科学探究系列(一) 对照实验分析(Word学案)-【高考快车道】2026年高考生物大一轮专题复习总复习

该高中生物学高考复习学案聚焦对照实验分析专题，系统整合酶活性影响因素（温度、重金属等）、实验变量控制、实验设计与结果分析等核心考点，通过典例解析、解题过程拆解构建“明确目的-分析变量-解决问题”的逻辑链，引导学生自主归纳科学探究方法，形成实验分析的结构化知识网络。 亮点在于“典例-方法-精练”三阶自主学习设计，如通过泥鳅消化酶实验典例引导学生自主分析自变量与因变量，“四原则法”提炼对照实验要点，配套“精练提能力”题组实现即时诊断。通过实验步骤补充、结果预测等任务培养科学思维与探究实践素养，教师可依据学生变量分析漏洞精准指导，助力个性化备考。

科学探究系列(一)　对照实验分析 精研悟方法 【典例】(2025·西安模拟)泥鳅肉质细嫩,肉味鲜美,素有“水中人参”之称。某实验小组探究了温度对泥鳅肠道内各种消化酶的活力(酶催化化学反应的效率)的影响,以研究泥鳅的培养温度和投放的饲料类型,实验结果如图所示。请回答下列问题: (1)上述实验的自变量是____________________。  (2)据图分析,饲养泥鳅时为提高其产量,可以多投放_________类饲料,若要进一步探究分解该种饲料的酶的最适温度,需要在_____________(填温度范围)进一步缩小温度梯度。  (3)泥鳅生活的环境经常遭受重金属镉(Cd)的污染,重金属镉会降低泥鳅体内各种消化酶的活性,从而影响泥鳅的生长繁殖。请以蛋白酶为例,设计实验来验证Cd2+会使蛋白酶的活性降低。 实验材料:蛋白粉、泥鳅体内提取的蛋白酶溶液、含Cd2+的溶液、双缩脲试剂A液、双缩脲试剂B液、清水。 实验步骤: ①取A、B 两支试管分别加入等量的从泥鳅体内提取的蛋白酶溶液,然后向 A 试管中加入__________________, B试管中加入__________________,处理一段时间。  ②________________________________________,一段时间后向两支试管中分别注入双缩脲试剂 A 液 1 mL,摇匀,再注入双缩脲试剂B液4滴,摇匀后观察。  实验结果:_________________________________。  ▶解题过程 明确实验目的:探究了温度对泥鳅肠道内各种消化酶的活力(酶催化化学反应的效率)的影响 分析实验变量 (1)自变量:温度和消化酶的种类 (2)因变量:消化酶的活力,其中淀粉酶活力最高 解决问题:多投放淀粉类饲料   明确实验目的:验证Cd2+会使蛋白酶的活性降低 控制实验变量 (1)自变量:有无Cd2+ (2)因变量:蛋白酶的活力 补充实验步骤: A试管中加入一定量的含Cd2+的溶液,B试管中加入等量的清水 　类题通法 “四原则法”分析对照实验 【解析】(1)分析题干和曲线图可知,该实验是探究温度对泥鳅肠道内各种消化酶的活力的影响,其自变量是温度和消化酶的种类。 (2)糖类是生物体的重要能源物质,对饲料的选择应以淀粉饲料为主,且淀粉酶的活性更高;据图可知,淀粉酶的最适温度在50 ℃左右,故可在45~55 ℃进一步缩小温度梯度,重复上述实验步骤,淀粉酶活力最高的温度为淀粉酶的最适温度。 (3)由于实验是验证Cd2+会使蛋白酶的活性降低,故实验的自变量为Cd2+的有无,根据蛋白质的含量,实验设计的变量原则与对照关系,可设置实验如下: ①取A、B两支试管均先加入等量的从泥鳅体内提取的蛋白酶溶液,然后往A试管中加入一定量的含Cd2+的溶液,B试管中加入等量的清水,处理一段时间。 ②再往A、B试管中加入等量的蛋白粉溶液,一段时间后向两支试管中分别注入双缩脲试剂A液1 mL,摇匀,再注入双缩脲试剂 B 液4滴,摇匀后观察。 