例題剖析:某校生物興趣小組將體重、大小和年齡相同的成年小鼠分成甲、乙、丙三組,分別進(jìn)行如下表所示的兩步連續(xù)實驗,下列有關(guān)該實驗的敘述錯誤的是:( )
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組別
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第一步操作
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第一步現(xiàn)象
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第二步操作
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第二步現(xiàn)象
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甲組
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腹腔注射適量適宜濃度的胰島素溶液
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小鼠活動減弱直至昏睡
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腹腔注射適量適宜濃度的胰高血糖素溶液
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小鼠逐漸蘇醒、活動恢復(fù)正常
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乙組
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腹腔注射適量適宜濃度的胰高血糖素溶液
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檢測小鼠尿糖呈陽性
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腹腔注射適量適宜濃度的胰島素溶液
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檢測小鼠尿糖逐漸呈陰性
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丙組
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腹腔注射適量的生理鹽水
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小鼠活動正常、尿糖檢測呈陰性
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腹腔注射適量的生理鹽水
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小鼠活動正常、尿糖檢測呈陰性
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A.該實驗可驗證胰島素和胰高血糖素的功能以及它們在調(diào)節(jié)血糖過程中的拮抗作用
B.該實驗的對照有同組內(nèi)的自身對照、甲乙間的相互對照,設(shè)計丙組作空白對照無必要
C.該實驗所用的胰島素溶液和胰高血糖素溶液應(yīng)是生理鹽水與相應(yīng)激素配制而成
D.該實驗同一步所用的三種溶液用量必須相等,同一組前后兩步所用溶液用量可以不等
解析:該實驗通過甲組和乙組的自身對照,可驗證胰島素和胰高血糖素的功能以及它們在調(diào)節(jié)血糖過程中的拮抗作用。實驗要嚴(yán)格遵循對照原則和單一變量原則,因此該實驗所用的胰島素溶液和胰高血糖素溶液應(yīng)是生理鹽水與相應(yīng)激素配制而成,而且該實驗同一步所用的三種溶液用量必須相等,同一組前后兩步所用溶液用量可以不等。該實驗有組內(nèi)的自身對照(第一步與第二步對照),也有甲乙兩組的相互對照,但是丙組的空白對照也很有必要,因為只有與空白對照相比較才能夠看出實驗組的情況是否異常。答案:B
3 相互對照
相互對照是指不單獨設(shè)對照組,而是幾個實驗組相互對比對照,其中每一組既是實驗組也是其他級別的對照組,由此得出相應(yīng)的實驗結(jié)論。一般是在探究某種實驗因素對實驗結(jié)果的影響不明確的情況下使用,通過實驗的相互對比,確立實驗變量和反應(yīng)變量的關(guān)系。在等組實驗法中,若不設(shè)空白對照,則大都是運用相互對照。相互對照較好地平衡和抵消了無關(guān)變量的影響,使實驗結(jié)果具有說服力。例如,“植物的向性運動”的等組實驗中,5個實驗組采用的都是相互對照,較好的平衡和抵消了無關(guān)變量的影響,使實驗結(jié)果更具有說服力。又如“驗證植物根對礦質(zhì)離子有選擇吸收的特性”,可把番茄和水稻分別培養(yǎng)在成分相同的培養(yǎng)液中,過一段時間后,測定培養(yǎng)液中各種礦質(zhì)元素離子濃度的變化,就會發(fā)現(xiàn)番茄吸收Ca多,吸收Si少;而水稻吸收Si多,吸收Ca少。以上就是兩個實驗組的相互對照。再如,在“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”的實驗中,需要設(shè)置有氧和無氧兩個條件,探究酵母菌在不同氧氣條件下細(xì)胞呼吸的方式,這兩個實驗組的結(jié)果都是事先未知的,通過對比可以看出氧氣條件對細(xì)胞呼吸的影響。
典型分析:
溫度對唾液淀粉酶活性的影響實驗:
(1)實驗對象:加了相同淀粉糊的四支試管。
(2)對照處理:不另設(shè)對照組,而是將四支試管分別放在溫度為80℃、60℃、37℃、0℃的不同環(huán)境中,并同時逐個加入相同的唾液。
(3)實驗結(jié)果:對相同時間內(nèi)四組溶液中淀粉糊消化程度進(jìn)行檢測,并記錄檢測值。
(4)對照分析:通過對四組檢測值之間相互對比,得出淀粉糊消化程度最高組的溫度,即為本探究實驗的唾液淀粉酶活性的最適溫度。
例題剖析:請用所給的實驗材料和用具,設(shè)計實驗來驗證哺乳動物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性。要求完成實驗設(shè)計、補充實驗步驟、預(yù)測試驗結(jié)果、得出結(jié)論,并回答問題。
實驗材料與用具:適宜濃度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4種溶液,斐林試劑、37℃恒溫水浴鍋、沸水浴鍋。
(1)若“+”代表加入適量的溶液,“—”代表不加溶液,甲、乙等代表試管標(biāo)號,請用這些符號完成下表實驗設(shè)計(把答案填在答題卡上相應(yīng)的表格中)。
