微专题1 实验专题突破(共63张PPT)

(共63张PPT)
微专题1 实验专题突破
实验涉及的内容较多,如实验原理、实验材料、实验原则、实验方法、实验设计、实验结果与结论、实验评价等,其核心部分是如何操纵自变量、如何检测因变量、如何控制无关变量这三部分。
一、实验中的变量
（一）变量的分类
根据变量在实验中的作用,可分为两类：自变量与因变量;无关变量与额外变量。
1.自变量与因变量
自变量指实验中由实验者操纵的因素或条件。因变量指实验中由自变量引起的变化和结果。通常自变量是原因,因变量是结果,二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如在“探究光照强度与大豆光合作用速率之间的关系”实验中,自变量是光照强度,因变量是大豆光合作用速率,该实验即获得和解释光照强度变化（自变量）与光合作用速率（因变量）的因果关系。
2.无关变量与额外变量
无关变量也称控制变量,指实验中除自变量外的影响实验现象和实验结果的因素或条件。额外变量也称干扰变量,指实验中由无关变量引起的变化和结果。如上述实验中,除了光照强度是自变量外,温度、二氧化碳浓度、大豆植株的长势都是无关变量,在实验设计和操作中,要尽量减少无关变量对实验结果的影响,不同实验组中的无关变量应完全相同,这样就可以避免实验结果的差异是由无关变量引起的可能性,便于清晰地研究自变量与因变量的关系。
（二）自变量的操作方法
设法给研究对象施加干扰,引起实验对象的变化,从而使研究对象在被干扰状态下反映出某种现象和属性。方法有增加、去除和改变等。例如：
1.增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物。
2.提供 或 缓冲液。
3.减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或将水煮沸后冷却。
4.除去容器中 溶液或 溶液。
5.除去叶片中原有淀粉——置于黑暗环境中一昼夜。
6.除去叶片中叶绿素——酒精水浴加热。
7.除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。
8.得到单色光——棱镜色散或彩色薄膜滤光。
9.线粒体提取——细胞匀浆离心。
（三）因变量的检测方法
因变量的检测方法是根据实验原理和实验条件来确定的,通常因变量的检测方法有：
1.观察特异颜色变化、沉淀反应。如：淀粉与碘液（蓝色）;还原糖与斐林试剂
（水浴加热出现砖红色沉淀）; 与澄清石灰水（混浊）或溴麝香草酚蓝水溶液（由蓝变绿再变黄）;蛋白质与双缩脲试剂（紫色）;DNA与二苯胺试剂（沸水浴显蓝色）或甲基绿（绿色）;脂肪与苏丹Ⅲ染液（橘黄色）或苏丹Ⅳ染液（红色）;酒精与重铬酸钾（酸性条件下显灰绿色）;RNA与吡罗红（红色）;线粒体与健那绿（蓝绿色）。
2.观察形态结构、生理特征变化。如：可以通过观察细胞的形态是否发生变化
（扁平梭形变成球形）来探究某种物质是否使体外培养的成纤维细胞发生癌变;可以通过观察染色体的形态来判断物质的毒性;可以通过小鼠的耗氧量和活动量来验证甲状腺激素的作用;可以通过观察细胞是否发生质壁分离来判断细胞的活性。
3.测生长发育速度。如：可以通过小蝌蚪的生长速度来证明生长激素的作用;可以通过小蝌蚪发育成青蛙的速度来证明甲状腺激素的作用。
4.测量生化反应速度。如：可以通过测定 释放量或 吸收量或淀粉产生量来测光合速率;可以在遮光条件下测定 吸收量或 释放量或淀粉减少量来测呼吸速率。
5.测量放射性大小或追踪放射性。如：噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明DNA是遗传物质;分泌蛋白的合成、加工、分泌过程。
【点拨】因变量是自变量造成的结果,因变量很多并不能直接显示自变量造成的结果,例如在“探究光照强度与大豆光合作用速率之间的关系”实验中,自变量是光照强度,因变量是大豆光合作用速率,但光合作用速率是大是小还需要通过 释放量或 吸收量或淀粉产生量这些指标来表示,再如生长激素可以促进小蝌蚪的生长,其生长速度的快慢需要通过测量小蝌蚪的体长这一指标加以衡量,甲状腺激素可以促进小蝌蚪的发育,其发育的速度需要通过小蝌蚪变态成小青蛙的时间来衡量。因此观测指标是对因变量的具体体现。
