【生物】2021届一轮复习人教版三类变量的分析与单一变量原则教案（湖北专用） 9页

‎[技能必备]‎ ‎1.实验中三类变量的分析 对三类变量的要求是：自变量可操作、因变量可检测，无关变量可控制。‎ ‎2.实验设计中必须坚持的单一变量原则 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，以确保实验变量的唯一性。如生物材料相同(大小、生理状况、年龄、性别等)、实验器具相同(型号、洁净程度等)、实验试剂相同(用量、浓度、使用方法等)和条件相同(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)。‎ ‎[素养提升]‎ ‎1.(2019·北京四中模拟)在下图所示的实验中属于实验变量(自变量)的是(　　)‎ A.催化剂不同 B.环境温度不同 C.试管的大小 D.试管中的过氧化氢溶液的量 解析　由图可知，本题探究无机催化剂(氯化铁)和有机催化剂(过氧化氢酶)对过氧化氢的分解，实验的自变量是催化剂的种类。故本题选A。‎ 答案　A ‎2.在一定气候条件下，运用植物细胞质壁分离的实验原理，测试田间作物的细胞液浓度，以此法获得作物代谢情况的必要数据。在此项测试中，实验变量(自变量)是(　　)‎ A.作物细胞液浓度 B.制备的系列浓度梯度的检测液 C.作物细胞质壁分离状态 D.一定的环境温度或其他气候数据 解析　作物细胞液浓度是待测结果，A错误；细胞质壁分离状态是因变量，C错误；环境温度是无关变量，D错误；要测细胞液浓度，应该制备系列浓度梯度的检测液作为实验变量，故B正确。‎ 答案　B ‎3.(2019·山东济南模拟)下列对实验的分析正确的是(　　)‎ A.“H2O2在不同条件下分解”的实验中，自变量是O2的生成量 B.“探究pH对酶活性影响”的实验中，因变量是pH的不同 C.实验过程中对实验结果不会造成影响的因素称为无关变量 D.观察植物细胞吸水和失水的实验中，虽没有单独设置对照组但不违反对照原则 解析　“H2O2在不同条件下分解”的实验中，O2的生成量是因变量，A错误；“探究pH对酶活性影响”的实验中，自变量是pH的不同，B错误；实验过程中的无关变量也会对实验结果造成影响，C错误；观察植物细胞吸水和失水的实验中，虽没有单独设置对照组但不违反对照原则，D正确。‎ 答案　D ‎4.酶的催化作用中需要适宜的pH，在设计探究pH对唾液淀粉酶催化效率影响的实验中，相关实验变量的叙述中，错误的是(　　)‎ A.实验中不同实验组中唯一可以改变的变量是溶液酸碱度 B.实验中可以通过反应后溶液遇到斐林试剂出现砖红色沉淀量反映酶催化效率 C.可每隔一定时间向同一试管中加入适量HCl或者NaOH实现反应溶液pH的变化 D.各组实验需要提供适宜的温度、相同的反应时间等条件 解析　实验要遵循单一变量原则，故A正确。可以通过淀粉分解后形成的还原糖遇到斐林试剂出现的砖红色沉淀量反映催化效率，故B正确。不能加入到同一个试管中，因为酶失活后活性不会再改变，故C错误。实验应控制无关变量相同且适宜，故D正确。‎ 答案　C ‎5.(2019·山东青岛模拟)现有两种淀粉酶A与B，某小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，做了如下探究实验。‎ 实验过程：‎ ‎　　　　组别 步骤　　‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ Ⅰ.设置水浴缸温度/℃‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ Ⅱ.