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溶液
試管
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蔗糖溶液
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蔗糖酶溶液
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淀粉溶液
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淀粉酶溶液
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甲
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+
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+
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—
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—
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乙
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丙
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丁
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(2)實驗步驟:
①按照上表中的設(shè)計,取試管、加溶液!
② 。
③ 。
④ 。
(3)結(jié)果預(yù)測: 。
(4)結(jié)論: 。
(5)在上述試驗中,如果僅將37℃恒溫水浴鍋的溫度調(diào)到20℃。而在其他條件不變的情況下重做上述實驗,出現(xiàn)磚紅色試管中的顏色會比37℃時的淺,其原因是 。
解析:本題綜合考查實驗設(shè)計的基本技能,要驗證蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性,因此應(yīng)遵循對照性原則、科學(xué)性原則和單一變量原則。(1)實驗?zāi)康氖球炞C哺乳動物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性,所以要設(shè)計兩組對照實驗,一組是用蔗糖作為底物,分別在兩支試管中加入等量的蔗糖溶液,并分別向這兩支試管中滴加等量且適量的蔗糖酶溶液和唾液淀粉酶溶液;另一組是用淀粉作為底物,分別在兩支試管中加入等量的淀粉溶液,并分別向這兩支試管中滴加等量且適量的蔗糖酶溶液和唾液淀粉酶溶液。(2)承接表中實驗設(shè)計步驟,充分混合后,37℃恒溫水浴一段時間。取出試管,分別加入適量的斐林試劑,混均并置于50℃~65℃水浴一段時間。(3)實驗的結(jié)果最可能是:含有蔗糖和蔗糖酶溶液的試管(試管甲),以及含有淀粉和淀粉酶溶液的試管(試管乙)中出現(xiàn)磚紅色沉淀;其他試管中不出現(xiàn)磚紅色沉淀。(4)該實驗可以證明酶的催化作用具有專一性。(5)根據(jù)酶的特性,溫度為37℃左右是哺乳動物細(xì)胞中酶活性的最適溫度,20℃低于酶的最適溫度,酶活性低,水解產(chǎn)生的還原糖少,故紅色試管中的顏色較淺。
答案:(1)
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溶液
試管
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蔗糖溶液
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淀粉溶液
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蔗糖酶溶液
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唾液淀粉酶溶液
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甲
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乙
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—
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+
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—
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+
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丙
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+
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—
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—
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+
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丁
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—
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+
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+
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—
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(2)②混均,37℃恒溫水浴一段時間
③取出試管,分別加入適量的斐林試劑,混均,50℃~65℃水浴一段時間
(3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的試管(試管甲),以及含有淀粉和淀粉酶溶液的試管(試管乙)中出現(xiàn)磚紅色沉淀;其他試管中不出現(xiàn)磚紅色沉淀
(4)哺乳動物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性
(5)紅色試管中的顏色較淺 20℃低于酶的最適溫度,酶活性低,水解產(chǎn)生的還原糖少