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生物學(xué)實(shí)驗(yàn)初識(shí)
一、生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的變量
1．自變量：在實(shí)驗(yàn)中人為控制的變量。
2．因變量：隨自變量的變化而變化的變量。
3．無關(guān)變量：除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的變量。無關(guān)變量的“無關(guān)”是指與實(shí)驗(yàn)研究目的無關(guān)，并不是指與因變量無關(guān)。
二、生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則
1．科學(xué)性原則
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)必須有充分的科學(xué)依據(jù)，科學(xué)性原則包括實(shí)驗(yàn)原理的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)材料選擇的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)方法的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理的科學(xué)性。
2．對(duì)照性原則
對(duì)照實(shí)驗(yàn)是除所控因素(自變量)外其他條件與被對(duì)照實(shí)驗(yàn)完全相同的實(shí)驗(yàn)。科學(xué)地設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，能夠有效地排除其他因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可信度。設(shè)置對(duì)照組有4種方法：
類型 設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn) 舉例
空白對(duì)照 對(duì)照組不作任何處理或加入適量蒸餾水(生理鹽水) 如驗(yàn)證酶的催化功能，則對(duì)照組不作任何處理，讓其自然反應(yīng)
自身對(duì)照 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組處理都在同一實(shí)驗(yàn)對(duì)象上進(jìn)行 植物細(xì)胞質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)中對(duì)同一裝片2次實(shí)驗(yàn)處理，3次觀察
條件對(duì)照 給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理(不是實(shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的實(shí)驗(yàn)變量)，但這種處理是作為對(duì)照的，通過得出兩種相互對(duì)立或相同的結(jié)論，以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性 在“驗(yàn)證生命活動(dòng)的直接供能物質(zhì)是ATP而不是葡萄糖”實(shí)驗(yàn)中，甲組為實(shí)驗(yàn)組(加ATP)，乙組為條件對(duì)照組(加葡萄糖)，不添加任何物質(zhì)的丙組是空白對(duì)照組
相互對(duì)照 不單獨(dú)設(shè)置對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互對(duì)照 探究“pH(溫度)對(duì)酶活性的影響”中系列pH(溫度)實(shí)驗(yàn)裝置
3.單一變量原則和等量原則
(1)不論一個(gè)實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)變量，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組只有一個(gè)變量(自變量)不同。
(2)實(shí)驗(yàn)中要盡可能避免無關(guān)變量的干擾。例如，在“探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖水解作用”的實(shí)驗(yàn)中，加入的底物種類不同是單一變量，而加入的淀粉酶的量、底物的量、反應(yīng)溫度、pH則應(yīng)控制在相同且適宜的條件，即等量原則，防止無關(guān)變量干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
4．平行重復(fù)性原則
同時(shí)處理多個(gè)實(shí)驗(yàn)材料或進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，可以避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性，使結(jié)論更準(zhǔn)確。
5．實(shí)例分析
(1)酶相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究中的變量分析
項(xiàng)目 變量分析
酶的高效性 自變量 不同的催化劑，即無機(jī)催化劑與酶等
因變量 底物的分解速率或產(chǎn)物的生成速率
無關(guān)變量 底物量、酶的數(shù)量、反應(yīng)溫度、pH等
酶的專一性 自變量 不同底物或不同酶液
因變量 底物是否被分解或有無產(chǎn)物生成
無關(guān)變量 底物量、酶的數(shù)量、反應(yīng)溫度、pH等
影 響 酶 催 化 功 能 的 因 素 溫度 自變量 一系列溫度梯度(至少三組)
因變量 底物的分解速率或剩余量(產(chǎn)物的生成速率或產(chǎn)生量)
無關(guān)變量 底物濃度、試劑量、酶濃度、pH等
pH 自變量 一系列pH梯度(至少三組)
因變量 底物的分解速率或剩余量(產(chǎn)物的生成速率或產(chǎn)生量)
無關(guān)變量 底物濃度、試劑量、酶濃度、溫度等
(2)“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原”實(shí)驗(yàn)存在自身對(duì)照，分析如下：
①實(shí)驗(yàn)對(duì)象：同一成熟的植物細(xì)胞。
②觀察對(duì)象：液泡大小和顏色的變化。
③在這一實(shí)驗(yàn)中有兩次對(duì)照，具體如下：
例1　在“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中，對(duì)紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時(shí)裝片進(jìn)行了三次觀察(如圖所示)。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A．第一次觀察時(shí)容易看到紫色大液泡和較大的無色細(xì)胞溶膠區(qū)域
B．第二次觀察時(shí)可以發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)壁分離首先發(fā)生在細(xì)胞的角隅處
C．吸水紙的主要作用是吸除滴管滴加的多余液體，以免污染鏡頭
D．通?？梢允÷缘谝淮物@微觀察步驟節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間
例2　(2024·金華高一期中)在淀粉－瓊脂塊上的5個(gè)圓點(diǎn)位置，分別用蘸有不同液體的棉簽涂抹，然后將其放入37 ℃恒溫箱中保溫。2 h后取出淀粉－瓊脂塊，用碘－碘化鉀溶液(紅棕色)處理1 min，然后用清水沖洗掉碘－碘化鉀溶液，觀察圓點(diǎn)的顏色變化。五種處理的結(jié)果記錄如表。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
位置 處理圓點(diǎn)的液體 碘－碘化鉀溶液處理后的顏色反應(yīng)
① 清水 藍(lán)色
② 煮沸的新鮮唾液 藍(lán)色
③ 與鹽酸混合的新鮮唾液 藍(lán)色
④ 新鮮唾液 紅棕色
⑤ 2%的蔗糖酶溶液 ？
A.圓點(diǎn)①屬于對(duì)照處理的圓點(diǎn)，因?yàn)樘幚淼囊后w僅為清水，未添加試劑
B．圓點(diǎn)②和圓點(diǎn)③的顏色反應(yīng)結(jié)果，是由于高溫和鹽酸改變了唾液中酶的活性
C．圓點(diǎn)④中唾液進(jìn)行適當(dāng)?shù)南♂尯蟮玫较嗤膶?shí)驗(yàn)結(jié)果，是因?yàn)槊妇哂懈咝?br/>D．若圓點(diǎn)⑤呈現(xiàn)藍(lán)色，很可能是使用的蔗糖酶溶液含有淀粉酶
三、生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般步驟
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程序：明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹治鰧?shí)驗(yàn)原理→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→實(shí)驗(yàn)結(jié)果→得出結(jié)論。
