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(共71张PPT)
素养加强课1 生物实验专题
必修1　分子与细胞
第二单元　细胞代谢
一、实验设计遵循的原则
1．科学性原则
2．单一变量原则和等量原则
3．平行重复原则
4．对照原则(为使实验结果有可信度，需设置对照组)
例1　某生物学兴趣小组对粳稻、籼稻和杂交稻三种水稻品种中的过氧化氢酶活性进行了实验研究，实验结果如下表所示。请回答下列问题：
重金属离子 及浓度 过氧化氢酶活性 /[U/(g·FW)] 水稻品种 Cd2+/(mmol/L) Cu2+/(mmol/L)
0 0.5 1.0 1.5 0 0.5 1.0 1.5
粳稻 80 40 38 25 80 30 25 10
籼稻 80 35 30 20 80 20 10 8
杂交稻 85 30 20 10 85 10 8 1
(1)本实验的目的是探究_____________________________________________________________。
设计实验时，各实验组应遵循___________________________原则。
(2)分析表中数据可知，在一定浓度范围内，Cd2+、Cu2+都能抑制过氧化氢酶的活性，且相同浓度的Cu2+的抑制作用________(填“大于”“小于”或“等于”)Cd2+。Cd2+、Cu2+对过氧化氢酶活性的影响主要取决于__________________(填“植物类型”或“重金属种类和浓度”)。
不同浓度的Cd2+和Cu2+对不同水稻品种中过氧
化氢酶活性的影响
单一变量、对照、平行重复
大于
重金属种类和浓度
(3)Cd2+、Cu2+等重金属离子影响了过氧化氢酶的_________，从而引起酶活性的改变。
空间结构
[解析]　(1)由实验结果看出该实验研究的是不同浓度的Cd2+和Cu2+对粳稻、籼稻和杂交稻三种水稻品种中的过氧化氢酶活性的影响。本实验中的三个自变量：不同的水稻、不同的重金属离子、不同的离子浓度，设计实验时，各组实验应遵循单一变量原则、对照原则和平行重复原则。(2)分析表中数据可知，相同浓度的Cd2+和Cu2+，Cu2+的抑制作用大于Cd2+。Cd2+和Cu2+对过氧化氢酶活性的影响主要取决于重金属种类和浓度。(3)重金属离子影响了蛋白质的空间结构，从而影响了酶的活性。
二、实验设计的基本方法
实验设计程序：明确实验目的→选择实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验结果→得出实验结论。
1．实验目的
(1)验证性实验：寻找题干信息，一般写有“验证……”，即为该实验的实验目的。
(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。
例2　科学施肥可使作物接近最高产量而又不会造成肥料浪费。实验表明锌肥的施用量与番茄的果实产量密切相关，如图为实验结果曲线图。
实验目的是_____________________________________________________________________________。
探究锌肥施用量对番茄果实产量的影响(或探究种植番
茄时施用锌肥的最佳浓度范围)
2．实验原理
实验原理的确认与书写：实验原理就是进行实验的理论依据，书写基本套路概括为“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”。
例3　某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质进行研究。请回答下列问题：
(1)可用化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，原理是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
DNA含有的五碳糖是脱氧核糖且含碱基T，RNA含有的五碳糖是核
糖且含碱基U，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒遗传
物质中五碳糖或含氮碱基的种类，据此判断该病毒的遗传物质是
DNA还是RNA
(2)可以用同位素标记法研究该病毒遗传物质种类，将宿主细胞放在含某种有放射性标记的核苷酸的培养基中培养，再用该病毒侵染被标记的宿主细胞，一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。培养基中的各种核苷酸________(填“是”或“不是”)都需要标记的，理由是_________________________________________________________________________________________________________。
不是
若对各种核苷酸都进行放射性标记，则无论该新型病毒是
DNA病毒还是RNA病毒，在子代病毒中均能检测到放射性
[解析]　本实验的目的是探究该新型病毒遗传物质的种类。(1)病毒只有一种核酸，DNA或者RNA，二者在化学组成上的不同是DNA含有的五碳糖是脱氧核糖，RNA含有的五碳糖是核糖；DNA特有的碱基是T，RNA特有的碱基是U，因此，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒的五碳糖或含氮碱基的种类，从而判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA。(2)核苷酸包括两类，一类是脱氧核糖核苷酸，另一类是核糖核苷酸，培养基中，只需将脱氧核糖核苷酸或者核糖核苷酸进行放射性标记，如果都进行放射性标记，那么无论新型病毒的遗传物质是DNA还是RNA，收集到的子代病毒中均能检测到放射性，无法得出实验结论。
3．实验假设
假设是指用来说明某种现象，但未经证实的论题，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。提出的假设可能正确，也可能错误，但必须能解释题目现象或与题干相符，一般情况下，若是实验中要求写出你的假设，我们应根据自己平常积累的知识，写出认为最可能的一种假设即可。
例4　某校生物学实验小组要对“动物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失水”进行实验探究，假如你是其中的一员，请分析回答下列问题：
(1)实验假设是__________________________________。
