导与练高考生物二轮专题整合突破八实验与探究名师优质课件

专题八

实验与探究

知识点回顾

常考点突破

知识点回顾

查弱点

找漏点

构建网络

答案:

1.探究类实验

2.调查类实3.随机分组

4.对照

5.适宜

6.重复

7.观察现象

8.对照性原则

9.单一变量原则

10.变量处理(对变量进行不同处理)

思考:

1.观察类实验中,哪些实验需观察活体?

提示:观察植物细胞的质壁分离和复原,观察线粒体,观察叶绿体等实验需要观察活体。

2.高中生物实验中常用的鉴定试剂和染色剂有哪些?

提示:斐林试剂、苏丹试剂、双缩脲试剂、碘液、溴麝香草酚蓝水溶液、重铬酸钾溶液、龙胆紫溶液、改良苯酚品红染液、吡罗红甲基绿溶液、健那绿染液等。

3.验证性实验与探究性实验有何异同?

提示:相同点:实验原理、所用材料、方法步骤相同。

区别:现象不同。验证性实验每个装置只出现一种现象,只有一种结论;探究性实验往往有两种以上的可能性,两种以上的结论。

4.实验设计题的解题步骤有哪些?

提示:①了解题目要求;②明确实验目的;③分析实验原理;④确定实验思路;⑤设计实验步骤;⑥预期结果与分析。

5.在评价实验时要注意哪几个方面?

提示:应注意如下几个方面:①有无对照实验;②对照实验设计是否合理;③实验是否遵循了单一变量原则;④实验步骤的顺序是否合理;⑤步骤是否完整;⑥实验结果的验证是否合理;⑦实验仪器、药剂的使用是否合理。

错混辨析

请判断下列有关实验原理、方法叙述的正误

1.盐酸浓度过高会破坏过氧化氢酶的空间结构导致其失活(2013·山东,4C)(√

)

提示:

酶的作用条件温和,pH过低会导致酶的空间结构遭到破坏而失活。

2.检测酵母菌培养过程中是否产生CO2可判断其呼吸方式(2013·重庆,3C)(×

)

提示:酵母菌有氧呼吸产生CO2和H2O,无氧呼吸产生酒精和CO2,故不能通过检测酵母菌是否产生CO2,来判断其呼吸方式。

3.噬菌体须在活菌中增殖培养是因其缺乏独立的代谢系统(2013·北京,5A)(√

)

提示:噬菌体须在活菌中增殖培养,是因为噬菌体为病毒,高度寄生,缺乏独立的代谢系统。

请判断下列有关教材基础实验叙述的正误

4.马铃薯块茎捣碎后的提取液可检测出蛋白质(2013·重庆,3A)(√

)

提示:蛋白质是组成细胞的重要成分,故马铃薯块茎捣碎后的提取液可检测出蛋白质。

5.选择紫色洋葱鳞片叶的外表皮为实验材料能观察到质壁分离和复原现象(2012·广东,24B)(√

)

提示:有紫色的大液泡,能发生渗透吸水和失水,可出现质壁分离和复原现象。

6.盐酸处理细胞有利于健那绿(詹纳斯绿B)对线粒体染色(2013·山东,4D)(×

)

提示:健那绿对线粒体染色时必须保证细胞是活的,盐酸会杀死细胞,在本实验中不能使用。

7.成熟植物细胞在高渗溶液中发生质壁分离是因为细胞壁具有选择透(过)性(2013·北京,5C)(×

)

提示:成熟植物细胞在高渗溶液中发生质壁分离是因为原生质层具有选择透(过)性。

8.光学显微镜可用于观察植物细胞的质壁分离现象(2013·重庆,3B)(√

)

提示:用紫色洋葱鳞片叶观察植物细胞的质壁分离现象,可用光学显微镜观察。

9.滴加肝脏研磨液促使过氧化氢分解,不涉及“降低化学反应活化能”的原理(2013·四川,4B改编)(×

)

提示:肝脏研磨液中含有过氧化氢酶,可催化过氧化氢的分解,涉及酶“降低化学反应活化能”的原理。

10.在95%乙醇中加入无水Na2CO3后可提高色素的溶解度(2013·重庆,3D)(√

)

