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(共34张PPT)
第1节　降低化学反应活化能的酶
素能提升课2　科学探究中的变量控制与对照实验
第5章　细胞的能量供应和利用
提升点1　科学探究中的变量控制
01
提升点2　对照实验
02
谢谢观看 THANK YOU!
我仰
h
团结守纪勤学春
空白
对照
不给对照组以任何处理因素
自身
对照
鞋
对照组和实验组都在同一研究对象上进行
实
相互
对照
不单独设对照组，而是几个实验组相互
型
条件
对比
对照
给对象施以某种实验处理，但这种处理
是作为对照意义的
浅仰芹　科学探究中的变量控制
1．实验中的变量：实验过程中的变化因素。
2．实验中的变量分析
　↓
实验结果：改变实验因素实验结果
　　　　　　(自变量)　　 　(因变量)
3．变量的特点及控制
1．酶在细胞代谢中具有重要作用。下列有关酶的实验设计最合理的是(　　)
实验编号 研究课题 选用材料与试剂
实验1 验证蛋白酶的催化作用 稀释蛋清液、新鲜蛋白酶溶液、双缩脲试剂
实验2 探究温度对酶活性的影响 新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂
实验3 验证酶具有催化作用 新制的蔗糖酶溶液、新鲜的蔗糖溶液、斐林试剂
实验4 验证酶的专一性 淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、碘液
A．实验1　　B．实验2　　C．实验3　　D．实验4
C　[蛋白酶也是蛋白质，因此实验1在“验证蛋白酶的催化作用”中不能用双缩脲试剂检测，A错误；斐林试剂与还原糖的反应需要水浴加热，加热会影响自变量，因此实验2在“探究温度对酶活性影响”的实验中不能用斐林试剂检测还原糖的产生，B错误；实验3“验证酶具有催化作用”中可以用新制的蔗糖酶溶液、新鲜的蔗糖溶液、斐林试剂进行检验，C正确；淀粉酶能催化淀粉分解为麦芽糖(为还原糖)，但不能催化蔗糖的分解，实验4在“验证酶的专一性”中，若利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液，碘液可以检测淀粉是否被分解、但不能检测蔗糖是否被分解(应该选用斐林试剂)，D错误。]
2．某生物实验小组在探究酶的专一性时，按照以下表格的操作步骤进行实验，分析表格数据，完成有关问题：
试管操作　　　　　　 ① ② ③
pH为6.8的缓冲液(mL) 1 mL a 1 mL
淀粉溶液(mL) 2 mL 2 mL b
淀粉酶溶液(mL) 1 mL
蔗糖酶溶液(mL) 1 mL
反应温度 37 ℃
碘液 2 mL
颜色及现象 变蓝 不变蓝 变蓝
(1)请分析本实验的变量：
①自变量：________________；
②因变量：________________；
③无关变量：________________等。(填两项即可)
(2)无关变量的控制：表格中的序号a和b各代表的含义是________________________、________________________，试总结实验中无关变量的控制原则是______________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)对照实验的分析：说明淀粉酶对淀粉有水解作用的两组实验是________，说明蔗糖酶不能水解淀粉的两组实验是________，证明酶具有专一性的实验是________。
[解析]　(1)本实验的目的是探究酶的专一性，由表格可知，由淀粉酶和蔗糖酶催化淀粉水解，所以自变量是酶的种类，因变量是淀粉是否水解，通过是否出现蓝色来进行观测。实验中可以影响实验结果的其他变量有温度、pH、酶的量、淀粉溶液的量等，属于无关变量，应保持相同且适宜。
(2)根据无关变量相同且适宜原则，a应为1 mL、pH为6.8的缓冲液；b应为2 mL淀粉溶液。
(3)通过①与②可以证明淀粉酶能催化淀粉水解；通过①和③能证明蔗糖酶不能催化淀粉水解，而通过①②③可以证明淀粉只能被淀粉酶催化水解，从而证明酶具有专一性。
[答案]　(1)①酶的种类　②淀粉是否水解　③温度、pH、酶的量、淀粉溶液的量(填两项即可)
(2)1 mL　2 mL　相同且适宜
(3)①②　①③　①②③
3．植物细胞受损后通常会释放出酚氧化酶，使无色的酚氧化生成褐色的物质。例如，切开的马铃薯放置一会儿后表面会变色，就是酚氧化酶引起酶促褐变造成的。请据资料分析回答：
试管 ①酚氧化酶提取液的处理 ②加入缓冲液 ③加入酚类底物 实验后的颜色
A 不做处理 2 mL 2 mL 褐色
B 加入蛋白酶10分钟 2 mL 2 mL 无色
C 加入三氯乙酸(强酸)10分钟 2 mL 2 mL
(1)酚氧化酶与酚类底物分别储存在细胞的不同结构中。能实现这样的分类存放是因为细胞内具有________系统，组成该系统的结构具有的功能特性是________。酚氧化酶具有催化作用的机理是酶能够___________________________。
(2)把含有酚氧化酶的提取液做如上表的处理，试管A、B对照，说明酚氧化酶的化学本质是________，可用____________试剂检测。推测实验后，试管C中的颜色是________，因为____________________________。步骤②中加入缓冲液的作用是_________________________________________________________。
