（選考）2021版新高考生物一輪復(fù)習(xí) 實驗技能（二） 變量梯度設(shè)置在實驗中的應(yīng)用學(xué)案 新人教版

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1、實驗技能(二)　變量梯度設(shè)置在實驗中的應(yīng)用 普通淀粉酶的最適溫度在40～60 ℃之間，而極端耐熱淀粉酶在100 ℃仍能保持較高的活性，因此在生產(chǎn)上具有更為廣泛的應(yīng)用前景。請回答有關(guān)問題： (1)要鑒定該酶的化學(xué)本質(zhì)，可將該酶液與___________________________混合，若反應(yīng)液呈________色，則該酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。 (2)測定淀粉酶活性時，應(yīng)選擇________作為該酶作用的底物，反應(yīng)液中應(yīng)加入________溶液以維持其酸堿度穩(wěn)定。 (3)設(shè)計實驗探究極端耐熱淀粉酶起催化作用的最適溫度。 ①此實驗中除自變量和因變量外，還需要考慮___________

2、____________________(指出兩點(diǎn)即可)等因素。 ②結(jié)合題目信息，簡要寫出探究該酶催化作用最適溫度的實驗思路： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)

3、，少數(shù)酶是RNA，要鑒定該酶的化學(xué)本質(zhì)，可將該酶液與雙縮脲試劑混合，若反應(yīng)液呈紫色，則該酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。 答案：(1)雙縮脲試劑　紫　(2)淀粉　(酸堿)緩沖 (3)①淀粉溶液的濃度和含量、pH及添加試劑的量、實驗操作順序等　②在40 ℃和100 ℃之間每隔一定溫度設(shè)置一個實驗組，其他實驗條件適宜且保持一致。以反應(yīng)液和碘液發(fā)生顏色反應(yīng)的程度為指標(biāo)確定最適溫度 1．概述 變量梯度指自變量相鄰兩次取值之間的差值大小，即自變量每次變化的幅度。生物實驗中常見的變量梯度有pH梯度、溫度梯度、濃度梯度等。 2．過程分析 (1)在合適范圍內(nèi)取值：生物體或細(xì)胞生活在特定的環(huán)境中，研究某因

4、素對生物或細(xì)胞的影響時，自變量應(yīng)在它能發(fā)揮作用的范圍內(nèi)取值。如確定生長素類似物促進(jìn)扦插枝條生根的適宜濃度，生長素濃度應(yīng)在10－12～10－8 mol/L范圍內(nèi)，變量梯度應(yīng)相差一個數(shù)量級。 (2)梯度大小設(shè)置要適宜：梯度過小，看不出變化，實驗組數(shù)增多，增加了操作難度；梯度過大，實驗結(jié)果不準(zhǔn)確。如探究唾液淀粉酶的最適pH，預(yù)測其數(shù)值應(yīng)在7.0左右，pH梯度設(shè)為0.4，即共做五組實驗，其緩沖液pH分別為6.2、6.6、7.0、7.4、7.8。 (3)根據(jù)實驗?zāi)康拇_定變量梯度的大小 ①若進(jìn)行定性分析，梯度設(shè)置可稍大些。如探究溫度對光合作用的影響，一般情況下植物在30 ℃左右時，光合作用最強(qiáng)。我們

5、既要研究溫度降低時光合作用強(qiáng)度的變化，也要研究溫度升高時的變化，溫度梯度設(shè)置如下：0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃。 ②若要進(jìn)行定量分析，梯度設(shè)置應(yīng)小些。如探究光合作用的最適溫度，溫度梯度設(shè)置如下：24 ℃、27 ℃、30 ℃、33 ℃、36 ℃。 (4)在實際操作中，為避免因梯度設(shè)計不當(dāng)，造成人力物力方面的浪費(fèi)，我們可以設(shè)計一個預(yù)實驗，每組之間梯度適當(dāng)加大一些，當(dāng)找到一個大致的適宜范圍后，再在這個范圍內(nèi)縮小每組之間梯度值，最后測出一個準(zhǔn)確范圍。 1．某生物興趣小組用迎春枝條作實驗材料，做了探究α-萘乙酸(NAA)促進(jìn)插條生根最適濃度實驗的預(yù)實驗，結(jié)果如下圖。請根據(jù)預(yù)實

6、驗結(jié)果，設(shè)計進(jìn)一步的探究實驗。 (1)材料用具：生長旺盛的一年生迎春枝條若干、燒杯、量筒、培養(yǎng)皿、NAA、蒸餾水等。 (2)配制溶液：配制濃度依次為_____________________________________________(溶液濃度梯度為0.5 ppm)的NAA溶液9份，并編號1～9。 (3)實驗步驟： 第一步：______________________________________________________________； 第二步：____________________________________________________________