1.消除法：排除或隔离无关变量对实验结果的影响。例如在验证“生长素能促进果实发育”实验中,有一组要求无生长素,则该组需要在开花前,用纸袋将雌花套住,隔离外来花粉的干扰。
2.恒定法：在整个实验中,尽量使所有的实验条件、实验处理、实验对象等都恒定不变,设法创造稳定的、维持不变的相同条件进行对照,以抵消或排除这些条件对实验对象的干扰。例如在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”实验中,始终将试管置于恒温水浴中,以消除温度这一无关变量对实验的影响。
（四）无关变量的控制方法
3.平衡法：设立对照组,除自变量以外,无关变量对实验组、对照组的影响是相同的,从而可不计无关变量的影响,得到自变量的效果。如：在实验过程中强调“选取生长状况相同的健康幼苗”“数量大小相同的种子”,其目的是排除因实验对象个体差异带来的影响;“置于相同且适宜条件下培养”是设法提供适宜条件,以排除不利环境条件对实验对象的影响。
4.重复法：重复实验,排除偶然性,减少实验误差。
（五）总结
施加干扰 实验变量


二、实验中的常见原则
1.科学性原则
科学性原则是指实验的原理要符合科学原理,实验结果的预期有科学依据,实验的各个环节不能偏离生物学基本知识和基本原理,以及其他学科领域的基本原则。科学性原则包括：实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果的科学性等。
2.平行重复原则
进行足够次数的重复实验,取其平均值,能有效避免实验结果的偶然性,使得出的结果结论更准确、科学。
3.单一变量原则
在实验中,一般只能确定一个变量（自变量）,即唯一一个对实验产生影响的变量,而其他条件在实验组和对照组中应该是完全一样的。例如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中,加入不同的催化剂是单一变量,而加入的过氧化氢的量、反应温度、 则应控制成相同且适宜,否则这些因素的差异将作为无关变量,干扰实验结果及对实验结果的分析。
【点拨】在实验过程中,遵循单一变量原则多体现在对实验组和对照组的处理过程中,是实验设计的关键一步。
4.对照原则
对照是实验控制的手段之一,目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。通过设置对照、对比,既可排除无关变量的影响,又可增加实验结果的可信度和说服力。在一个对照实验中,可包括实验组和对照组。实验组是接受自变量处理的对象组,对照组是不接受自变量处理的对象组,一般是随机决定的。常用的对照组类型有以下几种：
①空白对照：对照组为不作任何处理的对象组或所作处理对对象组没有影响。如“探究影响酶活性的条件”实验中,1号试管加 蒸馏水,2号、3号试管分别加等量的 、 溶液,1号试管即为空白对照;再如用小动物做有关激素的实验过程中,不作任何处理的一组即为空白对照组。
②自身对照：实验与对照在同一对象上进行,不另设对照组。如“观察植物细胞质壁分离和复原”实验,实验前后存在自身对照,实验处理前的对象状况为对照组,实验处理后的对象变化为实验组。
③条件对照：给实验组某种处理,给对照组另一条件的处理,但该条件并不是实验研究的对象。如在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中,存在以下实验组和对照组。
甲组：饲喂适量甲状腺激素（实验组） 和普通饲料。
乙组：饲喂等量甲状腺激素抑制剂（条件对照组）和普通饲料。
丙组：饲喂等量普通饲料（空白对照）。
上述实验中,乙组即为条件对照,虽然乙组施加某一条件（甲状腺激素抑制剂）,但本实验并不是研究甲状腺激素抑制剂有什么作用,只是通过乙组与甲组对照来说明甲状腺激素的作用。例如艾弗里的实验：DNA与DNA酶混合为条件对照。
④相互对照：指不另设对照组,而是利用几个实验组相互对照。如“探究不同生长素类似物促进插条生根的最适浓度”的实验中,各组之间即为相互对照。
【点拨】如何设置对照实验呢？所谓对照实验是指除所控因素外其他条件与被对照实验完全相同的实验。对照实验的设置,关键就在于尽量去保证“其他条件（即无关变量）完全相同”。具体来说有如下四个方面：
③所用实验试剂要相同。试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。