取8只试管各加入淀粉溶液(mL)，分别保温5分钟 ‎10‎ ‎10‎ ‎10‎ ‎10‎ ‎10‎ ‎10‎ ‎10‎ ‎10‎ Ⅲ.另取8只试管各加入等量淀粉酶溶液，分别保温5分钟 酶 A 酶 A 酶 A 酶 A 酶 B 酶 B 酶 B 酶 B Ⅳ.将同组两个试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀，保温5分钟。‎ 实验结果：对各组淀粉含量进行检测，结果如图所示。‎ ‎(1)该实验的自变量是　　　　　，无关变量有　　　　　　　　(至少写出2种)。‎ ‎(2)根据实验结果分析，酶A在　　　　℃条件时活性较高。‎ ‎(3)此实验通过检测淀粉的剩余量来表示酶的活性，不能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示，说明理由：_________________________________________。‎ ‎(4)若要进一步探究酶B的最适温度，实验设计的主要思路应是：在　　　　℃之间设立较小等温度梯度的分组实验，按上述步骤进行实验，分析结果得出结论。‎ 解析　(1)自变量是在实验过程中可以人为改变的变量，根据表格可以看出本实验有两个自变量，即酶的种类和温度；在实验中存在的一些除自变量以外的对实验结果造成影响的可变因素称为无关变量。本实验的无关变量有溶液的量、反应时间、pH等。‎ ‎(2)根据实验结果分析可知，酶A在50 ℃条件时淀粉含量最少，酶活性相对其他温度时较高。‎ ‎(3)用斐林试剂检测时需水浴加热，会导致温度发生改变，影响实验结果，所以不能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示酶的活性。‎ ‎(4)根据实验结果可知，在30～40 ℃范围内随温度的升高酶B活性升高，40～50 ℃范围内随温度的升高酶B活性降低，因此在预实验的基础上要进一步探究酶B的最适温度，可在30～50 ℃之间设置较小温度梯度进行研究。‎ 答案　(1)温度、酶的种类　溶液的量、反应时间、pH等　(2)50　(3)斐林试剂检测时需水浴加热，会导致温度发生改变，影响实验结果　(4)30～50‎ 亮剑高考3　 有关酶的科学探究 ‎(时间：15分钟)‎ ‎[规律方法]‎ 利用5步分析法解决酶的科学探究题 ‎[方法体验]‎ ‎1.(2019·山东K12联盟)某实验室新近研制出一种X酶，为测出X酶的最适温度，有人设置了a、25 ℃、b(已知：a低于25 ℃低于b)三种温度进行实验，结果发现，此三种温度下的X酶活性无显著差异。据此可推测X酶的最适温度(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.一定在25 ℃左右 B.一定在a～25 ℃之间 C.一定在25 ℃～b之间 D.低于a或高于b或在a～b之间都有可能 解析　随着温度的升高，酶的活性先升高后降低，甚至失活。根据题意分析，该实验设置了a、25 ℃、b(已知：a低于25 ℃低于b)三种温度进行实验，结果是三种温度下X酶的活性没有显著差异，若三种温度差异不大，则最适宜温度可能高于b，也可能低于a；若三种温度中a与b的差异较大，则a与b可能分别位于最适宜温度的两侧，故选D。‎ 答案　D ‎2.(2019·北京通州模拟)几位同学在探究pH对α－淀粉酶活性的影响时，设计的实验方案如下。其中操作及顺序最合理的是(　　)‎ ‎①在三个试管中各加入可溶性淀粉溶液2 mL ‎②在三个试管中各加入新鲜的α－淀粉酶溶液1 mL ‎③置于适宜温度下保温5 min ‎④分别置于100 ℃、60 ℃、0 ℃环境中保温5 min ‎⑤加入斐林试剂后，水浴加热，观察现象 ‎⑥将试管中溶液的pH分别调到3、7、11，保持5 min A.