提示:溶解绿叶中的色素最好用无水乙醇,若用95%乙醇,需加入无水Na2CO3,以除去乙醇中的水分,提高色素在其中的溶解度。

11.盐酸解离根尖的同时也为龙胆紫染色创造酸性环境(2013·山东,4A)(×

)

提示:龙胆紫为碱性染液,可与盐酸发生反应导致染色失败,故染色前必须漂洗以洗去盐酸后方可染色。

12.教材温特实验中,如果放上的是没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂块,胚芽鞘则既不生长也不弯曲。该实验证明了造成胚芽鞘弯曲的刺激是某种化学物质(2013·安徽,5B改编)(√

)

提示:温特实验中,将接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放在切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧,其促进胚芽鞘生长弯曲的因素有两个:①胚芽鞘尖端的某种化学物质,②琼脂块除了上述化学物质以外的其他因素。而用没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂块做上述实验,就排除了②因素的干扰。

请判断下列有关实验设计与分析叙述的正误

13.观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂中,显微镜下绝大多数细胞中能观察到染色体(2012·江苏,15C)(×

)

提示:观察到的细胞大多处于间期,这时观察不到染色体

常考点突破

锁定命题热点

常考点一

实验方法汇总

【典例1】(2013江西联考)下列有关生物学研究中的叙述,正确的有(A)①对酵母菌计数时,用吸管吸取培养液滴满血细胞计数板的计数室及四周边缘,轻轻盖上盖玻片后镜检

②探究温度对酶活性的影响,可选择过氧化氢溶液作为底物

③在电子显微镜下拍摄到的叶绿体的结构照片属于概念模型

④孟德尔遗传规律的研究过程和摩尔根果蝇眼色遗传的研究过程均用到了假说-演绎法

⑤在模拟细胞大小与物质运输的关系时,琼脂块表面积与体积之比是自变量,NaOH扩散速度是因变量

⑥酒精在“绿叶中色素的提取和分离”和“检测生物组织中的脂肪”两实验中的作用相同

A.一项

B.两项

C.三项

D.四项

解析:用吸管吸取培养液后,滴在盖玻片的边缘,让培养液自行渗入,①错误;温度会影响过氧化氢的分解,故探究温度对酶活性的影响,不能选择过氧化氢溶液作为底物,②错误;拍摄的叶绿体结构照片不属于模型,③错误;在模拟细胞大小与物质运输的关系时,NaOH扩散速度是相同的,因变量是NaOH在琼脂块中扩散的体积,⑤错误;酒精在“绿叶中色素的提取和分离”和“检测生物组织中的脂肪”两实验中的作用不同,⑥错误。

延伸拓展:

①高中生物概念模型包括哪些?

提示:对真核细胞结构共同特征的文字描述;光合作用过程中物质和能量的变化图解;有丝分裂、减数分裂图解;中心法则图解;达尔文的自然选择学说的解释;甲状腺激素的分级调节;过敏反应机理图解等。

②高中生物物理模型包括哪些?

提示:流动镶嵌模型;动植物细胞模式图;细菌结构模式图;分泌蛋白合成和运输示意图;DNA双螺旋结构模型等。

③高中生物中属于假说—演绎法的实例有哪些?

提示:孟德尔的豌豆杂交实验,最终证实遗传两大定律;摩尔根果蝇实验,最终证实萨顿的“基因在染色体上”假说;DNA复制方式的提出与证实;整个中心法则的提出与证实等。

④高中生物中属于类比推理法的实例有哪些?

提示:施旺和施莱登细胞学说的建立过程,沃森和克里克的DNA模型建立,萨顿的假说“基因在染色体上”等。

⑤高中遗传学实验方案设计中哪些用到了假说—演绎法?

提示:高中遗传学中除了上述的孟德尔的豌豆杂交实验和摩尔根的果蝇实验外,显性纯合体、杂合体判断的杂交方案设计;某基因是位于常染色体上还是X染色体上判断的杂交方案设计;遵循还是不遵循孟德尔定律的杂交方案设计;判断是突变还是环境作用的杂交方案设计等都用到了假说—演绎法。

⑥高中生物哪些实验属于模拟实验法的范畴?