1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>(1)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：尋找題干信息，一般寫有“驗(yàn)證……”，驗(yàn)證內(nèi)容為一個(gè)確定的事實(shí)、道理或結(jié)論，即為該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br/>(2)探究性實(shí)驗(yàn)：首先分析實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量。此類實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊话銜鴮憺椤疤骄孔宰兞繉?duì)因變量的影響”“探究自變量與因變量的關(guān)系”“探究自變量的作用”等，或者即便帶有“驗(yàn)證”二字，但不是確定的結(jié)論。
2．實(shí)驗(yàn)假設(shè)
實(shí)驗(yàn)假設(shè)就是依據(jù)你要研究的對(duì)象或者研究目的作出推測(cè)，假設(shè)通常有一種或幾種答案或解釋。但是需要注意的是，提出假說要有理論依據(jù)，因?yàn)榇祟愵}目一般伴隨著開放性答案。比如“你提出此假設(shè)的依據(jù)是什么”。這類題型的答法：“如果……現(xiàn)象，則……結(jié)論”。
3．實(shí)驗(yàn)原理
實(shí)驗(yàn)基本原理是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所依據(jù)的理論根據(jù)，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和思路。所以，要掌握生物教材中涉及的各種試劑的選擇依據(jù)及相應(yīng)生理過程，進(jìn)而確定實(shí)驗(yàn)原理。
4．實(shí)驗(yàn)思路
實(shí)驗(yàn)思路不需要寫出具體的可操作的實(shí)驗(yàn)步驟，只需一個(gè)大致的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程。比如：用某種方法處理某種材料，觀察其對(duì)某方面的影響效果。
5．實(shí)驗(yàn)步驟
根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮吞岢龅募僭O(shè)，確定實(shí)驗(yàn)的基本思路，確定選材、裝置及實(shí)驗(yàn)對(duì)照等。并且設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的具體方法和步驟，按照設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行操作。
(1)共性處理實(shí)驗(yàn)材料：取材、分組、編號(hào)。
比如：取若干生長(zhǎng)狀況相似的材料隨機(jī)均分為若干組，并編號(hào)為A、B、C或者甲、乙、丙……
大家可根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)靈活地進(jìn)行語言描述。比如：植物“選擇長(zhǎng)勢(shì)相同、大小相似的同種植物(或者同種植物的相同部位)隨機(jī)等量分組，分別編號(hào)為A、B、C……”；動(dòng)物“選擇生理狀況相似、性別相同、健康的某種動(dòng)物隨機(jī)等量分組，分別編號(hào)為A、B、C……”；溶液“取三支試管，分別編號(hào)為A、B、C……，各加入等量的某溶液”。
(2)單一變量原則，對(duì)照處理各組材料。
對(duì)照組：不施加實(shí)驗(yàn)變量；實(shí)驗(yàn)組：施加實(shí)驗(yàn)變量。除此之外，大家注意要控制無關(guān)變量，保證其他條件(如溫度、pH、光強(qiáng)度、飼料種類和數(shù)量、喂養(yǎng)次數(shù)、時(shí)間等)相同且適宜，試劑等量且適量。
(3)相同條件培養(yǎng)相同時(shí)間。
(4)觀察記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
比如：將某某放在相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后，觀察(顏色變化、沉淀反應(yīng)、形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理特征變化等)或測(cè)定(生長(zhǎng)發(fā)育速度、生化反應(yīng)速度等)……，記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行相關(guān)處理。
6．實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論
實(shí)驗(yàn)結(jié)果是從實(shí)驗(yàn)中得出的數(shù)據(jù)或現(xiàn)象，可觀察或可記錄，而實(shí)驗(yàn)結(jié)論是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析后得出的結(jié)論。
(1)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)結(jié)論一般就在題目中，就是“驗(yàn)證……”“證明……”等后面的文字。
(2)探究性實(shí)驗(yàn)：探究性實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論不是唯一的，所以要求大家把各種可能的結(jié)果全部列出。一般描述為“若出現(xiàn)某實(shí)驗(yàn)結(jié)果，則說明某實(shí)驗(yàn)結(jié)論”。
例3　某同學(xué)在研究過氧化氫酶的相關(guān)特性和影響其活性的相關(guān)因素時(shí)，設(shè)計(jì)了如圖甲、乙、丙3組實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)補(bǔ)充完成實(shí)驗(yàn)思路，并完成其他相關(guān)問題：
(1)實(shí)驗(yàn)步驟：
①準(zhǔn)備3個(gè)完全相同的大燒杯，各裝入等量的清水(足夠多)。
②在事先準(zhǔn)備好的3個(gè)完全相同的小型圓底燒瓶中分別加入等量的________________。
③向各小型圓底燒瓶中迅速加入______________________________________________
的相應(yīng)物質(zhì)。
④燒瓶口緊包著一個(gè)小氣球，使小型圓底燒瓶沉于燒杯底部的____________(瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生氣體達(dá)到一定量時(shí)燒瓶即可浮起)。
⑤________________________________，仔細(xì)觀察各個(gè)裝置中小型圓底燒瓶的位置變化。
(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)：______裝置中的小型圓底燒瓶最先浮起。
(3)請(qǐng)寫出至少3個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①_____________________________________________
____________；②_________________________________________________________；
③________________________。
(4)甲、乙、丙3組實(shí)驗(yàn)，其中__________為對(duì)照組。中學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用植物性新鮮材料______________來代替新鮮肝臟勻漿。
1．如圖為某同學(xué)進(jìn)行的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的基本操作步驟，下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．b步驟是觀察細(xì)胞質(zhì)大小及細(xì)胞壁的位置
B．e步驟滴加的是清水
C．該實(shí)驗(yàn)是觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與質(zhì)壁分離復(fù)原
D．實(shí)驗(yàn)前后的處理形成了自身對(duì)照
2．(2024·金華高一期末)某同學(xué)進(jìn)行了比較過氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)，所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)分組如圖所示，各試管中均已加入等量、適量的過氧化氫溶液。下列敘述正確的是(　　)
A．本實(shí)驗(yàn)的自變量是催化劑種類
B．1號(hào)與2號(hào)試管對(duì)照可說明酶具有高效性