(2)请你说出作出该假设的依据：______________________________________________________________________________________________。
动物细胞能通过渗透作用吸水和失水
动物细胞具有发生渗透作用的条件
(或细胞膜有选择透过性，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧具有浓度差)
4．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”。
例5　某科研小组经研究得知X酶存在于人的肝细胞中，能将糖原水解为还原糖。酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用，请利用这一原理设计实验，探究X酶的化学本质究竟是蛋白质还是RNA。简要写出实验思路，并预期实验结果及结论(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)。
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
实验思路：甲组：将X酶用蛋白酶处理，再与糖原溶液混合，在适宜条件下反应一段时间后，检测是否有还原糖产生；乙组：将X酶用RNA酶处理，再与糖原溶液混合，在适宜条件下反应一段时间后，检测是否有还原糖产生。预期结果及结论：①若甲组有还原糖生成，乙组没有还原糖生成，则说明X酶的化学本质是RNA；②若甲组没有还原糖生成，乙组有还原糖生成，则说明X酶的化学本质是蛋白质
[解析]　实验设置甲组和乙组，两组实验分别用蛋白酶和RNA酶处理X酶，然后与糖原混合，检测两组实验中X酶有无活性。检测X酶是否有活性可用斐林试剂与产物反应观察是否产生了颜色变化来完成。
5．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：
例6　柽柳是一种泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收的盐分排出，是强耐盐植物。柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输？请设计实验加以证明。
实验材料：柽柳幼苗若干，适宜浓度的含Ca2+和K＋的完全培养液，细胞呼吸抑制剂，蒸馏水。
请写出实验步骤：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
①将柽柳幼苗随机分为甲、乙两组，分别培养在适宜浓度的含Ca2+和K＋的完全培养液中；②甲组柽柳幼苗的培养液中，加入一定量的细胞呼吸抑制剂，乙组柽柳幼苗的培养液中加入等量的蒸馏水，在适宜的条件下培养；③分别测定两组柽柳幼苗吸收Ca2+和K＋的速率，并进行比较
6．实验结果和结论
实验结果是通过观察或测量得到的实验现象，是实验实际出现的情况。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)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)由果找因，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“全面(总)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。在探究性实验中，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。
例7　(2021·湖北卷)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，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，再分别加等量______________________，一段时间后，测定各试管中酶A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A活性。
(2)实验预期结果与结论
若出现结果①：_____________________________________________，
两
甲物质溶液、乙物质溶液
透析后，两组的酶A活性均比透析前酶A的活性高
则得出结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②：______________________________，
则得出结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③：_____________________________________________
_______________________________________，
透析前后，两组的酶A活性均不变
加甲物质溶液组，透析后酶A的活性比透析前高，
加乙物质溶液组，透析前后酶A的活性不变
则得出结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④：_____________________________________________
_______________________________________，
则得出结论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A的活性不变，加乙
物质溶液组，透析后酶A的活性比透析前高
[解析]　(1)分析题意可知，实验目的是探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，则实验的自变量为甲、乙物质的有无，因变量为酶A的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：取两支试管，各加入等量的酶A溶液，再分别加等量甲物质溶液、乙物质溶液(单一变量和无关变量一致原则)，一段时间后，测定各试管中酶A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A活性。
