2026版《优化设计大一轮》高考生物（优化设计新高考版）专题精研课1运用“变量”思维解析与酶有关的实验设计

专题精研课1运用“变量”思维解析与酶有关的实验设计高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI20261.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2mL糨糊;②再各加入2mL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5min;④取出试管,各加入2mL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6mL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.(2025·湖南长沙月考)胰脂肪酶和α-淀粉酶是影响脂肪和淀粉消化、吸收的关键酶,控制其活性可以有效减少机体对糖类、脂质的吸收。花椒和辣椒是传统的调味香辛料,某研究小组制备了花椒(ZBM)和辣椒(CAL)的提取物,研究两者对胰脂肪酶和α-淀粉酶活性的抑制功能。回答下列问题。注:IC50值越低,表示物质对酶活性的抑制能力越强。

(1)测定α-淀粉酶活性时,分别将α-淀粉酶、α-淀粉酶+提取物溶解于缓冲液中,各组实验在37℃的温度条件下预处理10min后,加入等量的质量分数为1%的可溶性

溶液,继续保温10min,加入DNS试剂(用于测定还原糖含量),沸水浴终止反应,定量检测

的生成量,计算α-淀粉酶活性的抑制率。沸水浴用于终止反应的原理是

。

(2)研究小组研究了等浓度的两种提取物对胰脂肪酶和α-淀粉酶活性的抑制效果,结果如图所示。奥利司他和阿卡波糖分别是胰脂肪酶和α-淀粉酶的抑制剂,设置这两个处理组的作用及目的是

。实验结果说明

。淀粉

还原糖高温使酶变性失活作为对照,进一步探究ZBM和CAL的抑制作用ZBM对于胰脂肪酶和α-淀粉酶活性具有较为显著的抑制作用,而CAL无此功能解析

(1)酶具有专一性,一种酶能催化一种或一类化学反应,故测定α-淀粉酶活性时,分别将α-淀粉酶、α-淀粉酶+提取物溶解于缓冲液中,需要加入底物淀粉;酶的活性可用单位时间内产物的生成量进行测定,故沸水浴终止反应后,定量测定还原糖的生成量;α-淀粉酶的本质是蛋白质,蛋白质在高温下变性失活,故沸水浴用于终止反应的原理是高温使酶变性失活。(2)本实验目的是研究花椒(ZBM)和辣椒(CAL)的提取物对胰脂肪酶和α-淀粉酶活性的抑制功能,而奥利司他和阿卡波糖分别是胰脂肪酶和α-淀粉酶