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热点练3　实验专题讲座
【精准强化】
1.(2024·广东珠海模拟)食用菠萝后口腔常常有发麻的感觉，这是因为菠萝含有蛋白酶，食用时会对口腔和消化道的黏膜产生损害。人们经常会将菠萝用盐水浸泡处理一段时间再食用。某同学为了研究用盐水浸泡能否破坏蛋白酶，并进行如下实验：
分组 1 2 33
NaCl浓度 0.1 mol/L 0.5 mol/L 1.0 mol/L
菠萝用量 100 g 100 g 100 g
处理时间 30 min 30 min 30 min
蛋白酶活力
注：酶活力测定方法：单位时间内，菠萝提取液可催化酪蛋白分解出酪氨酸，比色测酪氨酸含量。
下列叙述正确的是(　　)
A.设计实验时要参考日常浸泡所用的盐水浓度和时间，表中分组即可达到实验目的
B.实验的可变因素是盐水浓度，也可以将菠萝用量或处理时间作为自变量
C.用盐水浸泡菠萝的主要目的是为了杀死或抑制细菌等微生物
D.蛋白酶活力测定时，酪氨酸含量越多说明酶促反应速率越快
2.(2024·佛山调研)20世纪60年代以后使用酶替代盐酸催化淀粉水解生产葡萄糖。如图表示在不同pH条件下唾液淀粉酶对淀粉水解作用的实验结果，有关叙述错误的是(　　)
A.本实验需在相同且适宜的反应温度下进行
B.图中pH为3和9的两组条件下酶活性相同
C.1h后测定淀粉水解情况前需要先终止反应
D.实验结果表明过酸﹑过碱都会使酶活性明显降低
3.(2023·广东六校联考)某兴趣小组对温度对酶活性影响实验进行了如下改进：将淀粉与淀粉酶分别保温至0 ℃、60 ℃、100 ℃一段时间后，按对应温度分别混匀，混合溶液各装入一个透析袋中，再将透析袋放入装有液体的烧杯中，将装置温度分别调整到对应的温度，反应相同时间后将透析袋取出，并用试剂对烧杯中的溶液进行鉴定。下列相关叙述正确的是(　　)
A.本实验中检验试剂不能选用斐林试剂，以免温度对实验结果干扰
B.经鉴定60 ℃条件下反应速度最快，则为反应的最适温度
C.透析袋的作用是将麦芽糖和葡萄糖等小分子与淀粉等大分子分离
D.可用双缩脲试剂鉴定100 ℃条件下反应后的淀粉酶是否失活
4.(2024·福建龙岩市联考)耐热脂肪酶在工业上具有广泛应用，科研人员从小笼包蒸笼的垫布中分离到脂肪酶高产菌株，大量培养后提取获得脂肪酶液，以橄榄油为底物设置系列实验以研究该酶特性，回答下列问题。
(1)科研人员从细菌中分离的耐热脂肪酶(化学本质是蛋白质)是细菌在细胞的________上以________为原料合成的，脂肪酶能水解橄榄油但不能水解淀粉，说明酶具有________。脂肪酶起催化作用的机理是____________________________。
(2)实验①：每组试管中加入等量的酶和底物，分别置于30、35、40、45、50、55、60 ℃水浴环境中20分钟后，测量底物量的变化，该实验的目的是
_____________________________________________________________________。
(3)实验②：若要测定酶液分别在40、50、60 ℃温度下保存2小时后的酶活性变化，实验思路是________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(4)实验③：研究一定浓度的Mg2＋(10－4 mol/L)对酶活性的影响，已知该酶的最适pH范围为7.0～8.0，实验结果如表，结果说明：______________________________
_____________________________________________________________________。
　pH 级别 酶相对活性
7.0 7.5 8.0
对照组 20.54 20.67 20.62
实验组 24.89 25.78 26.67
5.(2024·西安高新一中调研)已知碘液呈黄色，淀粉遇碘变蓝。多孔反应板可以通过定时取样、滴加碘液和观察颜色，从而测定淀粉酶彻底催化淀粉水解所需的时间。下表表示某实验小组用多孔反应板探究温度对马铃薯淀粉酶活性影响的实验过程，本实验不考虑淀粉在酸性条件下的水解。回答下列问题：
步骤 操作 试管组别
1 2 3 4 5
a.分组 向每组试管的不同试管中分别添加淀粉、淀粉酶溶液各2 mL
b.温度处理等 将淀粉、淀粉酶溶液各保温处理3 min 0 ℃ 20 ℃ 40 ℃ 60 ℃ 80 ℃
① 0 ℃ 20 ℃ 40 ℃ 60 ℃ 80 ℃
c.颜色 反应 0 min取反应液于多孔反应板 4滴
滴加盐酸终止反应 1滴
滴加② 1滴
d.重复颜色反应 每隔1 min重复步骤c，直到与碘液颜色相近时停止实验，并记录此时的时间t
(1)淀粉酶能分解淀粉的作用机理是______________________________________
____________________________________________________________________。
(2)表中①处的操作为__________________________________________________
_____________________________________________________________________，
图中滴加的②是________。
(3)当与碘液颜色相近时，20 ℃条件下的时间短于60 ℃条件下的，说明在________(填“20 ℃”或“60 ℃”)下酶的活性更高。为减小实验误差，本实验中可采取的措施是_______________________________________________________。
