高考生物一轮复习选择性必修1第八单元稳态与调节实验技能(五)实验中变量梯度的设置学案

实验技能(五)实验中变量梯度的设置1．变量梯度的概念变量梯度指自变量相邻两次取值之间的差值大小，即自变量每次变化的幅度。生物实验中常见的变量梯度有pH梯度、温度梯度、浓度梯度等。2．变量梯度设置过程(1)在合适范围内取值：生物体或细胞生活在特定的环境中，研究某因素对生物体或细胞的影响时，自变量应在它能发挥作用的范围内取值。如确定生长素类调节剂促进扦插枝条生根的适宜浓度，生长素浓度应在10－12～10－8mol·L－1范围内，变量梯度应相差一个数量级。(2)梯度大小设置要适宜：梯度过小，看不出变化，实验组数增多，增加了操作难度；梯度过大，实验结果不准确。如探究唾液淀粉酶的最适pH，预测其数值应在7.0左右，pH梯度设为0.4，即共做五组实验，其缓冲液pH分别为6.2、6.6、7.0、7.4、7.8。(3)根据实验目的确定变量梯度的大小。①若进行定性分析，梯度设置可稍大些。如探究温度对光合作用的影响，一般情况下植物在30℃左右时光合作用最强。我们既要研究温度降低时光合作用强度的变化，也要研究温度升高时的变化，温度梯度设置如下：0℃、10℃、20℃、30℃、40℃。②若进行定量分析，梯度设置应小些。如探究光合作用的最适温度，温度梯度设置如下：24℃、27℃、30℃、33℃、36℃。(4)在实际操作中，为避免因梯度设置不当，造成人力、物力方面的浪费，我们可以设计一个预实验，每组之间梯度适当加大一些，当找到一个大致的适宜范围后，再在这个范围内缩小每组之间的梯度值，最后测出一个准确范围。1．普通淀粉酶的最适温度在40～60℃之间，而极端耐热淀粉酶在100℃时仍能保持较高的活性，因此在生产上具有更为广泛的应用前景。请回答下列问题：(1)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与______________混合，若反应液呈________色，则该酶的化学本质为蛋白质。(2)测定淀粉酶活性时，应选择________作为该酶作用的底物，反应液中应加入________________溶液以维持其酸碱度稳定。(3)设计实验测定极端耐热淀粉酶起催化作用的最适温度。①此实验中除自变量和因变量外，还需要考虑____________(答出2点即可)等因素。②结合题目信息，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路：__________________________________________________。答案：(1)双缩脲试剂紫(2)淀粉(酸碱)缓冲(3)①淀粉溶液的浓度和用量、pH及添加试剂的量、实验操作顺序②在40～100℃之间每隔一定温度设置一个实验组，其他实验条件适宜且保持一致。以反应液和碘液发生颜色反应的程度为指标确定最适温度2．某生物兴趣小组用迎春枝条作实验材料，做了探究α-萘乙酸(NAA)促进插条生根最适浓度实验的预实验，结果如下图所示。请根据预实验结果，设计进一步的探究实验。据图回答下列问题：(1)材料用具：生长旺盛的一年生迎春枝条若干、烧杯、量筒、培养皿、NAA、蒸馏水等。(2)配制溶液：配制浓度依次为_______________________________________(溶液浓度梯度为0.5ppm)的NAA溶液9份，并编号1～9。(3)实验步骤：第一步：________________________________________________；第二步：_________________________________________；第三步：1天后取出枝条分别进行扦插；第四步：每天对扦插枝条的生根情况进行观察记录。(4)请设计本实验的观察记录表。(5)该实验应控制好两个主要的无关变量，具体方法是________________、_________________________。答案：(2)2ppm、2.5ppm、3ppm、3.5ppm、4ppm、4.5ppm、5ppm、5.5ppm、6ppm(3)将迎春枝条随机均分为9份将9份枝条的基部分别浸泡在1～9号NAA溶液中(4)如下表：天数不同NAA浓度下的生根条数2ppm2.5ppm3ppm3.5ppm4ppm4.5ppm5ppm5.5ppm6ppm123…(5)各组枝条处理时间长短一致所用植物材料尽可能做到生长状况一致3．低温迫使植物细胞产生大量对细胞有害的过氧化产物，如脂质过氧化产物(MDA)。超氧化物歧化酶(SOD)能够消除过氧化产物，从而增强植物的抗冷性。研究人员进行了“水杨酸对水稻幼苗抗冷性的影响”实验，步骤及结果如下表所示。据表回答下列问题：组别处理培养温度SOD活性/(U·g－1·min－1)125℃的蒸馏水浇灌25℃7.32①②9.435℃的0.5mmol·L－1水杨酸浇灌5℃10.345℃的1.0mmol·L－1水杨酸浇灌5℃11.655℃的1.5mmol·L－1水杨酸浇灌5℃13.665℃的2.0mmol·L－1水杨酸浇灌5℃8.575℃的2.5mmol·L－1水杨酸浇灌5℃7.985℃的3.0mmol·L－1水杨酸浇灌5℃6.5(1)表中①是__________________________，②是______________。实验设计时每组取50株水稻幼苗，而不是1株，目的是_______________________。(2)本实验需要控制的无关变量有_________________________________(至少写两点)。(3)由组别1和2对照可得到的结论是_______________________________。由组别2～8可得到的结论是______________________________________。在5℃条件下，2.0mmol·L－1的水杨酸对水稻幼苗抗冷性的影响是________(填“增强”或“减弱”)。(4)请根据5℃条件下的实验结果，完成水杨酸浓度与SOD活性关系的坐标折线图。答案：(1)5℃的蒸馏水浇灌5℃避免偶然性，减少误差