②所用实验器具要相同。试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小、型号要完全一样。
①所用生物材料要相同。所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面要尽量相同或至少大致相同。
④所用处理方法要相同。如保温或冷却;光照或黑暗;搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说,看起来似乎是毫无意义的,但最好还是要做同样的处理,如“探究胰腺对小鼠血糖平衡的影响”的实验中,对照组小鼠动手术不摘除胰腺,立刻缝上切口。
对照原则多表现在实验的第一步,即分组,分组的目的多为进行对照,还在于消除无关变量对实验结果的影响。例如有些实验需要通过刻度管的液滴移动来反映某种生化反应的速率时,为防止温度对瓶中压强的影响,造成刻度管的液滴移动,通常选择死种子或死叶片进行对照,目的是进行校正处理。校正处理是通过对照来抵消无关变量的干扰,从而使实验结果更加准确。
三、实验中的主要内容
1.实验目的
实验目的是实验要完成的任务或达到的目标,实验目的往往在实验题目中就能体现,明确实验目的是解决实验中各项任务的前提,是确定自变量的依据,因此在解决相关实验时,要学会在“实验目的（或题目）中找变量”。如：“验证甲状腺激素对小鼠新陈代谢的作用”实验中,甲状腺激素即为自变量;“探究温度对酶活性影响”的实验中,温度即为自变量。
2.实验原理
实验原理是实验设计的依据,不同实验的实验原理不同,实验原理的叙述多集中在两个方面：一是叙述根据自变量处理实验对象的理由,二是叙述因变量的检测手段。另外还可以根据实验步骤找出实验原理,因为实验步骤是依据实验原理设计的。
3.实验材料和用具
取材是实验成败的关键因素之一,一定要按科学的要求选好实验对象。实验采用的设备和仪器,使用的试剂,是实验方法和步骤完成的必备工具,要想有计划和有效地观测与分析实验结果,确定好实验材料和用具至关重要。
4.实验方法和步骤
（1）实验方法
不同的实验有不同的方法,实验方法主要指对实验对象如何操作处理,常见的实验方法有：
①显微观察法。如观察植物细胞有丝分裂的实验、观察植物细胞的质壁分离与复原实验等。
②观色法。如动物毛色和植物花色的遗传实验。
③同位素示踪法。如噬菌体侵染细菌的实验、用 和 追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径的实验等。
④加法创意。如饲喂法研究甲状腺激素的作用实验、注射法研究生长激素的作用实验、移植法研究性激素的作用实验等。
⑤减法创意。如用阉割法或摘除法研究性激素、甲状腺激素作用的实验,雌蕊受粉后除去正在发育的种子的实验等。
⑥杂交实验法。如孟德尔发现遗传定律的豌豆杂交、测交的实验,小麦的杂交实验等。
⑦化学分析法。如番茄和水稻对钙和硅选择性吸收的实验,叶绿体中色素的提取和分离实验等。
⑧模拟实验法。如渗透作用的实验装置,分离定律的模拟实验等。
（2）实验步骤
实验步骤有一定的顺序,不能前后颠倒,实验步骤的表述有以下要点：
①自变量的操纵方法。
②无关变量的控制方法。实验分组：实验材料分组、实验器械分组。设置对照组：其他条件相同;在适宜条件下进行实验。
③因变量的检测方法。
5.实验结果及结论
实验结果是可以观察到或测定到的,实验结果与实验结论不同,实验结论多是对实验结果的分析总结,但有时实验结果也可以是实验结论。对实验结果的分析即是对实验因果关系的分析,可以用图形或表格来记录实验结果,也可以用文字来记录。在探究性实验中,实验结果往往有多种可能性,从而说明不同的结论,而验证性实验通常只有一种结果,一种结论。
四、实验设计
实验设计的题型主要包括以下几种类型:
1.开放型:只给出课题,自选材料、试剂、用具等,设计实验方案。
2.限制型:给出课题、原理、材料、试剂、用具等,设计实验方案。
3.改进型:分析所提供的实验方案,对其中的不完善之处提出改进方案。
4.补充型:要求学生对实验过程中的个别方面进行科学的补充。
实验设计类试题是与研究性学习相配套的,题目有一定的开放性,便于学生发挥。书写实验方案不同于书写实验步骤,实验步骤要体现实验的详细过程,而实验方案则只需要体现实验的大致思路和核心操作。一般的得分点有三个方面:选择适当的实验材料→在遵循三大实验原则（对照、单一变量及平行重复原则）的条件下进行实验→观察是否出现预期结果、统计分析实验结果。答题模板:①选取适当的材料→②进行适当的处理→③观察、测定、记录、分析或比较因变量。
