探究实验中变量梯度设置的应用精析

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1、探究实验中变量梯度设置的应用精析谭家学（湖北省郧县第二中学442500）一．概述变量梯度指自变量相邻两次取值之间的差值大小，即自变量每次变化的幅度。生物实验中常见的变量梯度有pH梯度、温度梯度、浓度梯度等。二．设置变量梯度方法1、在合适范围内取值：生物体或细胞生活在特定的环境中，研究某因素对生物或细胞的影响时，自变量应在它能发挥作用的范围内取值。如确定生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度，生长素浓度应在10-12～10-8mol／L范围内，变量梯度应相差一个数量级。2、梯度大小设置要适宜：梯度过小，看不出变化，实验组数增多，增加了操作难度；梯度过大，实验结果不准

2、确。如研究唾液淀粉酶的最适pH，预测其数值应在7．0左右，pH梯度设为0.4，即共做五组实验，其缓冲液pH分别为6.2、6.6、7.0、7.4、7.8。3、根据实验目的确定变量梯度的大小。①若进行定性分析，梯度设置可稍大些。如探究温度对光合作用的影响，一般情况下植物在30℃左右时，光合作用最强。我们既要研究温度降低时光合作用强度的变化，也要研究温度升高时的变化。温度梯度设置为：O℃、10℃、20℃、30℃、40℃。②若要进行定量分析，梯度设置应小些。如探究光合作用的最适温度，温度梯度设置为：24℃、27℃、30℃、33℃、36℃。三、例题精析【例1】用适宜浓度的2

3、，4-D处理番茄花蕾可提高坐果率。请设计实验方案，确定施用2，4-D的最适浓度。______________________________________________。【解析】本实验设计思路较简单，只要设置一系列浓度梯度的2，4-D溶液来处理番茄花蕾，通过统计坐果率来判断最适浓度即可。【答案】①将生长状况相同的番茄平均分成若干组②配置对应组数的系列浓度梯度的2，4，-D溶液③分别用不同浓度的2，4，-D溶液处理对应组的番茄花蕾④统计分析不同处理组的番茄坐果率，确定最适施用浓度【例2】将某种玉米子粒浸种发芽后研磨匀浆、过滤，得到提取液。取6支试管分别加入ABC

4、DEF等量的淀粉溶液后，分为3组并分别调整到不同温度，如图所示，然后在每支试管中加入等量的玉米子粒提取液，保持各组温度30分钟后，继续进行实验（提取液中还原性物质忽略不计）：（1）若向A、C、E三支试管中分别加入适量的班氏试剂或斐林试剂，沸水浴一段时间，观察该三支试管，其中液体颜色呈砖红色的试管是_______；砖红色较深的试管是______，颜色较深的原因是______；不变色的试管是______，不变色的原因是_________。（2）若向B、D、F三支试管中分别加入等量的碘液，观察三支试管，发现液体的颜色是蓝色，产生该颜色的原因是______________

5、。（3）以上实验的三种处理温度不一定是玉米子粒提取液促使淀粉分解的最适温度。你怎样设计实验才能确定最适温度？（只要求写出设计思路）【解析】发芽的玉米子粒中有淀粉酶，在不同温度下，淀粉酶的活性不同，对淀粉液的催化程度也不相同。40℃情况下酶的活性比20％情况下强，催化分解淀粉的速度快，产生的麦芽糖多，因此加入班氏试剂或者斐林试剂加热后颜色较深，100℃情况下，酶因高温而失活，因此该试管中没有反应。遇碘变蓝是淀粉的特性，三支试管都变蓝色说明三支试管中都有淀粉存在。要确定酶的最适温度，要增加试管数量，并设置成温度梯度，重复上述实验。酶的最适温度应位于砖红色最深的两个温度

6、之间，或者就是砖红色最深的试管所对应的温度。【答案】（1）A和CC淀粉酶在40℃时活性相对较高，淀粉酶催化淀粉水解产生的还原糖多E酶失活（２）剩余的淀粉遇碘变蓝（３）在20℃和100℃之间每隔一定温度设置一个实验组，其它实验条件保持一致。以反应液和上述试剂（或答碘液或答斑氏试剂或答斐林试剂）发生颜色反应的程度为指标确定最适温度。【例3】设计一个实验，测定某种微生物生长所需的最适PH值?【解析】当培养基的PH高于或低于某种微生物的最适PH时，它的生长就会受到抑制。因此可以配制出不同PH的培养基，如PH为3、5、7、9、11的培养基，经灭菌、接种后，在适应的环境条件下

7、培养。最后观察在不同PH的培养基上微生物的生长情况。其中，生长最好的那个培养基的PH，就是这种微生物的最适PH。【答案】1、配置一系列不同PH梯度的营养培养基，灭菌。2、分别接种等量的某种微生物，在相同且适应的条件下培养。3、培养一段时间后，观察微生物生长情况，生长最好的那个培养基的PH，就是这种微生物的最适PH。（作者：谭家学，湖北省郧县第二中学高中生物高级教师，邮编：442500，联系电话15897825586，0719-7201577.邮箱：tan7201628@163.com）