①④②③⑤ B.②①⑥③⑤‎ C.①②⑥③⑤ D.②⑥①③⑤‎ 解析　该实验的目的是探究pH对α－淀粉酶活性的影响，因此自变量是pH，而不是温度，所以排除操作④，A错误；设计实验时，应该先调节各试管中淀粉酶溶液的pH，然后再将淀粉溶液加入，所以B、C错误，D正确。‎ 答案　D ‎3.(2019·山东烟台模拟)在探究温度对α－淀粉酶活性影响的实验中，相关操作不合理的是(　　)‎ A.设置合理的实验温度，如0 ℃、60 ℃、100 ℃‎ B.选择活性较强的α－淀粉酶作实验材料 C.先将淀粉酶与淀粉溶液混合，再调至相应温度保温 D.用碘液检测反应溶液中淀粉的存在情况 解析　α－淀粉酶水解淀粉的最适温度是60 ℃，因此设置的温度梯度为0 ℃、60 ℃、100 ℃，A正确。实验中应选择活性较强的α－淀粉酶作实验材料，以免由于实验材料的问题而影响实验现象，B正确。实验过程中，应先将温度调整至相应温度，再将淀粉酶与淀粉溶液混合，C错误。由于碘液遇淀粉呈蓝色，而淀粉酶可分解淀粉，因此可通过反应物的剩余量判断出淀粉酶的活性，D正确。‎ 答案　C ‎4.(2019·山东名校联盟)小张查阅资料得知，α－淀粉酶的最适温度是55 ℃。下表是他为此进行的验证实验，但因各组结果相同而不能达到实验目的。以下改进措施中可行的是(　　)‎ 试管 实验温度 ‎3%淀粉溶液 ‎2%α－淀粉酶溶液 ‎1 min后碘液检测 ‎1‎ ‎50 ℃‎ ‎2 mL ‎1 mL 溶液呈棕黄色 ‎2‎ ‎55 ℃‎ ‎2 mL ‎1 mL 溶液呈棕黄色 ‎3‎ ‎60 ℃‎ ‎2 mL ‎1 mL 溶液呈棕黄色 A.将实验温度改为0 ℃、55 ℃、100 ℃‎ B.将淀粉溶液体积改为1 mL C.将α－淀粉酶溶液浓度改为1%‎ D.将碘液改为斐林试剂 解析　不同温度下三组实验中溶液均为棕黄色，说明淀粉均被完全水解，可能淀粉量过少或反应速度过快，可增加淀粉溶液的量，或把α－淀粉酶溶液浓度降低，改为1%，可验证α－淀粉酶的最适温度。该实验不宜选用斐林试剂检测试验结果。‎ 答案　C ‎5.下列与酶相关的叙述，正确的是(　　)‎ A.用淀粉酶、淀粉、蔗糖、斐林试剂能验证酶的专一性 B.加热和加过氧化氢酶能促进过氧化氢水解的原因相同 C.酶在任何条件下的催化效率都高于无机催化剂 D.底物的量一定，增加酶的浓度能增加酶促反应速率及产物的量 解析　‎ 淀粉酶能水解淀粉产生还原糖，但不能水解蔗糖，加入斐林试剂后水浴，前者能够生成砖红色沉淀而后者不能，因此可用于验证酶的专一性，A正确；加热促进过氧化氢水解是因为加热使过氧化氢分子得到能量，过氧化氢酶促进过氧化氢水解是因为其降低了过氧化氢水解反应所需的活化能，B错误；在高温、过酸或过碱的条件下，酶会失活，其催化效率不会高于无机催化剂，C错误；底物的量一定，增加酶的浓度可增大反应速率，但不能增加产物的量，D错误。‎ 答案　A ‎6.(2019·山东枣庄模拟)某研究性学习小组利用A酶和B酶(A酶和B酶分别是两种微生物分泌的纤维素酶)进行相关实验，实验结果如图所示。请回答下列问题：‎ ‎(1)A酶与无机催化剂相比，A酶可通过　　　　　　　　　　　　来提高催化反应效率。‎ ‎(2)该实验的目的是____________________________________________________。