五、实验方案的评价与完善
实验方案的评价实质就是对实验设计的科学性、合理性及可行性进行研判;实验方案的完善不同于实验设计,实验设计一般要体现“四部曲”,而实验方案的改进或完善不能书写成“重新设计”。实验方案的改进或完善要求在原有的基础上进行评判和改进,从而达成实验目的。实验方案的评价与完善只要抓住以下4个环节进行分析一般就不会遗漏得分点,解题时可以按照以下步骤进行:
1.实验材料的选择是否合理。实验材料是实验成功的关键因素之一,因此选择适宜的实验材料是实验成功的前提和基础。如在检测生物组织中还原糖的实验中,要求材料白色或近白色;观察质壁分离与复原实验的实验材料液泡最好有颜色,便于观察实验现象。药品与试剂的量、浓度、纯度等都是影响实验结果的重要因素,在进行实验分析时要逐一检查,不能忽视。
2.实验原理及方法是否正确。
3.实验步骤是否科学。步骤及操作是否漏做,某个实验步骤、操作步骤是否颠倒,操作方法是否正确。
4.实验变量的控制是否合理,是否遵循了单一变量原则、对照原则和平行重复原则。
考向1 实验设计基本原则
丙酮酸进入线粒体被彻底氧化分解需要经过一系列脱氢过程,其中间产物琥珀酸在琥珀酸脱氢酶催化下脱下的氢可将蓝色的亚甲蓝（一种指示剂）还原成无色物质。丙二酸和琥珀酸分子结构相似,可以竞争性与琥珀酸脱氢酶结合,但不会脱氢。现设计实验方案探究丙二酸对琥珀酸脱氢反应是否有抑制作用,下列叙述不合理的是( )。
A.实验假设:丙二酸对琥珀酸脱氢反应有抑制作用
B.实验取材:大白鼠心肌细胞含有较多的线粒体,可从其研磨液中提取琥珀酸脱氢酶
C.实验分组:对照组加琥珀酸、实验组加丙二酸,两组都加入亚甲蓝和琥珀酸脱氢酶
D.观察指标:蓝色的亚甲蓝还原成无色物质所需时间的长短
C
[解析] 根据题干分析,本实验可以假设丙二酸对琥珀酸脱氢反应有抑制作用, 合理。实验取材:线粒体中的琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸脱氢,因此要获取琥珀酸脱氢酶,可以从大白鼠心肌细胞研磨液中提取, 合理。实验分组:实验的自变量是有无丙二酸,应设置对照组加琥珀酸、亚甲蓝和琥珀酸脱氢酶；设置实验组加琥珀酸、丙二酸、亚甲蓝和琥珀酸脱氢酶, 不合理。本实验的观测指标可以是蓝色的亚甲蓝还原成无色物质所需时间的长短, 合理。
.科研人员探究了不同温度（ 和 ）条件下密闭容器内蓝莓果实的 生成速率的变化,结果见图1和图2。
图1
图2
（1） 由图可知,与 相比, 条件下果实的 生成速率较低,主要原因是_____________________________________;随着果实储存时间的增加,密闭容器内的______浓度越来越高,抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测_____浓度的变化来计算呼吸速率。
[解析] 由图可知,与 相比, 条件下的 生成速率较低,主要原因是温度较低,导致酶的活性较低,呼吸速率较慢,所以其主要原因是低温降低了与细胞呼吸有关的酶的活性；随着果实储存时间的增加,密闭容器内的 浓度越来越高,抑制了果实的细胞呼吸,该实验还可以通过检测 浓度变化来计算细胞呼吸速率。
低温降低了与细胞呼吸有关的酶的活性


（2） 某同学拟验证上述实验结果,设计如下方案:①称取两等份同一品种的蓝莓果实,分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内,然后密封。②将甲、乙瓶分别置于 和 条件下储存,每隔一段时间测定各瓶中的 浓度。③记录实验数据并计算 生成速率。
为使实验结果更可靠,请给出两条建议,以完善上述实验方案（不考虑温度因素）。
a._________________________;
b.______________________________________。
选取的果实成熟度应一致
每个温度条件下至少有3个平行重复实验
[解析] 根据单一变量原则,通过控制唯一变量,排除其他无关变量的干扰,来验证唯一变量的作用,所以,选取的果实成熟度应一致。同时也应遵循可重复性原则。重复的作用：一是降低实验误差,扩大实验的代表性；二是估计实验误差的大小,判断实验可靠程度。所以,每个温度条件下至少应设置3个平行重复实验。
