第1節(jié) 酶——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（二） 【自主學(xué)習(xí)】 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1. 理解設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本原則和思路； 2. 能說出酶特性相關(guān)證明實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路； 【學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)】 重點(diǎn) 1. 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本原則和思路； 2. 酶特性相關(guān)證明實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路。 難點(diǎn) 1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本原則和思路； 2.酶特性相關(guān)證明實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路。 【方法引導(dǎo)】 仔細(xì)觀察書本的“問題探討”、“思考與討論”、“資料分析”等材料， 積極思考、交流，在討論、探究中解決問題、得出結(jié)論、鍛煉能力。 【基礎(chǔ)知識】 1．酶催化活性的表示方法 單位時間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的生成量。 2．表示酶高效性的曲線 (1)催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，與無機(jī)催化劑相比，酶的 催化效率更高。 (2)酶只能縮短達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡所需的時間，不能改變化 學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。 (3)酶只能催化已存在的化學(xué)反應(yīng)。 3．表示酶專一性的曲線 4．溫度、pH影響酶活性的曲線 (1)分析圖A、B可知，在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高。溫度和pH偏高或偏低，酶活性都會明顯降低。 (2)過酸、過堿、高溫都會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶失去活性；而低溫只是使酶的活性降低，酶的分子結(jié)構(gòu)未遭到破壞，溫度升高可恢復(fù)其活性。 (3)反應(yīng)溶液中pH的變化不影響酶作用的最適溫度，如圖C所示。 5．底物濃度 酶量一定的條件下，在一定范圍內(nèi)隨著底物濃度的增加，反應(yīng)速率 也增加，但達(dá)到一定濃度后不再增加，原因是受到酶數(shù)量和酶活性 的限制(如圖)。 6．酶濃度 在底物充足、其他條件適宜且固定的條件下，酶促反應(yīng)速率與酶濃 度成正比(如圖)。 【綜合提升】 一、 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)基本思路： 1、尋找實(shí)驗(yàn)中的變量 2、探究實(shí)驗(yàn)課題的確定（一般模型：探究X對Y的影響） 3、實(shí)驗(yàn)步驟的書寫（主要是補(bǔ)充）和結(jié)果分析 實(shí)驗(yàn)步驟三部曲：①分組、編號（前測） ②施加自變量，控制無關(guān)變量（注意材料條件）③測量因變量 4、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表設(shè)計(jì)：（注意表格中欄目、數(shù)據(jù)梯度、單位） 5、實(shí)驗(yàn)改錯：（注意無關(guān)變量是否相同，是否有對照、順序是否合理、檢測試劑是否合理） 二、課本實(shí)驗(yàn)總結(jié)： 序號 項(xiàng)目 所用方法 1. 研究分泌蛋白合成和運(yùn)輸過程 放射性同位素標(biāo)記（3H） 2. 