[解析]　(1)酚氧化酶与酚类底物分别储存在细胞的不同结构中，能实现分类存放，是因为细胞内具有生物膜系统，组成该系统的结构具有的功能特性是选择透过性。酶能降低化学反应的活化能。(2)酚氧化酶的化学本质是蛋白质，可用双缩脲试剂进行检测。该实验的自变量是对酚氧化酶提取液的不同处理(不处理、加入蛋白酶、加入三氯乙酸)，因变量为酶是否失活。酚氧化酶提取液经强酸处理后会使酶失去活性，因此试管C中的颜色是无色。缓冲液的作用是维持适宜的酸碱度。
[答案]　(1)生物膜　选择透过性　降低化学反应的活化能
(2)蛋白质　双缩脲　无色　强酸使酶失活　维持适宜的酸碱度
　对照实验
1．含义：除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验。
2．对照实验的类型
1．将甲、乙两种植物的成熟细胞(体积大小相同)置于不同浓度的溶液中，5 min后镜检发现细胞质壁分离情况如表，下列有关分析正确的是(　　)
0.15 g/mL 0.20 g/mL 0.25 g/mL 0.30 g/mL
甲 — 初始分离 分离明显 分离明显
乙 — — 初始分离 分离明显
A．本实验共设置了甲、乙两个实验组，通过改变细胞外溶液浓度进行实验探究
B．植物甲细胞液的浓度约为0.20 g/mL，此时植物甲细胞原生质体的体积大于植物乙细胞
C．植物甲细胞液的浓度小于植物乙细胞液的浓度
D．外界溶液浓度为0.15 g/mL时，这两种细胞的体积明显大于实验前的初始体积
C　[本实验将甲、乙两种植物的成熟细胞分别放入4种不同浓度的溶液中，共设置了8个实验组，而不是甲、乙两个实验组，A错误；细胞外溶液浓度为0.20 g/mL时，植物甲细胞质壁初始分离，说明甲细胞液浓度略小于0.20 g/mL，此时甲细胞略微失水，原生质体已发生收缩，而乙细胞未发生质壁分离，因此植物甲细胞原生质体的体积小于植物乙细胞，B错误；细胞外溶液浓度为0.25 g/mL时，植物甲细胞质壁分离明显，而植物乙细胞才开始发生质壁分离，说明植物甲细胞液的浓度小于植物乙细胞液的浓度，C正确；外界溶液浓度为0.15 g/mL时，甲、乙细胞可能都在吸水，但由于细胞壁的伸缩性很小，故即使吸水细胞体积也不会明显增大，D错误。]
2．为了探究口腔的分泌液中是否有蛋白酶，某同学设计了两组实验，如图所示。在37 ℃水浴中保温一段时间后，1、2号试管中加入适量双缩脲试剂，3、4号试管中不加任何试剂，下列实验能达到目的的是(　　)
实验①　　　　　实验②
A．实验②　　 B．实验①、实验②都能
C．实验① D．实验①、实验②都不能
A　[双缩脲试剂检测的是蛋白质，蛋白酶也是蛋白质，故实验①无法从化学特性上达到目的，只能考虑物理特性，如蛋白块变小或消失，实验②可达到实验目的。]
3．不良环境能使植物体内酶活力下降，酶活力降低的程度可作为衡量植株耐受性的重要指标。为探究不同植物叶片对汽车尾气的耐受能力，研究人员将两年生的香樟和杜鹃分别置于密闭气室中，用相同浓度的汽车尾气处理16 h，取叶片研磨后获得叶片研磨液。用如图装置进行实验，每组实验测定4次，每次向锥形瓶中加入2 mL叶片研磨液后均测定5 min内的气体收集量，结果如表(单位：mL)。请回答下列问题：
植物 次数
第1次 第2次 第3次 第4次 平均
香樟 对照组 2.1 2.0 2.2 2.1 2.1
实验组 1.6 1.45 1.5 1.35 1.48
杜鹃 对照组 3.0 2.8 2.9 2.9 2.9
实验组 1.8 1.9 2.0 1.9 1.9
(1)本实验用气体产生量衡量酶活力的原因是________________________。对照组的处理方式是__________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)每次实验均统计相同时间内气体收集量，目的是_____________________
______________________________________________________________，每种实验材料均进行4次实验的目的是_______________________________________
___________________________________________________________________。
(3)实验表明：对汽车尾气污染耐受力较强的植物是________，判断的理由是___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析]　(1)本实验用气体产生量衡量酶活力的原因是酶活力越高，催化过氧化氢分解速率越快，气体产生量越多，实验组的处理方式是将两年生的香樟和杜鹃分别置于密闭气室中，用相同浓度的汽车尾气处理16 h，对照组的处理方式是将生理状况相似的香樟或杜鹃在不含汽车尾气的密闭气室中放置16 h。
(2)每次实验均统计相同时间内气体收集量，目的是避免时间差异对实验结果产生影响，每种实验材料均进行4次实验的目的是重复实验计算平均值，保证实验数据的可靠性。
(3)根据表格数据可知：相同浓度的汽车尾气处理后，香樟5 min内的气体收集量变化幅度较小，说明香樟过氧化氢酶活力下降的相对幅度较小，故对汽车尾气污染耐受力较强的植物是香樟。
[答案]　(1)酶活力越高，催化过氧化氢分解速率越快，气体产生量越多　将生理状况相似的香樟或杜鹃在不含汽车尾气的密闭气室中放置16 h
(2)避免时间差异对实验结果产生影响　重复实验计算平均值，保证实验数据的可靠性
(3)香樟　相同浓度的汽车尾气处理后，香樟过氧化氢酶活力下降的相对幅度较小
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