(2)据题意可知，甲物质和乙物质对酶A的活性有抑制作用，但作用机理未知，且透析前有甲物质和乙物质的作用，透析后无甲物质和乙物质的作用，前后对照可推测两种物质的作用机理，可能的情况有①若甲、乙均为可逆抑制剂，则酶A的活性能恢复，故透析后，两组的酶A活性均比透析前酶A的活性高；②若甲、乙均为不可逆抑制剂，则两组中酶A的活性均不能恢复，故透析前后，两组的酶A活性均不变；③若甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂，则甲组中活性可以恢复，而乙组不能恢复，故加甲物质溶液组，透析后酶A的活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶A的活性不变；④若甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂，则甲组中活性不能恢复，而乙组能恢复，故加甲物质溶液组，透析前后酶A的活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶A的活性比透析前高。
三、实验方案评价与修订
例8　(2024·云南师大附中月考)下表是某兴趣小组制订的“探究温度对酶活性的影响”的实验方案。回答下列问题：
步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
1 加入可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL
2 加入新鲜淀粉酶溶液 2 mL (5 min) 1 mL (5 min) 1 mL
(5 min)
3 控制不同的温度条件 60 ℃热水 (5 min) 沸水 (5 min) 冰块
(5 min)
4 加入碘液 1滴 1滴 1 滴
5 观察实验现象
(1)该小组制订的实验方案有两处明显的错误：
①_________________________________，
②______________________________。
(2)修改实验方案后请预测三支试管中的现象：试管1________，试管2______，试管3_________________。
(3)根据实验结果推测试管1中酶的活性最高，若要探究酶的最适温度，请你帮该小组设计实验并简要写出实验思路。
实验思路：________________________________________________________________。
试管1中的淀粉酶溶液应加1 mL
步骤2和步骤3应颠倒过来
不变蓝
变蓝
变蓝(或蓝色较浅)
在60 ℃左右每5 ℃一支试管设置温度梯度，重复修改后
的实验步骤即可
[解析]　(1)实验的目的是探究温度对酶活性的影响，所以实验中所加入的淀粉酶的浓度和体积为无关变量。实验的无关变量要控制成相同且适宜，试管1、2、3的淀粉酶溶液体积要相等，所以试管1中的淀粉酶溶液应加1 mL。实验的目的是探究温度对酶活性的影响，所以酶应事先在不同温度下处理，否则，酶有高效性，先加酶再用温度处理，实验的误差会很大。因此，步骤2和步骤3应颠倒过来。
(2)淀粉酶的最适温度是60 ℃左右，所以试管1中酶有活性，反应迅速，试管中淀粉反应完成或极少，加碘液后溶液不变蓝；淀粉酶在沸水中失活，反应不发生，试管2中仍有淀粉，加碘液后溶液呈蓝色；淀粉酶在冰块中活性被抑制，反应速率比试管1慢，所以试管3中加入碘液后，溶液呈蓝色或浅蓝色。(3)若实验结果符合预测的实验结果，则可推知试管1中酶的活性最高。若要进一步探究酶的最适温度，则应在60 ℃左右每5 ℃一支试管设置温度梯度，重复修改后的实验步骤即可。
(教师用书独具)
1．(2024·湖南长沙检测)在一块含有淀粉的琼脂块的四个固定位置，分别用不同方法处理，如下图所示，将该实验装置放入恒温箱中，保温处理24小时后，用碘液处理该琼脂块，观察实验结果。下列分析正确的是(　　)
素养加强集训(一)　生物实验专题
题号
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A．该实验中只有1组和2组变蓝，原因都是酶的空间结构被破坏
B．3组、4组均变蓝是因为酶的空间结构均未被破坏
C．2组煮沸的唾液若冷却后使用，也会导致实验结果不变蓝
D．1组和4组的自变量为是否酸处理
√
题号
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D　[1组唾液与强酸混合、2组煮沸唾液都会导致唾液淀粉酶空间结构被破坏而失活，3组蔗糖酶不能催化淀粉分解，所以1组、2组和3组都变蓝，A错误；3组变蓝是因为蔗糖酶不能催化淀粉分解，4组不变蓝是因为唾液淀粉酶能催化淀粉分解，B错误；高温破坏酶的空间结构导致酶活性丧失且不能恢复，所以若2组煮沸的唾液冷却后使用，结果仍变蓝，C错误；1组和4组的自变量为是否酸处理，D正确。]
题号
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2．(2024·广东梅州期末)下列关于生物实验中“对照”及“变量”的相关叙述，正确的是(　　)
A．检测样品液中是否含有蛋白质，可设置蛋白质标准样液与双缩脲试剂反应作为对照
B．探究植物细胞的吸水和失水时，应同时将两组细胞置于清水和蔗糖溶液中进行对照
C．蝾螈受精卵横缢实验存在相互对照和自身对照，实验证明细胞核是细胞代谢的中心
D．运用模型解释细胞大小与物质运输关系时，细胞模型表面积和体积之比是无关变量
√
题号
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A　[双缩脲试剂与蛋白质反应出现紫色，检测样品液中是否含有蛋白质，可设置蛋白质标准样液与双缩脲试剂反应作为对照，A正确；探究植物细胞吸水和失水时，设置的是自身前后对照，即先观察原细胞的状态，再将其浸润在蔗糖溶液中观察质壁分离现象，继而将蔗糖溶液置换为清水，观察质壁分离复原现象，B错误；细胞核是细胞代谢的控制中心，细胞质基质是细胞代谢的中心，C错误；在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块表面积和体积之比是自变量，D错误。]
题号
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3．(2024·长沙一中月考)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，进行如下实验：
题号
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分组 1 2 3
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
备注：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，比色法测酪氨酸含量。
