专题二 层级Ⅱ 微点精研(三) 运用“变量”思维解答细胞代谢类实验设计（课件PPT）-【新高考方案】2024年高考生物二轮复习专题增分方略（老教材）

微点精研(三)　 运用“变量”思维解答细胞代谢类实验设计 命题点(一)　与酶有关的实验设计与分析 01 02 目 录 命题点(二)　光合作用与细胞呼吸的实验设计 2 命题点(一)　与酶有关的实验 设计与分析 从“高度”上研究高考 [例1]　(2022·广东高考)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见表。下列分析错误的是(　 ) 注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为 Ⅰ 型胶原蛋白 A．该酶的催化活性依赖于CaCl2 B．结合①②组的相关变量分析，自变量为温度 C．该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9 D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物 [答案]　C [解析]　对比②③组实验结果可知，该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确； 分析①②组可知，除了温度以外，pH相同且都添加CaCl2，说明①②组的自变量为温度，B正确； ②组酶活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，由于温度梯度和pH梯度都较大，不能说明该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误； 该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，若要确定该酶能否水解其他反应物，还需补充实验，D正确。 [例2]　(2023·浙江6月选考)为探究酶的催化效率， 某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理 及结果如下表所示。 组别 甲中溶液(0.2 mL) 乙中溶液(2 mL) 不同时间测定的相对压强/kPa 0 s 50 s 100 s 150 s 200 s 250 s Ⅰ 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0 Ⅱ FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9 Ⅲ 蒸馏水 H2O2溶液 ,0 0 0 0 0.1 0.1 下列叙述错误的是(　 ) A．H2O2分解生成O2导致压强改变 B．从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时 C．250 s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行 D．实验结果说明酶的催化作用具有高效性 [答案]　C [解析]　H2O2分解生成O2导致Y型试管内压强增加，A正确； 从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，B正确； 250 s时Ⅲ组反应没有结束，只是Ⅲ组没有催化剂参与，反应非常慢，200 s～250 s之间压强才没有变化，C错误； 组别Ⅰ和组别Ⅱ的比较说明了酶的催化作用具有高效性，D正确。 从“深度”上提升知能 (一)实验变量分析 1．变量类型 2．(单一)变量控制原则 (1)无论一个实验有几个自变量，都应确定一个自变量对应观测一个因变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中复杂关系的准则之一。 (2)单因子变量原则要求在实验组和对照组的实验中都只能有一个变量，这样得出的实验结果与单一变量之间就能形成一一对应关系，便于观察实验结果，以及便于分析实验结果的成因。 3．无关变量要一致(等量原则) 在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，而且不同的实验组中无关变量应完全相同且适宜，这样就可排除无关变量对实验的干扰，排除实验偶然性，提高实验的准确率。 4．实验设计策略 (二)探究酶特性相关实验设计 从“宽度”上拓展训练 1．科研人员探究了不同温度(25 ℃和0.5 ℃)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果发现，与25 ℃相比，0.5 ℃条件下果实的CO2生成速率较低。为验证上述实验结果，某同学设计如下方案： ①取两个成熟程度相似、大小相同的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。 ②将甲、乙瓶分别置于25 ℃和0.5 ℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。 ③记录实验数据并计算CO2生成速率。 根据上述方案分析，对该方案的评价正确的是(　 ) A．设计完善，无不足 B．缺少对照实验 C．未能控制单一变量 D．样本数量过少且未重复实验 答案：D　 解析：该同学取两个成熟程度相似、大小相同的蓝莓果实，样本数量过少且未重复实验，A错误，D正确； 该同学的实验方案设置不同温度处理的甲和乙两组，为相互对照实验，B错误； 该实验方案中，除自变量温度的差异以外，其他变量如果实成熟度、大小和甲、乙瓶容积等均为无关变量，都控制为相同，因此该实验方案是控制了单一变量的，C错误。 2．(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)。 实验组 ① ② ③ ④ ⑤ 底物 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ RNA组分 ＋ ＋ － ＋ － 蛋白质组分 ＋ － ＋ － ＋ 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