C．1號(hào)與4號(hào)試管對(duì)照可說明酶具有催化作用
D．3號(hào)與4號(hào)試管對(duì)照可說明酶具有專一性
3．(2024·溫州高一期中)為探究種植番茄時(shí)施用鋅肥的最佳濃度范圍，科研人員將多株長(zhǎng)勢(shì)相同的番茄幼苗均分為8組，分別噴施不同濃度的硫酸鋅溶液，結(jié)果如圖所示(不考慮SO對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．該實(shí)驗(yàn)的自變量是硫酸鋅溶液的濃度，因變量是平均果實(shí)產(chǎn)量
B．每組幼苗培養(yǎng)的條件包括溫度等應(yīng)相同且適宜
C．由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，施用硫酸鋅溶液的最佳濃度范圍是12～16 mg/L
D．高濃度的硫酸鋅溶液處理后，番茄幼苗可能因?yàn)槭?br/>4．(2024·浙江9＋1高中聯(lián)盟高一期中)“多酶片”是經(jīng)特殊工藝制成的雙層藥片，可用于治療消化不良、食欲缺乏，如圖為多酶片內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)分析回答下列問題：
(1)為充分發(fā)揮多酶片的作用，使用時(shí)應(yīng)__________(填“整片吞服”或“嚼碎服用”)，理由是_____________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)某同學(xué)為了驗(yàn)證多酶片中的胃蛋白酶具有幫助人體消化的作用，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)：
材料用具：多酶片一盒、大小相同的蛋白塊若干、pH＝1.5的緩沖溶液、pH＝8.5的緩沖溶液、蒸餾水、恒溫水浴箱等。
實(shí)驗(yàn)步驟：
①制備胃蛋白酶溶液：取適量多酶片放入盛有________________________的燒杯中，幾分鐘后待糖衣溶解，取上層溶液備用；
②取試管A加入適量上述制備的胃蛋白酶溶液，試管B加入___________________________作為對(duì)照；
③分別往試管A、B中加入一塊大小相同的蛋白塊，在________________中保溫30分鐘。
④觀察兩支試管中蛋白塊的體積變化。
預(yù)期結(jié)果：____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)結(jié)合所學(xué)的知識(shí)，你認(rèn)為服用多酶片時(shí)還應(yīng)注意________________________________(答出一點(diǎn)即可)。
5．(2024·寧波高一期中)科學(xué)家在研究Na＋通過細(xì)胞膜的運(yùn)輸方式時(shí)做了如下實(shí)驗(yàn)：向槍烏賊的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)注入微量的放射性同位素24Na＋，在不同條件下分別檢測(cè)神經(jīng)細(xì)胞周圍溶液中的24Na＋，實(shí)驗(yàn)方法和現(xiàn)象如表。如圖表示物質(zhì)通過細(xì)胞膜進(jìn)出神經(jīng)細(xì)胞的示意圖，甲、乙表示物質(zhì)，①②③④表示跨膜運(yùn)輸方式。回答下列問題：
分組 實(shí)驗(yàn)處理步驟 觀察到的現(xiàn)象
① ② ③
1 向槍烏賊的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)注入微量的放射性同位素24Na＋ 無 無 神經(jīng)細(xì)胞周圍溶液中出現(xiàn)24Na＋
2 向槍烏賊的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)注入微量的放射性同位素24Na＋ 加入某種藥物 無 神經(jīng)細(xì)胞周圍溶液中沒有出現(xiàn)24Na＋
3 向槍烏賊的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)注入微量的放射性同位素24Na＋ 加入某種藥物 加入ATP(能量物質(zhì)) 神經(jīng)細(xì)胞周圍溶液中出現(xiàn)24Na＋
(1)第1組實(shí)驗(yàn)的作用是____________，神經(jīng)細(xì)胞周圍溶液中出現(xiàn)的24Na＋來源于____________。
(2)“某種藥物”的作用機(jī)理是________(填“促進(jìn)”或“抑制”)細(xì)胞呼吸，與此過程相關(guān)的細(xì)胞器是____________。
(3)通過____________組對(duì)比，說明神經(jīng)細(xì)胞排出24Na＋需要消耗____________。
(4)該研究結(jié)果說明Na＋通過細(xì)胞膜的方式如圖中的________(填序號(hào))。
(5)神經(jīng)細(xì)胞吸收水溶性分子或離子往往不能通過方式①，這與甲的某種分子特性有關(guān)，即________________；乙表示____________，乙的結(jié)構(gòu)具有多樣性，原因是________________。圖中能體現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞膜的功能特性的運(yùn)輸方式是_________________________(填序號(hào))。
6．(2024·浙江浙南名校聯(lián)盟高一期中)某科研小組對(duì)某種水產(chǎn)魚消化道中的蛋白酶的活性進(jìn)行研究，其中圖甲是在17 ℃的室溫中進(jìn)行的，圖乙是在各種酶的最適pH條件下進(jìn)行的。具體結(jié)果如圖：
回答下列問題：
(1)由圖甲可知，將腸蛋白酶置于胃蛋白酶的最適pH中，酶活性為零的原因是____________________________________________________________________________；胃蛋白酶隨食物一起進(jìn)入腸道，最終被腸道中消化酶水解成________。
(2)若將圖甲的實(shí)驗(yàn)溫度調(diào)到16 ℃，請(qǐng)?jiān)趫D甲中畫出幽門盲囊蛋白酶在不同pH條件下的酶活性。
(3)僅通過圖乙能判斷出各種酶的最適溫度嗎？________。若已知胃蛋白酶的最適溫度在研究小組的研究范圍之內(nèi)，請(qǐng)判斷該酶的最適溫度范圍____________。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究胃蛋白酶的最適溫度(寫出實(shí)驗(yàn)思路)：_______________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案精析
例1　B　[第一次觀察時(shí)由于未滴加蔗糖溶液，細(xì)胞還沒有發(fā)生質(zhì)壁分離，較易觀察到的是紫色的大液泡，由于此時(shí)液泡占整個(gè)細(xì)胞體積的比例較大，因此觀察到的無色的細(xì)胞溶膠區(qū)域應(yīng)較小，A錯(cuò)誤；第二次觀察時(shí)已經(jīng)通過引流法使紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞浸潤(rùn)在蔗糖溶液中，可以發(fā)現(xiàn)首先從細(xì)胞的角隅處開始發(fā)生質(zhì)壁分離，B正確；吸水紙的主要作用是吸引蔗糖溶液或清水，使溶液浸潤(rùn)整個(gè)標(biāo)本，C錯(cuò)誤；第一次顯微觀察是為了獲得實(shí)驗(yàn)前的現(xiàn)象，便于和實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象變化進(jìn)行前后對(duì)照，因此不能省略，D錯(cuò)誤。]
例2　D　[圓點(diǎn)①處理的液體僅為清水，未添加試劑，屬于空白對(duì)照處理的圓點(diǎn)，A正確；圓點(diǎn)②加入的是煮沸的新鮮唾液，其中淀粉酶的空間結(jié)構(gòu)被高溫破壞而失活，使淀粉未被分解，所以遇碘－碘化鉀溶液呈現(xiàn)藍(lán)色，圓點(diǎn)③加入的是與鹽酸混合的新鮮唾液，其中淀粉酶的空間結(jié)構(gòu)被鹽酸破壞而失活，使淀粉未被分解，所以遇碘－碘化鉀溶液呈現(xiàn)藍(lán)色，故圓點(diǎn)②和圓點(diǎn)③的顏色反應(yīng)結(jié)果相同，是由于高溫和鹽酸改變了唾液中酶的活性，B正確；蔗糖酶具有專一性，不能水解淀粉，故圓點(diǎn)⑤呈現(xiàn)藍(lán)色。若使用的蔗糖酶溶液含有淀粉酶，淀粉被分解，圓點(diǎn)⑤將呈現(xiàn)紅棕色，D錯(cuò)誤。]
例3　(1)②過氧化氫溶液?、?適量且)等量　④同一位置(高度)　⑤相同且適宜的條件下放置一段時(shí)間　(2)乙　(3)①酶具有催化作用?、诿妇哂懈咝浴、劬弥脮?huì)導(dǎo)致酶失活(環(huán)境因素會(huì)影響酶的活性，甚至失活等)　(4)甲、丙　馬鈴薯勻漿
