資源簡介

(共20張PPT)
　運用“變量”思維解析與酶有關的實驗設計
1.變量類型
2.實驗設計遵循的三大基本原則
3.對照實驗的類型及實驗組、對照組的確認
空白對照 對照組為自然狀態下不做處理的對象組,實驗組為施加實驗變量處理的對象組
自身對照 實驗處理前的對象組為對照組,實驗處理后的對象組為實驗組
相互 對照 不單設對照組,而是幾個實驗組相互對照。如“影響酶活性的條
件”的實驗中,探究溫度對酶活性的影響時,要用熱水、正常溫度的水、冰水三個實驗組來探究溫度對酶活性的影響,進行相互對照,以得出相應的實驗結論
條件 對照 即給對象施加某種實驗處理,雖不是檢驗假設需要的,但更能充分說明實驗變量的對照。例如,在用動物激素飼喂小動物的實驗方案中,飼喂甲狀腺激素的為實驗組;飼喂甲狀腺激素抑制劑的是條件對照組;飼喂生理鹽水的是空白對照組
4.實驗設計策略
專項突破
(2024·福建福州模擬)某班同學進行了探究影響酶活性的因素的實驗,其中一名某同學設計了如下實驗方案和步驟:①取3支大小相同的試管,編號為甲、乙、丙,分別向3支試管中加入2 mL糨糊;②再各加入2 mL新鮮的唾液淀粉酶溶液,振蕩均勻;③將甲、乙、丙3支試管分別置于0 ℃、60 ℃、100 ℃下約5 min;④取出試管,各加入2 mL斐林試劑(邊加邊振蕩),50~65 ℃水浴條件下觀察試管內顏色的變化。
(1)本實驗的因變量是　　　　　　　,觀測指標為　　　　 　　　。
(2)同一小組的同學對此實驗設計進行了簡要評價,其中正確的是 　　。
①實驗步驟不正確?、跍囟仍O置不合理?、鄄荒苡渺沉衷噭z驗
(3)你的改進方案為 　。
淀粉的分解量
溶液顏色的變化
①和③
將斐林試劑改為用碘液檢驗;步驟②與步驟③對調
解析 (1)分析題干可知,該實驗的自變量是溫度,因變量為淀粉的分解量,觀測指標是溶液顏色的變化。(2)實驗中步驟②不正確,在3支試管中加入糨糊后,應該先將甲、乙、丙3支試管分別放在0 ℃、60 ℃、100 ℃下保溫
5 min,再各加入2 mL新鮮的唾液淀粉酶溶液搖勻后,在各自溫度中維持
5 min,因為酶具有高效性,在試管丙升溫到100 ℃的過程中,酶已經和底物發生反應了。步驟③存在錯誤,這個實驗中不能用斐林試劑檢驗,斐林試劑檢驗時需水浴加熱,會干擾實驗溫度,可采用碘液檢測淀粉的分解情況。(3)結合(2)可知,實驗改進可將步驟②與步驟③對調;將斐林試劑改為用碘液檢驗即可。
專項訓練
1.(2024·湖北黃石模擬)下列關于生物實驗中“對照”及“變量”的相關敘述,正確的是(　　)
A.檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質實驗中,沒有進行對照
B.探究pH對酶活性影響的實驗與探究酶活性的最適pH實驗中,溫度都屬于無關變量,兩個實驗的自變量、因變量相同,但實驗組數設置有所不同
C.觀察紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞質壁分離與復原實驗中,滴加蔗糖和清水,屬于自變量,原生質體體積、位置變化為因變量,該實驗也沒有對照
D.探究溫度對淀粉酶活性影響實驗中,淀粉酶的濃度是自變量,不同溫度條件下淀粉遇碘變藍程度是因變量
B
解析 檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質實驗中,存在不加檢測試劑的空白對照,A項錯誤;觀察紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞質壁分離與復原實驗中,存在前后自身對照,C項錯誤;探究溫度對淀粉酶活性影響實驗中,溫度是實驗的自變量,淀粉酶的濃度是無關變量,不同溫度條件下淀粉遇碘變藍程度是因變量,D項錯誤。
2.(2024·山東聊城三模)植物體內的多半乳糖醛酸酶可將果膠降解為半乳糖醛酸,能促進果實的軟化和成熟脫落。為探究該酶的特性,進行以下4組實驗,條件及結果如下表。下列說法錯誤的是(　　)
條件及產物組別 果膠 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,“-”表示無,①~③組在常溫下實驗。
A.分析①②③組可知,多半乳糖醛酸酶的活性受不同離子的影響
B.分析①④組可知,其自變量為溫度,因變量為半乳糖醛酸的量
C.55 ℃可能高于多半乳糖醛酸酶的最適溫度