实验中滴加盐酸能终止反应的机理是____________________________________
____________________________________________________________________。
(4)在常规实验中，高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物，因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0 ℃后，再滴加碘液，但这样操作的弊端是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
6.(2024·广东揭阳调研)超氧化物歧化酶(SOD)能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质，具有抗衰老的特殊效果，其含有的金属离子对增强酶的热稳定性有重要影响。当反应温度为88 ℃，时间为15～30 min时对SOD的活性影响不大。如图是通过光催化反应装置分别在四种条件下检测紫外光对DNA损伤的相关曲线(TiO2表示二氧化钛，是一种光催化剂；UV表示紫外光)。Ⅰ组：黑暗处理，实验结果对应曲线a(TiO2/DNA体系)；Ⅱ组：紫外光处理，实验结果对应曲线b(UV/DNA体系)；Ⅲ组：光催化，实验结果对应曲线c(UV/TiO2/DNA体系)；Ⅳ组：光催化引入SOD，实验结果对应曲线d(UV/TiO2/SOD/DNA体系)。据图回答下列问题：
(1)根据SOD的化学性质，我们可以利用________的方法来除去一部分其他杂质蛋白。实验中设计黑暗处理作为对照组的目的是__________________________。
曲线b说明___________________________________________________________。
(2)分析曲线c、d可以得出的实验结论是___________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)DNA损伤过程中会伴有H2O2产生，若要验证(2)中的实验结果，可通过检测H2O2的有无及产生量来判断，写出实验思路并预测实验结果(注：H2O2的检测方法不做要求)。
实验思路：____________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
预测实验结果：________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
热点练3　实验专题讲座
1.D　[还要不添加氯化钠的空白对照组，A错误；为达到实验目的，菠萝用量和处理时间均为无关变量，B错误；用盐水浸泡的主要目的是为了破坏蛋白酶，C错误；酪氨酸含量越多说明酪蛋白分解的越多，说明酶促反应速率越快，D正确。]
2.B　[本实验温度是无关变量，需在相同且适宜的反应温度下进行，A正确；酸性条件下淀粉能水解，图中pH为3和9的两组条件下酶活性不相同，B错误；1 h后测定淀粉水解情况前需要先终止反应，防止反应时间不同造成因变量不同，C正确；实验结果表明过酸﹑过碱都会使酶活性明显降低，pH＝7时酶活性最高，D正确。]
3.C　[本实验中透析袋的作用是将麦芽糖和葡萄糖等小分子与淀粉等大分子分离，之后取烧杯中剩余的反应液，利用斐林试剂进行检测观察，A错误，C正确；推测经鉴定60 ℃条件下反应速度最快，砖红色沉淀生成物较多，但不能说明该温度就是反应的最适温度，B错误；100 ℃条件下反应后的淀粉酶不论是否失活，肽键结构没有发生变化，都会与双缩脲试剂发生反应，D错误。]
4.答案　(1)核糖体　游离的氨基酸(或氨基酸)　专一性　降低脂肪水解所需的活化能
(2)探究脂肪酶的最适温度
(3)设置三组实验，每组加入等量脂肪(橄榄油)，分别加入在40、50、60 ℃温度下保存2小时后的脂肪酶，其他条件适宜且相同，一定时间后测量各组酶活性(测量各组底物剩余量等)
(4)在pH为7.0～8.0范围内，一定浓度的Mg2＋能提高该脂肪酶的活性
解析　(1)耐热脂肪酶的化学本质是蛋白质，蛋白质的合成场所为核糖体，合成原料为氨基酸。脂肪酶能水解橄榄油但不能水解淀粉，一种酶只能催化一种或一类化学反应，说明酶具有专一性。脂肪酶起催化作用的机理是降低脂肪水解所需的活化能。(2)实验中改变的因素是温度即自变量是温度，置于30、35、40、45、50、55、60 ℃水浴环境中20分钟后，测量底物量的变化，其目的是探究脂肪酶的最适温度。(3)若要测定酶液分别在40、50、60 ℃温度下保存2小时后的酶活性变化，实验思路是设置三组实验，每组加入等量脂肪(橄榄油)，分别加入在40、50、60 ℃温度下保存2小时后的脂肪酶，其他条件适宜且相同，一定时间后测量各组酶活性。(4)分析表格数据可知，含有一定浓度的Mg2＋的实验组的酶活性明显高于对照组，所以在pH为7.0～8.0范围内，一定浓度的Mg2＋能提高该脂肪酶的活性。
5.答案　(1)淀粉酶降低了化学反应的活化能　(2)将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀，并在相应温度下放置，然后开始计时　碘液　(3)20 ℃　每个温度下做多组平行实验　强酸会导致蛋白质变性，能使淀粉酶失去活性　(4)会改变自变量(温度)，从而影响实验结果
解析　(1)淀粉酶能分解淀粉的作用机理是淀粉酶降低了化学反应的活化能。