题号
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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
√
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D　[还需设置不添加NaCl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破坏蛋白酶，C错误；酪氨酸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。]
题号
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4．(2024·广东茂名检测)为探究影响酶活性的因素，某同学设计了一个实验方案(见下表)，下列说法错误的是(　　)
试管 底物和试剂 实验条件
1 1 cm3瘦肉块＋4 mL蒸馏水 ①
2 1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶 37 ℃水浴；pH＝8
3 1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶 37 ℃水浴；pH＝1.5
4 1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶 0 ℃水浴；pH＝1.5
题号
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A．①的实验条件是37 ℃水浴，pH＝8
B．本实验的自变量有不同的温度、pH以及胃蛋白酶的有无
C．2、3试管研究的问题中，温度属于无关变量
D．增加胃蛋白酶的用量能缩短反应时间
√
题号
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A　[分析题意可知，本实验的目的是探究影响酶活性的因素，实验设计应遵循对照与单一变量原则，分析表可知，①的实验条件是37 ℃水浴，pH＝1.5，A错误；结合表格可知，本实验的自变量有不同的温度(0 ℃和37 ℃)、pH(pH＝8和pH＝1.5)以及胃蛋白酶的有无，B正确；2、3试管研究的问题中，实验的自变量是pH，则温度属于无关变量，应保持一致，C正确；酶能提高反应速率，增加胃蛋白酶的用量，其他条件不变，反应速率会加快，底物完全耗尽所需的时间缩短，D正确。]
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5．(2024·重庆开学考试)不同植物的耐寒性有较大差异，某同学在学习了“探究植物细胞的吸水和失水”后，试图从植物细胞液浓度变化的角度来解释植物耐寒的机理。他选取常温和4 ℃低温处理24 h后的紫色洋葱鳞片叶外表皮和葫芦藓叶片制成临时装片，用引流法将细胞浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，记录实验结果如表所示：
题号
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比较项目 洋葱鳞片叶外表皮 葫芦藓叶片
常温 4 ℃ 常温 4 ℃
初始细胞质壁分离所需时间 1′20″ 2′46″ 2′33″ 3′50″
处理相同时间后质壁分离的细胞占比 100% 35% 100% 30%
处理相同时间后原生质体长度与细胞长度的比值 0.41 0.80 0.40 0.87
题号
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下列相关叙述正确的是(　　)
A．葫芦藓叶片细胞的细胞液浓度低于洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度
B．低温处理的植物细胞失水速率变慢，质壁分离程度更高
C．依据实验结果可推测出植物细胞可能通过提高细胞液浓度适应低温环境
D．低温环境下植物细胞内自由水与结合水含量的比值升高，也可提高耐寒性
√
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C　[在不同温度条件下，洋葱鳞片叶细胞平均初始质壁分离时间均比葫芦藓叶片细胞短，说明洋葱鳞片叶细胞失水速率快，细胞液浓度与0.3 g/mL蔗糖溶液浓度差高于葫芦藓叶片细胞与0.3 g/mL蔗糖溶液浓度差，因此葫芦藓叶片细胞的细胞液浓度高于洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度，A错误；由图表可知，低温处理的叶片细胞初始质壁分离时间均比常温下的叶片细胞要长，低温处理的叶片细胞质壁分离占比、细胞质壁分离程度均显著低于常温下叶片细胞，说明低温处理的植物细胞失水速率变慢，质壁分离程度变低，B错误；表中数据表
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明，与常温状态相比，4 ℃处理的植物细胞的失水速率和质壁分离程度都降低，因此得出推论：植物细胞可能通过增加细胞液的浓度(比如低温下淀粉分解成可溶性糖增多)，使细胞失水减少，适应低温环境，C正确；自由水和结合水的比值与细胞代谢速率、抗逆性有关，比值降低，细胞代谢速率减慢，抗逆性增强，D错误。]
题号
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6．(2024·湖南长沙联考)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析正确的是(　　)
组别 pH CaCl2 温度/℃ 降解率/%
① 9 ＋ 90 38
② 9 ＋ 70 88
③ 9 － 70 0
④ 7 ＋ 70 58
⑤ 5 ＋ 40 30
注：“＋”“－”分别表示“有”“无”添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
题号
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A．该酶的催化活性的发挥并不依赖于CaCl2
B．结合②④组的相关变量分析，自变量为pH
C．该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9
D．pH为9时，温度为90 ℃蛋白酶TSS已变性失活
√
