高三生物一轮复习课件 专题精研课1　运用“变量”思维解析与酶有关的实验设计(共20张PPT)

(共20张PPT)
专题精研课1　运用“变量”思维解析与酶有关的实验设计
1.变量类型
2.实验设计遵循的三大基本原则
3.对照实验的类型及实验组、对照组的确认
空白对照 对照组为自然状态下不做处理的对象组,实验组为施加实验变量处理的对象组
自身对照 实验处理前的对象组为对照组,实验处理后的对象组为实验组
相互 对照 不单设对照组,而是几个实验组相互对照。如“影响酶活性的条
件”的实验中,探究温度对酶活性的影响时,要用热水、正常温度的水、冰水三个实验组来探究温度对酶活性的影响,进行相互对照,以得出相应的实验结论
条件 对照 即给对象施加某种实验处理,虽不是检验假设需要的,但更能充分说明实验变量的对照。例如,在用动物激素饲喂小动物的实验方案中,饲喂甲状腺激素的为实验组;饲喂甲状腺激素抑制剂的是条件对照组;饲喂生理盐水的是空白对照组
4.实验设计策略
专项突破
(2024·福建福州模拟)某班同学进行了探究影响酶活性的因素的实验,其中一名某同学设计了如下实验方案和步骤:①取3支大小相同的试管,编号为甲、乙、丙,分别向3支试管中加入2 mL糨糊;②再各加入2 mL新鲜的唾液淀粉酶溶液,振荡均匀;③将甲、乙、丙3支试管分别置于0 ℃、60 ℃、100 ℃下约5 min;④取出试管,各加入2 mL斐林试剂(边加边振荡),50~65 ℃水浴条件下观察试管内颜色的变化。
(1)本实验的因变量是　　　　　　　,观测指标为　　　　 　　　。
(2)同一小组的同学对此实验设计进行了简要评价,其中正确的是 　　。
①实验步骤不正确　②温度设置不合理　③不能用斐林试剂检验
(3)你的改进方案为 　。
淀粉的分解量
溶液颜色的变化
①和③
将斐林试剂改为用碘液检验;步骤②与步骤③对调
解析 (1)分析题干可知,该实验的自变量是温度,因变量为淀粉的分解量,观测指标是溶液颜色的变化。(2)实验中步骤②不正确,在3支试管中加入糨糊后,应该先将甲、乙、丙3支试管分别放在0 ℃、60 ℃、100 ℃下保温
5 min,再各加入2 mL新鲜的唾液淀粉酶溶液摇匀后,在各自温度中维持
5 min,因为酶具有高效性,在试管丙升温到100 ℃的过程中,酶已经和底物发生反应了。步骤③存在错误,这个实验中不能用斐林试剂检验,斐林试剂检验时需水浴加热,会干扰实验温度,可采用碘液检测淀粉的分解情况。(3)结合(2)可知,实验改进可将步骤②与步骤③对调;将斐林试剂改为用碘液检验即可。
专项训练
1.(2024·湖北黄石模拟)下列关于生物实验中“对照”及“变量”的相关叙述,正确的是(　　)
A.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质实验中,没有进行对照
B.探究pH对酶活性影响的实验与探究酶活性的最适pH实验中,温度都属于无关变量,两个实验的自变量、因变量相同,但实验组数设置有所不同
C.观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离与复原实验中,滴加蔗糖和清水,属于自变量,原生质体体积、位置变化为因变量,该实验也没有对照
D.探究温度对淀粉酶活性影响实验中,淀粉酶的浓度是自变量,不同温度条件下淀粉遇碘变蓝程度是因变量
B
解析 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质实验中,存在不加检测试剂的空白对照,A项错误;观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离与复原实验中,存在前后自身对照,C项错误;探究温度对淀粉酶活性影响实验中,温度是实验的自变量,淀粉酶的浓度是无关变量,不同温度条件下淀粉遇碘变蓝程度是因变量,D项错误。
2.(2024·山东聊城三模)植物体内的多半乳糖醛酸酶可将果胶降解为半乳糖醛酸,能促进果实的软化和成熟脱落。为探究该酶的特性,进行以下4组实验,条件及结果如下表。下列说法错误的是(　　)
条件及产物组别 果胶 多半乳糖醛酸酶 Ca2+ Mn2+ 55 ℃ 半乳糖醛酸
① + + - - - +
② + + + - - -
③ + + - + - +++