解析　(2)據(jù)題圖可知，乙裝置中為新鮮的肝臟勻漿，故其中的過氧化氫酶含量最多，單位時(shí)間的氧氣產(chǎn)生量最大，預(yù)期乙裝置中小型圓底燒瓶最先浮起。(3)與常溫相比，加入酶后反應(yīng)變快，故可推測(cè)酶具有催化作用；甲和乙的不同在于催化劑種類不同，與無機(jī)催化劑甲相比，乙催化效率高，故說明酶具有高效性；乙和丙的結(jié)果可以說明久置會(huì)導(dǎo)致酶失活(環(huán)境因素會(huì)影響酶的活性，甚至失活等)。(4)本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄窟^氧化氫酶的相關(guān)特性和影響其活性的因素，則實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組為甲、丙，實(shí)驗(yàn)組為乙；由于馬鈴薯勻漿中也含有過氧化氫酶，故中學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用植物性新鮮材料馬鈴薯勻漿來代替新鮮肝臟勻漿。
跟蹤訓(xùn)練
1．A　[b步驟是在顯微鏡下觀察液泡的大小和細(xì)胞膜及其以內(nèi)部分與細(xì)胞壁的位置，而不是細(xì)胞質(zhì)的大小，A錯(cuò)誤；c步驟是進(jìn)行質(zhì)壁分離處理的實(shí)驗(yàn)操作，e步驟是進(jìn)行質(zhì)壁分離復(fù)原處理的實(shí)驗(yàn)操作，所以e步驟滴加的是清水，B正確；d、f步驟分別是觀察質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原的現(xiàn)象，C正確；本實(shí)驗(yàn)對(duì)照設(shè)計(jì)十分巧妙，前后形成自身對(duì)照，D正確。]
2．C
3．C　[幼苗培養(yǎng)的條件包括溫度等在實(shí)驗(yàn)中屬于無關(guān)變量，要保持相同且適宜，B正確；由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，施用硫酸鋅溶液的最佳濃度范圍是12～20 mg/L，C錯(cuò)誤；植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜，當(dāng)外界溶液濃度高于細(xì)胞液濃度時(shí)，植物細(xì)胞會(huì)失水，高濃度的硫酸鋅溶液處理后，番茄幼苗可能因?yàn)槭?，D正確。]
4．(1)整片吞服　整片吞服使腸溶衣包裹的酶在腸液中發(fā)揮作用(或嚼碎服用，腸溶衣包裹的酶釋放后會(huì)在酸性的胃液中失活而無法發(fā)揮作用)　(2)①適量pH＝1.5 的緩沖溶液?、诘攘?pH＝1.5 的緩沖溶液　③37 ℃恒溫水浴箱　④試管A的蛋白塊體積變小(或消失)，試管B的蛋白塊基本不變　(3)用溫水送服(或不可用過燙的開水送服)
解析　(1)“多酶片”是被雙層包裹的藥物，為使藥物充分發(fā)揮作用，使用時(shí)建議整片吞服，這是因?yàn)檎谭鼓c溶衣在胃液中不被破壞，確保腸溶衣包裹的酶在腸液中發(fā)揮作用，若嚼碎服用，腸溶衣包裹的酶釋放后會(huì)在酸性的胃液中失活，從而導(dǎo)致無法發(fā)揮作用。(2)本實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證多酶片中的胃蛋白酶具有幫助人體消化的作用，該實(shí)驗(yàn)的自變量為是否使用多酶片，因變量為酶促反應(yīng)速率，因此實(shí)驗(yàn)步驟如下：①制備胃蛋白酶溶液：取適量多酶片放入盛有適量pH＝1.5 的緩沖溶液的燒杯中，這樣可以保證胃蛋白酶的活性，幾分鐘后待糖衣溶解，取上層溶液備用；②取試管A(實(shí)驗(yàn)組)加入適量上述制備的胃蛋白酶溶液，試管B(對(duì)照組)加入等量 pH＝1.5的緩沖溶液作為對(duì)照；③分別往試管A、B中加入一塊大小相同的蛋白塊，在37 ℃恒溫水浴箱中保溫30分鐘，其目的是保證酶促反應(yīng)的適宜溫度條件；④觀察兩支試管中蛋白塊的體積變化。若實(shí)驗(yàn)結(jié)果為試管A的蛋白塊體積變小(或消失)，試管B的蛋白塊基本不變，則該結(jié)果支持上述結(jié)論。(3)多酶片中含有多種酶類，且不同種類的酶發(fā)揮催化作用所需要的外界環(huán)境條件不同，但都需要適宜的溫度，因此在服用多酶片時(shí)應(yīng)用溫水送服(或不可用過燙的開水送服)，否則會(huì)導(dǎo)致酶的空間結(jié)構(gòu)受到破壞，無法發(fā)揮應(yīng)有的作用。
5．(1)作為對(duì)照　神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)　(2)抑制　線粒體　(3)1、2、3(或2、3)　ATP(或能量)　(4)④　(5)尾部疏水　蛋白質(zhì)　氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序不同，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不同　①②③④
解析　(1)第1組實(shí)驗(yàn)沒有加入藥物，作為對(duì)照組，在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)注入少量放射性同位素24Na＋，周圍溶液中出現(xiàn)24Na＋，說明24Na＋來源于神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)。(2)實(shí)驗(yàn)組2和實(shí)驗(yàn)組3比較發(fā)現(xiàn)，加入某種藥物后，神經(jīng)細(xì)胞周圍溶液中沒有出現(xiàn)24Na＋，加入某種藥物，且加入ATP(能量物質(zhì))，神經(jīng)細(xì)胞周圍溶液中出現(xiàn)24Na＋，則說明該藥物能抑制細(xì)胞呼吸，減少能量供應(yīng)，神經(jīng)細(xì)胞不能排出24Na＋，說明該藥物最可能作用于神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的線粒體。(3)通過1、2、3(或2、3)組對(duì)比發(fā)現(xiàn)，加入某種藥物后，溶液中24Na＋的量不增加，而加入ATP后，溶液中24Na＋的量增加，由此可見，神經(jīng)細(xì)胞排出24Na＋需要消耗ATP(能量)。(4)Na＋排出細(xì)胞膜需要消耗能量，故24Na＋排出細(xì)胞膜的方式是主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，圖中④為主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(需要消耗ATP)。(5)圖中的①表示擴(kuò)散，圖中甲表示磷脂雙分子層，磷脂分子具有疏水的尾部，故神經(jīng)細(xì)胞吸收水溶性分子或離子往往不能通過方式①(擴(kuò)散)。圖中乙表示蛋白質(zhì)，由于組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序不同，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不同，故蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)具有多樣性。圖中的所有運(yùn)輸方式即①(擴(kuò)散)、②(易化擴(kuò)散)、③(易化擴(kuò)散)、④(主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn))都體現(xiàn)了神經(jīng)細(xì)胞膜的功能特性(選擇透過性)。
6．(1)胃蛋白酶的最適pH為2左右，腸蛋白酶的最適pH為7.5左右，將腸蛋白酶置于胃蛋白酶的最適pH中，由于pH過低，腸蛋白酶變性失活，活性為零　氨基酸　(2)如圖所示
(3)不能　17～19 ℃　將胃蛋白酶均分為若干組，分別放置在不同的試管中；同時(shí)取相同大小質(zhì)量的蛋白塊若干，均分為若干組，置于不同試管中，取一組蛋白酶和一組蛋白塊試管置于17～19 ℃系列梯度的溫水浴中一段時(shí)間后，將每組蛋白塊與蛋白酶混合，觀察蛋白塊的分解速率，并記錄
解析　(1)胃蛋白酶的最適pH為2左右，腸蛋白酶的最適pH為7.5左右，將腸蛋白酶置于胃蛋白酶的最適pH中，由于pH過低，腸蛋白酶變性失活，活性為零。胃蛋白酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，隨食物一起進(jìn)入腸道，最終被腸道中的消化酶水解成氨基酸。(2)溫度調(diào)到16 ℃，酶活性降低，但最適pH不變，具體圖示見答案。(3)分析圖乙的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，胃蛋白酶、腸蛋白酶和幽門盲囊蛋白酶的活性隨溫度的升高而升高，在此溫度范圍內(nèi)并沒有出現(xiàn)峰值，所以實(shí)驗(yàn)不能判斷三種酶的最適溫度。若已知胃蛋白酶的最適溫度在研究小組的研究范圍之內(nèi)，判斷該酶的最適溫度范圍為17～19 ℃，實(shí)驗(yàn)思路見答案。(共54張PPT)
微專題三
生物學(xué)實(shí)驗(yàn)初識(shí)
第三章 細(xì)胞的代謝
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一、生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的變量
1.自變量：在實(shí)驗(yàn)中人為控制的變量。
2.因變量：隨自變量的變化而變化的變量。