考向2 实验目的、原理、假设
下表是某同学探究温度对酶活性影响的实验操作和实验现象的记录表。请回答:
实验操作 甲组 乙组 丙组
①向试管中加入唾液淀粉酶溶液
②向试管中加入可溶性淀粉溶液
③控制温度
④将唾液淀粉酶溶液与可溶性淀粉溶液混合振荡后,分别保温 ⑤向试管中滴加碘液 1滴 1滴 1滴
⑥观察实验现象 变蓝 不变蓝 变蓝
（1） 为保证实验的科学性和严谨性,该同学在此实验操作过程中至少需要____支试管。
[解析] 分析实验可知,每组实验的唾液淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液在混合前应分别加入2支不同的试管中,加热到预设温度后才能混合,以保证酶促反应在设定的温度下进行,该实验共分三组,所以至少需要6支试管。
6
（2） 若实验结束后,将甲组的温度调节到 ,保温一段时间后,甲组的实验现象是
________________,原因是___________________________________________________________________________________________。
蓝色逐渐褪去
酶在低温时活性低,在适宜温度下活性升高（或低温抑制酶的活性或由 升至 ,酶的活性升高）
[解析] 甲组预设的实验温度为 ,酶在低温时活性低；将甲组的温度调节到 ,酶的活性升高,保温一段时间后,蓝色逐渐褪去。
（3） 在该实验的基础上要进一步探究唾液淀粉酶的最适温度,实验设计思路是_________________________________________________________。
在 左右设置一定的温度梯度实验,其他条件不变,重复实验
[解析] 在该实验的基础上要进一步探究唾液淀粉酶的最适温度,应在 左右设置一定的温度梯度实验,其他条件不变,重复实验。
（4） 若将实验中的唾液淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和 溶液,你认为是否科学？_________________,为什么？_______________________________________________________________________________。
不科学（或否）
温度会影响 本身的分解
（或随着温度升高, 的分解速率会加快,干扰实验）
[解析] 若将实验中的唾液淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和 溶液,由于会影响 的分解速率,无法确定反应速率是仅受酶活性的影响还是温度直接影响了 的分解速率,所以实验设计不科学。
考向3 设计实验方案、书写实验步骤
果实在生长结束、成熟开始时,出现呼吸强度突然升高的现象,称为“呼吸高峰” 。研究发现在果实成熟过程中,细胞呼吸速率发生变化出现“呼吸峰值”,与乙烯有关。若利用乙烯合成抑制剂进一步验证该激素与出现“呼吸峰值”的关系,进行如下实验,请补充实验步骤,并预测实验结果。
（1）挑选足量的无破损、生理状态一致的苹果,随机均分成 、 两组。
（2） 组（对照组）在_________中浸泡, 组在____________________________________中浸泡,处理相同时间后取出。
[解析] 依据题意分析,本实验的目的为利用乙烯合成抑制剂进一步验证乙烯与“呼吸峰值”的关系,因此该实验的自变量为是否利用乙烯合成抑制剂,因变量为“呼吸峰值”出现的早晚,无关变量保持相同且适宜。
[解析] 本实验中 组为对照组,应在蒸馏水中浸泡； 组为实验组,应在等量一定浓度的乙烯合成抑制剂溶液中浸泡, 、 两组处理相同时间后取出。
蒸馏水
等量一定浓度的乙烯合成抑制剂溶液
（3）从 、 两组中取出等量的苹果,分别放入两个相同的密闭容器内。
（4） 利用仪器监测实验开始及之后每隔一小时容器内___________的变化,记录数据并进行比较。实验结果：__________________________________________________________。
浓度
与对照组（ 组）相比,实验组（ 组）“呼吸峰值”的出现延迟
