第3单元 专题突破1 实验技能专题讲座(教师用书Word)-【高考领航】2027年高考生物大一轮复习学案（创新版）

该高中生物学高考复习讲义聚焦实验技能专题，涵盖实验设计原则、方法及方案评价等核心考点，按“原则-方法-评价”逻辑层次展开，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节，帮助学生系统构建实验思维框架，突破高考实验题难点。 讲义以科学思维和探究实践为导向，如通过例4分析实验方案错误并修正，培养学生实验设计与评价能力，设置基础例题到高考真题的分层练习，配合即时反馈，确保高效复习，助力学生提升实验题应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指引。

专题突破1　实验技能专题讲座 一、实验设计遵循的原则 1．科学性原则 2．单一变量原则和等量原则 3．平行重复原则 4．对照原则 [例1]　实验设计应注重科学性、遵循实验设计原则。下列有关生物学实验的叙述，正确的是(　　) A．“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，自变量为催化剂，因变量为O2生成量 B．探究温度对酶活性的影响实验，可选用唾液淀粉酶，并且需要设计空白对照组 C．探究pH影响酶活性的实验，可选用胃蛋白酶，在pH为6～8范围设置不同实验组 D．探究“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”实验，可用斐林试剂鉴定产物中有无还原糖 解析：D　“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，自变量为催化剂的种类和有无，因变量为O2生成速率，A错误；探究温度对酶活性的影响实验，可选用唾液淀粉酶，不需要设计空白对照组，不同温度可以形成相互对照，B错误；胃蛋白酶的最适pH为1.5，在pH为6～8范围内失活，C错误；探究“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”实验，可用斐林试剂鉴定产物中有无还原糖，D正确。 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)实验目的的书写与表达模式 (2)实验目的的确认方法 2．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。 3．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”。 4．实验思路和实验步骤 (1)实验思路与实验步骤书写技巧的比较 (2)实验步骤操作的“三步曲” 5．实验结果和结论 (1)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。 (2)探究性实验中预期实验结果及结论的分析模式 ①以“结论→结果”为序，分析可能的实验结果(逆向思维)。采用“假设法”逐条列举，不要重复、遗漏。 ②以“结果→结论”为序，书写预期实验结果及结论(顺向答题)。一般的书写模式为若……(实验结果)，则……(实验结论)。 采用上述分析模式时，一定要注意区分“分析顺序”和“书写顺序”，不能混淆。 [例2]　(节选)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： 该实验的目的是_______________________________。 解析：图示为锌肥施用量与番茄果实产量的关系图，硫酸锌溶液的浓度在0～16 mg/L时，随着硫酸锌溶液浓度的升高，果实产量逐渐增多；硫酸锌溶液的浓度在16 mg/L时，果实产量最高；硫酸锌溶液的浓度在16～28 mg/L时，随着硫酸锌溶液浓度的升高，果实产量逐渐减少。因此本实验课题为：探究种植番茄时施用锌肥的最佳浓度范围。 答案：探究种植番茄时施用锌肥的最佳浓度范围 [例3]　如图表示小麦种子成熟过程中蛋白质、葡萄糖、淀粉的含量和淀粉磷酸化酶活性(催化淀粉的生物合成，其活性越高，合成淀粉速率越快)的变化。 为比较小麦开花后第10 d和第40 d的种子中还原糖的大致含量，可用斐林试剂进行检测；实验原理是__________________________________________； 实验思路：________________________________________； 预期结果：_____________________________________________。 答案：斐林试剂与还原糖反应生成砖红色沉淀，且颜色的深浅与还原糖的含量呈正相关　将小麦开花后第10 d和第40 d的种子分别制成组织样液，各取等量样液分别加入A、B两支试管中，再各加入等量新配制的斐林试剂，水浴加热后观察并比较两支试管颜色深浅　A试管出现的砖红色沉淀比B试管颜色更深 三、实验方案的评价与修正 实验方案的分析与评价，是“实验设计”的一个环节。所有实验结束后，都需要进行自我或对他人分析与评价，遇到这类题时，考生需要从“实验目的”“自变量”“因变量”“无关变量”的角度，按照科学性原则、单一变量原则等逐一进行评价。