‎ 在80 ℃条件下，B酶活性为0，试解释原因__________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(3)如果要探究pH对A酶和B酶活性的影响，应将温度控制在　　　　℃左右，其中因变量为　　　　　　。‎ ‎(4)适宜条件下，取一支试管加入A酶和蛋白酶溶液并摇匀，一段时间后加入纤维素，几分钟后加入新配制的斐林试剂并水浴加热，结果试管中没有产生砖红色沉淀，原因是_______________________________________。‎ 解析　(1) 与无机催化剂相比，A酶可通过显著降低化学反应的活化能来提高催化反应效率。‎ ‎(2)依据曲线图的横坐标和纵坐标的含义可推知：该实验的目的是探究温度对A酶和B酶活性的影响。在80 ℃条件下，高温使B酶的空间结构遭到破坏，导致B酶活性为0。‎ ‎(3)如果要探究pH对A酶和B酶活性的影响，因变量为A酶和B酶的活性，温度等无关变量应控制在适宜条件下。题图显示：在温度为50 ℃‎ 左右时，A酶和B酶活性的活性最高，所以应将温度控制在50 ℃左右。‎ ‎(4) A酶是某种微生物分泌的纤维素酶，其化学本质是蛋白质。适宜条件下，试管中加入的A酶已被蛋白酶催化分解，失去催化纤维素水解的作用，所以纤维素不能被水解为还原糖，几分钟后再加入新配制的斐林试剂并水浴加热，结果试管中没有产生砖红色沉淀。‎ 答案　(1)显著降低化学反应的活化能 ‎(2)探究温度对A酶和B酶活性的影响　高温使酶的空间结构遭到破坏 ‎(3)50　A酶和B酶的活性 ‎(4)A酶(纤维素酶)已被蛋白酶催化分解 ‎7.(2019·山东德州模拟)某兴趣小组为了探究pH对某种酶活性的影响，做了如下实验。‎ 实验步骤：‎ ‎(一)、取3支洁净的试管，编号为A、B、C，分别加入等量的酶溶液；‎ ‎(二)、在每支试管中加入等量的底物溶液；‎ ‎(三)、在A、B、C试管中加入等量的缓冲液，使pH分别稳定在5.0、7.0、9.0；‎ ‎(四)、将3支试管置于不同的温度下，定时检测产物浓度。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)上述实验步骤中存在两处明显错误，请更正。‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(2)在实验操作正确的情况下，实验结果如下图。‎ ‎①该实验中酶促反应速率用　　　　　　　　　　　　表示。实验开始1 min后A组产物浓度不再增加的原因是______________________________________。‎ ‎②为进一步探究该酶作用的最适pH，应在pH为　　　　范围开展实验。‎ 解析　(1)‎ 在探究pH对酶活性的影响时，pH是自变量，因此先要控制酶溶液的pH，再让酶与底物混合，否则在调节pH之前酶与底物会发生反应，导致出现误差，因此应将步骤二、三顺序调换，在探究pH对某种酶活性的影响时，温度是无关变量，因此应该保持温度相同且适宜，因此步骤四应更正为：将3支试管置于最适温度(或相同且适宜温度)下，定时检测产物浓度。‎ ‎(2)①据图可以看出，实验中酶促反应速率用单位时间内产物的生成量(或单位时间内产物浓度的变化量)表示。1分钟后，A组产物浓度不再增加，原因是底物浓度是一定的。‎ ‎②据图可知，A组单位时间内产物的浓度最高，说明最适pH在5.0左右，因此应该在0～7.0设范围内设置pH梯度开展实验。‎ 答案　(1)应将步骤二、三顺序调换；步骤四更正为：将3支试管置于最适温度(或相同且适宜温度)下，定时检测产物浓度 ‎(2)①单位时间内产物的生成量(或单位时间内产物浓度的变化量)　底物的量有限(或底物浓度是一定的)‎ ‎②0～7.0(或大于0小于7)‎