Question

某研究性学习小组设计了如下图所示的实验装置（含反应室和注射器两部分），用于测量过氧化氢酶催化过氧化氢反应放出的O₂含量。他们提前制作了大小相同、干燥程度一致的圆形小滤纸片若干，然后开展了如下实验：

①制备新鲜的质量分数为20%的动物肝脏研磨液。

②将8片圆形小滤纸片在肝脏研磨液中浸泡后取出，并贴在反应室上侧的内壁上（如图所示）。

③向反应室内加入新配制的10 mL 3%的H₂O₂溶液（如图所示）：将装有2 mL清水的注射器内残留的空气排出后，用注射器针头扎透反应室的橡皮塞，使反应室与注射器相通，记下此时注射器上液面的刻度。

④将反应室旋转180。，使圆形滤纸片与H₂O₂溶液混合。

⑤每隔30秒读取并记录注射器针筒液面的刻度一次，共进行2分钟。

⑥将圆形小滤纸片的数量改成6片，重复②一⑤，进行第二组实验。

⑦将圆形小滤纸片的数量改成4片，重复②一⑤，进行第三组实验。

请回答下列问题：

(1)上述实验探究的问题是：酶促反应速率与____。

(2)请你设计一个用于记录观察结果的表格____________。

(3)对步骤⑤得到的实验数据进行处理后，绘制出了下列曲线图。那么预期第二组实验的曲线大致应该是怎样的？请在图中添画该曲线______________。

(4)如果上述三组实验的结果均无明显差异，这可能与酶的什么特性有关？_____，需如何改进实验（答出任意两点即可__________。

(5)如果利用上述实验材料和装置研究温度对酶促反应速率的影响，应如何控制变量？

①  ____________________________。

② _____________________________。

Answer

酶浓度

时间（s）读数（mL）滤纸数（片）

30

60

90

120

8

6

4

酶的高效性 减少圆形滤纸片的数量，或稀释肝脏研磨液，或增加反应室内H2O2溶液的量 ①设置温度梯度（创设自变量） ②圆形滤纸片的数量或其他条件保持一致（控制无关变量）

【解析】

由题意可知，该实验的自变量是酶的数量不同，因变量是氧气释放量，因此该生涯按的目的是研究酶浓度对酶促反应的影响，实验原理是在一定的范围内酶浓度升高，酶促反应的速度升高，相同时间内氧气的释放量多；若研究温度对酶活性的影响，实验的自变量是温度，酶的浓度等属于无关变量，按照实验设计的单一变量原则和对照原则对实验变量进行控制。

（1）由题意可知，该实验的自变量是圆形滤纸片的数量，由于圆形滤纸片在肝脏研磨液中浸泡过，因此圆形滤纸片的数量可以表示酶的浓度，故该实验的目的是研究酶促反应速率与酶浓度的关系。

（2）表格中用滤纸片的数量为自变量，每个滤纸片数量条件下记录不同时间段内的注射器的刻度因此表头设计须包括滤纸数或组别、时间、读数三项，横向坐标表示氧气释放量，纵向表示时间，具体结果见答案。

（3）由于第二组滤纸片是6片，第一组的滤纸片是8片，因此第一组酶数量多于第二组，酶促反应的速率高于第二组，因此第一组实验曲线应在第二组实验曲线的上方，且平衡时的平衡点不变，具体结果见答案。

（4）如果上述三组实验的结果均无明显差异，这可能与酶的高效性有关；可以对肝脏研磨液进行稀释，降低肝脏研磨液的浓度，或者是减少滤纸片的数量，或者是增加过氧化氢溶液的浓度从而对实验进行改进。

（5）分析该实验的目的可知，该实验是研究温度对酶促反应速率的影响，实验的自变量是温度，因变量是氧气的产生量，滤纸片的数量等其他属于无关变量，因此对实验变量的控制包括创设自变量、设置温度梯度；滤纸片的数量属于无关变量，应保持一致且适宜。