提示:模拟细胞大小与物质运输的关系;渗透作用的实验装置;分离定律的模拟实验均属于模拟实验法的范畴。

教材实验探究中的研究方法归纳

(1)根据颜色来确定某种物质的存在:

待测液+碘液→呈蓝色,待测液中存在淀粉;

待测液+斐林试剂→呈砖红色,待测液中存在还原糖;

待测液+苏丹Ⅲ(苏丹Ⅳ)染液→呈橘黄色(或红色),待测液中存在脂肪;

待测液+双缩脲试剂→呈紫色,待测液中存在蛋白质。

(2)用大分子染料如红墨水来验证生物组织细胞膜的选择透过性或检验细胞的死活。

(3)用荧光标记法来证明细胞膜具有一定的流动性。

(4)同位素示踪法:光合作用产生氧气的来源;噬菌体侵染细菌实验证明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质;DNA的复1814制是半保留复制;用O2和CO2追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径的实验等。

(5)模拟实验法:如渗透作用的实验装置,分离定律的模拟实验等。

(6)获得无子果实的方法:用适宜浓度的生长素处理花蕾期已去雄的子房,如无子番茄;诱导染色体变异,如无子西瓜。

(7)确定某种激素功能的方法:饲喂法、切除注射法、阉割移植法、切除口服法等。

(8)确定传入、传出神经的功能:刺激+观察效应器的反应或测定神经上的电位变化。

(9)植物杂交的方法:

雌雄同花:花蕾期去雄+套袋+开花期人工授粉+套袋。

雌雄异花:花蕾期雌花套袋+开花期人工授粉+套袋。

(10)确定某一显性个体基因型的方法:测交或让该显性个体自交。

(11)确定某一性状为显性性状或隐性性状的方法:具有一对相对性状的纯合体杂交,观察后代性状表现。

(12)确定某一个体是否具有抗性基因的方法:确定小麦是否具有抗锈病基因,用锈菌去侵染小麦叶片,一段时间后,观察有无锈斑出现。

(13)测定种群密度的方法:样方法、标志重捕法、取样器取样法。

(14)化学分析法:如番茄和水稻对Ca和Si中色素的提取和分离实验等。

2+选择吸收,绿叶(15)理论分析法:如大、小两种草履虫竞争的实验;植物根向地生长、茎背地生长的实验;植物向光性实验等。

(16)等组实验法:如淀粉酶催化淀粉水解的实验,发现生长素的燕麦胚芽鞘实验等。

命题猜想

1.下列有关实验或调查研究方法的叙述,正确的是(A

)

A.用花生子叶做脂肪的鉴定实验,需用显微镜才能看到被染色的脂肪粒

B.用样方法调查蒲公英的种群密度时,在分布较密的地区取样

C.在全市人群中随机抽样调查白化病,可得出该病的遗传方式

D.将解离、漂洗后的洋葱根尖置于载玻片上,盖上盖玻片即可在显微镜下观察

解析:用样方法调查蒲公英的种群密度时,要随机取样;调查遗传病的遗传方式要在某患病家族调查,在全市人群中随机抽样调查白化病是调查白化病的发病率;将解离、漂洗后的洋葱根尖染色、压片之后才能在显微镜下观察。

2.同位素标记法在细胞学和遗传学上都具有重要的用途。下列关于同位素标记法在生物学研究上应用的叙述中,错误的是(A

)

1514A.将用N标记的DNA放在含N的脱氧核苷酸中复制一代,可以得到两种DNA分子:一种全部含N,另一种同时含有N和N

141514B.探究光合作用中O2的来源可以设置两组,一组给绿色植物提供CO2+H2O,另一组提供CO2+18O

32C.噬菌体侵染细菌的实验中,对噬菌体的DNA进行标记要用P

D.用H标记亮氨酸,可以探究出豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌的过程

3解析:研究分泌蛋白的有关过程,需要对氨基酸进行标记;研究光合作用中氧气的来源,为了区别CO2中的O及H2O中的O,18所以两组实验中,只对CO2或H2O中的O用O标记。噬菌体侵3532染细菌的实验中,对蛋白质用S标记,对DNA用P标记,目的1514是探究何种物质进入细菌体内。将用N标记的DNA放在含N1514的脱氧核苷酸中复制一代,只能得到一种同时含有N和N的DNA分子。

3.模型构建方法是现代科学方法的核心内容之一。模型包括物理模型、数学模型和概念模型等类型。下列不属于模型研究方法的是(C

)