[解析] 本实验可以通过检测 的浓度来判断呼吸速率,应记录数据并比较。乙烯合成抑制剂能抑制乙烯的产生,从而抑制细胞呼吸,延迟“呼吸高峰”的出现,故用等量一定浓度的乙烯合成抑制剂溶液浸泡后,实验组“呼吸峰值”的出现延迟。
[解析] 依据题意分析,本实验的目的为利用乙烯合成抑制剂进一步验证乙烯与“呼吸峰值”的关系,因此该实验的自变量为是否利用乙烯合成抑制剂,因变量为“呼吸峰值”出现的早晚,无关变量保持相同且适宜。
答题模板:第一步,选择适当的实验材料,分组编号;第二步,根据对照原则、单一变量原则及平行重复原则,合理处理实验材料,完成单一变量的控制;第三步,将各个组置于相同且适宜的环境中完成实验过程;第四步,观察因变量,记录实验数据并用适当的形式处理实验结果,得出结论。
.研究者从玉米籽粒中提取出两种酶（酶 和酶 ）,并进行了一系列研究。回答下列问题：
（1） 该研究者想通过实验确定酶 的化学本质是什么,请你帮助他完成简单的实验方案。
方案一：用_________试剂对酶 进行鉴定,观察颜色变化。若能产生_____色,则该酶是蛋白质;否则,该酶是RNA。
方案二：用_________对酶 进行处理,观察其是否能水解。若能水解,则该酶是RNA;否则,该酶是蛋白质。
[解析] 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA。蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应。酶具有专一性,RNA可被RNA酶水解,而蛋白质不能被RNA酶水解。
双缩脲
紫
RNA酶
（2） 酶 是一种存在于玉米籽粒萌发过程中的淀粉酶。为探究玉米籽粒萌发过程中酶 是新合成的,还是原先存在的酶被激活的结果,对萌发的玉米进行了实验检测,结果如图所示（已知氯霉素为蛋白质合成抑制剂）。比较Ⅰ、Ⅱ组实验结果,玉米籽粒萌发过程中酶 的来源可能是______________________________,请描述该实验的实验原理：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
既有新合成的,也有先前存在的
氯霉素能抑制淀粉酶的合成,通过比较玉米籽粒内淀粉酶的活性在萌发过程中的变化情况,为其来源提供依据（或氯霉素能抑制淀粉酶的合成,通过比较氯霉素处理的萌发籽粒和未处理的萌发籽粒中淀粉酶活性的差异,即可探究籽粒中淀粉酶的来源）
[解析] 因为氯霉素能抑制淀粉酶的合成,故设置自变量为有无氯霉素处理的两组实验,通过比较玉米籽粒内淀粉酶的活性在萌发过程中的变化情况,可分析出淀粉酶的来源。
考向4 实验结果、结论及分析
(2021·运城开学考)玉米是二倍体植物,自然界的普通玉米 粒中蔗糖含量低,无甜味。现有2个超甜玉米和1个普甜玉米品种,它们都是普通玉米单基因突变的纯合子（普甜玉米隐性突变基因为 ,位于4号染色体上,甜度为微甜;2个超甜玉米隐性突变基因分别为 和 ,已知 在3号染色体上, 的染色体位置不确定,甜度均为甜）,其生化途径如图所示。请回答下列问题:
（1） 超甜玉米提高细胞内蔗糖含量的原理是_____________________________________________________________________。
[解析] 通过分析题图可知,普甜玉米和超甜玉米中蔗糖含量高、有甜味的原理分别是普甜玉米通过控制酶1的合成促进淀粉水解为蔗糖；超甜玉米通过抑制酶2的合成,抑制蔗糖合成淀粉的过程。
基因或 基因突变,不能合成酶2,导致蔗糖不能转化成淀粉,蔗糖含量提高
（2） 题中两个超甜玉米品种的基因型分别为_____________________。
和
[解析] 由题意可知,普甜玉米和超甜玉米都是普通玉米单基因突变的纯合子,故普甜玉米基因型应为 ,超甜玉米基因型应为 和 。
（3） 两株不同品种的超甜玉米杂交,子代为非甜玉米。请利用子代玉米为材料,设计实验方案,鉴定 基因是否位于3号染色体上。请写出实验方案并预期实验结果与结论（不考虑突变及交叉互换）。
实验方案:____________________________________。
预期结果与结论:________________________________________________________________________________________________________________。
