江苏专版高三生物一轮复习必修1第二单元素养加强课1生物实验专题课件

第二单元细胞代谢必修1

分子与细胞素养加强课1生物实验专题一、实验设计遵循的原则1.2．单一变量原则和等量原则3.4．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H2O2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H2O2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H2O2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H2O2酶的________，从而引起酶活性的改变。不同浓度的Cd2+和Cu2+对不同水稻品种中H2O2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H2O2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H2O2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，请完善探究实验的相关问题：实验目的：__________________________________________________________________________________。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，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，能将糖原分解为还原糖。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，再与肝糖原溶液混合，在适宜条件下保持一段时间后，检测是否有还原糖产生。乙组：将X酶用RNA酶处理，再与肝糖原溶液混合，在适宜条件下保持一段时间后，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，然后与肝糖原混合，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“全面结论(总)”。(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·湖北选择性考试)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：____________________________________________________。结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。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，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

(2023·江西临川一中调研)下表是某小组为探究“过氧化氢酶的活性是否受pH的影响”而设计的实验操作步骤(猪肝中含有过氧化氢酶)，请回答下列问题：操作步骤操作方法试管甲试管乙1加体积分数为3%的H2O2溶液2mL2mL2加质量分数为5%的盐酸溶液1mL/3加质量分数为5%的氢氧化钠溶液/1mL4加质量分数为20%的猪肝研磨液2滴2滴5观察相同时间内试管中产生的气泡数量

(1)上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案：①_______________________；②____________________________________________________