B　[分析②③组可知，③组没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A错误；分析②④组的相关变量可知，温度均为70 ℃，都添加了CaCl2，pH分别为9、7，故自变量为pH，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于温度梯度、pH梯度较大，不能说明最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；第①组降解率为38%，蛋白酶TSS在此条件下还有活性，D错误。]
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7．(2022·重庆卷)植物蛋白酶M和L能使肉类蛋白质部分水解，可用于制作肉类嫩化剂。某实验小组测定并计算了两种酶在37 ℃、不同pH下的相对活性，结果见下表。下列叙述最合理的是(　　)
题号
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A．在37 ℃时，两种酶的最适pH均为3
B．在37 ℃长时间放置后，两种酶的活性不变
C．从37 ℃上升至95 ℃，两种酶在pH为5时仍有较高活性
D．在37 ℃、pH为3～11时，M更适于制作肉类嫩化剂
√
题号
1
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D　[根据表格数据可知，在37 ℃时，M的适宜pH为5～9，而L的适宜pH为5左右，A不合理；酶适宜在低温条件下保存，在37 ℃长时间放置后，两种酶的活性会发生改变，B不合理；酶发挥作用需要适宜的温度，高温会导致酶变性失活，因此从37 ℃上升至95 ℃，两种酶在pH为5时可能都已经失活，C不合理；在37 ℃、pH为3～11时，M比L的相对活性高，因此M更适于制作肉类嫩化剂，D合理。]
题号
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8．(2022·全国乙卷)某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件。某同学进行了下列5组实验(表中“＋”表示有，“－”表示无)。
题号
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实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
RNA组分 ＋ ＋ － ＋ －
蛋白质组分 ＋ － ＋ － ＋
低浓度Mg2+ ＋ ＋ ＋ － －
高浓度Mg2+ － － － ＋ ＋
产物 ＋ － － ＋ －
题号
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根据实验结果可以得出的结论是(　　)
A．酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性
B．蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高
C．在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性
D．在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性
√
题号
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C　[第①组中，酶P在低浓度Mg2+条件下，有产物生成，说明酶P在该条件下具有催化活性，A错误；第③组和第⑤组对照，无关变量是底物和蛋白质组分，自变量是Mg2+浓度，无论是高浓度Mg2+条件下还是低浓度Mg2+条件下，两组均没有产物生成，说明蛋白质组分无催化活性，B、D错误；第②组和第④组对照，无关变量是底物和RNA组分，自变量是Mg2+浓度，第④组在高浓度Mg2+条件下有产物生成，第②组在低浓度Mg2+条件下，没有产物生成，说明在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性，C正确。]
题号
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9．(2024·广东韶关期末)果蔬在储存和运输过程中褐变的主要原因是多酚氧化酶(PPO)催化酚形成黑色素。为探究不同温度对两种PPO活性的影响，某同学设计了相关实验，结果如下图。下列叙述正确的是(　　)
题号
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A．本实验的自变量是温度，因变量是酚剩余量
B．据图分析，相同温度条件下酶A的活性更高
C．应在30～40 ℃之间设置多个温度梯度探究酶B的最适温度
D．低温可以减少储存和运输过程中的果蔬褐变
√
题号
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D　[由题意可知，本实验的自变量是温度和酶的种类，因变量是酚剩余量，A错误；据图分析，相同温度条件下酶A对应酚的剩余量较多，说明其活性更低，B错误；由图可知，酶B活性在40 ℃时相对较高，应在30～50 ℃之间设置多个温度梯度探究酶B的最适温度，C错误；由图可知，低温条件下，多酚氧化酶活性相对较低，可以减少储存和运输过程中的果蔬褐变，D正确。]
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10．(2024·广东佛山二模)小李同学对“探究pH对酶活性的影响”实验进行了改进，实验装置如图所示。只松开分止水夹时，H2O2溶液不会注入各试管中。下列叙述不恰当的是(　　)
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A．各个试管内除了缓冲液的pH不同外，其他条件应相同且适宜
B．水槽中滴几滴黑墨水的作用是便于观察量筒内的氧气体积读数
C．先打开总止水夹，再打开分止水夹可保证各组实验同时开始
D．为保证实验结果可靠，各组反应时间应相同且时间不宜过长
√
题号
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C　[本实验是探究pH对过氧化氢酶活性的影响，除了自变量缓冲液的pH不同外，其他无关变量应保持相同且适宜，A正确；水槽中滴几滴黑墨水，量筒中收集气体后可形成透明空气柱，便于观察量筒内的氧气体积读数，B正确；先打开分止水夹，再打开总止水夹才能使H2O2溶液同时注入各个试管，可保证各组实验同时开始，C错误；反应时间为无关变量，为保证实验结果可靠，各组反应时间应相同且时间不宜过长，防止H2O2溶液被消耗完，导致收集到的氧气含量相同，影响实验结果，D正确。]
