2026届高三生物一轮复习课件 微专题1　与实验设计有关的实验技能

简洁实用高效生物模块一

分子与细胞

第三单元

细胞的能量供应和利用

微专题1与实验设计有关的实验技能内容索引题型一提出问题并作出假设第一部分题型三设计实验思路并预期结果第三部分题型二设计实验步骤第二部分微专题练1第四部分题型一提出问题并作出假设第分部一【典题引领1】

(2024·浙江卷节选)原产热带的观赏植物一品红，花小，顶部有像花瓣一样的红色叶片，下部叶片绿色。回答下列问题：(1)科学研究一般经历观察现象、提出问题、查找信息、作出假设、验证假设等过程。①某同学观察一品红的叶片颜色，提出了问题：红叶是否具有光合作用能力。②该同学检索文献获得相关资料：植物能通过光合作用合成淀粉。检测叶片中淀粉的方法，先将叶片浸入沸水处理；再转入热甲醇处理；然后将叶片置于含有少量水的培养皿内并展开，滴加碘—碘化钾溶液(或碘液)，观察颜色变化。③结合上述资料，作出可通过实验验证的假设：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：根据实验的问题，提出假设一：若一品红的红色叶片具有光合作用的能力，则红色叶片内可检测到淀粉；假设二：若一品红的红色叶片不具有光合作用的能力，则红色叶片内无法检测到淀粉。假设一：若一品红的红色叶片具有光合作用的能力，则红色叶片内可检测到淀粉(或假设二：若一品红的红色叶片不具有光合作用的能力，则红色叶片内无法检测到淀粉)④为验证假设进行实验。请完善分组处理，并将支持假设的预期结果填入表格。分组处理预期结果绿叶＋光照变蓝绿叶＋黑暗不变蓝ⅰ.__________ⅱ._____________________________________ⅲ.__________ⅳ.______红叶＋光照变蓝(对应假设一)[或不变蓝(对应假设二)]红叶＋黑暗不变蓝解析：为探究红叶是否像绿叶一样具有光合作用的能力，需分别设置绿叶＋光照、绿叶＋黑暗、红叶＋光照、红叶＋黑暗四个小组。若假设红叶具有光合作用的能力成立，则红叶＋光照组中，溶液变蓝；红叶＋黑暗组中，溶液不变蓝。若假设红叶不具有光合作用的能力成立，则红叶＋光照组中，溶液不变蓝；红叶＋黑暗组中，溶液不变蓝。⑤分析：检测叶片淀粉的方法中，叶片浸入沸水处理的目的是

__________________________________。热甲醇处理的目的是__________________。解析：整个实验步骤中，先用沸水处理叶片，增加细胞透性，使水溶性色素渗出；再将叶片转移到甲醇溶液中充分去除脂溶性色素，以免影响后续实验结果的观察。性，使水溶性色素渗出增加细胞透

