底物(合理即可合理即可)