3.無關(guān)變量：除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的變量。無關(guān)變量的“無關(guān)”是指與實(shí)驗(yàn)研究目的無關(guān)，并不是指與因變量無關(guān)。
二、生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則
1.科學(xué)性原則
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)必須有充分的科學(xué)依據(jù)，科學(xué)性原則包括實(shí)驗(yàn)原理的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)材料選擇的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)方法的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理的科學(xué)性。
2.對(duì)照性原則
對(duì)照實(shí)驗(yàn)是除所控因素(自變量)外其他條件與被對(duì)照實(shí)驗(yàn)完全相同的實(shí)驗(yàn)。科學(xué)地設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，能夠有效地排除其他因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可信度。設(shè)置對(duì)照組有4種方法：
類型 設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn) 舉例
空白對(duì)照 對(duì)照組不作任何處理或加入適量蒸餾水(生理鹽水) 如驗(yàn)證酶的催化功能，則對(duì)照組不作任何處理，讓其自然反應(yīng)
自身對(duì)照 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組處理都在同一實(shí)驗(yàn)對(duì)象上進(jìn)行 植物細(xì)胞質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)中對(duì)同一裝片2次實(shí)驗(yàn)處理，
3次觀察
類型 設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn) 舉例
條件對(duì)照 給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理(不是實(shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的實(shí)驗(yàn)變量)，但這種處理是作為對(duì)照的，通過得出兩種相互對(duì)立或相同的結(jié)論，以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性 在“驗(yàn)證生命活動(dòng)的直接供能物質(zhì)是ATP而不是葡萄糖”實(shí)驗(yàn)中，甲組為實(shí)驗(yàn)組(加ATP)，乙組為條件對(duì)照組(加葡萄糖)，不添加任何物質(zhì)的丙組是空白對(duì)照組
相互對(duì)照 不單獨(dú)設(shè)置對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互對(duì)照 探究“pH(溫度)對(duì)酶活性的影響”中系列pH(溫度)實(shí)驗(yàn)裝置
3.單一變量原則和等量原則
(1)不論一個(gè)實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)變量，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組只有一個(gè)變量(自變量)不同。
(2)實(shí)驗(yàn)中要盡可能避免無關(guān)變量的干擾。例如，在“探究淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖水解作用”的實(shí)驗(yàn)中，加入的底物種類不同是單一變量，而加入的淀粉酶的量、底物的量、反應(yīng)溫度、pH則應(yīng)控制在相同且適宜的條件，即等量原則，防止無關(guān)變量干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
4.平行重復(fù)性原則
同時(shí)處理多個(gè)實(shí)驗(yàn)材料或進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，可以避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性，使結(jié)論更準(zhǔn)確。
5.實(shí)例分析
(1)酶相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究中的變量分析
項(xiàng)目 變量分析 酶的高效性 自變量 不同的催化劑，即無機(jī)催化劑與酶等
因變量 底物的分解速率或產(chǎn)物的生成速率
無關(guān)變量 底物量、酶的數(shù)量、反應(yīng)溫度、pH等
酶的專一性 自變量 不同底物或不同酶液
因變量 底物是否被分解或有無產(chǎn)物生成
無關(guān)變量 底物量、酶的數(shù)量、反應(yīng)溫度、pH等
項(xiàng)目 變量分析 影響酶催化功 能的 因素 溫度 自變量 一系列溫度梯度(至少三組)
因變量 底物的分解速率或剩余量(產(chǎn)物的生成速率或產(chǎn)生量)
無關(guān)變量 底物濃度、試劑量、酶濃度、pH等
pH 自變量 一系列pH梯度(至少三組)
因變量 底物的分解速率或剩余量(產(chǎn)物的生成速率或產(chǎn)生量)
無關(guān)變量 底物濃度、試劑量、酶濃度、溫度等
(2)“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原”實(shí)驗(yàn)存在自身對(duì)照，分析如下：
①實(shí)驗(yàn)對(duì)象：同一成熟的植物細(xì)胞。
②觀察對(duì)象：液泡大小和顏色的變化。
③在這一實(shí)驗(yàn)中有兩次對(duì)照，具體如下：
例1　在“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中，對(duì)紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時(shí)裝片進(jìn)行了三次觀察(如圖所示)。下列有關(guān)敘述正確的是
A.第一次觀察時(shí)容易看到紫色大液泡和較大的無色細(xì)胞溶膠區(qū)域
B.第二次觀察時(shí)可以發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)壁分離首先發(fā)生在細(xì)胞的角隅處
C.吸水紙的主要作用是吸除滴管滴加的多余液體，以免污染鏡頭
D.通?？梢允÷缘谝淮物@微觀察步驟節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間
√
第一次觀察時(shí)由于未滴加蔗糖溶液，細(xì)胞還沒有發(fā)生質(zhì)壁分離，較易觀察到的是紫色的大液泡，由于此時(shí)液泡占整個(gè)細(xì)胞體積的比例較大，因此觀察到的無色的細(xì)胞溶膠區(qū)域應(yīng)較小，A錯(cuò)誤；
第二次觀察時(shí)已經(jīng)通過引流法使紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞浸潤(rùn)在蔗糖溶液中，可以發(fā)現(xiàn)首先從細(xì)胞的角隅處開始發(fā)生質(zhì)壁分離，B正確；
吸水紙的主要作用是吸引蔗糖溶液或清水，使溶液浸潤(rùn)整個(gè)標(biāo)本，C錯(cuò)誤；
第一次顯微觀察是為了獲得實(shí)驗(yàn)前的現(xiàn)象，便于和實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象變化進(jìn)行前后對(duì)照，因此不能省略，D錯(cuò)誤。
例2　(2024·金華高一期中)在淀粉－瓊脂塊上的5個(gè)圓點(diǎn)位置，分別用蘸有不同液體的棉簽涂抹，然后將其放入37 ℃恒溫箱中保溫。2 h后取出淀粉－瓊脂塊，用碘－碘化鉀溶液(紅棕色)處理1 min，然后用清水沖洗掉碘－碘化鉀溶液，觀察圓點(diǎn)的顏色變化。五種處理的結(jié)果記錄如表。下列敘述錯(cuò)誤的是
位置 處理圓點(diǎn)的液體 碘－碘化鉀溶液處理后的顏色反應(yīng)
① 清水 藍(lán)色
② 煮沸的新鮮唾液 藍(lán)色
③ 與鹽酸混合的新鮮唾液 藍(lán)色
④ 新鮮唾液 紅棕色
⑤ 2%的蔗糖酶溶液 ？
A.圓點(diǎn)①屬于對(duì)照處理的圓點(diǎn)，因?yàn)樘幚淼囊后w僅為清水，未添加試劑
B.圓點(diǎn)②和圓點(diǎn)③的顏色反應(yīng)結(jié)果，是由于高溫和鹽酸改變了唾液中酶
的活性
C.圓點(diǎn)④中唾液進(jìn)行適當(dāng)?shù)南♂尯蟮玫较嗤膶?shí)驗(yàn)結(jié)果，是因?yàn)槊妇哂?br/>高效性
D.若圓點(diǎn)⑤呈現(xiàn)藍(lán)色，很可能是使用的蔗糖酶溶液含有淀粉酶
√
圓點(diǎn)①處理的液體僅為清水，未添加試劑，屬于空白對(duì)照處理的圓點(diǎn)，A正確；