充分去除脂溶性色素1．实验设计遵循的原则(1)科学性原则①选材科学性：如鉴定还原糖的实验中不能以西瓜汁为实验材料，因为西瓜汁的红色会干扰颜色反应。②实验方法科学性：如使用双缩脲试剂时应先加入A液，再加入B液。(2)对照原则(3)单一变量原则和等量适宜原则二者是完全统一的，只不过强调的侧重点不同，前者强调的是自变量的单一性，即实验组和对照组相比只有一个变量，而后者强调的是除了自变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量，必须严格控制在适宜且等量条件下，以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。(4)平行重复原则为减小实验误差应进行多次实验，如探究培养液中酵母菌种群数量动态变化的实验中，每次计数都要重复至少3次。2．实验假设(1)验证性实验：假设是指用来说明已知的某种现象，只需根据实验目的作出唯一的假设。(2)探究性实验：假设是指用来说明某种现象，但未经证实的论题，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。提出的假设可能正确，也可能错误，需要预测出所有可能的假设。题型二设计实验步骤第分部二【典题引领2】(2021·浙江卷)1897年德国科学家毕希纳发现，利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵；还有研究发现，乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助。某研究小组为验证上述结论，利用下列材料和试剂进行了实验。材料和试剂：酵母菌、酵母汁、A溶液(含有酵母汁中的各类生物大分子)、B溶液(含有酵母汁中的各类小分子和离子)、葡萄糖溶液、无菌水。实验共分6组，其中4组的实验处理和结果如下表。组别实验处理实验结果①葡萄糖溶液＋无菌水－②葡萄糖溶液＋酵母菌＋③葡萄糖溶液＋A溶液－④葡萄糖溶液＋B溶液－注“＋”表示有乙醇生成，“－”表示无乙醇生成。回答下列问题：(1)除表中4组外，其他2组的实验处理分别是：__________________；__________________________。本实验中，这些起辅助作用的小分子和离子存在于酵母菌、______________。葡萄糖溶液＋酵母汁葡萄糖溶液＋A溶液＋B溶液酵母汁和B溶液解析：结合表格分析可知，为验证题述“无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵”及“乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助”的结论，还需要加设两组实验，一组为葡萄糖溶液＋酵母汁(预期实验结果为有乙醇生成)，另外一组为葡萄糖溶液＋A溶液(含有酵母汁中的各类生物大分子，包括相关酶)＋B溶液(含有酵母汁中的各类小分子和离子)，此组预期结果为有乙醇生成；本实验中，起辅助作用的小分子和离子可在酵母菌(细胞中含有各类物质)、酵母汁和B溶液(含有酵母汁中的各类小分子和离子)中存在。(2)若为了确定B溶液中是否含有多肽，可用______试剂来检测。若为了研究B溶液中离子M对乙醇发酵是不是必需的，可增加一组实验，该组的处理是________________________________________。解析：多肽用双缩脲试剂进行检测；据题干信息可知，M离子存在于B溶液中，故为验证离子M对乙醇发酵是不是必需的，则应加设一组实验，即葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了离子M的B溶液，若有乙醇生成，则证明离子M不是必需的，若无乙醇生成，则证明离子M是必需的。双缩脲葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了离子M的B溶液(3)制备无细胞的酵母汁，酵母菌细胞破碎处理时需加入缓冲液，缓冲液的作用是__________________________________________，以确保酶的活性。解析：酶的作用条件温和，需要适宜的温度和pH等条件，实验中缓冲液的作用是保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH。保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH(4)如何检测酵母汁中是否含有活细胞？(写出2项原理不同的方法及相应原理)________________________________________________________________________________________。解析：检测酵母汁中是否含有活细胞的方法：染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透过性，若为死细胞，则能被染色；酵母汁接种培养观察，原理是酵母菌可以繁殖，一段时间后若酵母菌数量增加，则为活细胞。染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透过性；酵母汁接种培养观察，原理是酵母菌可以繁殖1．实验步骤2．实验方案的评价与修订题型三设计实验思路并预期结果第分部三【典题引领3】(2021·湖北卷)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合，酶的活性能恢复)；另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋(人工合成半透膜)，试管，烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，现提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。(1)实验设计思路取__支试管(每支试管代表一个组)，各加入等量的酶A溶液，再分别加入等量______________________，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。2甲物质溶液、乙物质溶液解析：实验目的为探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，则实验的自变量为甲、乙物质，因变量为透析前后酶A的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：取2支试管各加入等量的酶A溶液，再分别加入等量甲物质溶液、乙物质溶液(单一变量和无关变量一致原则)；一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。(2)实验预期结果与结论若出现结果①：________________________________________。结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。解析：据题意可知，物质甲和物质乙对酶A的活性有抑制作用，但作用机理未知，且透析前有物质甲和物质乙的作用，透析后无物质甲和物质乙的作用，前后对照可推测两种物质的作用机理，可能的情况有：若甲、乙均为可逆抑制剂，则酶的活性能恢复，故透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高。透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高若出现结果②：__________________________。结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。解析：若甲、乙均为不可逆抑制剂，则两组中酶的活性均不能恢复，故透析前后，两组的酶活性均不变。透析后，两组的酶活性均不变若出现结果③：_____________________________________________________________________________。结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。解析：若甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂，则甲组中活性可以恢复，而乙组不能恢复，故加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变。加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变若出现结果④：_____________________________________________________________________________。结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。解析：若甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂，则甲组中酶活性不能恢复，而乙组能恢复，故加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高。加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高1．实验思路的书写思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。2．实验结果和结论实验结果是通过观察或测量得到的实验现象，是实验实际出现的情况。实验结论是根据实验现象对实验因变量与自变量关系进行分析，得出的具有普遍意义的理论性结论。实验结论的得出必须依据实验结果。归纳实验结论的一般方法：(1)通过实验目的、实验的对照组设置或步骤，根据单一因素不同找出实验自变量。(2)由果找因，分析实验结果(因变量)与实验控制的单一因素(自变量)之间的逻辑关系，得出正确结论。(3)在有些实验中，还要根据各对照组中得出的“分结论”，综合为“全面(总)结论”。(4)在验证性实验中，因为要验证的事实是正确的，实验结果只有一种，实验结论就是实验要验证的事实。在探究实验中，因为实验结果是未知的，可能出现的实验结果有多种，因此对应的实验结论也有多种，不同的结果对应不同的结论。微专题练1第分部四1．(6分)(2024·天津红桥区模拟)带鱼加工过程中产生的下脚料富含优质蛋白，随意丢弃不仅浪费资源，还会污染环境。利用木瓜蛋白酶处理，可以变废为宝。请回答下列问题：(1)木瓜蛋白酶可将下脚料中的蛋白质分解为多肽，但不能进一步将多肽分解为氨基酸，体现酶具有____性。解析：木瓜蛋白酶可将下脚料中的蛋白质分解为多肽，但不能进一步将多肽分解为氨基酸，说明酶具有专一性。专一(2)为确定木瓜蛋白酶的最适用量和最适pH，研究人员进行了相关实验，结果如下图。注酶解度是指下脚料中蛋白质的分解程度。据图分析，木瓜蛋白酶添加量应为__________%，pH应为______，偏酸、偏碱使酶解度降低的原因可能是_______________________________________________。解析：图示结果显示随着木瓜蛋白酶添加量的增加，蛋白质的分解程度逐渐上升，直至达到相对稳定，结合图示可知，木瓜蛋白酶添加量应控制在0.020%，因为超过该值，酶解度不再增加，pH应控制在6.5，因为该值是木瓜蛋白酶的最适pH，偏酸、偏碱都会改变酶的空间结构，进而导致酶的活性降低。0.0206.5偏酸、偏碱会改变酶的空间结构，降低酶的活性(3)若要探究木瓜蛋白酶的最适温度，实验的基本思路是设置一系列____梯度，分别测定______________________________。解析：若要探究木瓜蛋白酶的最适温度，需要将温度设为自变量，反应速率为因变量，无关变量要求相同且适宜。则实验设计如下：设置一系列温度梯度，其他条件相同且适宜，分别测定在不同温度条件下木瓜蛋白酶对下脚料的酶解度。其中酶解度最大时对应的温度是该酶的最适温度。不同温度下，等量下脚料的酶解度温度2．(10分)(2024·河北衡水模拟)花生是抗旱耐瘠的经济和油料作物之一，全国约有70%的花生种植在干旱半干旱地区的瘠薄砂质土壤上。土壤水分亏缺和营养不足是限制干旱半干旱地区作物生长发育和产量的主要因素，直接影响植物生长及对养分的吸收利用。科研工作者将长势一致的花生植株分别进行处理，培养一段时间后测定相关指标，处理方式及结果如下表。回答下列问题：组别处理方式生物量(g/植株)根系总酚含量(mg/g)甲组正常供水＋不施氮肥5.074.19乙组正常供水＋施用氮肥5.434.62丙组__________3.713.41丁组干旱胁迫＋施用氮肥4.644.14(1)本实验中丙组的处理方式应为__________________。与甲组相比，丙组生物量较低的原因是____________________________________________________________________________________________。解析：本实验的实验目的是探究施用氮肥对花生抗旱性的影响及调控机制，实验自变量是是否干旱胁迫＋是否施用氮肥，因此丙组的处理方式是干旱胁迫＋不施氮肥。与甲组相比，丙组生物量较低的原因是土壤缺水，植物气孔导度减小，二氧化碳吸收减少，光合作用减弱，有机物的合成减少。干旱胁迫＋不施氮肥