(2)为了排除其他因素的干扰，表中①处的操作为将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀并在相应温度下放置，然后开始计时。图中滴加的②是碘液，用于判断淀粉的水解程度。(3)酶活性越高，反应速率越快，所需时间越短，当与碘液颜色相近时，20 ℃条件下的时间短于60 ℃条件下的，说明在20 ℃下酶的活性更高。为减小实验误差，本实验中可采取的措施是每个温度下做多组平行实验。由于强酸会导致蛋白质变性而使酶失活，因此实验中滴加盐酸能终止反应。(4)高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物，因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0 ℃后，再滴加碘液。但这样操作会改变温度，从而影响实验结果。
6.答案　(1)高温变性(或88 ℃环境下处理15～30 min)　证明TiO2不会损伤DNA　无TiO2(催化剂)的条件下，紫外光对DNA损伤很小
(2)SOD能够明显延缓或抑制DNA的损伤
(3)按照题干条件，设置同样的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四组实验，测定不同体系DNA损伤过程中H2O2的产生量　Ⅰ组没有H2O2产生，Ⅱ组几乎没有H2O2产生，Ⅲ组和Ⅳ组均有H2O2产生，且Ⅲ组H2O2产生量较Ⅳ组多，时间较早
解析　(1)当反应温度为88 ℃，时间为15～30 min时对SOD的活性影响不大，而部分其他杂质蛋白在该条件下已经失活，故可利用这个特性来除去一部分其他杂质蛋白。黑暗处理组为TiO2/DNA体系，设计黑暗处理作为对照组的目的是证明TiO2不会损伤DNA。曲线b说明没有TiO2的条件下，紫外光对DNA的损伤很小。(2)曲线c说明有TiO2的条件下，紫外光对DNA的损伤程度很大，在曲线d中，由于SOD的存在，DNA损伤较曲线c缓慢，说明SOD能够明显延缓或抑制DNA的损伤。(3)要通过H2O2的有无及产生量来验证(2)中的实验结果，要设置实验检测H2O2的产生量，H2O2的产生量越多，DNA损伤越严重，故本实验思路是按照题干条件，设置同样的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四组实验，测定不同体系DNA损伤过程中H2O2的产生量；预测的实验结果是Ⅰ组没有H2O2产生，Ⅱ组几乎没有H2O2产生，Ⅲ、Ⅳ组均有H2O2产生，且Ⅲ组H2O2的产生量较Ⅳ组多，时间较早。热点微练3　实验专题讲座
(时间：30分钟)
【精准强化】
1.(2024·广东珠海模拟)食用菠萝后口腔常常有发麻的感觉，这是因为菠萝含有蛋白酶，食用时会对口腔和消化道的黏膜产生损害。人们经常会将菠萝用盐水浸泡处理一段时间再食用。某同学为了研究用盐水浸泡能否破坏蛋白酶，并进行如下实验：
分组 1 2 33
NaCl浓度 0.1 mol/L 0.5 mol/L 1.0 mol/L
菠萝用量 100 g 100 g 100 g
处理时间 30 min 30 min 30 min
蛋白酶活力
注：酶活力测定方法：单位时间内，菠萝提取液可催化酪蛋白分解出酪氨酸，比色测酪氨酸含量。
下列叙述正确的是(　　)
A.设计实验时要参考日常浸泡所用的盐水浓度和时间，表中分组即可达到实验目的
B.实验的可变因素是盐水浓度，也可以将菠萝用量或处理时间作为自变量
C.用盐水浸泡菠萝的主要目的是为了杀死或抑制细菌等微生物
D.蛋白酶活力测定时，酪氨酸含量越多说明酶促反应速率越快
答案　D
解析　还要不添加氯化钠的空白对照组，A错误；为达到实验目的，菠萝用量和处理时间均为无关变量，B错误；用盐水浸泡的主要目的是为了破坏蛋白酶，C错误；酪氨酸含量越多说明酪蛋白分解的越多，说明酶促反应速率越快，D正确。
2.(2024·佛山调研)20世纪60年代以后使用酶替代盐酸催化淀粉水解生产葡萄糖。如图表示在不同pH条件下唾液淀粉酶对淀粉水解作用的实验结果，有关叙述错误的是(　　)
A.本实验需在相同且适宜的反应温度下进行
B.图中pH为3和9的两组条件下酶活性相同
C.1h后测定淀粉水解情况前需要先终止反应
D.实验结果表明过酸﹑过碱都会使酶活性明显降低
答案　B
解析　本实验温度是无关变量，需在相同且适宜的反应温度下进行，A正确；酸性条件下淀粉能水解，图中pH为3和9的两组条件下酶活性不相同，B错误；
1 h后测定淀粉水解情况前需要先终止反应，防止反应时间不同造成因变量不同，C正确；实验结果表明过酸﹑过碱都会使酶活性明显降低，pH＝7时酶活性最高，D正确。
3.(2023·广东六校联考)某兴趣小组对温度对酶活性影响实验进行了如下改进：将淀粉与淀粉酶分别保温至0 ℃、60 ℃、100 ℃一段时间后，按对应温度分别混匀，混合溶液各装入一个透析袋中，再将透析袋放入装有液体的烧杯中，将装置温度分别调整到对应的温度，反应相同时间后将透析袋取出，并用试剂对烧杯中的溶液进行鉴定。下列相关叙述正确的是(　　)
A.本实验中检验试剂不能选用斐林试剂，以免温度对实验结果干扰
B.经鉴定60 ℃条件下反应速度最快，则为反应的最适温度
C.透析袋的作用是将麦芽糖和葡萄糖等小分子与淀粉等大分子分离
D.可用双缩脲试剂鉴定100 ℃条件下反应后的淀粉酶是否失活
答案　C
解析　本实验中透析袋的作用是将麦芽糖和葡萄糖等小分子与淀粉等大分子分离，之后取烧杯中剩余的反应液，利用斐林试剂进行检测观察，A错误，C正确；推测经鉴定60 ℃条件下反应速度最快，砖红色沉淀生成物较多，但不能说明该温度就是反应的最适温度，B错误；100 ℃条件下反应后的淀粉酶不论是否失活，肽键结构没有发生变化，都会与双缩脲试剂发生反应，D错误。