研究證明細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)是運(yùn)動的 熒光標(biāo)記（人-鼠細(xì)胞） 3. 光合作用過程中C和O元素移動路徑 放射性同位素標(biāo)記（18O\14C） 4. 孟德爾發(fā)現(xiàn)基因的遺傳定律 假說—演繹法 5. 薩頓提出基因在染色體上的假說 類比推理法 6. 摩爾根證明基因在染色體上 假說—演繹法 7. 赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn) 放射性同位素標(biāo)記（35S\32P） 8. 證明DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制 放射性同位素標(biāo)記（15N） 9. 生長素類似物處理插條的方法 沾蘸法或浸泡法 10. 調(diào)查植物種群密度的方法 樣方法 11. 調(diào)查活動能力強(qiáng)的動物種群密度的方法 標(biāo)志重捕法 12. 樣方法中取樣的方法 五點(diǎn)取樣法和等距取樣法 13. 酵母菌種群數(shù)量的統(tǒng)計(jì)方法 抽樣檢測法 14. 調(diào)查土壤中小動物類群豐富度 取樣器取樣法 15. 豐富度的統(tǒng)計(jì)方法 記名計(jì)算法、目測估計(jì)法 l 【預(yù)習(xí)自測】 1.將發(fā)芽后的玉米種子研磨成勻漿、過濾，得到提取液，并按下表步驟操作： ① ② ③ ④ 加入淀粉液 加入提取液 水浴溫度 水浴時間 甲 2 mL 2 mL 20℃ 30 min 乙 2 mL 2 mL 40℃ 30 min 丙 2 mL 2 mL 100℃ 30 min 經(jīng)上述處理后，各試管分別加入斐林試劑1 mL，并置于50～65℃水浴2 min，試管中液體呈磚紅色且顏色由淺到深依次是 (　　) A.甲乙丙 B.乙甲丙 C.丙甲乙 D.丙乙甲 答案：C 2.下列圖表是有關(guān)某種酶的實(shí)驗(yàn)處理方法及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，相關(guān)敘述正確的是 (　　) 某酶 試管Ⅰ2 mL 試管Ⅱ2 mL 試管Ⅲ2 mL pH 8 8 7 溫度 60℃ 40℃ 40℃ 反應(yīng)物 2 mL 2 mL 2 mL A.甲物質(zhì)可能抑制該酶的活性 B.該酶比較適合在40℃的環(huán)境下起作用 C.該酶在中性環(huán)境下的催化效率比堿性環(huán)境高 D.該酶在作用35 min后便失去活性 答案：B 3.下列各圖表示酶活性與有關(guān)因素之間的關(guān)系，表示不正確的是 (　　) 答案：A 4.(2009海南高考)酶A、B、C是大腸桿菌的三種酶，每種酶只能催化下列反應(yīng)鏈中的一個步驟，其中任意一種酶的缺失均能導(dǎo)致該菌因缺少化合物丁而不能在基本培養(yǎng)基上生長。 化合物甲化合物乙化合物丙化合物丁 現(xiàn)有三種營養(yǎng)缺陷型突變體，在添加不同化合物的基本培養(yǎng)基上的生長情況如下表： 　 　突變體 添加物　　 突變體a (酶A缺陷) 突變體b (酶B缺陷) 突變體c (酶C缺陷) 化合物乙 不生長 不生長 生長 化合物丙 不生長 生長 生長 由上可知：酶A、B、C在該反應(yīng)鏈中的作用順序依次是 (　　) A.酶A、酶B、酶C B.酶A、酶C、酶B C.酶B、酶C、酶A D.酶C、酶B、酶A 答案：D 5. (2010湛江質(zhì)檢)如圖一表示溫度對酶促反應(yīng)速率的影響示意圖，圖二的實(shí)線表示在溫度為a的情況下生成物量與時間的關(guān)系圖。則當(dāng)溫度增加一倍時生成物量與時間的關(guān)系是 (　　) A.曲線1 B.曲線2 C.曲線3 D.曲線4 答案：B l 【課堂檢測】 1、（12新課標(biāo)-改）為了探究6-BA和IAA對某菊花品種莖尖外植體再生叢芽的影響，某研究小組在MS培養(yǎng)基中加入6-BA和IAA，配制成四種培養(yǎng)基（見下表），滅菌后分別接種數(shù)量相同、生長狀態(tài)一致、消毒后的莖尖外植體，在適宜條件下培養(yǎng)一段時間后，統(tǒng)計(jì)再生叢芽外植體的比率（m），以及再生叢芽外植體上的叢芽平均數(shù)（n），結(jié)果如下表。 