土壤缺水，植物气孔导度减小，二氧化碳吸收减少，光合作用减弱，有机物的合成减少(2)氮素供应是否充分在很大程度上影响着花生的生长发育状况，原因是氮参与花生细胞中________________________________(答出两种)等物质的形成。花生播种时一般宜浅播，原因是_____________________________。解析：叶绿素、磷脂(酶、ATP、NADPH)等物质中均含有氮元素，因此氮素供应是否充分在很大程度上影响着花生的生长发育状况的原因是氮参与花生细胞中叶绿素、磷脂(酶、ATP、NADPH)等物质形成。花生播种时一般宜浅播，原因是花生油脂含量较多，油脂中C、H比例高，参与细胞呼吸时耗氧量大，浅播可以保证种子的萌发有充足的氧气。叶绿素、磷脂(酶、ATP、NADPH)保证种子的萌发有充足的氧气(3)研究表明，干旱会引起过氧化物积累而对植物产生伤害，酚类物质可提高过氧化物酶的活力。请结合本实验，分析施用氮肥提高花生抗旱性的机制：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：施用氮肥提高花生抗旱性的机制是氮元素存在的情况下，有利于相关酶的合成，有利于酚类物质合成有关基因的表达，从而有利于提高过氧化物酶的活力来消除和减轻因干旱引发的活性氧化伤害，增强作物的抗旱性。氮元素存在的情况下，有利于相关酶的合成，有利于酚类物质合成有关基因的表达，从而有利于提高过氧化物酶的活力来消除和减轻因干旱引发的活性氧化伤害，增强作物的抗旱性3．(12分)(2024·河南郑州联考)某实验小组研究了几种无机盐对纤维素酶和木聚糖酶活力的影响。将无机盐与酶样分别以1∶10和1∶2的比例均匀混合，配制成待测酶液，酶活力测定结果如下表所示。已知不添加无机盐时，纤维素酶活力为1000IU/g，木聚糖酶活力为5000IU/g。回答下列问题：添加不同比例无机盐后对纤维素酶、木聚糖酶活力的影响(单位：IU/g)添加无机盐纤维素酶活力木聚糖酶活力1∶101∶21∶101∶2NaCl1005100552415318KI1001100150125018CuCl2·2H2O95790219371798MgCl2·6H2O1000104844964248添加无机盐纤维素酶活力木聚糖酶活力1∶101∶21∶101∶2ZnSO4·7H2O1052108444804261MnCl2·4H2O1225143545464359KH2PO4996103653135336CaCl21001106952025381FeCl31007116044074211(1)酶活力也称酶活性，酶活性的大小可以用