圓點(diǎn)②加入的是煮沸的新鮮唾液，其中淀粉酶的空間結(jié)構(gòu)被高溫破壞而失活，使淀粉未被分解，所以遇碘－碘化鉀溶液呈現(xiàn)藍(lán)色，圓點(diǎn)③加入的是與鹽酸混合的新鮮唾液，其中淀粉酶的空間結(jié)構(gòu)被鹽酸破壞而失活，使淀粉未被分解，所以遇碘－碘化鉀溶液呈現(xiàn)藍(lán)色，故圓點(diǎn)②和圓點(diǎn)③的顏色反應(yīng)結(jié)果相同，是由于高溫和鹽酸改變了唾液中酶的活性，B正確；
蔗糖酶具有專一性，不能水解淀粉，故圓點(diǎn)⑤呈現(xiàn)藍(lán)色。若使用的蔗糖酶溶液含有淀粉酶，淀粉被分解，圓點(diǎn)⑤將呈現(xiàn)紅棕色，D錯(cuò)誤。
三、生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般步驟
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程序：明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹治鰧?shí)驗(yàn)原理→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→實(shí)驗(yàn)結(jié)果→得出結(jié)論。
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>(1)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：尋找題干信息，一般寫有“驗(yàn)證……”，驗(yàn)證內(nèi)容為一個(gè)確定的事實(shí)、道理或結(jié)論，即為該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br/>(2)探究性實(shí)驗(yàn)：首先分析實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量。此類實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊话銜鴮憺椤疤骄孔宰兞繉?duì)因變量的影響”“探究自變量與因變量的關(guān)系”“探究自變量的作用”等，或者即便帶有“驗(yàn)證”二字，但不是確定的結(jié)論。
2.實(shí)驗(yàn)假設(shè)
實(shí)驗(yàn)假設(shè)就是依據(jù)你要研究的對(duì)象或者研究目的作出推測(cè)，假設(shè)通常有一種或幾種答案或解釋。但是需要注意的是，提出假說要有理論依據(jù)，因?yàn)榇祟愵}目一般伴隨著開放性答案。比如“你提出此假設(shè)的依據(jù)是什么”。這類題型的答法：“如果……現(xiàn)象，則……結(jié)論”。
3.實(shí)驗(yàn)原理
實(shí)驗(yàn)基本原理是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所依據(jù)的理論根據(jù)，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和思路。所以，要掌握生物教材中涉及的各種試劑的選擇依據(jù)及相應(yīng)生理過程，進(jìn)而確定實(shí)驗(yàn)原理。
4.實(shí)驗(yàn)思路
實(shí)驗(yàn)思路不需要寫出具體的可操作的實(shí)驗(yàn)步驟，只需一個(gè)大致的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程。比如：用某種方法處理某種材料，觀察其對(duì)某方面的影響效果。
5.實(shí)驗(yàn)步驟
根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮吞岢龅募僭O(shè)，確定實(shí)驗(yàn)的基本思路，確定選材、裝置及實(shí)驗(yàn)對(duì)照等。并且設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的具體方法和步驟，按照設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行操作。
(1)共性處理實(shí)驗(yàn)材料：取材、分組、編號(hào)。
比如：取若干生長(zhǎng)狀況相似的材料隨機(jī)均分為若干組，并編號(hào)為A、B、C或者甲、乙、丙……
大家可根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)靈活地進(jìn)行語言描述。比如：植物“選擇長(zhǎng)勢(shì)相同、大小相似的同種植物(或者同種植物的相同部位)隨機(jī)等量分組，分別編號(hào)為A、B、C……”；動(dòng)物“選擇生理狀況相似、性別相同、健康的某種動(dòng)物隨機(jī)等量分組，分別編號(hào)為A、B、C……”；溶液“取三支試管，分別編號(hào)為A、B、C……，各加入等量的某溶液”。
(2)單一變量原則，對(duì)照處理各組材料。
對(duì)照組：不施加實(shí)驗(yàn)變量；實(shí)驗(yàn)組：施加實(shí)驗(yàn)變量。除此之外，大家注意要控制無關(guān)變量，保證其他條件(如溫度、pH、光強(qiáng)度、飼料種類和數(shù)量、喂養(yǎng)次數(shù)、時(shí)間等)相同且適宜，試劑等量且適量。
(3)相同條件培養(yǎng)相同時(shí)間。
(4)觀察記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
比如：將某某放在相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后，觀察(顏色變化、沉淀反應(yīng)、形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理特征變化等)或測(cè)定(生長(zhǎng)發(fā)育速度、生化反應(yīng)速度等)……，記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行相關(guān)處理。
6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論
實(shí)驗(yàn)結(jié)果是從實(shí)驗(yàn)中得出的數(shù)據(jù)或現(xiàn)象，可觀察或可記錄，而實(shí)驗(yàn)結(jié)論是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析后得出的結(jié)論。
(1)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)結(jié)論一般就在題目中，就是“驗(yàn)證……”
“證明……”等后面的文字。
(2)探究性實(shí)驗(yàn)：探究性實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論不是唯一的，所以要求大家把各種可能的結(jié)果全部列出。一般描述為“若出現(xiàn)某實(shí)驗(yàn)結(jié)果，則說明某實(shí)驗(yàn)結(jié)論”。
例3　某同學(xué)在研究過氧化氫酶的相關(guān)特性和影響其活性的相關(guān)因素時(shí)，設(shè)計(jì)了如圖甲、乙、丙3組實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)補(bǔ)充完成實(shí)驗(yàn)思路，并完成其他相關(guān)問題：
(1)實(shí)驗(yàn)步驟：
①準(zhǔn)備3個(gè)完全相同的大燒杯，
各裝入等量的清水(足夠多)。
②在事先準(zhǔn)備好的3個(gè)完全相同的小型圓底燒瓶中分別加入等量的______________。
③向各小型圓底燒瓶中迅速加入____________的相應(yīng)物質(zhì)。
過氧化氫溶液
(適量且)等量
④燒瓶口緊包著一個(gè)小氣球，使小型圓底燒瓶沉于燒杯底部的_________
_______(瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生氣體達(dá)到一定量時(shí)燒瓶即可浮起)。
⑤________________________________，仔細(xì)觀察各個(gè)裝置中小型圓底燒瓶的位置變化。
同一位置
(高度)
相同且適宜的條件下放置一段時(shí)間
(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)：______裝置中的小型圓底燒瓶最先浮起。
乙
據(jù)題圖可知，乙裝置中為新鮮的肝臟勻漿，故其中的過氧化氫酶含量最多，單位時(shí)間的氧氣產(chǎn)生量最大，預(yù)期乙裝置中小型圓底燒瓶最先浮起。
(3)請(qǐng)寫出至少3個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①_______________；②______________；
③_____________________________________________________。
酶具有催化作用