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谢 谢 ！一、实验设计遵循的原则
1．科学性原则
2．单一变量原则和等量原则
3．平行重复原则
4．对照原则(为使实验结果有可信度，需设置对照组)
　某生物学兴趣小组对粳稻、籼稻和杂交稻三种水稻品种中的过氧化氢酶活性进行了实验研究，实验结果如下表所示。请回答下列问题：
(1)本实验的目的是探究________________________________________________
_____________________________________________________________________。
设计实验时，各实验组应遵循____________________________________________
________________原则。
(2)分析表中数据可知，在一定浓度范围内，Cd2+、Cu2+都能抑制过氧化氢酶的活性，且相同浓度的Cu2+的抑制作用________(填“大于”“小于”或“等于”)Cd2+。Cd2+、Cu2+对过氧化氢酶活性的影响主要取决于__________________
____(填“植物类型”或“重金属种类和浓度”)。
(3)Cd2+、Cu2+等重金属离子影响了过氧化氢酶的____________，从而引起酶活性的改变。
二、实验设计的基本方法
实验设计程序：明确实验目的→选择实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验结果→得出实验结论。
1．实验目的
(1)验证性实验：寻找题干信息，一般写有“验证……”，即为该实验的实验目的。
(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。
　科学施肥可使作物接近最高产量而又不会造成肥料浪费。实验表明锌肥的施用量与番茄的果实产量密切相关，如图为实验结果曲线图。
实验目的是___________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
2．实验原理
实验原理的确认与书写：实验原理就是进行实验的理论依据，书写基本套路概括为“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”。
　某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质进行研究。请回答下列问题：
(1)可用化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，原理是___________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)可以用同位素标记法研究该病毒遗传物质种类，将宿主细胞放在含某种有放射性标记的核苷酸的培养基中培养，再用该病毒侵染被标记的宿主细胞，一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。培养基中的各种核苷酸________(填“是”或“不是”)都需要标记的，理由是______________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
3．实验假设
假设是指用来说明某种现象，但未经证实的论题，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。提出的假设可能正确，也可能错误，但必须能解释题目现象或与题干相符，一般情况下，若是实验中要求写出你的假设，我们应根据自己平常积累的知识，写出认为最可能的一种假设即可。
　某校生物学实验小组要对“动物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失水”进行实验探究，假如你是其中的一员，请分析回答下列问题：
(1)实验假设是________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)请你说出作出该假设的依据：_________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
4．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”。
　某科研小组经研究得知X酶存在于人的肝细胞中，能将糖原水解为还原糖。酶必须保持正常的结构才能发挥催化作用，请利用这一原理设计实验，探究X酶的化学本质究竟是蛋白质还是RNA。简要写出实验思路，并预期实验结果及结论(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)。
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
5．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：
　柽柳是一种泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收的盐分排出，是强耐盐植物。柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输？请设计实验加以证明。
实验材料：柽柳幼苗若干，适宜浓度的含Ca2+和K＋的完全培养液，细胞呼吸抑制剂，蒸馏水。
请写出实验步骤：______________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
6．实验结果和结论
实验结果是通过观察或测量得到的实验现象，是实验实际出现的情况。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)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)由果找因，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“全面(总)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。在探究性实验中，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。