培養(yǎng)基編號 濃度/mgL-1 m/% n/個 6-BA IAA 1 0.5 0 76.7 3.1 2 0.1 77.4 6.1 3 0.2 66.7 5.3 4 0.5 60.0 5.0 在該實(shí)驗(yàn)中，自變量是 ，自變量的取值范圍是 。 外植體再生叢芽的情況用 表示。 無關(guān)變量有 。（寫出兩點(diǎn)） 2、（12全國-改）金魚藻是一種高等沉水植物，有關(guān)研究結(jié)果如下圖所示（圖中凈光合速率是指實(shí)際光合速率與呼吸速率之差，以每克鮮重每小時釋放O2的微摩爾數(shù)表示）。 該研究探討了 對金魚藻 的影響。實(shí)驗(yàn)中凈光合速率用 表示。 3、（12天津）黃曲霉毒素B1（AFB1）存在于被黃曲霉菌污染的飼料中，它可以引起癌變。選取不含AFB1的飼料和某種實(shí)驗(yàn)動物為材料，探究該AFB1解毒酶在飼料中的解毒效果。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及測定結(jié)果見下表。據(jù)表回答問題： 本實(shí)驗(yàn)的兩個自變量分別為 。 因變量是 ，其觀察指標(biāo)是 。 無關(guān)變量有 。（寫出兩點(diǎn)） 4、（11江蘇）右圖為某課題研究小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，他們研究的實(shí)驗(yàn)課題是： 。 5、（10江蘇）某生物興趣小組開展DNA粗提取的相關(guān)探究活動。具體步驟如下： 材料處理：稱取新鮮的花菜、辣椒和蒜黃各2份，每份10g。剪碎后分成兩組，一組置于20℃、另一組置于-20℃條件下保存24h。 DNA粗提?。海裕? DNA檢測：（略） 結(jié)果如右表： 該實(shí)驗(yàn)課題名稱是_______ _____ 。 6、（11海南）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個探究實(shí)驗(yàn)，把培養(yǎng)在完全營養(yǎng)液中、生長狀態(tài)一致的3組某種植物幼苗分別放入A、B、C三個完全相同的玻璃鐘罩內(nèi)（如下圖所示），其中A不密封。B、C密封。B內(nèi)培養(yǎng)皿中盛有Ba（OH）2溶液，A、C內(nèi)培養(yǎng)皿中盛有蒸餾水，各培養(yǎng)皿中液體的體積相同。該實(shí)驗(yàn)在光照充足、溫度適宜的環(huán)境中進(jìn)行。 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)判斷，該實(shí)驗(yàn)的目的是 。 l 【當(dāng)堂訓(xùn)練】 1、（10安徽卷29）.面對去冬今春我國西南部分地霉菌可以與植物區(qū)嚴(yán)重旱情，生物興趣小組同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，摩西球囊菌可以與植物根系形成共生體，能提高干旱條件下植物體內(nèi)活性氧的清除能力，增強(qiáng)抗旱性，請完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，探究接種摩西球囊霉菌是否具有提高紫花苜蓿（牧草）的抗旱能力。 材料用具：紫花苜蓿幼苗，摩西球囊霉菌菌種，栽培土（經(jīng)滅菌處理的田間土與河沙混合，體積比9：1），大小一致的花盆。 方法步驟： ⑴每個花盆中放置栽培土3㎏，并將花盆平均分成A、B兩組 ⑵A組各花盆中 ，B組各花盆中 。 ⑶將等數(shù)量的幼苗移栽于各花盆中，置于 條件下培養(yǎng)； ⑷6周后， 處理10d，每天觀察、記錄并統(tǒng)計(jì) 。 2、根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)并完成pH對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)。 材料用具：試管、量筒、燒杯、酒精燈、溫度計(jì)、新鮮唾液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的可溶性淀粉溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的鹽酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的NaOH溶液，清水、碘液。