資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
實驗技能(六)　實驗中變量梯度的設置
[技能必備]
1．概述
變量梯度指自變量相鄰兩次取值之間的差值大小，即自變量每次變化的幅度。生物實驗中常見的變量梯度有pH梯度、溫度梯度、濃度梯度等。
2．過程分析
(1)在合適范圍內取值：生物體或細胞生活在特定的環境中，研究某因素對生物體或細胞的影響時，自變量應在它能發揮作用的范圍內取值。如確定生長素類調節劑促進扦插枝條生根的適宜濃度，生長素濃度應在10－12～10－8 mol·L－1范圍內，變量梯度應相差一個數量級。
(2)梯度大小設置要適宜：梯度過小，看不出變化，實驗組數增多，增加了操作難度；梯度過大，實驗結果不準確。如探究唾液淀粉酶的最適pH，預測其數值應在7.0左右，pH梯度設為0.4，即共做五組實驗，其緩沖液pH分別為6.2、6.6、7.0、7.4、7.8。
(3)根據實驗目的確定變量梯度的大小
①若進行定性分析，梯度設置可稍大些。如探究溫度對光合作用的影響，一般情況下植物在30 ℃左右時光合作用最強。我們既要研究溫度降低時光合作用強度的變化，也要研究溫度升高時的變化，溫度梯度設置如下：0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃。
②若進行定量分析，梯度設置應小些。如探究光合作用的最適溫度，溫度梯度設置如下：24 ℃、27 ℃、30 ℃、33 ℃、36 ℃。
(4)在實際操作中，為避免因梯度設計不當，造成人力、物力方面的浪費，我們可以設計一個預實驗，每組之間梯度適當加大一些，當找到一個大致的適宜范圍后，再在這個范圍內縮小每組之間的梯度值，最后測出一個準確范圍。
[技能提升]
1．普通淀粉酶的最適溫度在40～60 ℃之間，而極端耐熱淀粉酶在100 ℃時仍能保持較高的活性，因此在生產上具有更為廣泛的應用前景。請回答下列問題：
(1)要鑒定該酶的化學本質，可將該酶液與________________混合，若反應液呈________色，則該酶的化學本質為蛋白質。
(2)測定淀粉酶活性時，應選擇________作為該酶作用的底物，反應液中應加入________溶液以維持其酸堿度穩定。
(3)設計實驗測定極端耐熱淀粉酶起催化作用的最適溫度。
①此實驗中除自變量和因變量外，還需要考慮_____________________(答出兩點即可)等因素。
②結合題目信息，簡要寫出測定該酶催化作用最適溫度的實驗思路：________________________。
2．某生物興趣小組用迎春枝條作實驗材料，做了探究α 萘乙酸(NAA)促進插條生根最適濃度實驗的預實驗，結果如下圖所示。請根據預實驗結果，設計進一步的探究實驗。
(1)材料用具：生長旺盛的一年生迎春枝條若干、燒杯、量筒、培養皿、NAA、蒸餾水等。
(2)配制溶液：配制濃度依次為____________________(溶液濃度梯度為0.5 ppm)的NAA溶液9份，并編號1～9。
(3)實驗步驟：
第一步：____________________________；
第二步：____________________________；
第三步：1天后取出枝條分別進行扦插；
第四步：每天對扦插枝條的生根情況進行觀察記錄。
(4)請設計本實驗的觀察記錄表。
(5)該實驗應控制好兩個主要的無關變量，具體方法是
_______________________、___________________________。
3．低溫迫使植物細胞產生大量對細胞有害的過氧化產物，如脂質過氧化產物(MDA)。超氧化物歧化酶(SOD)能夠消除過氧化產物，從而增強植物的抗冷性。研究人員進行了“水楊酸對水稻幼苗抗冷性的影響”實驗，步驟及結果如下表所示。據表回答下列問題：
組別 處理 培養溫度 SOD活性/(U·g－1·min－1)
1 25 ℃的蒸餾水澆灌 25 ℃ 7.3
2 ① ② 9.4
3 5 ℃的0.5 mmol·L－1水楊酸澆灌 5 ℃ 10.3
4 5 ℃的1.0 mmol·L－1水楊酸澆灌 5 ℃ 11.6
5 5 ℃的1.5 mmol·L－1水楊酸澆灌 5 ℃ 13.6
6 5 ℃的2.0 mmol·L－1水楊酸澆灌 5 ℃ 8.5
7 5 ℃的2.5 mmol·L－1水楊酸澆灌 5 ℃ 7.9