让子一代自交,统计后代的性状及比例
若后代非甜玉米:超甜玉米 ,则 基因不位于3号染色体上；若后代非甜玉米:超甜玉米 ,则 基因位于3号染色体上
[解析] 由题意知,两个超甜玉米杂交 ,产生的子一代基因型为 。假设 基因不位于3号染色体上,已知 在3号染色体上,则 和 、 和 这两对等位基因的遗传符合自由组合定律,故 自交后代中非甜玉米:超甜玉米 ,由此证明 基因不位于3号染色体上；假设 基因位于3号染色体上,已知 在3号染色体上,则 和 、 和 这两对等位基因的遗传不符合自由组合定律,因为亲本是 ,推出 和 基因连锁, 和 基因连锁,故 自交后代中非甜玉米:超甜玉米 ,由此证明 基因位于3号染色体上。
.已知 ,可以通过观察反应过程中 的生成速度
（即气泡从溶液中释放的速度）来判断 分解反应的速度。现有实验材料与用具如下:适宜浓度的 溶液、蒸馏水、质量分数为 的 溶液,质量分数为 的过氧化氢酶溶液、恒温水浴锅、试管。回答以下问题：
（1） 细胞代谢离不开酶的作用。酶在代谢中能降低化学反应的活化能,所谓的活化能是指_________________________________________________________。与无机催化剂相比,酶的作用的不同点在于___________________________。
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量
酶降低活化能的作用更显著
[解析] 第（1）（2）小题考查学生对教材核心知识的理解与记忆,熟悉教材就能得出答案。难点在于第（3）小题的实验设计。首先审清题意,明确实验目的——验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性,从而确定分为三个组,加入了酶的实验组与未加催化剂的对照组相比,只能说明酶具有催化作用;加入了酶与加入了 溶液的两组实验对比,能证明酶具有高效性;然后找出自变量、因变量和观察指标;最后,充分利用实验材料,结合实验设计的四部曲写出实验步骤。
（2） 酶的特性包括专一性、_________________________,专一性是指_____________________________________。
高效性、作用条件较温和
每一种酶只能催化一种或一类化学反应
（3） 请用上述实验材料和用具设计实验,使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果并得出结论。
实验步骤: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
实验结果预测:整个实验中不同处理的试管中 的释放速度从快到慢依次是___________________________________________________________________。由此可得出的结论是_________________________________。
实验步骤:①取3支洁净的试管,各加入等量的 溶液,放入 的恒温水浴锅中保温适当时间;②分别向上述3支试管加入等量且适量的蒸馏水、 溶液和过氧化氢酶溶液;③观察各试管中释放气泡的快慢
（4） 如果仅将实验中的恒温水浴温度改为 ,重做上述实验, 释放速度最快的是_____________________,原因是____________________________________________________________。
实验结果预测:加酶溶液的试管、加 溶液的试管、加蒸馏水的试管
过氧化氢酶具有催化作用和高效性
加 溶液的试管
在此温度下催化作用加快,而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性
[解析] 第（1）（2）小题考查学生对教材核心知识的理解与记忆,熟悉教材就能得出答案。难点在于第（3）小题的实验设计。首先审清题意,明确实验目的——验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性,从而确定分为三个组,加入了酶的实验组与未加催化剂的对照组相比,只能说明酶具有催化作用;加入了酶与加入了 溶液的两组实验对比,能证明酶具有高效性;然后找出自变量、因变量和观察指标;最后,充分利用实验材料,结合实验设计的四部曲写出实验步骤。