4.(2024·福建龙岩市联考)耐热脂肪酶在工业上具有广泛应用，科研人员从小笼包蒸笼的垫布中分离到脂肪酶高产菌株，大量培养后提取获得脂肪酶液，以橄榄油为底物设置系列实验以研究该酶特性，回答下列问题。
(1)科研人员从细菌中分离的耐热脂肪酶(化学本质是蛋白质)是细菌在细胞的________上以________为原料合成的，脂肪酶能水解橄榄油但不能水解淀粉，说明酶具有________。脂肪酶起催化作用的机理是________________________。
(2)实验①：每组试管中加入等量的酶和底物，分别置于30、35、40、45、50、55、60 ℃水浴环境中20分钟后，测量底物量的变化，该实验的目的是
___________________________________________________________________。
(3)实验②：若要测定酶液分别在40、50、60 ℃温度下保存2小时后的酶活性变化，实验思路是_____________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)实验③：研究一定浓度的Mg2＋(10－4 mol/L)对酶活性的影响，已知该酶的最适pH范围为7.0～8.0，实验结果如表，结果说明：__________________________
____________________________________________________________________。
　pH 级别 酶相对活性
7.0 7.5 8.0
对照组 20.54 20.67 20.62
实验组 24.89 25.78 26.67
答案　(1)核糖体　游离的氨基酸(或氨基酸)　
专一性　降低脂肪水解所需的活化能
(2)探究脂肪酶的最适温度
(3)设置三组实验，每组加入等量脂肪(橄榄油)，分别加入在40、50、60 ℃温度下保存2小时后的脂肪酶，其他条件适宜且相同，一定时间后测量各组酶活性(测量各组底物剩余量等)
(4)在pH为7.0～8.0范围内，一定浓度的Mg2＋能提高该脂肪酶的活性
解析　(1)耐热脂肪酶的化学本质是蛋白质，蛋白质的合成场所为核糖体，合成原料为氨基酸。脂肪酶能水解橄榄油但不能水解淀粉，一种酶只能催化一种或一类化学反应，说明酶具有专一性。脂肪酶起催化作用的机理是降低脂肪水解所需的活化能。(2)实验中改变的因素是温度即自变量是温度，置于30、35、40、45、50、55、60 ℃水浴环境中20分钟后，测量底物量的变化，其目的是探究脂肪酶的最适温度。(3)若要测定酶液分别在40、50、60 ℃温度下保存2小时后的酶活性变化，实验思路是设置三组实验，每组加入等量脂肪(橄榄油)，分别加入在40、50、60 ℃温度下保存2小时后的脂肪酶，其他条件适宜且相同，一定时间后测量各组酶活性。(4)分析表格数据可知，含有一定浓度的Mg2＋的实验组的酶活性明显高于对照组，所以在pH为7.0～8.0范围内，一定浓度的Mg2＋能提高该脂肪酶的活性。
5.(2024·西安高新一中调研)已知碘液呈黄色，淀粉遇碘变蓝。多孔反应板可以通过定时取样、滴加碘液和观察颜色，从而测定淀粉酶彻底催化淀粉水解所需的时间。下表表示某实验小组用多孔反应板探究温度对马铃薯淀粉酶活性影响的实验过程，本实验不考虑淀粉在酸性条件下的水解。回答下列问题：
步骤 操作 试管组别
1 2 3 4 5
a.分组 向每组试管的不同试管中分别添加淀粉、淀粉酶溶液各2 mL
b.温度处理等 将淀粉、淀粉酶溶液各保温处理3 min 0 ℃ 20 ℃ 40 ℃ 60 ℃ 80 ℃
① 0 ℃ 20 ℃ 40 ℃ 60 ℃ 80 ℃
c.颜色 反应 0 min取反应液于多孔反应板 4滴
滴加盐酸终止反应 1滴
滴加② 1滴
d.重复颜色反应 每隔1 min重复步骤c，直到与碘液颜色相近时停止实验，并记录此时的时间t
(1)淀粉酶能分解淀粉的作用机理是____________________________________。
(2)表中①处的操作为________________________________________________
___________________________________________________________________，
图中滴加的②是________。
(3)当与碘液颜色相近时，20 ℃条件下的时间短于60 ℃条件下的，说明在________(填“20 ℃”或“60 ℃”)下酶的活性更高。为减小实验误差，本实验中可采取的措施是_____________________________________________________。
实验中滴加盐酸能终止反应的机理是_____________________________________
____________________________________________________________________。
(4)在常规实验中，高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物，因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0 ℃后，再滴加碘液，但这样操作的弊端是
____________________________________________________________________。
答案　(1)淀粉酶降低了化学反应的活化能　(2)将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀，并在相应温度下放置，然后开始计时　碘液　(3)20 ℃　每个温度下做多组平行实验　强酸会导致蛋白质变性，能使淀粉酶失去活性　(4)会改变自变量(温度)，从而影响实验结果