8 5 ℃的3.0 mmol·L－1水楊酸澆灌 5 ℃ 6.5
(1)表中①是____________________，②是________。實驗設計時每組取50株水稻幼苗，而不是1株，目的是____________________。
(2)本實驗需要控制的無關變量有________________________(至少寫兩點)。
(3)由組別1和2對照可得到的結論是_______________________。由組別2～8可得到的結論是________________________。
在5 ℃條件下，2.0 mmol·L－1的水楊酸對水稻幼苗抗冷性的影響是________(填“增強”或“減弱”)。
(4)請根據5 ℃條件下的實驗結果，完成水楊酸濃度與SOD活性關系的坐標折線圖。
參考答案
1解析：(1)大多數酶的化學本質是蛋白質，少數是RNA，要鑒定該酶的化學本質，可將該酶液與雙縮脲試劑混合，若反應液呈紫色，則該酶的化學本質為蛋白質。(2)測定淀粉酶活性時，根據酶的作用具有專一性，應選擇淀粉作為該酶作用的底物，反應液中應加入(酸堿)緩沖溶液以維持其酸堿度穩定。(3)①此實驗中除自變量和因變量外，無關變量需要保持相同且適宜，因此還需要考慮底物淀粉溶液的濃度和用量、pH及添加試劑的量、實驗操作順序等因素。②測定該酶催化作用最適溫度的實驗思路：在40～100 ℃之間每隔一定溫度設置一個實驗組，其他實驗條件適宜且保持一致。以反應液和碘液發生顏色反應的程度為指標確定最適溫度。
答案：(1)雙縮脲試劑　紫
(2)淀粉　(酸堿)緩沖
(3)①淀粉溶液的濃度和用量、pH及添加試劑的量、實驗操作順序　②在40～100 ℃之間每隔一定溫度設置一個實驗組，其他實驗條件適宜且保持一致。以反應液和碘液發生顏色反應的程度為指標確定最適溫度
2解析：根據預實驗的結果，可確定進一步探究的濃度范圍是2～6 ppm，再根據題中要求濃度梯度為0.5 ppm，可確定要配制的濃度為2 ppm、2.5 ppm、3 ppm、3.5 ppm、4 ppm、4.5 ppm、5 ppm、5.5 ppm、6 ppm共9個不同的濃度。填寫實驗步驟時，應遵循隨機分組→浸泡→培養(扦插)→統計的思路進行解答。該實驗的無關變量應從實驗材料、處理時間、溫度等方面考慮。
答案：(2)2 ppm、2.5 ppm、3 ppm、3.5 ppm、4 ppm、4.5 ppm、5 ppm、5.5 ppm、6 ppm
(3)將迎春枝條隨機均分為9份　將9份枝條的基部分別浸泡在1～9號NAA溶液中
(4)如下表：
NAA濃度/ ppm生根條數天數 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
1
2
3
…
(5)各組枝條處理時間長短一致　所用植物材料盡可能做到生長狀況一致
3解析：(1)2組與3～8組之間應形成對照，根據單一變量原則，表中①應為5 ℃的蒸餾水澆灌，②是5 ℃。實驗對象多可避免偶然性，使實驗結果更準確。(2)除自變量以外，對實驗結果有影響的變量均為無關變量，比如蒸餾水和水楊酸的澆灌量、光照強度、培養時間、幼苗的發育情況等。(3)組別1與2之間的變量為溫度，且低溫時SOD活性較大，說明環境溫度降低時，水稻幼苗自身可增強抗冷性。分析2～8組SOD活性可知，在一定范圍內隨著水楊酸濃度的增大，水稻的抗冷性增強，當水楊酸濃度增大到一定值時，水稻的抗冷性開始減弱。與2組比較可知，在5 ℃條件下，2.0 mmol·L－1的水楊酸對水稻幼苗抗冷性的影響是減弱。(4)根據表格中的實驗結果，在坐標圖中描點連線即可，同時注意橫、縱坐標一定要標上。
答案：(1)5 ℃的蒸餾水澆灌　5 ℃　避免偶然性，減少誤差，使實驗結果更準確　(2)蒸餾水和水楊酸的澆灌量、光照強度、培養時間、幼苗的發育情況等　(3)環境溫度降低時，水稻幼苗自身可增強抗冷性　在一定范圍內，隨水楊酸濃度的增大，水稻幼苗的抗冷性增強；當水楊酸濃度增大到一定程度時，水稻幼苗的抗冷性開始減弱(或水楊酸對水稻幼苗的抗冷性的影響具有低濃度時增強、高濃度時減弱的特點、1.5 mmol·L－1 左右的水楊酸增強水稻幼苗抗冷性的效果最好)　減弱
(4)如下圖所示
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世紀教育網(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