2027届高三生物一轮复习课件：第3单元　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.对照实验的原则及实验组、对照组的确认

举一反三实验设计策略(1)明确实验目的①验证性实验:实验目的的一般写法为“验证……”。②探究性实验:首先分析实验的自变量和因变量。此类实验的实验目的一般书写为“探究自变量对因变量的影响”“探究自变量与因变量的关系”“探究自变量的作用”等等。(2)分析实验原理实验原理就是进行实验的理论依据,书写基本思路概括为“已知条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果巧联系→组织语言写原理”。(3)提出实验思路思路是“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。一般需要体现“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”。(4)设计实验步骤步骤是“做法”,是更为“细节化”的操作流程,其要求“精确细致”。必须体现“自变量”如何设置,“因变量”如何获得,“无关变量”如何保证相同且适宜。实验步骤设计的一般程序:(5)预期结果和结论实验结果是通过观察或测量得到的实验现象。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明确自变量: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明确自变量和因变量的关系: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“总(全面)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,实验结论即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。专项突破1.(2025·广东潮州二模)某兴趣小组对酶的特性开展实验探究,按下表进行操作。在推动注射器的同时用计时器记录时间,测定氧气产生速率。加入试剂或材料注射器1注射器2注射器3注射器4注射器53%H2O2/mL22222蒸馏水/mL1----3.5%FeCl3/mL-1---新鲜猪肝匀浆液/mL--1--高温处理的猪肝液/mL---1-多酶片溶液/mL----1氧气产生速率/(mL·s-1)

注:多酶片中含有淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶。

下列分析错误的是(

)A.从实验原则上分析,注射器1加入等量蒸馏水作为空白对照组B.注射器中短时间内积累的气体量可以直观显示出反应速率的差异C.注射器2和3反应体系中氧气产生速率不相等,但产生的氧气总量相等D.若注射器1、4、5中氧气产生速率为0,则证明酶具有专一性D解析

注射器1加入等量蒸馏水是为了排除溶剂对实验的干扰,属于空白对照,A项正确。本实验的底物是H2O2,产物有氧气,氧气产生速率可以通过单位时间内气体量的变化直接反映,B项正确。注射器2中FeCl3是无机催化剂,催化H2O2分解速率较慢,注射器3中新鲜猪肝匀浆液含过氧化氢酶,催化效率更高,氧气产生速率更快,但氧气总量由H2O2的量决定,两个注射器中H2O2量相同,最终产生的氧气总量相等,C项正确。注射器1(蒸馏水)中无催化剂,氧气产生速率为0,注射器4(高温处理的猪肝液)中高温使酶失活,氧气产生速率为0,说明酶活性被破坏,注射器5(多酶片溶液)中含淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶,但均不能催化H2O2分解,氧气产生速率为0,此结果只能说明多酶片中的酶对H2O2无作用,但未与其他底物对比,无法直接证明酶具有专一性,D项错误。2.(2025·江西九江三模)水果褐变主要是由多酚氧化酶(PPO)催化酚形成黑色素导致的。某研究小组探究了PPO专一性抑制剂Ⅰ、Ⅱ对PPO活性的影响,实验结果如表。组别底物浓度/(mmol·L-1)无抑制剂反应速率/(μmol·min-1)加抑制剂Ⅰ反应速率/(μmol·min-1)加抑制剂Ⅱ反应速率/(μmol·min-1)甲10502025乙20803525丙3010010025下列分析不正确的是(

)A.该探究实验中,自变量为底物浓度、是否加入抑制剂和加入抑制剂的种类B.酶与底物的结构特异性契合是酶具有专一性的结构基础C.抑制剂Ⅰ的抑制效果可通过提高底物浓度缓解,说明其与底物竞争酶的结合部位D.抑制剂Ⅱ可能通过改变酶的空间结构降低活性,其作用机制与低温类似D解析

本实验的目的是探究PPO专一性抑制剂Ⅰ、Ⅱ对PPO活性的影响,因此该实验的自变量是抑制剂的有无、种类、底物浓度,A项正确。酶与底物的结构特异性契合是酶具有专一性的结构基础,B项正确。从表中数据可以看出,随着底物浓度的增加,抑制剂Ⅰ的抑制效果逐渐减弱,说明抑制剂Ⅰ的作用可以通过增加底物浓度来缓解,说明其与底物竞争酶的结合部位,C项正确。抑制剂Ⅱ的反应速率在底物浓度增加时保持不变(始终为25

μmol/min),说明其抑制效果不随底物浓度变化而变化,属于非竞争性抑制剂,非竞争性抑制剂通常通过改变酶的空间结构来降低活性,但作用机制与低温不同,D项错误。3.(2025·天津和平二模)下图A、B为定量测量过氧化氢酶与过氧化氢反应放出O2的实验装置,水槽内注有清水,倒转的量筒内也充满了清水。图A

实验开始前反应小室的状态

图B

实验时的状态

实验一:①制备新鲜动物肝脏的研磨液,制作大小相同的圆形小滤纸片若干;②将4片圆形小滤纸片在肝脏研磨液中浸泡吸收后取出,并贴在反应小室上侧的内壁上(如图A所示);③向反应小室内加入10mL体积分数为3%的H2O2溶液(如图A所示),并安装好装置;④将反应小室上下旋转180度,使小滤纸片与H2O2溶液接触,呈现图B所示状态;⑤每隔30s读取并记录一次量筒中水面的刻度,连续进行5min。实验二:除了将圆形小滤纸片的数量改为2片外,其他均与实验一相同。(1)进行上述两个实验的目的是探究

与酶促反应速率的关系。本实验通过测定单位时间内

作为酶促反应速率的观测指标。此外,还可以用收集5mL气体

作为观测指标。

(2)如果上述两个实验的现象、结果无明显差异,应如何改进?

进行实验。

酶的浓度O2的产生量

所需时间再用更少(1片、1/2片、1/4片等)或更多的圆形小滤纸片(6片、8片等)(3)如果根据实验一得到的数据绘制出了下图所示的曲线。那么实验二的大致曲线应该是怎样的?请在下图中添画该曲线。(4)如果要利用上述实验的试剂、材料、装置等研究温度对酶促反应速率的影响,则与上述实验相比,不同的做法是:①在各次实验中,清水的温度不同(如0℃、30℃、100℃等)。②在各次实验中,

不变。

③要在H2O2溶液的温度达到与清水相同的温度后再把反应小室旋转180度。圆形小滤纸片的数量解析

(1)根据实验过程可知,实验中改变的是圆形小滤纸片的数量,即酶的浓度不同,故该实验的目的是探究酶的浓度与酶促反应速率的关系。H2O2溶液在酶的催化作用下分解为H2O和O2,因此可通过检测单位时间内O2的产生量作为酶促反应速率的观测指标,此外,还可以用收集5

mL气体所需时间作为观测指标。(2)如果题述两个实验的现象、结果无明显差异,则说明酶的浓度过大,反应速率过快或酶的浓度太小,反应速率太慢,因此可将实验改为用更少(1片、1/2片、1/4片等)或更多的圆形小滤纸片(6片、8片等)进行实验。