④ + + - - + ++
注:“+”表示存在和量的多少,“-”表示无,①~③组在常温下实验。
A.分析①②③组可知,多半乳糖醛酸酶的活性受不同离子的影响
B.分析①④组可知,其自变量为温度,因变量为半乳糖醛酸的量
C.55 ℃可能高于多半乳糖醛酸酶的最适温度
D.该实验可证明多半乳糖醛酸酶不具有专一性
答案 D　
解析 ①②③组的自变量为有无离子及离子的种类,因变量为半乳糖醛酸的有无及存在量,题表数据表明多半乳糖醛酸酶的活性受不同离子影响,A项正确;①④组条件只有温度不同,自变量为温度,因变量为半乳糖醛酸的量,B项正确;温度为55 ℃时,半乳糖醛酸的量低于③组,说明55 ℃可能高于多半乳糖醛酸酶的最适温度,C项正确;多半乳糖醛酸酶只能催化果胶的分解,具有专一性,D项错误。
3.(2024·天津二模)某实验小组利用新鲜的莴苣、菠菜、白菜叶片研究不同pH条件下三种生物材料的酶提取液对过氧化氢分解的影响。制备三种生物材料的酶提取液后,用pH为4、5、6、7、8、9、10的缓冲液分别进行稀释,然后与6 mL体积分数为5%的过氧化氢溶液混合,实验结果如图。下列叙述不正确的是(　　)
A.探究菠菜叶片过氧化氢酶的最适pH,可在pH为7~8之间减小梯度差进行实验
B.探究温度对酶活性的影响时,不能提取莴苣叶片中的过氧化氢酶进行实验
C.过氧化氢酶与过氧化氢结合后,结构发生改变,为过氧化氢分解提供大量活化能
D.该实验的自变量是pH和生物材料类型,因变量是过氧化氢分解速率,检测指标是氧气生成速率
答案 C　
解析 在pH为7和8时菠菜叶片氧气生成速率最大,均为0.9 mL/min,说明菠菜叶片细胞中过氧化氢酶的最适pH在7和8之间,因此若要测得菠菜叶片细胞中过氧化氢酶的最适pH,可在pH为7~8之间减小梯度差进行实验,比较不同pH条件下该酶的活性,A项正确;不能用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响,因为过氧化氢的分解受温度影响,B项正确;过氧化氢酶与底物结合后结构会发生改变,但在反应结束后又会恢复原状,酶能降低化学反应所需的活化能,而不是为化学反应提供活化能,C项错误;该实验是探究不同pH条件下三种生物材料的酶提取液对过氧化氢分解的影响,实验自变量为pH和生物材料的类型,因变量是过氧化氢分解速率,检测指标是氧气生成速率,D项正确。
4.(2024·黑龙江大庆模拟)某地红粒小麦的穗发芽率明显低于白粒小麦,已知穗发芽率与淀粉水解有关。为探究α-淀粉酶和β-淀粉酶活性在两种小麦穗发芽率差异中的作用,科研人员取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子,分别加蒸馏水研磨制成提取液,经相应处理后进行了如下实验。
甲组:红粒管1、白粒管1各加入相应提取液0.5 mL→加入1 mL缓冲液→加入适量某试剂使α-淀粉酶失活→加入1 mL淀粉→37 ℃保温适当时间→冷却至常温加适量碘液
乙组:红粒管2、白粒管2各加入相应提取液0.5 mL→加入1 mL缓冲液→X处理→加入1 mL淀粉→37 ℃保温适当时间→冷却至常温加适量碘液
结果显示:甲组两管显色结果无明显差异,乙组的红粒管2颜色显著深于白粒管2。
下列叙述错误的是(　　)
A.乙组实验中的“X处理”是加入等量某试剂使β-淀粉酶失活
B.依据植物细胞中酶的特性,本实验保温温度应适当降低
C.实验结果表明α-淀粉酶活性是引起两种小麦穗发芽率差异的主要原因
D.红、白粒小麦提取液应去除淀粉,加入缓冲液的目的是维持pH
B
解析 结合两组实验可知,乙组实验中的X处理是加入等量某试剂使β-淀粉酶失活,甲、乙两组分别让α-淀粉酶、β-淀粉酶失活,利用“减法原理”,分别研究β-淀粉酶、α-淀粉酶活性对穗发芽率的影响,A项正确;依据植物细胞中酶的特性,本实验保温温度应适宜,B项错误;由题意可知,甲组中加入适量某试剂使α-淀粉酶失活后两管显色结果无明显差异,两管中各自的β-淀粉酶在起作用,说明β-淀粉酶活性与小麦穗发芽率关系不大,而乙组两管显色结果有差异,说明α-淀粉酶活性是引起两种小麦穗发芽率差异的主要原因,C项正确;红、白粒小麦提取液应去除淀粉,加入缓冲液的目的是维持pH,排除无关变量的影响,保证酶的最适pH,D项正确。