因此形成了“五看法”评价实验设计题。具体评价见下图： [例4]　(2026·湖北恩施统考)某生物小组探究温度对酶活性的影响，用α-淀粉酶溶液和淀粉溶液作为实验材料，设计实验，回答下列相关问题： 实验步骤：Ⅰ.取6支试管编号，分别加入2 mL的淀粉溶液。 Ⅱ.在上述6支试管中分别加入1 mL的α-淀粉酶溶液。 Ⅲ.迅速将6支试管分别放入0 ℃、20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃的水浴锅中保温5 min。 Ⅳ.取出试管，各加入等量且适量的斐林试剂，将每支试管放在60 ℃的水浴锅中加热1 min，观察各试管中溶液的颜色变化。 请指出实验方案中存在的两处错误，并加以改正。 ①__________________________________________________； 改正：___________________________________________________。 ②______________________________________________________________； 改正：________________________________________________。 答案：①在没有达到设定温度前，α-淀粉酶溶液和淀粉溶液已经发生反应，造成实验结果不准确　应将淀粉溶液和α-淀粉酶溶液分别在6种设定温度下保温5分钟，混合后在各自设定的温度下继续保温一定时间　②第Ⅳ步中，用斐林试剂鉴别还原糖，水浴加热干扰实验　第Ⅳ步中，将斐林试剂改为碘液，不用水浴加热，观察各试管中溶液的颜色变化 1．(2025·四川卷，5)下列以土豆为材料的实验描述，错误的是(　　) A．土豆DNA溶于酒精后，与二苯胺试剂混合呈蓝色 B．向土豆匀浆中加入一定量的碘液后，溶液会呈蓝色 C．利用土豆匀浆制备的培养基，可用于酵母菌的培养 D．土豆中的过氧化氢酶可用于探究pH对酶活性的影响 解析：A　DNA的鉴定需在沸水浴条件下与二苯胺试剂反应呈蓝色，题目中未提及沸水浴步骤，无法显色，A错误；碘液可以将淀粉染成蓝色，所以向土豆匀浆中加入一定量的碘液后，溶液会呈蓝色，B正确；利用土豆匀浆制备的培养基，含有碳源、氮源、水、无机盐和其他酵母菌生长需要的物质，所以可用于酵母菌的培养，C正确；过氧化氢酶的活性受到pH的影响，所以土豆中的过氧化氢酶可用于探究pH对酶活性的影响，D正确。 2．(2024·广东卷，15)现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见下表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是(　　) 肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物 W1 W2 S1 S2 Ce5-Ay3-Bi-CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋ Ce5 ＋ ＋＋ － － Ay3-Bi-CB － － ＋＋ ＋＋＋ Ay3 － － ＋＋＋ ＋＋ Bi － － － － CB － － － － 注：－表示无活性，＋表示有活性，＋越多表示活性越强。 A．Ay3与Ce5催化功能不同，但可能存在相互影响 B．Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关 C．该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关 D．无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关 解析：B　由表可知，单独的Ay3和Ce5分别催化不同的底物，Ce5与Ay3-Bi-CB相连后，该酶对底物W2的催化能力加强，说明二者可能存在相互影响，A正确；无论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1和S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；对比Ce5-Ay3-Bi-CB和Ay3-Bi-CB两组肽链，去掉Ce5时，该酶对褐藻酸类底物的催化活性并没有改变，C正确；表中缺少去掉CB后的肽链对纤维素类底物的催化活性的数据，故无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D正确。 3．(2024·浙江1月选考，17)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸，进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取PAL酶液，测定PAL的活性，测定过程如表。 