用正確方法完成實(shí)驗(yàn)中的一些步驟： （1）第一步：實(shí)驗(yàn)至少要取 支潔凈的試管，編號1、2、3后分別注入1mL新鮮唾液。 （2）第二步： 。 （3）第三步：分別向試管中注入2mL淀粉溶液，振蕩手將試管下部浸入裝有_ 的燒杯中，這樣處理的原因是 。 （4）第四步：10min后 。 （5）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析： 。 3、某中學(xué)小組同學(xué)以小鼠為實(shí)驗(yàn)材料，探究胰島素是否有降低血糖的作用。 Ⅰ、實(shí)驗(yàn)材料和用具：小鼠若干只；普通飼料；適宜濃度的胰島素；蒸餾水；其他所需條件均滿足。 Ⅱ、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄恳葝u素是否有降低血糖的作用。 Ⅲ、實(shí)驗(yàn)步驟： （1）選取 隨機(jī)均分為甲、乙兩組并每天飼喂 。 （2）破壞兩組小鼠的 ， 一段時間后測定 。然后甲組小鼠注射適量胰島素，乙組小鼠注射 。 （3）在 條件下半小時后，測定兩組小鼠的血糖濃度。 Ⅳ、實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)期與分析：（至少寫出兩種情況） ①如果兩組小鼠血糖濃度降低幅度為 ，說明 。 ②如果兩組小鼠血糖濃度降低幅度為 ，說明 。 Ⅴ、有人覺得該實(shí)驗(yàn)中破外手術(shù)產(chǎn)生的傷痛可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為應(yīng)當(dāng)再增加丙組小鼠作為空白對照。請問丙組小鼠應(yīng)當(dāng)如何處理？ 4、鵝肝是一種西餐食材，填飼碳水化合物誘導(dǎo)肥肝的生成伴隨著血漿胰島素濃度的升高。 （1）胰島素濃度升高能夠促進(jìn)組織細(xì)胞加速 ，從而降低血糖濃度。 （2）為探究胰島素濃度升高對鵝肝細(xì)胞蛋白質(zhì)合成和細(xì)胞增殖的影響，研究人員利用不同濃度的胰島素分別處理體外培養(yǎng)的鵝肝細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)果如下。 ①獲得細(xì)胞懸浮液需要用酶處理鵝肝組織，培養(yǎng)時需要在培養(yǎng)基中加入 等天然成分，并首先保證被培養(yǎng)的細(xì)胞處于 的環(huán)境。 ②該實(shí)驗(yàn)的自變量是 ，需要測定的樣品為 。 ③實(shí)驗(yàn)結(jié)果表述如下: 。 （拓展題）④根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出的結(jié)論是 。 l 【課后拓展】 1、為探究不同濃度的生長素對植物不同器官生長的影響。某同學(xué)進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：將燕麥幼苗的胚根及芽末端4mm切去，再將剩余的10mm的胚根及胚芽每10條一組分別放入保持在25℃的不同濃度的生長素溶液中2天。（生長素溶液的濃度單位為molL－1，濃度分別為10－13、10－12、10－11、10－10、10－9……）請回答下列問題： （4）、請你設(shè)計(jì)一個用于記錄觀察結(jié)果的表格。 2、通過預(yù)實(shí)驗(yàn)得知兩種酶的適宜溫度在20～30℃之間，為進(jìn)一步探究兩種酶的最適溫度及催化能力，某同學(xué)以2℃為溫度梯度設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)記錄表格。 溫度 2天后石油 含量（g/kg污泥） 酶 探究石油降解酶及石化酶的最適溫度和催化能力實(shí)驗(yàn)記錄表 石油降解酶 指出表中的三處錯誤：① 。 ② 。 ③ 。 3、某活動小組用大豆作實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，請根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析回答： （1）、大豆種子在萌發(fā)過程中，有機(jī)物的種類和含量如何變化？ 