實驗技能(五)實驗中變量梯度的設(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。生物實驗中常見的變量梯度有pH梯度、溫度梯度、濃度梯度等。2．變量梯度設(shè)置過程(1)在合適范圍內(nèi)取值：生物體或細胞生活在特定的環(huán)境中，研究某因素對生物體或細胞的影響時，自變量應(yīng)在它能發(fā)揮作用的范圍內(nèi)取值。如確定生長素類調(diào)節(jié)劑促進扦插枝條生根的適宜濃度，生長素濃度應(yīng)在10－12～10－8mol·L－1范圍內(nèi)，變量梯度應(yīng)相差一個數(shù)量級。(2)梯度大小設(shè)置要適宜：梯度過小，看不出變化，實驗組數(shù)增多，增加了操作難度；梯度過大，實驗結(jié)果不準(zhǔn)確。如探究唾液淀粉酶的最適pH，預(yù)測其數(shù)值應(yīng)在7.0左右，pH梯度設(shè)為0.4，即共做五組實驗，其緩沖液pH分別為6.2、6.6、7.0、7.4、7.8。(3)根據(jù)實驗?zāi)康拇_定變量梯度的大小。①若進行定性分析，梯度設(shè)置可稍大些。如探究溫度對光合作用的影響，一般情況下植物在30℃左右時光合作用最強。我們既要研究溫度降低時光合作用強度的變化，也要研究溫度升高時的變化，溫度梯度設(shè)置如下：0℃、10℃、20℃、30℃、40℃。②若進行定量分析，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，我們可以設(shè)計一個預(yù)實驗，每組之間梯度適當(dāng)加大一些，當(dāng)找到一個大致的適宜范圍后，再在這個范圍內(nèi)縮小每組之間的梯度值，最后測出一個準(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。請回答下列問題：(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)測定淀粉酶活性時，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)計實驗測定極端耐熱淀粉酶起催化作用的最適溫度。①此實驗中除自變量和因變量外，還需要考慮____________(答出2點即可)等因素。②結(jié)合題目信息，簡要寫出測定該酶催化作用最適溫度的實驗思路：__________________________________________________。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、實驗操作順序②在40～100℃之間每隔一定溫度設(shè)置一個實驗組，其他實驗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驗材料，做了探究α-萘乙酸(NAA)促進插條生根最適濃度實驗的預(yù)實驗，結(jié)果如下圖所示。請根據(jù)預(yù)實驗結(jié)果，設(shè)計進一步的探究實驗。據(jù)圖回答下列問題：(1)材料用具：生長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_______________________________________(溶液濃度梯度為0.5ppm)的NAA溶液9份，并編號1～9。(3)實驗步驟：第一步：________________________________________________；第二步：_________________________________________；第三步：1天后取出枝條分別進行扦插；第四步：每天對扦插枝條的生根情況進行觀察記錄。(4)請設(shè)計本實驗的觀察記錄表。(5)該實驗應(yīng)控制好兩個主要的無關(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)將迎春枝條隨機均分為9份將9份枝條的基部分別浸泡在1～9號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)各組枝條處理時間長短一致所用植物材料盡可能做到生長狀況一致3．低溫迫使植物細胞產(chǎn)生大量對細胞有害的過氧化產(chǎn)物，如脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物(MDA)。超氧化物歧化酶(SOD)能夠消除過氧化產(chǎn)物，從而增強植物的抗冷性。研究人員進行了“水楊酸對水稻幼苗抗冷性的影響”實驗，步驟及結(jié)果如下表所示。據(jù)表回答下列問題：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______________。實驗設(shè)計時每組取50株水稻幼苗，而不是1株，目的是_______________________。(2)本實驗需要控制的無關(guān)變量有_________________________________(至少寫兩點)。(3)由組別1和2對照可得到的結(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的水楊酸對水稻幼苗抗冷性的影響是________(填“增強”或“減弱”)。(4)請根據(jù)5℃條件下的實驗結(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