步骤 处理 试管1 试管2 ① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL ② HCl溶液(6 mol/L) — 0.2 mL ③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL ④ 试管1加0.2 mL H2O。2支试管置于30 ℃水浴1小时 ⑤ HCl溶液(6 mol/L) 0.2 mL — ⑥ 试管2加0.2 mL H2O。测定2支试管中的产物量 下列叙述错误的是(　　) A．低温提取以避免PAL失活 B．30 ℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗 C．④加H2O补齐反应体系体积 D．⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应 解析：B　温度过高会使酶失活，因此本实验应在低温条件下对PAL进行提取，以避免PAL失活，A正确；因为试管2在步骤②中加入了HCl溶液，PAL已经变性失活，故试管②底物苯丙氨酸不会被PAL催化消耗，B错误；④加0.2 mL H2O，补齐了步骤②试管1中没有加入的液体(0.2 mL HCl溶液)的体积，C正确；pH过低或过高酶均会失活，故步骤⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应，D正确。 4．(2026·河南郑州模拟)酶具有高效性、专一性、作用条件较温和等特性，某兴趣小组想借助如图所示的装置对这三个特性进行探究。 (1)该小组将相同的滤纸片平均分为两组，一组附有过氧化氢酶，一组附有等量的FeCl3，此实验的目的是探究酶的____________，因变量是____________________________，请列举出此实验中的一条无关变量______________________________。与无机催化剂相比，酶的催化效率更高，其原理是___________________。 (2)该小组将相同的滤纸片平均分为两组，一组附有过氧化氢酶，一组空白，一段时间后发现前者浮出液面而后者沉于杯底，由此得出酶的催化具有专一性。我们对这一结论并不认同，请阐述不认同的理由：_____________________。 (3)该小组继续用此装置探究温度或pH对过氧化氢酶活性的影响，指导老师不建议该小组探究温度这一自变量，其依据是________________。 答案：(1)高效性　过氧化氢的分解速率　反应温度、反应物的浓度、滤纸片的数量(任选其一，合理即可)　酶降低化学反应活化能的作用更显著　(2)此实验只能证明酶具有催化作用，验证酶的专一性时，实验设计的自变量应是不同的底物，因此需要一组加入过氧化氢溶液和过氧化氢酶，一组加入其他溶液(如蔗糖溶液)和过氧化氢酶作为对照，根据实验结果才能得出酶的催化作用具有专一性(合理即可)　(3)温度会直接影响过氧化氢的分解速率 5．(2026·江西临川模拟)植物细胞内含有过氧化物酶，可将细胞代谢产生的H2O2分解。焦性没食子酸被O2氧化后呈现橙红色；双缩脲试剂与蛋白质可发生紫色反应，并且蛋白质的浓度越高，紫色越深。回答下列问题： (1)为探究黄瓜细胞中是否含有过氧化物酶，设计了如下实验： 试管 编号 1%焦性 没食子 酸/mL 2%H2O2 溶液/mL 缓冲液 /mL 黄瓜提 取液 /mL 煮沸冷却 后的黄瓜 提取液/mL 1 2 2 2 － － 2 2 2 － 2 － 3 2 2 － － 2 ①1、2号试管中，____________试管是对照组，1、2号试管组成的实验的自变量是___________________________。 ②2号试管显橙红色，但并不能据此证明黄瓜细胞中存在过氧化物酶。为了增强实验的说服力，需要增设一组实验，简述实验设计思路：____________________。3号试管不显橙红色，推测其最可能的原因是____________________。 (2)白菜细胞内也含过氧化物酶，白菜和黄瓜细胞内过氧化物酶的活性不同，从其分子结构分析，原因可能是_________________。 (3)欲设计实验比较黄瓜和白菜细胞内过氧化物酶的含量多少，简述设计思路：___________________________(假设两种植物提取液中只含过氧化物酶)。 答案：(1)①1号　黄瓜提取液的有无　②把缓冲液换成2 mL过氧化物酶溶液，其他条件与1号试管相同　高温使黄瓜提取液中的过氧化物酶变性失活　(2)组成两种植物过氧化物酶的氨基酸种类、数目、排列顺序以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构等不同(合理即可)　(3)将等量的黄瓜和白菜提取液分别加入两个试管中，加入双缩脲试剂后观察紫色深浅，紫色深(显色反应强)的一组，过氧化物酶含量高 6．(2026·河南许昌联考)小麦是我国的三大主粮之一，小麦种子入仓前必须晾晒才能得到良好保存。萌发的小麦种子代谢旺盛，与酶的活性提高密切相关。研究者以小麦种子为材料进行了相关实验，回答下列问题： (1)晾晒后的小麦种子含水量降到12.5%左右，此时其细胞中的水主要以______________的形式存在，小麦种子含水量下降后有利于长期储存的原因是________________________。 (2)研究者在萌发的小麦种子中提取了α-淀粉酶，并测定了不同pH对α-淀粉酶的酶促反应速率(v)的影响，得到如图所示曲线。实验结果显示当pH低于4时，酶促反应速率显著下降。针对下降的原因，研究者做出了三种假设： 假设Ⅰ：pH的变化破坏了α-淀粉酶的空间结构，导致酶活性不可逆的改变。 假设Ⅱ：pH的变化影响了底物与α-淀粉酶的结合状态，这种影响是可逆的。 假设Ⅲ：前两种原因同时存在。 现要探究当pH＝3时酶促反应速率下降的原因，请在上述实验的基础上设计实验方案，写出实验思路和预期结果与结论。 实验思路：____________________________________________。 预期结果与结论：①若_____________________________________，则假设Ⅰ正确。 ②若酶促反应速率＝a，则假设Ⅱ正确。 ③若__________________________________，则为假设Ⅲ正确。 解析：(1)晾晒后的小麦种子含水量降到12.5%左右，此时其细胞中的水主要以结合水的形式存在，小麦种子晾晒后减少了小麦种子中自由水的含量而使其代谢水平降低(呼吸作用速率降低)，减少有机物的消耗，便于长期储存。(2)根据题意可知，本实验的目的是探究当pH低于4时，酶促反应速率显著下降的原因。若pH的改变对酶活性的影响是可逆的，则pH从3到4的过程中酶促反应速率应该提高，反之表现为基本不变，因此本实验的设计思路如下：先将α-淀粉酶在pH＝3的条件下处理一段时间，再将其转移到pH＝4条件下，其他条件相同且适宜，一段时间后，测定其酶促反应速率；相应的结果和结论为：①若改变pH为4后，酶促反应速率依然为b，则说明pH的变化破坏了α-淀粉酶的空间结构，导致酶活性不可逆的改变，即假设Ⅰ正确。②若改变pH为4后，酶促反应速率＝a，则说明pH的变化影响了底物与α-淀粉酶的结合状态，这种影响是可逆的，即假设Ⅱ正确。③若改变pH为4后，酶促反应速率表现为大于b，小于a，则为假设Ⅲ正确。 答案：(1)结合水　减少了小麦种子中自由水的含量而使其代谢水平降低(呼吸作用速率降低)，减少有机物的消耗，便于储藏　(2)先将α-淀粉酶在pH＝3的条件下处理一段时间，再将其转移到pH＝4条件下，其他条件相同且适宜，一段时间后，测定其酶促反应速率　酶促反应速率＝b　b<酶促反应速率<a 7．(2026·安徽合肥模拟)某课外活动小组用淀粉酶探究pH对酶活性的影响，回答下列问题： 该同学的实验步骤如下： ①取5支洁净的试管，编号。在5支试管中分别加入2 mL 1%淀粉溶液。 ②在5支试管中分别加入1 mL相同的稀释唾液(唾液的浓度满足本实验的要求)摇匀。 ③向5支试管各滴1滴碘液。 ④调节1～5号试管中反应液的pH依次稳定在3、5、7、9、11。 ⑤观察并对比这5支试管中溶液颜色的变化程度，并于10分钟后测定淀粉剩余量。 (1)上述实验方案中存在的错误或不足是___________________。若补充修正，上述实验最合理的操作顺序是________________。 A．①②③④⑤　　　　　 B．①②④⑤③ C．①④②③⑤ D．①②⑤④③ (2)淀粉酶遇双缩脲试剂会产生____________色，淀粉酶催化淀粉水解的实质是__________________。 (3)已知酸性条件下淀粉水解。若pH为3的实验组淀粉剩余量与pH为9的实验组淀粉剩余量相等，比较pH为3与pH为9时的酶的活性________________________；若要精确测定pH为3的实验组酶发挥作用后的淀粉剩余量。需要添加的实验是_________________________。 (4)某同学将加入5支试管中的淀粉酶溶液的量减半、修正后重复上述实验。请绘制在相同时间测得的两次实验中淀粉含量的变化曲线。(请标记实验序号，第一次实验标记1，第二次实验标记2)。 解析：(1)上述实验方案中存在的错误或不足是没有对温度等无关变量进行控制，即没有强调无关变量相同且适宜的控制。则补充修正后，需要在酶与底物混合前调节底物中的pH，因此上述实验最合理的操作顺序是①④②③⑤，即C合理。(2)淀粉酶的化学本质是蛋白质，能与双缩脲试剂产生颜色反应，呈现紫色，酶能降低化学反应的活化能，因此淀粉酶催化淀粉水解的实质是降低化学反应的活化能。(3)已知酸性条件下淀粉水解。若pH为3的实验组淀粉剩余量与pH为9的实验组淀粉剩余量相等，因为酸性条件淀粉容易水解，因此，pH为3条件下的酶活性小于pH为9时的酶的活性，若要精确测定pH为3的实验组酶发挥作用后的淀粉剩余量。需要添加的实验是在相同温度、pH＝3条件下取等量的淀粉液，不加淀粉酶，相同时间后测定。(4)某同学将加入5支试管中的淀粉酶溶液的量减半、修正后重复上述实验。随着酶量的增加，酶促反应的速率会增加，而此时实验中降低了酶量，因此相同时间内淀粉的剩余量将增加，图见答案。 答案：(1)没有对温度等无关变量进行控制　C　(2)紫　降低反应活化能　(3)pH为3时的酶活性小于pH为9时的酶活性　相同温度、pH＝3的条件下取等量的淀粉液，不加淀粉酶，相同时间后测定　(4) 学科网（北京）股份有限公司 $