2026版《優(yōu)化設(shè)計大一輪》高考生物（優(yōu)化設(shè)計新高考版）專題精研課1運用“變量”思維解析與酶有關(guān)的實驗設(shè)計

專題精研課1運用“變量”思維解析與酶有關(guān)的實驗設(shè)計高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI20261.變量類型

2.實驗設(shè)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(tài)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(shè)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(yīng)的實驗結(jié)論條件對照即給對象施加某種實驗處理,雖不是檢驗假設(shè)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(shè)計策略

專項突破(2024·福建福州模擬)某班同學(xué)進行了探究影響酶活性的因素的實驗,其中一名某同學(xué)設(shè)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2mL糨糊;②再各加入2mL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5min;④取出試管,各加入2mL斐林試劑(邊加邊振蕩),50~65℃水浴條件下觀察試管內(nèi)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(xué)對此實驗設(shè)計進行了簡要評價,其中正確的是

。①實驗步驟不正確②溫度設(shè)置不合理③不能用斐林試劑檢驗(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(diào)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(yīng)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(jīng)和底物發(fā)生反應(yīng)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(jié)合(2)可知,實驗改進可將步驟②與步驟③對調(diào);將斐林試劑改為用碘液檢驗即可。專項訓(xùn)練1.(2024·湖北黃石模擬)下列關(guān)于生物實驗中“對照”及“變量”的相關(guān)敘述,正確的是(

)A.檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)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(guān)變量,兩個實驗的自變量、因變量相同,但實驗組數(shù)設(shè)置有所不同C.觀察紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗中,滴加蔗糖和清水,屬于自變量,原生質(zhì)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(zhì)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(zhì)壁分離與復(fù)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(guān)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(nèi)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(jié)果如下表。下列說法錯誤的是(

)條件及產(chǎn)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(tài).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(shù)據(jù)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6mL體積分數(shù)為5%的過氧化氫溶液混合,實驗結(jié)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(jié)合后,結(jié)構(gòu)發(fā)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(jié)合后結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變,但在反應(yīng)結(jié)束后又會恢復(fù)原狀,酶能降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能,而不是為化學(xué)反應(yīng)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(guān)鍵酶,控制其活性可以有效減少機體對糖類、脂質(zhì)的吸收。花椒和辣椒是傳統(tǒng)的調(diào)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。回答下列問題。注:IC50值越低,表示物質(zhì)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(yù)處理10min后,加入等量的質(zhì)量分數(shù)為1%的可溶性

溶液,繼續(xù)保溫10min,加入DNS試劑(用于測定還原糖含量),沸水浴終止反應(yīng),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(yīng)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(jié)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(shè)置這兩個處理組的作用及目的是

。實驗結(jié)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(xué)反應(yīng),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(nèi)產(chǎn)物的生成量進行測定,故沸水浴終止反應(yīng)后,定量測定還原糖的生成量;α-淀粉酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)在高溫下變性失活,故沸水浴用于終止反應(yīng)的原理是高溫使酶變性失活。(2)本實驗?zāi)康氖茄芯炕ń?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