　(2021·湖北卷)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，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，再分别加等量______________________，一段时间后，测定各试管中酶A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A活性。
(2)实验预期结果与结论
若出现结果①：_______________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________，
则得出结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②：_______________________________________________________
_____________________________________________________________________，
则得出结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③：_______________________________________________________
_____________________________________________________________________，
则得出结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④：_______________________________________________________
_____________________________________________________________________，
则得出结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。
三、实验方案评价与修订
　(2024·云南师大附中月考)下表是某兴趣小组制订的“探究温度对酶活性的影响”的实验方案。回答下列问题：
步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
1 加入可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL
2 加入新鲜淀粉酶溶液 2 mL (5 min) 1 mL (5 min) 1 mL (5 min)
3 控制不同的温度条件 60 ℃热水 (5 min) 沸水 (5 min) 冰块 (5 min)
4 加入碘液 1滴 1滴 1 滴
5 观察实验现象
(1)该小组制订的实验方案有两处明显的错误：
①___________________________________________________________________，
②___________________________________________________________________。
(2)修改实验方案后请预测三支试管中的现象：试管1____________，试管2_____________，试管3_________________。
(3)根据实验结果推测试管1中酶的活性最高，若要探究酶的最适温度，请你帮该小组设计实验并简要写出实验思路。
实验思路：___________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
素养加强课1　生物实验专题
例1　(1)不同浓度的Cd2+和Cu2+对不同水稻品种中过氧化氢酶活性的影响　单一变量、对照、平行重复　(2)大于　重金属种类和浓度　(3)空间结构
例2　探究锌肥施用量对番茄果实产量的影响(或探究种植番茄时施用锌肥的最佳浓度范围)
例3　(1)DNA含有的五碳糖是脱氧核糖且含碱基T，RNA含有的五碳糖是核糖且含碱基U，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒遗传物质中五碳糖或含氮碱基的种类，据此判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA　(2)不是　若对各种核苷酸都进行放射性标记，则无论该新型病毒是DNA病毒还是RNA病毒，在子代病毒中均能检测到放射性
例4　(1)动物细胞能通过渗透作用吸水和失水　(2)动物细胞具有发生渗透作用的条件(或细胞膜有选择透过性，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧具有浓度差)
例5　实验思路：甲组：将X酶用蛋白酶处理，再与糖原溶液混合，在适宜条件下反应一段时间后，检测是否有还原糖产生；乙组：将X酶用RNA酶处理，再与糖原溶液混合，在适宜条件下反应一段时间后，检测是否有还原糖产生。预期结果及结论：①若甲组有还原糖生成，乙组没有还原糖生成，则说明X酶的化学本质是RNA；②若甲组没有还原糖生成，乙组有还原糖生成，则说明X酶的化学本质是蛋白质
例6　①将柽柳幼苗随机分为甲、乙两组，分别培养在适宜浓度的含Ca2+和K＋的完全培养液中；②甲组柽柳幼苗的培养液中，加入一定量的细胞呼吸抑制剂，乙组柽柳幼苗的培养液中加入等量的蒸馏水，在适宜的条件下培养；③分别测定两组柽柳幼苗吸收Ca2+和K＋的速率，并进行比较
例7　(1)两　甲物质溶液、乙物质溶液　(2)①透析后，两组的酶A活性均比透析前酶A的活性高　②透析前后，两组的酶A活性均不变　③加甲物质溶液组，透析后酶A的活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶A的活性不变　④加甲物质溶液组，透析前后酶A的活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶A的活性比透析前高
例8　(1)试管1中的淀粉酶溶液应加1 mL　步骤2和步骤3应颠倒过来　(2)不变蓝　变蓝　变蓝(或蓝色较浅)　(3)在60 ℃左右每5 ℃一支试管设置温度梯度，重复修改后的实验步骤即可
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