_________________________________________________________________________________来表示。解析：酶活力也称酶活性，酶活性的大小可以用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速率(或单位时间内底物消耗量或产物生成量)来表示。

在一定条件下，酶催化某一化学反应的速率(或单位时间内底物消耗量或产物生成量)(2)由表中数据可看出，随着无机盐添加比例的增加，对纤维素酶、木聚糖酶活力促进作用最明显的无机盐分别是__________________________；有同学提出相同的无机盐对不同酶的作用效果不同，其依据是_________________________________________________________________________________________________________。MnCl2·4H2O、CaCl2ZnSO4·7H2O(或MnCl2·4H2O、MgCl2·6H2O、FeCl3)对纤维素酶活力起促进作用，但对木聚糖酶活力起抑制作用解析：由表中数据可看出，随着无机盐添加比例的增加，对纤维素酶、木聚糖酶活力促进作用最明显的无机盐分别是MnCl2·4H2O、CaCl2；有同学提出相同的无机盐对不同酶的作用效果不同，其依据是ZnSO4·7H2O(或MnCl2·4H2O、MgCl2·6H2O、FeCl3)对纤维素酶活力起促进作用，但对木聚糖酶活力起抑制作用。(3)实验中CuCl2·2H2O对木聚糖酶活力具有显著的抑制作用，原因可能是__________________________________________，从而造成了木聚糖酶活性降低。解析：实验中CuCl2·2H2O对木聚糖酶活力具有显著的抑制作用，原因可能是CuCl2(或Cu2+)破坏了木聚糖酶的空间结构，从而造成了木聚糖酶活性降低。CuCl2(或Cu2+)破坏了木聚糖酶的空间结构(4)在添加无机盐MnCl2·4H2O的条件下，进一步探究纤维素含量对酶促反应的影响，以羧甲基纤维素钠溶液作为反应底物，请设计实验思路及预期结果。实验思路：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；