解析　(1)淀粉酶能分解淀粉的作用机理是淀粉酶降低了化学反应的活化能。
(2)为了排除其他因素的干扰，表中①处的操作为将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀并在相应温度下放置，然后开始计时。图中滴加的②是碘液，用于判断淀粉的水解程度。(3)酶活性越高，反应速率越快，所需时间越短，当与碘液颜色相近时，20 ℃条件下的时间短于60 ℃条件下的，说明在20 ℃下酶的活性更高。为减小实验误差，本实验中可采取的措施是每个温度下做多组平行实验。由于强酸会导致蛋白质变性而使酶失活，因此实验中滴加盐酸能终止反应。(4)高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物，因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0 ℃后，再滴加碘液。但这样操作会改变温度，从而影响实验结果。
6.(2024·广东揭阳调研)超氧化物歧化酶(SOD)能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质，具有抗衰老的特殊效果，其含有的金属离子对增强酶的热稳定性有重要影响。当反应温度为88 ℃，时间为15～30 min时对SOD的活性影响不大。如图是通过光催化反应装置分别在四种条件下检测紫外光对DNA损伤的相关曲线(TiO2表示二氧化钛，是一种光催化剂；UV表示紫外光)。Ⅰ组：黑暗处理，实验结果对应曲线a(TiO2/DNA体系)；Ⅱ组：紫外光处理，实验结果对应曲线b(UV/DNA体系)；Ⅲ组：光催化，实验结果对应曲线c(UV/TiO2/DNA体系)；Ⅳ组：光催化引入SOD，实验结果对应曲线d(UV/TiO2/SOD/DNA体系)。据图回答下列问题：
(1)根据SOD的化学性质，我们可以利用________的方法来除去一部分其他杂质蛋白。实验中设计黑暗处理作为对照组的目的是__________________________。
曲线b说明___________________________________________________。
(2)分析曲线c、d可以得出的实验结论是_________________________________
__________________________________________________________________。
(3)DNA损伤过程中会伴有H2O2产生，若要验证(2)中的实验结果，可通过检测H2O2的有无及产生量来判断，写出实验思路并预测实验结果(注：H2O2的检测方法不做要求)。
实验思路：_____________________________________________________。
预测实验结果：_________________________________________________。
答案　(1)高温变性(或88 ℃环境下处理15～30 min)　证明TiO2不会损伤DNA　无TiO2(催化剂)的条件下，紫外光对DNA损伤很小 (2)SOD能够明显延缓或抑制DNA的损伤 (3)按照题干条件，设置同样的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四组实验，测定不同体系DNA损伤过程中H2O2的产生量　Ⅰ组没有H2O2产生，Ⅱ组几乎没有H2O2产生，Ⅲ组和Ⅳ组均有H2O2产生，且Ⅲ组H2O2产生量较Ⅳ组多，时间较早
解析　(1)当反应温度为88 ℃，时间为15～30 min时对SOD的活性影响不大，而部分其他杂质蛋白在该条件下已经失活，故可利用这个特性来除去一部分其他杂质蛋白。黑暗处理组为TiO2/DNA体系，设计黑暗处理作为对照组的目的是证明TiO2不会损伤DNA。曲线b说明没有TiO2的条件下，紫外光对DNA的损伤很小。(2)曲线c说明有TiO2的条件下，紫外光对DNA的损伤程度很大，在曲线d中，由于SOD的存在，DNA损伤较曲线c缓慢，说明SOD能够明显延缓或抑制DNA的损伤。(3)要通过H2O2的有无及产生量来验证(2)中的实验结果，要设置实验检测H2O2的产生量，H2O2的产生量越多，DNA损伤越严重，故本实验思路是按照题干条件，设置同样的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四组实验，测定不同体系DNA损伤过程中H2O2的产生量；预测的实验结果是Ⅰ组没有H2O2产生，Ⅱ组几乎没有H2O2产生，Ⅲ、Ⅳ组均有H2O2产生，且Ⅲ组H2O2的产生量较Ⅳ组多，时间较早。微专题3 实验专题讲座
【知识必备】
一、实验设计遵循的三大基本原则
(1)单一变量原则：即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜，如生物材料(大小、生理状况、年龄、性别等)相同、实验器具(型号、洁净程度等)相同、实验试剂(用量、浓度、使用方法等)相同和条件(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)相同。
(2)对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，以便减小实验误差。常用的对照方法包括：空白对照、自身对照、条件对照、相互对照(也叫对比实验)。
(3)平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。
二、实验设计中的变量分析
自变量的处理方法
①“加”或“减”：例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺法。