A.J.D.Watson和F.Crick创建DNA分子的双螺旋结构

B.某生物兴趣小组成员利用计算机软件制作真核细胞的三维结构图

C.用光学显微镜观察并拍摄某植物细胞的显微结构图

D.某同学通过研究某种细菌繁殖不同时间段后产生的细菌细胞数目绘制成的曲线图

解析:J.D.Watson和F.Crick创建DNA分子的双螺旋结构、制作真核细胞的三维结构图运用了物理模型的研究方法,研究某种细菌繁殖不同时间段后产生的细菌细胞数目绘制成的曲线图运用的是数学模型的研究方法;用光学显微镜观察并拍摄某植物细胞的显微结构图不属于模型研究方法。

常考点2

教材基础实验归类

【典例2】(2013河北省教育教学质检)下面是几组同学所做的部分实验,回答下列问题:组别

ABCD实验目的

植物组织中还原糖的鉴定

绿叶中色素的提取与分离

观察植物细胞有丝分裂

探究酵母菌的呼吸方式

实验材料

西瓜汁

菠菜叶

洋葱根尖

酵母菌、葡萄糖溶液

所用试剂

斐林试剂

无水乙醇、SiO2、

CaCO3盐酸、酒精、

龙胆紫溶液

澄清石灰水

(1)上述各组实验中,所选材料不合理的组别是

。

(2)在B组实验中加入无水乙醇、SiO2、CaCO3的作用分别是

、

、

;C组实验中使用盐酸、酒精的目的是

,除用龙胆紫溶液染色外还可以用

染色。

(3)在B组实验中,如果看到的现象是滤纸条上缺少下面两条色素带,原因可能是

。

在C组实验中,发现染色体着色较浅,原因可能是

。

(4)D组实验按照如图中设计操作,如果两组装置中的澄清石灰水都变浑浊,能否说明酵母菌既能进行有氧呼吸,又能进行无氧呼吸?

(填“能”或“否”)。本实验可用

试剂检测是否产生酒精。

解析:(1)西瓜汁颜色深,呈红色,该颜色与还原糖和斐林试剂反应产生的砖红色非常接近,因此,选用该材料作为还原糖的鉴定材料将会干扰实验现象。

(2)B组实验中加入无水乙醇的作用是提取绿叶中的色素,加入二氧化硅的作用是有助于充分研磨,将细胞和叶绿体破碎,提取到更多的色素,加入碳酸钙的作用是防止色素被破坏;观察植物细胞有丝分裂实验中盐酸和酒精的混合溶液用于解离,以分散植物组织细胞,用龙胆紫溶液或醋酸洋红液对染色体(质)染色。

(3)滤纸条上缺少下面两条色素带,即缺少叶绿素a和b,可能原因是菠菜叶衰老变黄,叶绿素被破坏;解离后没有漂洗会影响染色,染色时间太短也会使染色体着色较浅。

(4)酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳,检测酵母菌细胞呼吸的类型,可以用酸化的重铬酸钾溶液来检测是否产生酒精来判断酵母菌是否进行无氧呼吸。

答案:(1)A(2)提取绿叶中的色素

有助于研磨充分

可防止研磨中色素被破坏

使组织中的细胞相互分离开来(解离)醋酸洋红液

(3)菠菜叶衰老变黄(合理即可)解离后没有漂洗或染色时间过短

(4)否

重铬酸钾

延伸拓展:

①高中生物实验中有哪些需要用到显微镜进行观察?

提示:观察几种不同类型的细胞;脂肪的鉴定;观察DNA和RNA在细胞中的分布;用高倍镜观察叶绿体和线粒体;植物细胞的吸水和失水;观察根尖分生组织细胞的有丝分裂;观察细胞的减数分裂;低温诱导植物染色体数目的变化等均需要显微镜的辅助。

②不同浓度的酒精在高中生物实验中有哪些作用?

提示:

使用酒精的实验

脂肪的鉴定

土壤中小动物类群丰富度的研究

组织培养、果酒和果醋的制作

观察植物细胞的有丝分裂

低温诱导染色体加倍

DNA的粗提取与鉴定

绿叶中色素的提取与分离

100%

95%

浓度

50%

70%

作用

洗去浮色

防腐剂

消毒

解离时固定细胞分裂相

洗去多余的试剂

提取含杂质较少的DNA

提取色素

③探究温度对淀粉酶活性的影响时,可不可以用斐林试剂?