7、__； 第三步：一天后取出枝條分別進(jìn)行扦插； 第四步：每天對扦插枝條的生根情況進(jìn)行觀察記錄。 (4)請設(shè)計本實驗的觀察記錄表。 (5)該實驗應(yīng)控制好兩個主要的無關(guān)變量，具體方法是________________、________________。 解析：根據(jù)預(yù)實驗的結(jié)果，可確定進(jìn)一步探究的濃度范圍是2～6 ppm，再根據(jù)題中要求濃度差為0.5 ppm，可確定要配制的濃度梯度為2 ppm、2.5 ppm、3 ppm，3.5 ppm、4 ppm、4.5 ppm、5 ppm、5.5 ppm、6 ppm共9個不同的濃度。填寫實驗步驟時，應(yīng)遵循隨機(jī)分組→浸泡→培養(yǎng)(扦插)→統(tǒng)計的思路進(jìn)行解答。

8、該實驗的無關(guān)變量應(yīng)從實驗材料、處理時間、溫度等方面考慮。 答案：(2)2 ppm、2.5 ppm、3 ppm、3.5 ppm、4 ppm、4.5 ppm、5 ppm、5.5 ppm、6 ppm (3)將迎春枝條隨機(jī)均分為9份　將9份枝條的基部分別浸泡在1～9號NAA溶液中 (4)如下表： NAA濃度( ppm) 生根條數(shù) 天數(shù) 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 1 2 3 … (5)各組枝條處理

9、時間長短一致　所用植物材料盡可能做到生長狀況一致 2．低溫迫使植物細(xì)胞產(chǎn)生大量對細(xì)胞有害的過氧化產(chǎn)物，如脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物(MDA)。超氧化物歧化酶(SOD)能夠消除過氧化產(chǎn)物，從而增強(qiáng)植物的抗冷性。研究人員進(jìn)行了“水楊酸對水稻幼苗抗冷性的影響”實驗，步驟及結(jié)果如表所示。據(jù)表回答下列問題： 組別 處理 培養(yǎng)溫度 SOD活性[U/(g·min)] 1 25 ℃的蒸餾水澆灌 25 ℃ 7.3 2 ① ② 9.4 3 5 ℃的0.5 mmol/L水楊酸澆灌 5 ℃ 10.3 4 5 ℃的1.0 mmol/L水楊酸澆灌 5 ℃ 11.6 5 5 ℃的1.5

10、mmol/L水楊酸澆灌 5 ℃ 13.6 6 5 ℃的2.0 mmol/L水楊酸澆灌 5 ℃ 8.5 7 5 ℃的2.5 mmol/L水楊酸澆灌 5 ℃ 7.9 8 5 ℃的3.0 mmol/L水楊酸澆灌 5 ℃ 6.5 (1)表中①是________，②是________。實驗設(shè)計時每組取50株水稻幼苗，而不是1株，目的是______________________________________________________________________。 (2)本實驗需要控制的無關(guān)變量有_________________________________

11、______(至少寫兩點(diǎn))。 (3)組別1和2對照可得結(jié)論是_________________________________________________。 組別2～8可得到的結(jié)論是__________________________________________________。 在5 ℃條件下，2.0 mmol/L的水楊酸對水稻幼苗抗冷性的影響是________(填“增強(qiáng)”或“減弱”)。 (4)請根據(jù)5 ℃條件下的實驗結(jié)果，完成水楊酸濃度與SOD活性關(guān)系的坐標(biāo)折線圖。 解析：(1)2組與3～8組之間應(yīng)形成對照，根據(jù)單一變量原則，表中①應(yīng)為5 ℃的蒸餾水澆灌，②是5 ℃。實驗

12、對象多可避免偶然性，使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確。(2)除自變量以外，對實驗結(jié)果有影響的變量均為無關(guān)變量，比如蒸餾水和水楊酸的澆灌量、培養(yǎng)時間、幼苗發(fā)育情況等。(3)組別1與2之間的變量為溫度，且低溫時SOD活性較大，說明環(huán)境溫度降低時，水稻幼苗自身可增強(qiáng)抗冷性。分析2～8組SOD活性可知，在一定范圍內(nèi)隨著水楊酸濃度的增加，水稻的抗冷性增強(qiáng)，當(dāng)水楊酸濃度增加到一定值時，水稻的抗冷性開始減弱。與2組比較可知，在5 ℃條件下，2.0 mmol/L的水楊酸對水稻幼苗抗冷性的影響是減弱。(4)根據(jù)表格中的實驗結(jié)果，在坐標(biāo)圖中描點(diǎn)連線即可，同時注意橫縱坐標(biāo)一定要標(biāo)上。 答案：(1)5 ℃的蒸餾水澆灌　5 ℃　避免偶然性，減少誤差，使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確　(2)蒸餾水和水楊酸的澆灌量、光照強(qiáng)度、培養(yǎng)時間、幼苗的發(fā)育情況等　(3)環(huán)境溫度降低時，水稻幼苗自身可增強(qiáng)抗冷性　在一定范圍內(nèi)，隨水楊酸濃度的增加，水稻幼苗的抗冷性增強(qiáng)；當(dāng)水楊酸濃度增加到一定程度時，水稻幼苗的抗冷性開始減弱(或水楊酸對水稻幼苗的抗冷性的影響具有兩重性、1.5 mmol/L左右的水楊酸增強(qiáng)水稻幼苗抗冷性的效果最好)　減弱 (4)如圖 4