實(shí)驗(yàn)技能(五)實(shí)驗(yàn)中變量梯度的設(shè)置1．變量梯度的概念變量梯度指自變量相鄰兩次取值之間的差值大小，即自變量每次變化的幅度。生物實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的變量梯度有pH梯度、溫度梯度、濃度梯度等。2．變量梯度設(shè)置過(guò)程(1)在合適范圍內(nèi)取值：生物體或細(xì)胞生活在特定的環(huán)境中，研究某因素對(duì)生物體或細(xì)胞的影響時(shí)，自變量應(yīng)在它能發(fā)揮作用的范圍內(nèi)取值。如確定生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑促進(jìn)扦插枝條生根的適宜濃度，生長(zhǎng)素濃度應(yīng)在10－12～10－8mol·L－1范圍內(nèi)，變量梯度應(yīng)相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。(2)梯度大小設(shè)置要適宜：梯度過(guò)小，看不出變化，實(shí)驗(yàn)組數(shù)增多，增加了操作難度；梯度過(guò)大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。如探究唾液淀粉酶的最適pH，預(yù)測(cè)其數(shù)值應(yīng)在7.0左右，pH梯度設(shè)為0.4，即共做五組實(shí)驗(yàn)，其緩沖液pH分別為6.2、6.6、7.0、7.4、7.8。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定變量梯度的大小。①若進(jìn)行定性分析，梯度設(shè)置可稍大些。如探究溫度對(duì)光合作用的影響，一般情況下植物在30℃左右時(shí)光合作用最強(qiáng)。我們既要研究溫度降低時(shí)光合作用強(qiáng)度的變化，也要研究溫度升高時(shí)的變化，溫度梯度設(shè)置如下：0℃、10℃、20℃、30℃、40℃。②若進(jìn)行定量分析，梯度設(shè)置應(yīng)小些。如探究光合作用的最適溫度，溫度梯度設(shè)置如下：24℃、27℃、30℃、33℃、36℃。(4)在實(shí)際操作中，為避免因梯度設(shè)置不當(dāng)，造成人力、物力方面的浪費(fèi)，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)預(yù)實(shí)驗(yàn)，每組之間梯度適當(dāng)加大一些，當(dāng)找到一個(gè)大致的適宜范圍后，再在這個(gè)范圍內(nèi)縮小每組之間的梯度值，最后測(cè)出一個(gè)準(zhǔn)確范圍。1．普通淀粉酶的最適溫度在40～60℃之間，而極端耐熱淀粉酶在100℃時(shí)仍能保持較高的活性，因此在生產(chǎn)上具有更為廣泛的應(yīng)用前景。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)要鑒定該酶的化學(xué)本質(zhì)，可將該酶液與______________混合，若反應(yīng)液呈________色，則該酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。(2)測(cè)定淀粉酶活性時(shí)，應(yīng)選擇________作為該酶作用的底物，反應(yīng)液中應(yīng)加入________________溶液以維持其酸堿度穩(wěn)定。(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定極端耐熱淀粉酶起催化作用的最適溫度。①此實(shí)驗(yàn)中除自變量和因變量外，還需要考慮____________(答出2點(diǎn)即可)等因素。②結(jié)合題目信息，簡(jiǎn)要寫(xiě)出測(cè)定該酶催化作用最適溫度的實(shí)驗(yàn)思路：__________________________________________________。答案：(1)雙縮脲試劑紫(2)淀粉(酸堿)緩沖(3)①淀粉溶液的濃度和用量、pH及添加試劑的量、實(shí)驗(yàn)操作順序②在40～100℃之間每隔一定溫度設(shè)置一個(gè)實(shí)驗(yàn)組，其他實(shí)驗(yàn)條件適宜且保持一致。以反應(yīng)液和碘液發(fā)生顏色反應(yīng)的程度為指標(biāo)確定最適溫度2．某生物興趣小組用迎春枝條作實(shí)驗(yàn)材料，做了探究α-萘乙酸(NAA)促進(jìn)插條生根最適濃度實(shí)驗(yàn)的預(yù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示。請(qǐng)根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)進(jìn)一步的探究實(shí)驗(yàn)。據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)材料用具：生長(zhǎng)旺盛的一年生迎春枝條若干、燒杯、量筒、培養(yǎng)皿、NAA、蒸餾水等。(2)配制溶液：配制濃度依次為_(kāi)______________________________________(溶液濃度梯度為0.5ppm)的NAA溶液9份，并編號(hào)1～9。(3)實(shí)驗(yàn)步驟：第一步：________________________________________________；第二步：_________________________________________；第三步：1天后取出枝條分別進(jìn)行扦插；第四步：每天對(duì)扦插枝條的生根情況進(jìn)行觀察記錄。(4)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)的觀察記錄表。(5)該實(shí)驗(yàn)應(yīng)控制好兩個(gè)主要的無(wú)關(guān)變量，具體方法是________________、_________________________。答案：(2)2ppm、2.5ppm、3ppm、3.5ppm、4ppm、4.5ppm、5ppm、5.5ppm、6ppm(3)將迎春枝條隨機(jī)均分為9份將9份枝條的基部分別浸泡在1～9號(hào)NAA溶液中(4)如下表：天數(shù)不同NAA濃度下的生根條數(shù)2ppm2.5ppm3ppm3.5ppm4ppm4.5ppm5ppm5.5ppm6ppm123…(5)各組枝條處理時(shí)間長(zhǎng)短一致所用植物材料盡可能做到生長(zhǎng)狀況一致3．低溫迫使植物細(xì)胞產(chǎn)生大量對(duì)細(xì)胞有害的過(guò)氧化產(chǎn)物，如脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物(MDA)。超氧化物歧化酶(SOD)能夠消除過(guò)氧化產(chǎn)物，從而增強(qiáng)植物的抗冷性。研究人員進(jìn)行了“水楊酸對(duì)水稻幼苗抗冷性的影響”實(shí)驗(yàn)，步驟及結(jié)果如下表所示。據(jù)表回答下列問(wèn)題：組別處理培養(yǎng)溫度SOD活性/(U·g－1·min－1)125℃的蒸餾水澆灌25℃7.32①②9.435℃的0.5mmol·L－1水楊酸澆灌5℃10.345℃的1.0mmol·L－1水楊酸澆灌5℃11.655℃的1.5mmol·L－1水楊酸澆灌5℃13.665℃的2.0mmol·L－1水楊酸澆灌5℃8.575℃的2.5mmol·L－1水楊酸澆灌5℃7.985℃的3.0mmol·L－1水楊酸澆灌5℃6.5(1)表中①是__________________________，②是______________。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)每組取50株水稻幼苗，而不是1株，目的是_______________________。(2)本實(shí)驗(yàn)需要控制的無(wú)關(guān)變量有_________________________________(至少寫(xiě)兩點(diǎn))。(3)由組別1和2對(duì)照可得到的結(jié)論是_______________________________。由組別2～8可得到的結(jié)論是______________________________________。在5℃條件下，2.0mmol·L－1的水楊酸對(duì)水稻幼苗抗冷性的影響是________(填“增強(qiáng)”或“減弱”)。(4)請(qǐng)根據(jù)5℃條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，完成水楊酸濃度與SOD活性關(guān)系的坐標(biāo)折線圖。答案：(1)5℃的蒸餾水澆灌5℃避免偶然性，減少誤差