提示:不可以,理由是0℃(冰水中)酶的活性降低,而用斐林试剂的处理条件是需要水浴加热,酶在低温下酶活性降低,但随着温度的回升,酶的活性逐渐恢复,而结果已经失去了参考价值。

④洋葱可用来做哪些生物实验,分别是洋葱的哪部分?

提示:洋葱根尖细胞可以做有丝分裂的实验;洋葱鳞片叶内表皮用来观察植物细胞的形态结构,观察DNA和RNA在细胞中的分布;洋葱鳞片叶紫色外表皮细胞可以做质壁分离和复原实验;洋葱鳞片叶可用于DNA的粗提取。

⑤盐酸在高中生物实验中有哪些作用?

提示:

使用盐酸的实验

作用

酶在不同pH下的活性

观察植物细胞的有丝分裂

观察DNA和RNA在细胞中的分布

提供酸性环境

解离

改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞,同时使染色质中的DNA与蛋白质分离,有利于DNA与染色剂结合

1.观察类实验归纳

实验名称

观察DNA、RNA

在细胞中的分布

观察线粒体

观察细胞的

减数分裂

低温诱导植物染

色体数目的变化

观察细胞

细胞的状态

死细胞

活细胞

死细胞

死细胞

染色剂

吡罗红甲

基绿试剂

健那绿染液

无(为固

定装片)改良苯酚

品红染液

龙胆紫溶

死细胞

液(或醋酸

洋红液)人的口腔上皮细胞

生物材料

的有丝分裂

续表

实验名称

观察多种

多样的细胞

观察叶绿体

观察植物细胞的

质壁分离和复原

活细胞

细胞的状态

活或死细胞

活细胞

无(无需

染色)

紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞

染色剂

生物材料

酵母菌细胞、水绵细胞、叶的保卫细胞、鱼的红细胞等

藓类的叶(或菠菜叶、黑藻叶等)

2.物质鉴定和提取类实验比较

见专题八

附图一

(1)实验的结果是观察到某种有颜色的物质产生,其实验结论也就是根据有无特定的颜色反应来判定是否有某物质存在。

(2)此类实验一般不设立对照实验,若需设立对照实验,对照组应加入成分已知的物质,如验证唾液淀粉酶是蛋白质,对照组可加入稀释的鸡蛋清。

(3)注意选择合适的试剂,并注意试剂使用的特殊要求,如加热等。

(4)实验材料应注意选择无色或颜色浅的材料,这样可以避免材料本身的颜色掩盖反应产生的物质的颜色,如鉴定还原糖一般不用深色的组织(葡萄去皮榨汁可以),鉴定蛋白质一般不用血红蛋白等。

3.调查类实验的统计和测量技术总结

见专题八

附图二

(1)调查数据的处理常用统计法。

(2)为使实验获得成功,常选用一些容易调查的内容,如植物种群密度的调查应选择容易辨别个体的双子叶植物,遗传病的调查选择发病率高的遗传病等。

(3)调查的随机性决定了调查的成败。如标志重捕法要求标志物不能太明显,不能对调查对象生存产生不利和有利的影响等;样方法要求样方的选择严格按取样法取样,不能带个人的爱好,且样方足够大等;调查人类遗传病时不能限定特定人群,且被调查人群足够大等。

4.教材经典实验

见专题八

附图三

命题猜想

1.对下列图示的生物学实验的叙述正确的是(A

)

A.若图①表示用低倍显微镜观察正在发生质壁分离的紫色洋葱表皮细胞,可见其液泡体积逐渐变小,颜色逐渐变深

B.若图②是用低倍显微镜观察洋葱根尖细胞某视野中的图像,则要看清处于分裂期的细胞,应将装片适当向右移动

C.若图③表示将显微镜镜头由甲转换成乙,则视野中观察到的细胞数目增多D.若图④是利用2m×2m的样方调查双子叶草本植物苦荬菜的种群密度(圆圈表示个体),则该样方内苦荬菜的种群密度为2.75株/m