D.該實驗可證明多半乳糖醛酸酶不具有專一性
答案 D　
解析 ①②③組的自變量為有無離子及離子的種類,因變量為半乳糖醛酸的有無及存在量,題表數據表明多半乳糖醛酸酶的活性受不同離子影響,A項正確;①④組條件只有溫度不同,自變量為溫度,因變量為半乳糖醛酸的量,B項正確;溫度為55 ℃時,半乳糖醛酸的量低于③組,說明55 ℃可能高于多半乳糖醛酸酶的最適溫度,C項正確;多半乳糖醛酸酶只能催化果膠的分解,具有專一性,D項錯誤。
3.(2024·天津二模)某實驗小組利用新鮮的萵苣、菠菜、白菜葉片研究不同pH條件下三種生物材料的酶提取液對過氧化氫分解的影響。制備三種生物材料的酶提取液后,用pH為4、5、6、7、8、9、10的緩沖液分別進行稀釋,然后與6 mL體積分數為5%的過氧化氫溶液混合,實驗結果如圖。下列敘述不正確的是(　　)
A.探究菠菜葉片過氧化氫酶的最適pH,可在pH為7~8之間減小梯度差進行實驗
B.探究溫度對酶活性的影響時,不能提取萵苣葉片中的過氧化氫酶進行實驗
C.過氧化氫酶與過氧化氫結合后,結構發生改變,為過氧化氫分解提供大量活化能
D.該實驗的自變量是pH和生物材料類型,因變量是過氧化氫分解速率,檢測指標是氧氣生成速率
答案 C　
解析 在pH為7和8時菠菜葉片氧氣生成速率最大,均為0.9 mL/min,說明菠菜葉片細胞中過氧化氫酶的最適pH在7和8之間,因此若要測得菠菜葉片細胞中過氧化氫酶的最適pH,可在pH為7~8之間減小梯度差進行實驗,比較不同pH條件下該酶的活性,A項正確;不能用過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響,因為過氧化氫的分解受溫度影響,B項正確;過氧化氫酶與底物結合后結構會發生改變,但在反應結束后又會恢復原狀,酶能降低化學反應所需的活化能,而不是為化學反應提供活化能,C項錯誤;該實驗是探究不同pH條件下三種生物材料的酶提取液對過氧化氫分解的影響,實驗自變量為pH和生物材料的類型,因變量是過氧化氫分解速率,檢測指標是氧氣生成速率,D項正確。
4.(2025·湖南長沙月考)胰脂肪酶和α-淀粉酶是影響脂肪和淀粉消化、吸收的關鍵酶,控制其活性可以有效減少機體對糖類、脂質的吸收?；ń泛屠苯肥莻鹘y的調味香辛料,某研究小組制備了花椒(ZBM)和辣椒(CAL)的提取物,研究兩者對胰脂肪酶和α-淀粉酶活性的抑制功能?；卮鹣铝袉栴}。
注:IC50值越低,表示物質對酶活性的抑制能力越強。
(1)測定α-淀粉酶活性時,分別將α-淀粉酶、α-淀粉酶+提取物溶解于緩沖液中,各組實驗在37 ℃的溫度條件下預處理10 min后,加入等量的質量分數為1%的可溶性　　　　溶液,繼續保溫10 min,加入DNS試劑(用于測定還原糖含量),沸水浴終止反應,定量檢測　　　　的生成量,計算α-淀粉酶活性的抑制率。沸水浴用于終止反應的原理是　　　　　　　　　　。
(2)研究小組研究了等濃度的兩種提取物對胰脂肪酶和α-淀粉酶活性的抑制效果,結果如圖所示。奧利司他和阿卡波糖分別是胰脂肪酶和α-淀粉酶的抑制劑,設置這兩個處理組的作用及目的是　　　　　　　　　　 　　　　　。實驗結果說明
　 　。
淀粉
還原糖
高溫使酶變性失活
作為對照,進一步探究ZBM和CAL的抑制作用
ZBM對于胰脂肪酶和α-淀粉酶活性具有較為顯著的抑制作用,而CAL無此功能
解析 (1)酶具有專一性,一種酶能催化一種或一類化學反應,故測定α-淀粉酶活性時,分別將α-淀粉酶、α-淀粉酶+提取物溶解于緩沖液中,需要加入底物淀粉;酶的活性可用單位時間內產物的生成量進行測定,故沸水浴終止反應后,定量測定還原糖的生成量;α-淀粉酶的本質是蛋白質,蛋白質在高溫下變性失活,故沸水浴用于終止反應的原理是高溫使酶變性失活。
(2)本實驗目的是研究花椒(ZBM)和辣椒(CAL)的提取物對胰脂肪酶和α-淀粉酶活性的抑制功能,而奧利司他和阿卡波糖分別是胰脂肪酶和α-淀粉酶的抑制劑,故設置這兩個處理組的作用及目的是作為對照,進一步探究ZBM和CAL的抑制作用;據圖可知,ZBM和奧利司他對胰脂肪酶的抑制效果基本相同,ZBM和阿卡波糖對α-淀粉酶的抑制效果也較為接近,而CAL不具有該功能,故實驗結果說明ZBM對于胰脂肪酶和α-淀粉酶活性具有較為顯著的抑制作用,而CAL無此功能。

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