。 （2）、用培養(yǎng)液培養(yǎng)大豆苗，很快植物出現(xiàn)了萎蔫現(xiàn)象，其原因可能是 　　 ，可采用 措施，使植物正常生長。 （3）、大豆苗在光下培養(yǎng)一段時間后，基部葉片變黃，活動小組的學(xué)生在培養(yǎng)液中添加了一定量的尿素，結(jié)果上述缺素癥狀仍存在，由此推測植物缺少的元素最可能 　。 （4）、為探究CO2是光合作用的原料，某學(xué)們設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如右圖，實(shí)驗(yàn)步驟為：直接將該裝置放在光下照射，幾小時后，將摘下的葉片放在盛有酒精的小燒杯中隔水加熱脫色，再將葉片漂洗后放在培養(yǎng)皿里，向葉片滴加碘液，觀察葉片顏色的變化。請改正該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的兩處錯誤。 ① ； ② ； 實(shí)驗(yàn)專題突破參考答案 一、 尋找實(shí)驗(yàn)中的變量 1、IAA濃度， 0～0.5mgL-1。 再生叢芽外植體的比率（m）及其上的叢芽平均數(shù)（n）。 無關(guān)變量：外植體的數(shù)量（生長情況）、外植體的品種、 IAA的使用劑量、培養(yǎng)時間等 2、光照強(qiáng)度、CO2濃度、PH值 凈光合速率 O2的釋放速率 3、自變量：AFB1的有無、AFB1解毒酶的含量。 因變量：AFB1解毒酶的解毒效果 肝臟AFB1殘留量 無關(guān)變量：實(shí)驗(yàn)動物的數(shù)量（發(fā)育情況）、飼養(yǎng)時間、飼料的量 二、探究實(shí)驗(yàn)課題的確定 1、探究不同濃度的激素類似物甲和激素類似物乙對月季插條生根數(shù)（情況）的影響。 2、探究不同材料和不同保存溫度對DNA提取量的影響 3、探究二氧化碳濃度對幼苗光合強(qiáng)度（或生長量）的影響 三、實(shí)驗(yàn)步驟的書寫（主要是補(bǔ)充）和結(jié)果分析 1、⑵接種等量的摩西球囊霉菌菌種 不接種 ⑶適宜且相同 （4）干旱 紫花苜蓿死亡率或存活率或存活天數(shù) 2、參考答案．2。(1)三只 (2)分別向1、2、3號試管中注入1mL鹽酸溶液，1mL NaOH溶液，1mL清水 (3)35℃溫水；酶的催化作用需要適宜的溫度 (4)取出試管，分別滴入1滴碘液并搖勻 (5)1、2號試管變藍(lán)，淀粉未被分解，因?yàn)檫^酸過堿的環(huán)境都會影響唾液淀粉酶的活性，3號試管不變藍(lán)，淀粉已被分解 3、（1）身體健康、發(fā)育正常、體重相同的小組若干 等量的普通飼料 （2）胰島組織 兩組小鼠的血糖濃度 等量的生理鹽水 （3）相同且適宜 ①度基本相同，說明胰島素不具有降低血糖作用。 ②甲組明顯大于乙組，說明胰島素具有降低血糖作用。 Ⅴ、丙組小鼠不破壞胰島組織，只進(jìn)行假手術(shù)，并注射等量生理鹽水。 4、（1）攝取、利用、儲存葡萄糖 （2）①胰蛋白酶 血清（血漿） 無菌、無毒 ②胰島素濃度 30 ③在一定范圍內(nèi)，隨著胰島素濃度的升高，鵝肝細(xì)胞總蛋白濃度和總DNA含量逐漸提高。 ④（在一定范圍內(nèi)，）胰島素濃度升高對鵝肝細(xì)胞蛋白質(zhì)合成和細(xì)胞增殖起到促進(jìn)作用。 四、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表設(shè)計(jì)： 2天后的平均長度器官種類 （mm） 生長素溶液的濃度（molL－1） 10－13 10－12 10－11 10－10 10－9 10－8 胚根 胚芽 五、實(shí)驗(yàn)改錯： 1、（3）①沒有標(biāo)明具體的溫度 ②溫度設(shè)置少一列 ③缺少對石化酶的記錄（順序可顛倒） 2、（1）、有機(jī)物的種類變多，有機(jī)物總量減少 （2）、培養(yǎng)液過濃，植物細(xì)胞失水 加水稀釋培養(yǎng)液 （3）、Mg （4）、①將實(shí)驗(yàn)裝置放在暗室內(nèi)饑餓，消耗掉葉片內(nèi)儲藏的有機(jī)物，再轉(zhuǎn)移到光下照射 ② ③應(yīng)設(shè)對照實(shí)驗(yàn)，對照實(shí)驗(yàn)的裝置需在玻璃罩內(nèi)放一小杯NaOH溶液，其他與實(shí)驗(yàn)組的裝置及處理方式相同