與常溫相比，加入酶后反應(yīng)變快，故可推測(cè)酶具有催化作用；甲和乙的不同在于催化劑種類不同，與無機(jī)催化劑甲相比，乙催化效率高，故說明酶具有高效性；乙和丙的結(jié)果可以說明久置會(huì)導(dǎo)致酶失活(環(huán)境因素會(huì)影響酶的活性，甚至失活等)。
酶具有高效性
久置會(huì)導(dǎo)致酶失活(環(huán)境因素會(huì)影響酶的活性，甚至失活等)
(4)甲、乙、丙3組實(shí)驗(yàn)，其中_______為對(duì)照組。中學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用植物性新鮮材料___________來代替新鮮肝臟勻漿。
甲、丙
本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄窟^氧化氫酶的相關(guān)特性和影響其活性的因素，則實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組為甲、丙，實(shí)驗(yàn)組為乙；由于馬鈴薯勻漿中也含有過氧化氫酶，故中學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用植物性新鮮材料馬鈴薯勻漿來代替新鮮肝臟勻漿。
馬鈴薯勻漿
1.如圖為某同學(xué)進(jìn)行的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的基本操作步驟，下列敘述錯(cuò)誤的是
1
2
3
4
5
6
A.b步驟是觀察細(xì)胞質(zhì)大小及細(xì)胞壁的位置
B.e步驟滴加的是清水
C.該實(shí)驗(yàn)是觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與質(zhì)壁分離復(fù)原
D.實(shí)驗(yàn)前后的處理形成了自身對(duì)照
√
1
2
3
4
5
6
b步驟是在顯微鏡下觀察液泡
的大小和細(xì)胞膜及其以內(nèi)部分
與細(xì)胞壁的位置，而不是細(xì)胞
質(zhì)的大小，A錯(cuò)誤；
c步驟是進(jìn)行質(zhì)壁分離處理的實(shí)驗(yàn)操作，e步驟是進(jìn)行質(zhì)壁分離復(fù)原處理的實(shí)驗(yàn)操作，所以e步驟滴加的是清水，B正確；
d、f步驟分別是觀察質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原的現(xiàn)象，C正確；
本實(shí)驗(yàn)對(duì)照設(shè)計(jì)十分巧妙，前后形成自身對(duì)照，D正確。
1
2
3
4
5
6
2.(2024·金華高一期末)某同學(xué)進(jìn)行了比較過氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)，所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)分組如圖所示，各試管中均已加入等量、適量的過氧化氫溶液。下列敘述正確的是
A.本實(shí)驗(yàn)的自變量是催化劑種類
B.1號(hào)與2號(hào)試管對(duì)照可說明酶具
有高效性
C.1號(hào)與4號(hào)試管對(duì)照可說明酶具有催化作用
D.3號(hào)與4號(hào)試管對(duì)照可說明酶具有專一性
√
3.(2024·溫州高一期中)為探究種植番茄時(shí)施用鋅肥的最佳濃度范圍，科研人員將多株長(zhǎng)勢(shì)相同的番茄幼苗均分為8組，分別噴施不同濃度的硫酸鋅溶液，結(jié)果如圖所示(不考慮SO對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響)。
下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是
A.該實(shí)驗(yàn)的自變量是硫酸鋅溶液的濃度，
因變量是平均果實(shí)產(chǎn)量
B.每組幼苗培養(yǎng)的條件包括溫度等應(yīng)相
同且適宜
C.由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，施用硫酸鋅溶液的最佳濃度范圍是12～16 mg/L
D.高濃度的硫酸鋅溶液處理后，番茄幼苗可能因?yàn)槭?br/>√
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
幼苗培養(yǎng)的條件包括溫度等在實(shí)驗(yàn)中
屬于無關(guān)變量，要保持相同且適宜，
B正確；
由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，施用硫酸鋅溶液的
最佳濃度范圍是12～20 mg/L，C錯(cuò)誤；
植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜，當(dāng)外界溶液濃度高于細(xì)胞液濃度時(shí)，植物細(xì)胞會(huì)失水，高濃度的硫酸鋅溶液處理后，番茄幼苗可能因?yàn)槭?，D正確。
1
2
3
4
5
6
4.(2024·浙江9＋1高中聯(lián)盟高一期中)“多酶片”是經(jīng)特殊工藝制成的雙層藥片，可用于治療消化不良、食欲缺乏，如圖為多酶片內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)分析回答下列問題：
(1)為充分發(fā)揮多酶片的作用，
使用時(shí)應(yīng)__________(填“整
片吞服”或“嚼碎服用”)，理由是_________________________________
_______________________________________________________________
______________。
整片吞服
整片吞服使腸溶衣包裹的酶在腸液中發(fā)揮作用(或嚼碎服用，腸溶衣包裹的酶釋放后會(huì)在酸性的胃液中失活而無法發(fā)揮作用)
“多酶片”是被雙層包裹的藥物，為使藥物充分發(fā)揮作用，使用時(shí)建議整片吞服，這是因?yàn)檎谭鼓c溶衣在胃液中不被破壞，確保腸溶衣包裹的酶在腸液中發(fā)揮作用，若嚼碎服用，腸溶衣包裹的酶釋放后會(huì)在酸性的胃液中失活，從而導(dǎo)致無法發(fā)揮作用。
1
2
3
4
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6
1
2
3
4
5
6
(2)某同學(xué)為了驗(yàn)證多酶片中的胃蛋白酶具有幫助人體消化的作用，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)：
材料用具：多酶片一盒、大小相同的蛋白塊若干、pH＝1.5的緩沖溶液、pH＝8.5的緩沖溶液、蒸餾水、恒溫水浴箱等。
實(shí)驗(yàn)步驟：
①制備胃蛋白酶溶液：取適量多酶片放入盛有_______________________
的燒杯中，幾分鐘后待糖衣溶解，取上層溶液備用；
適量pH＝1.5 的緩沖溶液
1
2
3
4
5
6
本實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證多酶片中的胃蛋白酶具有幫助人體消化的作用，該實(shí)驗(yàn)的自變量為是否使用多酶片，因變量為酶促反應(yīng)速率，因此實(shí)驗(yàn)步驟如下：
制備胃蛋白酶溶液：取適量多酶片放入盛有適量pH＝1.5 的緩沖溶液的燒杯中，這樣可以保證胃蛋白酶的活性，幾分鐘后待糖衣溶解，取上層溶液備用；
1
2
3
4
5
6
②取試管A加入適量上述制備的胃蛋白酶溶液，試管B加入_____________
_________作為對(duì)照；
等量pH＝1.5的
緩沖溶液
取試管A(實(shí)驗(yàn)組)加入適量上述制備的胃蛋白酶溶液，試管B(對(duì)照組)加入等量 pH＝1.5的緩沖溶液作為對(duì)照；
1
2
3
4
5
6
③分別往試管A、B中加入一塊大小相同的蛋白塊，在________________中保溫30分鐘。
37 ℃恒溫水浴箱
分別往試管A、B中加入一塊大小相同的蛋白塊，在37 ℃恒溫水浴箱中保溫30分鐘，其目的是保證酶促反應(yīng)的適宜溫度條件；
1
2
3
4
5
6
④觀察兩支試管中蛋白塊的體積變化。
預(yù)期結(jié)果：_____________________________________________________。
試管A的蛋白塊體積變小(或消失)，試管B的蛋白塊基本不變
觀察兩支試管中蛋白塊的體積變化。若實(shí)驗(yàn)結(jié)果為試管A的蛋白塊體積變小(或消失)，試管B的蛋白塊基本不變，則該結(jié)果支持上述結(jié)論。
1
2
3
4
5
6
(3)結(jié)合所學(xué)的知識(shí)，你認(rèn)為服用多酶片時(shí)還應(yīng)注意___________________
__________________(答出一點(diǎn)即可)。
用溫水送服(或不可
多酶片中含有多種酶類，且不同種類的酶發(fā)揮催化作用所需要的外界環(huán)境條件不同，但都需要適宜的溫度，因此在服用多酶片時(shí)應(yīng)用溫水送服(或不可用過燙的開水送服)，否則會(huì)導(dǎo)致酶的空間結(jié)構(gòu)受到破壞，無法發(fā)揮應(yīng)有的作用。
用過燙的開水送服)
1
2
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6