实验结果:由于Cd2+会使蛋白酶的活性降低,而A试管中有一定量的含Cd2+的溶液,B试管中为清水,因此A试管中蛋白质剩余较多,紫色更深,而B试管中紫色相对较浅。 答案:(1)温度和消化酶的种类　(2)淀粉　45~55 ℃　(3)一定量的含Cd2+的溶液　等量的清水　往A、B试管中加入等量的蛋白粉溶液　A试管中紫色较B试管中深 精练　提能力 1.人体血清中尿素氮的含量是反映肾功能的一项重要指标。测定血清尿素氮含量可采用脲酶——波氏比色法,该方法是利用脲酶催化尿素分解成氨,氨在碱性条件和亚硝酸铁氰化钠的催化下,与苯酚及次氯酸钠反应,生成蓝色的吲哚酚,再通过比色法推算血清尿素氮的含量,其主要操作如下表。回答下列问题: 加入物 测定管 标准管 空白管 脲酶应用液/mL 1.00 1.00 1.00 血清/μL 10 — — 尿素标准液/μL — 10 — ① — — 10 — 混匀,置于②水浴15 min 酚显色剂/mL 5.00 5.00 5.00 碱性次氯酸钠/mL 5.00 5.00 5.00 将各支试管混匀后,置于同②的水浴中20 min,在波长620 nm下,空白管调为零,读取各管的吸光度 (1)美国科学家萨姆纳从刀豆中提取到了脲酶结晶并证明其化学本质是_____________。一般情况下,同无机催化剂相比,脲酶的催化效率更高,原因是  _______________________________________________________________。  (2)表中①处应使用___________________(填“无菌水”“自来水”或“无氨去离子水”)。表中②处的水浴温度一般需要控制在37 ℃左右,才能保证血清尿素氮含量测定的精准度,这样做的依据是________________________________________ ___________________________________________________________________。  (3)据题意推测,体检之前常建议大家避免高蛋白饮食,理由是_______________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。  【解析】(1)绝大多数的酶是蛋白质,脲酶化学本质是蛋白质;与无机催化剂相比,脲酶降低活化能的作用更显著,催化效率更高。 (2)根据题意和题表分析可知,表中①处应使用无氨去离子水。在37 ℃下脲酶活性较强,可使血清中的尿素被充分分解成氨,故表中②处的水浴温度一般需要控制在37 ℃左右,才能保证血清尿素氮含量测定的精准度。 (3)高蛋白食物会在人体内代谢产生较多尿素,影响体检结果,故体检之前常建议大家避免高蛋白饮食。 答案:(1)蛋白质　脲酶降低活化能的效果更显著　(2)无氨去离子水　在37 ℃下脲酶活性较强,可使血清中的尿素被充分分解成氨　(3)高蛋白食物会在人体内代谢产生较多尿素,影响体检结果 2.枸杞为药食同源的植物,生产枸杞鲜果果汁过程中易发生酶促褐变,影响其外观、风味甚至导致营养损失。多酚氧化酶(PPO)可催化多酚类物质(无色)生成褐色醌类物质。请回答下列问题: (1)为了防止枸杞果汁发生褐变,应_________(填“升高”或“降低”)枸杞果实细胞中PPO的活性。  (2)将枸杞鲜果快速研磨,离心后得到多酚氧化酶(PPO)粗提取液,必须在低温下处理和保存的原因是___________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________。  (3)研究小组开展食品添加剂对多酚氧化酶(PPO)活性影响的实验,结果如图所示。据图可知,两种食品添加剂均可_________多酚氧化酶(PPO)的相对酶活性,并选用__________________作添加剂处理鲜枸杞效果更好。  (4)短时(3 min)高温处理也可抑制褐变,但高温会破坏果汁中某些营养成分。请你提出一种实验思路,探究既能有效防止褐变,又能保留营养成分的最佳温度:___ _______________________________________________________________________________________________________________________________________。  【解析】(1)多酚氧化酶(PPO)可催化多酚类物质(无色)生成褐色醌类物质,为了防止枸杞果汁发生褐变,应降低枸杞果实细胞中PPO的活性。 (2)PPO酶的作用条件温和,过高温度能使酶空间结构发生改变导致失活,这种改变一般是不可逆的,低温下酶的空间结构稳定,且在适宜温度下酶的活性可恢复,因此离心后得到PPO粗提取液,必须在低温下处理和保存。 (3)据题意可知,本实验自变量为L-半胱氨酸浓度和柠檬酸浓度,因变量为多酚氧化酶(PPO)的相对酶活性,据表可知添加两种食品添加剂后都比不添加时酶的活性低,因此两种食品添加剂均可降低多酚氧化酶(PPO)的相对酶活性;且L-半胱氨酸浓度处理时酶活性下降更多,更不易发生酶促褐变,因此选用L-半胱氨酸作添加剂处理鲜枸杞效果更好。 (4)探究既能有效防止褐变,又能保留营养成分的最佳温度,该实验自变量为温度,因变量为PPO相对酶活性和某些营养成分的含量,因此该实验思路为设置一系列高温的温度梯度,短时间处理后,分别测定PPO相对酶活性和某些营养成分的含量。 答案:(1)降低 (2)低温下酶的空间结构稳定,酶活性低,且在适宜温度下酶的活性可恢复　 (3)降低　L-半胱氨酸　(4)设置一系列高温的温度梯度,短时间处理后,分别测定PPO相对酶活性和某些营养成分的含量 【加固训练】 (2025·太原模拟)余甘子是云南特色水果之一,其果实味酸微涩、清热凉血,是一种药食两用的水果。余甘子果实采摘后易在多酚氧化酶(PPO)的作用下发生褐变,从而影响果实的品质和价格。研究人员对余甘子果实中的PPO活性进行了相关实验,实验结果如图所示。回答下列问题: (1)图1为余甘子果实PPO底物选择实验,由图可知以___________________为底物时,余甘子果实中PPO活性最大。PPO催化作用的机理是___________________。PPO只能使酚类物质氧化,而对其他物质不起作用,体现了酶的_____________。  (2)图2为利用筛选出的底物探究温度对余甘子果实PPO活性的影响曲线,由图可知,刚采摘的余甘子果实适宜在_____________的条件下保存。  (3)若要在上述实验基础上继续探究pH对PPO活性的影响,请简要写出实验思路: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。  【解析】(1)分析图1可知,图1为余甘子果实PPO底物选择实验,以焦性没食子酸为底物时,余甘子果实中PPO活性最大。PPO催化作用的机理是降低化学反应所需的活化能。PPO只能使酚类物质氧化,而对其他物质不起作用,体现了酶的专一性。 (2)图2为利用筛选出的底物探究温度对余甘子果实PPO活性的影响曲线,由图可知,刚采摘的余甘子果实适宜在零上低温的条件下保存。 (3)若要在题述实验基础上继续探究pH对PPO活性的影响需要将余甘子果实匀浆均分成若干组,在不同pH缓冲液预处理后分别与等量焦性没食子酸(或底物)混匀,置于10 ℃条件下反应相同时间,检测并比较各实验组PPO的活性 答案:(1)焦性没食子酸　降低化学反应所需的活化能　专一性　(2)零上低温　(3)将余甘子果实匀浆均分成若干组,在不同pH缓冲液预处理后分别与等量焦性没食子酸(或底物)混匀,置于10 ℃条件下反应相同时间,检测并比较各实验组PPO的活性 - 1 - 学科网（北京）股份有限公司 $