Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置（含反應(yīng)室和注射器兩部分），用于測量過氧化氫酶催化過氧化氫反應(yīng)放出的O2含量。他們提前制作了大小相同、干燥程度一致的圓形小濾紙片若干，然后開展了如下實(shí)驗(yàn)：

①制備新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的動(dòng)物肝臟研磨液。

②將8片圓形小濾紙片在肝臟研磨液中浸泡后取出，并貼在反應(yīng)室上側(cè)的內(nèi)壁上（如圖所示）。

③向反應(yīng)室內(nèi)加入新配制的10 mL 3%的H2O2溶液（如圖所示）：將裝有2 mL清水的注射器內(nèi)殘留的空氣排出后，用注射器針頭扎透反應(yīng)室的橡皮塞，使反應(yīng)室與注射器相通，記下此時(shí)注射器上液面的刻度。

④將反應(yīng)室旋轉(zhuǎn)180。，使圓形濾紙片與H2O2溶液混合。

⑤每隔30秒讀取并記錄注射器針筒液面的刻度一次，共進(jìn)行2分鐘。

⑥將圓形小濾紙片的數(shù)量改成6片，重復(fù)②一⑤，進(jìn)行第二組實(shí)驗(yàn)。

⑦將圓形小濾紙片的數(shù)量改成4片，重復(fù)②一⑤，進(jìn)行第三組實(shí)驗(yàn)。

請回答下列問題：

(1)上述實(shí)驗(yàn)探究的問題是：酶促反應(yīng)速率與____。

(2)請你設(shè)計(jì)一個(gè)用于記錄觀察結(jié)果的表格____________。

(3)對步驟⑤得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，繪制出了下列曲線圖。那么預(yù)期第二組實(shí)驗(yàn)的曲線大致應(yīng)該是怎樣的？請?jiān)趫D中添畫該曲線______________。

(4)如果上述三組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果均無明顯差異，這可能與酶的什么特性有關(guān)？_____，需如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)（答出任意兩點(diǎn)即可__________。

(5)如果利用上述實(shí)驗(yàn)材料和裝置研究溫度對酶促反應(yīng)速率的影響，應(yīng)如何控制變量？

① ____________________________。

② _____________________________。

Answer 1

【答案】酶濃度

時(shí)間（s）讀數(shù)（mL）濾紙數(shù)（片）	30	60	90	120
8
6
4

酶的高效性 減少圓形濾紙片的數(shù)量，或稀釋肝臟研磨液，或增加反應(yīng)室內(nèi)H2O2溶液的量 ①設(shè)置溫度梯度（創(chuàng)設(shè)自變量） ②圓形濾紙片的數(shù)量或其他條件保持一致（控制無關(guān)變量）

【解析】

由題意可知，該實(shí)驗(yàn)的自變量是酶的數(shù)量不同，因變量是氧氣釋放量，因此該生涯按的目的是研究酶濃度對酶促反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)原理是在一定的范圍內(nèi)酶濃度升高，酶促反應(yīng)的速度升高，相同時(shí)間內(nèi)氧氣的釋放量多；若研究溫度對酶活性的影響，實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度，酶的濃度等屬于無關(guān)變量，按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的單一變量原則和對照原則對實(shí)驗(yàn)變量進(jìn)行控制。

（1）由題意可知，該實(shí)驗(yàn)的自變量是圓形濾紙片的數(shù)量，由于圓形濾紙片在肝臟研磨液中浸泡過，因此圓形濾紙片的數(shù)量可以表示酶的濃度，故該實(shí)驗(yàn)的目的是研究酶促反應(yīng)速率與酶濃度的關(guān)系。

（2）表格中用濾紙片的數(shù)量為自變量，每個(gè)濾紙片數(shù)量條件下記錄不同時(shí)間段內(nèi)的注射器的刻度因此表頭設(shè)計(jì)須包括濾紙數(shù)或組別、時(shí)間、讀數(shù)三項(xiàng)，橫向坐標(biāo)表示氧氣釋放量，縱向表示時(shí)間，具體結(jié)果見答案。

（3）由于第二組濾紙片是6片，第一組的濾紙片是8片，因此第一組酶數(shù)量多于第二組，酶促反應(yīng)的速率高于第二組，因此第一組實(shí)驗(yàn)曲線應(yīng)在第二組實(shí)驗(yàn)曲線的上方，且平衡時(shí)的平衡點(diǎn)不變，具體結(jié)果見答案。

（4）如果上述三組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果均無明顯差異，這可能與酶的高效性有關(guān)；可以對肝臟研磨液進(jìn)行稀釋，降低肝臟研磨液的濃度，或者是減少濾紙片的數(shù)量，或者是增加過氧化氫溶液的濃度從而對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。

（5）分析該實(shí)驗(yàn)的目的可知，該實(shí)驗(yàn)是研究溫度對酶促反應(yīng)速率的影響，實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度，因變量是氧氣的產(chǎn)生量，濾紙片的數(shù)量等其他屬于無關(guān)變量，因此對實(shí)驗(yàn)變量的控制包括創(chuàng)設(shè)自變量、設(shè)置溫度梯度；濾紙片的數(shù)量屬于無關(guān)變量，應(yīng)保持一致且適宜。