5.(2024·寧波高一期中)科學(xué)家在研究Na＋通過細(xì)胞膜的運(yùn)輸方式時(shí)做了如下實(shí)驗(yàn)：向槍烏賊的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)注入微量的放射性同位素24Na＋，在不同條件下分別檢測(cè)神經(jīng)細(xì)胞周圍溶液中的24Na＋，實(shí)驗(yàn)方法和現(xiàn)象如表。
1
2
3
4
5
6
分組 實(shí)驗(yàn)處理步驟 觀察到的現(xiàn)象
① ② ③ 1 向槍烏賊的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)注入微量的放射性同位素24Na＋ 無 無 神經(jīng)細(xì)胞周圍溶液中出現(xiàn)24Na＋
2 向槍烏賊的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)注入微量的放射性同位素24Na＋ 加入某種藥物 無 神經(jīng)細(xì)胞周圍溶液中沒有出現(xiàn)24Na＋
3 向槍烏賊的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)注入微量的放射性同位素24Na＋ 加入某種藥物 加入ATP(能量物質(zhì)) 神經(jīng)細(xì)胞周圍溶液中出現(xiàn)24Na＋
1
2
3
4
5
6
如圖表示物質(zhì)通過細(xì)胞膜進(jìn)出神經(jīng)細(xì)胞的示意圖，甲、乙表示物質(zhì)，①②③④表示跨膜運(yùn)輸方式。回答
下列問題：
(1)第1組實(shí)驗(yàn)的作用是_________，
神經(jīng)細(xì)胞周圍溶液中出現(xiàn)的24Na＋
來源于____________。
作為對(duì)照
神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)
第1組實(shí)驗(yàn)沒有加入藥物，作為對(duì)照組，在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)注入少量放射性同位素24Na＋，周圍溶液中出現(xiàn)24Na＋，說明24Na＋來源于神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)。
1
2
3
4
5
6
(2)“某種藥物”的作用機(jī)理是________(填“促進(jìn)”或“抑制”)細(xì)胞呼吸，與此過程相關(guān)的細(xì)胞器是________。
抑制
線粒體
實(shí)驗(yàn)組2和實(shí)驗(yàn)組3比較發(fā)現(xiàn)，加入某種藥物后，神經(jīng)細(xì)胞周圍溶液中沒有出現(xiàn)24Na＋，加入某種藥物，且加入ATP(能量物質(zhì))，神經(jīng)細(xì)胞周圍溶液中出現(xiàn)24Na＋，則說明該藥物能抑制細(xì)胞呼吸，減少能量供應(yīng)，神經(jīng)細(xì)胞不能排出24Na＋，說明該藥物最可能作用于神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的線粒體。
1
2
3
4
5
6
(3)通過________________組對(duì)比，說明神經(jīng)細(xì)胞排出24Na＋需要消耗____________。
1、2、3(或2、3)
ATP(或能量)
通過1、2、3(或2、3)組對(duì)比發(fā)現(xiàn)，加入某種藥物后，溶液中24Na＋的量不增加，而加入ATP后，溶液中24Na＋的量增加，由此可見，神經(jīng)細(xì)胞排出24Na＋需要消耗ATP(能量)。
1
2
3
4
5
6
(4)該研究結(jié)果說明Na＋通過細(xì)胞膜的方式如圖中的_____(填序號(hào))。
④
Na＋排出細(xì)胞膜需要消耗能量，故24Na＋排出細(xì)胞膜的方式是主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，圖中④為主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(需要消耗ATP)。
1
2
3
4
5
6
(5)神經(jīng)細(xì)胞吸收水溶性分子或離子往往不能通過方式①，這與甲的某種分子特性有關(guān)，即______
______；乙表示________，乙的
尾部
疏水
蛋白質(zhì)
結(jié)構(gòu)具有多樣性，原因是________________________________________
_______________。圖中能體現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞膜的功能特性的運(yùn)輸方式是__________(填序號(hào))。
氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序不同，蛋白質(zhì)
的空間結(jié)構(gòu)不同
①②③④
圖中的①表示擴(kuò)散，圖中甲表示磷脂雙分子層，磷脂分子具有疏水的尾部，故神經(jīng)細(xì)胞吸收水溶性分子或離子往往不能通過方式
①(擴(kuò)散)。圖中乙表示蛋白質(zhì)，由于組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序不同，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不同，故蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)具有多樣性。圖中的所有運(yùn)輸方式即①(擴(kuò)散)、②(易化擴(kuò)散)、③(易化擴(kuò)散)、④(主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn))都體現(xiàn)了神經(jīng)細(xì)胞膜的功能特性(選擇透過性)。
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2
3
4
5
6
1
2
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4
5
6
6.(2024·浙江浙南名校聯(lián)盟高一期中)某科研小組對(duì)某種水產(chǎn)魚消化道中的蛋白酶的活性進(jìn)行研究，其中圖甲是在17 ℃的室溫中進(jìn)行的，圖乙是在各種酶的最適pH條件下進(jìn)行的。具體結(jié)果如圖：
1
2
3
4
5
6
回答下列問題：
(1)由圖甲可知，將腸蛋白酶置于胃蛋白酶的最適
pH中，酶活性為零的原因是__________________
___________________________________________
___________________________________________
___________________________；胃蛋白酶隨食物一起進(jìn)入腸道，最終被腸道中消化酶水解成________。
胃蛋白酶的最適pH
為2左右，腸蛋白酶的最適pH為7.5左右，將腸蛋
白酶置于胃蛋白酶的最適pH中，由于pH過低，
腸蛋白酶變性失活，活性為零
氨基酸
1
2
3
4
5
6
胃蛋白酶的最適pH為2左右，腸蛋白酶的最適pH為7.5左右，將腸蛋白酶置于胃蛋白酶的最適pH中，由于pH過低，腸蛋白酶變性失活，活性為零。胃蛋白酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，隨食物一起進(jìn)入腸道，最終被腸道中的消化酶水解成氨基酸。
1
2
3
4
5
6
(2)若將圖甲的實(shí)驗(yàn)溫度調(diào)到16 ℃，請(qǐng)?jiān)趫D甲中畫出幽門盲囊蛋白酶在不同pH條件下的酶活性。
答案　如圖所示
溫度調(diào)到16 ℃，酶活性降低，但最適pH不變，具體圖示見答案。
(3)僅通過圖乙能判斷出各種酶的最適溫度嗎？
______。若已知胃蛋白酶的最適溫度在研究
小組的研究范圍之內(nèi)，請(qǐng)判斷該酶的最適溫
度范圍__________。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究胃蛋白
酶的最適溫度(寫出實(shí)驗(yàn)思路)：___________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
將胃蛋白酶
均分為若干組，分別放置在不同的試管中；同時(shí)取相同大小質(zhì)量的蛋白塊若干，均分為若干組，置于不同試管中，取一組蛋白酶和一組蛋白塊試管置于17～19 ℃系列梯度的溫水浴中一段時(shí)間后，將每組蛋白塊與蛋白酶混合，觀察蛋白塊的分解速率，并記錄
不能
17～19 ℃
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
分析圖乙的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，胃蛋白酶、腸蛋白酶和幽門盲囊蛋白酶的活性隨溫度的升高而升高，在此溫度范圍內(nèi)并沒有出現(xiàn)峰值，所以實(shí)驗(yàn)不能判斷三種酶的最適溫度。若已知胃蛋白酶的最適溫度在研究小組的研究范圍之內(nèi)，判斷該酶的最適溫度范圍為17～19 ℃，實(shí)驗(yàn)思路見答案。

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