②“换”：例如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。　　　
[典例1] (2024·河南名校联盟)实验设计应注重科学性、遵循实验设计原则。下列有关生物学实验的叙述，正确的是(　　)
A.“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，自变量为催化剂，因变量为O2生成量
B.探究“温度对酶活性的影响”实验，可选用唾液淀粉酶，并且需要设计空白对照组
C.探究“pH影响酶活性”的实验，可选用胃蛋白酶，在pH为6～8范围设置不同实验组
D.探究“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”实验，可用斐林试剂鉴定产物中有无还原糖
三、实验设计的热考题型
1.实验思路的规范书写
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”。
[典例2] (2024·重庆南开中学调研)脲酶能够将尿素分解成二氧化碳和氨(氨溶于水后形成铵根离子)。某研究人员利用一定浓度的尿素溶液进行了铜离子对脲酶活性的影响实验，得到如图所示结果。请回答下列问题：
(1)科学家萨姆纳从刀豆种子中提取到脲酶的结晶，并用多种方法证明了脲酶的化学本质是________________。
(2)图示实验的自变量为_____________________________________________；
实验结果表明，随着铜离子浓度的升高，脲酶的活性________。图中显示，脲酶作用的最适温度范围是________ ℃。为了进一步探究脲酶作用的最适温度，请写出实验设计的基本思路：_______________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)幽门螺杆菌是导致胃炎的罪魁祸首，该微生物也可以产生脲酶，并分泌到细胞外发挥作用，该微生物合成脲酶的过程中参与的细胞器是________________。
13C呼气试验检测系统是检测幽门螺杆菌的有效方法，被测者先口服用13C标记的尿素，然后向专用的呼气卡中吹气留取样本，即可以准确地检测出被测者是否被幽门螺杆菌感染。请简要说明13C呼气试验检测的原理：____________________
______________________________________________________________________。
2.正确书写实验步骤
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：
3.实验方案评价与修订
[典例3] (2024·广东肇庆期末)为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响，某同学具体的实验操作步骤如下：
①在1～5号试管中分别加入0.5%的唾液1 mL。
②分别向1～5号试管中加入0.5%的淀粉液2 mL。
③向各试管中加入相应的缓冲液3 mL，使各试管中的pH依次稳定在5.60、6.20、6.80、7.40、8.00。
④将1～5号试管均放入37 ℃温水中恒温水浴。
⑤反应过程中，每隔1 min从第3号试管中取出一滴反应液滴在比色板上，加1滴碘液显色。待呈橙黄色时，立即取出5支试管，加碘液显色并比色，记录结果如表所示。
试管编号 1 2 3 4 5
pH 5.60 6.20 6.80 7.40 8.00
颜色 ＋＋ ＋ 橙黄色 ＋ ＋＋
注：“＋”表示蓝色程度。
(1)实验设计中，因变量是________________。实验过程中选择37 ℃恒温的理由是___________________________________________________________________。
(2)3号试管加碘液后出现橙黄色，说明____________________________________
______________________________________________________________________。
(3)如果反应速率过快，应当对唾液进行怎样的处理？_______________________
_____________________________________________________________________。
(4)该同学的操作中有一处错误，请改正：_________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)该实验得出的结论是_________________________________________________
____________________________________________________________________。
【真题感悟】
(2021·湖北卷，21)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)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。
若出现结果②：________________________________________________________。
结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③：________________________________________________________