考向5 实验方案的评价与修正
小白鼠是恒温动物。实验常用的小白鼠在环境温度明显降低时,体温仍能保持相对恒定。为了探究调节体温的中枢是否为下丘脑,某校生物兴趣小组制订了以下实验方案:
实验假设:下丘脑是调节体温的主要中枢。
材料用具:略。
（1） 完善实验步骤:
①将_________________________________________的小白鼠若干只,随机均分为甲、乙两组,并于实验前测定_______。
②甲组小鼠用一定的方法破坏下丘脑,乙组小鼠_______________________。
③把甲、乙两组小白鼠置于相同的较低温度环境中,在相对安静的条件下观察 ,每隔 分别测量一次体温,并做好记录。
[解析] 该实验的目的是探究调节体温的中枢是否为下丘脑,所以实验前要先将若干只健康且年龄、性别、大小及生理状态等一致的小白鼠随机均分为甲、乙两组,并给两组小白鼠测量体温；甲组小鼠用一定的方法破坏下丘脑,乙组小白鼠进行假手术处理,但不破坏下丘脑,用于排除手术因素对实验结果的影响。
健康且年龄、性别、大小及生理状态等一致
体温
假手术（或不作处理）
（2） 有同学认为实验组与对照组可在同一只小白鼠身上进行,你是否赞同这个观点并说明理由？_____________________________________________________________________。
赞同,先做不破坏下丘脑的实验,再做破坏下丘脑后的实验,进行自身前后对照
[解析] 实验可以安排在同一组小白鼠身上进行,形成自身的前后对照,即先做不破坏下丘脑的实验,再做破坏下丘脑后的实验。
（3） 若假设成立,下面给出了四个坐标曲线图来表示上述小白鼠的代谢状况与环境温度的关系（其中横轴表示环境温度）。则符合乙组小白鼠生理状况的有哪些？______。
A. B. C. D.
BC
[解析] 乙组小白鼠下丘脑没有破坏,体温恒定,因此当环境温度下降时,小白鼠维持体温恒定需要通过有氧呼吸产生更多的热能,耗氧量增加,符合 曲线。由于乙组小白鼠体温恒定,酶促反应速率基本不变,符合 曲线。
.(2021·山东开学考)植物细胞内含有过氧化氢酶,可将细胞代谢产生的 分解。焦性没食子酸被氧化后呈现橙红色;双缩脲试剂与蛋白质可发生紫色反应,并且蛋白质的浓度越高,紫色越深。为探究黄瓜细胞中是否含有过氧化氢酶,设计了如下实验:
试管编号 焦性没食子酸 缓冲液 黄瓜提取液 煮沸冷却后的黄瓜提取液
1 2 2 2 - -
2 2 2 - 2 -
3 2 2 - - 2
（1） 过氧化氢酶能促进 分解的作用机理是_______________________。
[解析] 酶的作用机理是降低化学反应的活化能。
降低化学反应的活化能
（2） 设置1号试管的目的是_____________。2号试管显橙红色,但并不能据此证明黄瓜细胞中存在过氧化氢酶。为增强实验的说服力,需再增设一组实验,简述实验设计思路:____________________________________________________。
作为对照组
把缓冲液换成 过氧化氢酶,其他条件与1号试管相同
[解析] 设置1号试管的目的是作为对照组,证明在无过氧化氢酶催化下, 不能氧化焦性没食子酸并呈现橙红色。为增强实验的说服力,需再增设一组标准对照,实验设计思路是把缓冲液换成 过氧化氢酶,其他条件与1号试管相同。
（3） 3号试管不显橙红色,推测其最可能的原因是______________________________________________。
温度过高使黄瓜提取液中的过氧化氢酶变性失活
[解析] 3号试管内加入的是煮沸冷却后的黄瓜提取液 ,温度过高使黄瓜提取液中的过氧化氢酶变性失活,所以3号试管不显橙红色。
（4） 下面是比较黄瓜和白菜细胞内过氧化氢酶含量的实验方案：
将等量的黄瓜和白菜提取液分别放入两支试管中,加入双缩脲试剂,观察紫色的深浅,紫色深的一组过氧化氢酶的含量高。请判断上述实验方案是否合理,并说明理由：___________________________________________________________。
不合理,两种植物提取液中不只含过氧化氢酶,还含有其他蛋白质
[解析] 两种植物提取液中不只含过氧化氢酶,还含有其他蛋白质,所以题述实验方案不合理。