配制不同浓度的羧甲基纤维素钠溶液，取1∶2添加无机盐MnCl2·4H2O制备的纤维素酶溶液，分别加入不同浓度的羧甲基纤维素钠溶液中，测定并比较各组底物消耗速率或产物生成速率解析：在添加无机盐MnCl2·4H2O的条件下，进一步探究纤维素含量对酶促反应的影响，实验自变量是纤维素含量，因变量是反应速率，以羧甲基纤维素钠溶液作为反应底物，实验设计如下，实验思路：配制不同浓度的羧甲基纤维素钠溶液，取1∶2添加无机盐MnCl2·4H2O制备的纤维素酶溶液，分别加入不同浓度的羧甲基纤维素钠溶液中，测定并比较各组底物消耗速率或产物生成速率。预期实验结果：一定范围内，反应速率会随底物浓度增大而加快，超过某一浓度，反应速率不变。曲线图见答案。预期实验结果：请根据预期实验结果绘制大致的曲线图。答案：4．(10分)(2024·广东惠州模拟)肾素(Renin)也被称为血管紧张素原酶，是肾小球旁器细胞释放的一种蛋白水解酶，其分泌量受肾小动脉压及原尿中的钠量等因素影响。肾素作用于血浆内的血管紧张素原，经过一系列反应生成血管紧张素，促进血压上升。下图是机体通过肾素—血管紧张素—醛固酮系统对血压和血量的调节示意图。请回答相关问题：(1)根据以上信息推测肾素______(填“属于”或“不属于”)激素，肾素的作用机理是____________________。解析：肾素是一种蛋白水解酶，也被称为血管紧张素原酶，不是激素，酶的作用机理是降低化学反应的活化能，即肾素的作用机理是降低化学反应的活化能。不属于降低化学反应的活化能(2)醛固酮也能促进机体重吸收水，说明其与抗利尿激素具有____作用；机体中醛固酮等多种激素需要不断地合成分泌才能使其含量维持动态平衡，原因是____________________________________。解析：醛固酮也能促进机体重吸收水，说明其与抗利尿激素具有协同作用，即均能使细胞外液渗透压下降；激素作为一种信息分子，其一经靶细胞接受并起作用后就失活了，因此体内的激素需要源源不断产生，即机体中醛固酮等多种激素需要不断地合成分泌才能使其含量维持动态平衡。协同激素一经靶细胞接受并起作用后就失活了(3)醛固酮分泌异常增高会引起高血压，依普利酮是一种降压效果显著的药物。已知依普利酮是醛固酮受体拮抗药，能与醛固酮受体竞争性结合。请补充实验设计。实验步骤：①选取生理状况相同的健康大鼠60只，从其中随机选20只作为甲组，将剩余的40只制备成______大鼠，均分成乙组和丙组。测定各组大鼠的醛固酮含量和血压值，并进行数据统计。高血压解析：本实验是为了验证依普利酮降压效果的作用原理，自变量为是否注射依普利酮，因变量为大鼠的醛固酮含量和血压值。因此首先要获得高血压的大鼠。选取20只大鼠作为甲组，作空白对照，另外40只制备成实验性高血压的大鼠，随机均分成乙组和丙组。②给甲组和乙组实验鼠注射______________，丙组实验鼠注射等量一定浓度的依普利酮溶液，连续处理16周，在此过程中三组大鼠饲喂普通饲料，自由饮食。解析：因为本实验自变量为是否注射依普利酮，甲组和乙组实验鼠均注射等量生理盐水，则丙组实验鼠应注射等量一定浓度的依普利酮液。连续处理16周，在此过程中各组大鼠均饲喂普通饲料，自由饮食。适量的生理盐水③16周后，分别测定每组大鼠的醛固酮水平和血压值，并进行数据统计。实验结果：__________________________________________________________________________________。解析：

16周后，分别测定每组大鼠的醛固酮水平和血压值，并进行数据统计。因为本实验是验证性实验，验证依普利酮具有降压效果，因此丙组大鼠原本高血压，注射依普利酮后血压降低，乙组大鼠依然高血压，甲组是正常大鼠，血压正常，因此乙组和丙组大鼠的醛固酮水平相同且高于甲组，但血压值甲组和丙组低于乙组，证明依普利酮是醛固酮受体拮抗药。实验结论：依普利酮是醛