______________________________________________________________________。
结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④：________________________________________________________
______________________________________________________________________。
结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。
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SHENG WU XUE
实验专题
讲座
微专题3
一、实验设计遵循的三大基本原则
(1)单一变量原则：即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜，如生物材料(大小、生理状况、年龄、性别等)相同、实验器具(型号、洁净程度等)相同、实验试剂(用量、浓度、使用方法等)相同和条件(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)相同。
(2)对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，以便减小实验误差。常用的对照方法包括：空白对照、自身对照、条件对照、相互对照(也叫对比实验)。
(3)平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。
二、实验设计中的变量分析
自变量的处理方法
①“加”或“减”：例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺法。
②“换”：例如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。　　　
[典例1] (2024·河南名校联盟)实验设计应注重科学性、遵循实验设计原则。下列有关生物学实验的叙述，正确的是(　　)
A.“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，自变量为催化剂，因变量为O2生成量
B.探究“温度对酶活性的影响”实验，可选用唾液淀粉酶，并且需要设计空白对照组
C.探究“pH影响酶活性”的实验，可选用胃蛋白酶，在pH为6～8范围设置不同实验组
D.探究“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”实验，可用斐林试剂鉴定产物中有无还原糖
D
解析　“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，自变量为催化剂的种类和有无，因变量为O2生成速率，A错误；探究“温度对酶活性的影响”实验，可选用唾液淀粉酶，不需要设计空白对照组，不同温度可以形成相互对照，B错误；胃蛋白酶在pH为6～8范围内失活，C错误；探究“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”实验，可用斐林试剂鉴定产物中有无还原糖来证明，D正确。
三、实验设计的热考题型
1.实验思路的规范书写
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”。
[典例2] (2024·重庆南开中学调研)脲酶能够将尿素分解成二氧化碳和氨(氨溶于水后形成铵根离子)。某研究人员利用一定浓度的尿素溶液进行了铜离子对脲酶活性的影响实验，得到如图所示结果。请回答下列问题：
(1)科学家萨姆纳从刀豆种子中提取到脲酶的结晶，并用多种方法证明了脲酶的化学本质是________________。
蛋白质
(2)图示实验的自变量为_____________________；
实验结果表明，随着铜离子浓度的升高，脲酶的活性________。图中显示，脲酶作用的最适温度范围是________ ℃。为了进一步探究脲酶作用的最适温度，请写出实验设计的基本思路：___________________________________________________________________________________________________________________。
温度和铜离子浓度
降低
40～60
在不加入铜离子(或铜离子浓度一定)的情况下，在温度为40～60 ℃范围内设置更小的温度梯度进行实验，测定尿素分解速率
(3)幽门螺杆菌是导致胃炎的罪魁祸首，该微生物也可以产生脲酶，并分泌到细胞外发挥作用，该微生物合成脲酶的过程中参与的细胞器是________________。13C呼气试验检测系统是检测幽门螺杆菌的有效方法，被测者先口服用13C标记的尿素，然后向专用的呼气卡中吹气留取样本，即可以准确地检测出被测者是否被幽门螺杆菌感染。请简要说明13C呼气试验检测的原理：________________________________________________________________________________________________________________________________。
核糖体
幽门螺杆菌会产生脲酶，脲酶能将尿素分解成NH3和13CO2，如果检测到被测者呼出的气体中含有13CO2，则说明被测者被幽门螺杆菌感染
解析　(1)萨姆纳从刀豆种子中提取出脲酶结晶，并用多种方法证明脲酶是蛋白质。(2)题图中温度和铜离子浓度是实验中人为改变的量，属于自变量，实验结果表明，随着铜离子浓度的升高，产生的铵根离子减少，说明脲酶的活性降低。图中显示，脲酶在50 ℃时活性最高，所以脲酶作用的最适温度范围是40～60 ℃。为了进一步探究脲酶作用的最适温度，在不加入铜离子(或铜离子浓度一定)的情况下，在温度为40～60 ℃范围内设置更小的温度梯度进行实验，测定尿素分解速率，尿素分解速率最高时的温度为脲酶作用的最适温度。(3)幽门螺杆菌是原核生物，脲酶是蛋白质，其合成场所是核糖体。被测者口服用13C标记的尿素，如果感染幽门螺杆菌，幽门螺杆菌会产生脲酶，则尿素会被分解成NH3和13CO2，则其呼出的气体中含有13CO2。
2.正确书写实验步骤
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：
3.实验方案评价与修订
3.实验方案评价与修订
[典例3] (2024·广东肇庆期末)为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响，某同学具体的实验操作步骤如下：
①在1～5号试管中分别加入0.5%的唾液1 mL。
②分别向1～5号试管中加入0.5%的淀粉液2 mL。
③向各试管中加入相应的缓冲液3 mL，使各试管中的pH依次稳定在5.60、6.20、6.80、7.40、8.00。
④将1～5号试管均放入37 ℃温水中恒温水浴。
⑤反应过程中，每隔1 min从第3号试管中取出一滴反应液滴在比色板上，加1滴碘液显色。待呈橙黄色时，立即取出5支试管，加碘液显色并比色，记录结果如表所示。
试管编号 1 2 3 4 5
pH 5.60 6.20 6.80 7.40 8.00
颜色 ＋＋ ＋ 橙黄色 ＋ ＋＋
注：“＋”表示蓝色程度。
(1)实验设计中，因变量是________________。实验过程中选择37 ℃恒温的理由是_________________________________________________________________。
(2)3号试管加碘液后出现橙黄色，说明_________________________________。
(3)如果反应速率过快，应当对唾液进行怎样的处理？___________________。
(4)该同学的操作中有一处错误，请改正：___________________________。
(5)该实验得出的结论是_______________________________________________
__________________________。
颜色变化
保证温度恒定，排除温度对实验结果的干扰；37 ℃是唾液淀粉酶的最适催化温度
淀粉已经完全分解
适当稀释唾液
将步骤③移到②之前
唾液淀粉酶催化的最适pH约为6.80，高于或低于此值，酶的活性都会降低
(2021·湖北卷，21)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
(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。
若出现结果②：____________________________________________________。
结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③：______________________________________________________
________________________________。
结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。
透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高
透析前后，两组的酶活性均不变
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。
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
解析　(1)酶的抑制剂主要有两种类型，一种是可逆抑制剂，另一种是不可逆抑制剂。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，欲探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，可设计以下实验：取两支试管，每支试管中加入等量的酶A溶液，向一支试管中加入一定量的甲物质溶液(记为M组)，向另一支试管中加入一定量的乙物质溶液(记为N组)，一段时间后，测定M、N两组中酶A的活性。然后将M、N两组的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析。透析后从透析袋中取出酶液，再测定酶A的活性。(2)若透析后，M、N两组的酶A的活性均比透析前的高，则甲、乙均为可逆抑制剂；若透析前后，M、N两组的酶A的活性均不变，则甲、乙均为不可逆抑制剂；若透析后M组的酶A的活性比透析前高，N组的酶A的活性透析前后不变，则甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂；若M组的酶A的活性透析前后不变，透析后N组的酶A的活性比透析前高，则甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。
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