2解析:图①通过用吸水纸将0.3g/mL的蔗糖溶液引到紫色洋葱表皮细胞外面,使紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离,结果是紫色洋葱表皮细胞液泡体积逐渐变小,颜色逐渐变深。若图②是用低倍显微镜观察洋葱根尖细胞某视野中的图像,则要看清处于分裂期的细胞,应将装片适当向左移动。甲是低倍镜,乙是高倍镜,显微镜镜头由甲转换成乙,放大倍数增加,则视野中观察到的细胞数目减少。估算种群密度,根据数上不数下,数2左不数右的原则,应为10/4=2.5(株/m)。

2.下列有关实验试剂的使用正确的是(B

)

编号

(1)

(2)

(3)

(4)

实验

植物细胞的质壁分离和复原实验

鉴定大豆种子是否含有蛋白质

观察核酸在细胞中的分布

鉴定某黄色液体中是否含有脂肪

实验试剂

用3g/mL的蔗糖溶液

将0.1g/mL的NaOH溶液与少量0.01g/mLCuSO4溶液等量混合均匀后使用

水解和染色分别用8%的盐酸、吡罗红甲基绿染液

必须用苏丹Ⅲ染液

A.实验(4)B.实验(3)C.实验(2)D.实验(1)

解析:观察植物细胞的质壁分离和复原实验中用的是0.3g/mL的蔗糖溶液。蛋白质的鉴定需用双缩脲试剂,鉴定时应先加入A液(0.1g/mL的NaOH溶液)制造碱性环境,再加入4滴B液(0.01g/mLCuSO4溶液)。脂肪鉴定中可以使用苏丹Ⅲ染液,也可以使用苏丹Ⅳ染液。

3.下面是以洋葱为实验材料做实验得到的实验现象或结果,请据图回答:

（1)图1是利用洋葱鳞片叶内表皮细胞进行的质壁分离实验现象,实验时外界溶液是滴入少量红墨水的0.3g/mL的蔗糖溶液,那么图中a、c两处的颜色分别是

,对原生质层的描述是

。

(2)图2是利用洋葱根尖进行的有丝分裂实验现象,实验中装片制作时流程为

;图中E表示细胞分裂

期,判断的依据是

。

(3)图3是分离洋葱管状叶中色素得到的滤纸条,由该结果可知洋葱管状叶中

。

A.色素的种类

B.不同色素在层析液中溶解度的相对大小

C.不同色素的相对含量

D.各种色素的颜色

(4)可以用洋葱进行过氧化氢分解的实验吗?

。原因是

解析:(1)图1为细胞进行质壁分离的实验,其中a为细胞液,c为外界溶液即滴入少量红墨水的蔗糖溶液,因此颜色分别为无色、红色。原生质层指的是细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。(2)图2表示观察洋葱根尖细胞有丝分裂的实验,其步骤为:解离→漂洗→染色→制片。图中的E表示有丝分裂后期,依据是染色体从着丝点分开,分别移到细胞的两极,两极各有一套染色体。

(3)图3为洋葱管状叶中色素的分离实验,其原理是根据色素在层析液中的溶解度不同分离各种色素。根据分离的条带可以得出色素的种类,各个带的宽度反映了色素的含量,在滤纸条上色素会呈现相应的颜色,因此答案为ABCD。

(4)可以用洋葱进行过氧化氢分解的实验,因为洋葱中含有过氧化氢酶。

答案:(1)无色、红色

细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质

(2)解离→漂洗→染色→制片(顺序须正确)后

染色体从着丝点分开,分别移到细胞的两极,两极各有一套染色体(其他合理答案也可)

(3)ABCD

(4)可以

细胞中含有过氧化氢酶

常考点3实验设计与分析

【典例3】(2013云南昆明质检)研究发现血糖水平的升高与多种激素有关。用不同激素处理生理状况相同的3组健康小鼠(每种激素在不同组别的剂量相同),分别测定处理前、后血液中葡萄糖含量的变化,如下表:血糖浓度(g/L)组别

甲

乙

丙

实验处理

胰高血糖素

激素X胰高血糖素

+激素X处理前

1.001.001.00处理后

30min1.281.021.5060min1.201.001.6090min1.101.051.56120min1.101.011.50请分析回答:

(1)本实验中的自变量是

。

(2)处理前测定血液中葡萄糖含量,在实验中的作用是

。

(3)根据实验结果,可推测激素X的作用是

。

(4)检测丙组小鼠是否出现尿糖可用

试纸。

(5)另有一小鼠出现糖尿病症状,研究人员分析病因提出两种假设:假设Ⅰ认为病鼠的胰岛B细胞被自身免疫反应破坏;假设Ⅱ认为病鼠的胰岛B细胞正常,但组织细胞缺乏胰岛素受体。

实验步骤:

首先,在空腹状态下检测该病鼠血液中

水平,测定值为a;然后,注射一定剂量的葡萄糖溶液,一段时间后再次检测相同指标,测定值为b。

结果分析:

①若

,则假设Ⅰ成立:此时胰岛B细胞被机体当作

,免疫反应将其破坏。

②若

,则假设Ⅱ成立:此时,胰岛素促进组织细胞

的功能不能正常发挥,从而使血糖水平升高。

解析:(1)根据表格,三组实验分别用胰高血糖素、激素X、胰高血糖素+激素X处理,因此该实验的自变量是不同激素的处理。

(2)处理之前测定血液中葡萄糖的含量,与处理后对照分析,从而得出相应结论。

(3)分析乙组数据,可知激素X处理后的血糖浓度和处理前几乎没有发生改变,而分析丙组和甲组,可知当胰高血糖素和激素X同时作用时,血糖浓度要高于单独用胰高血糖素处理时,因此综合分析得出,激素X单独作用时并没有升高血糖的作用,但是和胰高血糖素同时作用时,有促进胰高血糖素升高血糖的作用。

(4)葡萄糖试纸是一种酶试纸,由葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和某种无色的化合物固定于滤纸上制成,根据尿液中葡萄糖含量的多少可呈现特定的颜色,与标准比色卡比对,可用于检测尿液中葡萄糖的含量。

(5)根据题干中糖尿病的病因分析,该实验应检测小鼠血液中胰岛素的含量。若假设Ⅰ成立,则注射葡萄糖溶液前,由于自身免疫反应的破坏,小鼠体内胰岛B细胞受损,分泌胰岛素不足,注射葡萄糖溶液后,胰岛B细胞仍无法分泌足够的胰岛素来降血糖,因此实验前后小鼠体内胰岛素a和b的量相差不大。若假设Ⅱ成立,注射葡萄糖溶液后,血糖浓度升高,从而使胰岛素的分泌量增加,因此实验前小鼠体内胰岛素的含量a要小于实验后含量b,但是由于组织细胞缺乏胰岛素的受体,胰岛素无法正常发挥其促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖的功能,从而使血糖水平升高。

答案:(1)不同激素的处理

(2)作对照

(3)促进胰高血糖素生理作用的发挥使血糖水平升高,但其本身不能升高血糖水平

(4)葡萄糖

(5)胰岛素

①a与b大致相等

抗原

②a明显小于b加速摄取、利用和储存葡萄糖

延伸拓展:

①自变量与因变量如何判断?

提示:可以人为直接改变或施加的变量判定为自变量,随自变量变化而变化的量、只能观察或测量获得的变量判定为因变量。

②常见的自变量控制实例有哪些?

提示:增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物;减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水;除去容器中CO2——NaOH溶液;除去叶片中原有淀粉——置于黑暗环境;温度控制——水浴或恒温箱;除去光合作用对呼吸作用的干扰——让植株置于黑暗环境;提供单色光——棱镜色散或彩色薄膜滤光。

③因变量的观测及处理有哪些方法?

提示:观察:肉眼直接观察;借助于一些仪器观察(放大镜、实体镜、解剖镜、显微镜)。测量:根据测量的对象决定(长度或高度、面积、体积;温度;pH;气体的产生或消耗量等等)。及时记录观测到的数据;必要时对数据作出相关的处理。

④生物实验如何作出假设?

提示:在作假设时,首先要清楚这里的问题是什么;假设的作出与你的基本预测有很大的关系。如果你的基本预测是肯定的,你的假设就是肯定的假设,反之亦然;作出的假设应是可检验的假设;作出假设的基本句式是“如果……,那么………”,“如果”后面跟的是你的基本预测,“那么”后面跟的是可操作的定义(可观察或计量的)。

⑤“两个”自变量因素的探究性实验题如何预测?

提示:对涉及“两个”自变量因素的探究性实验题的预测,为防止预测结果遗漏,可按照“A+,B+;A+,B-;A-,B+;A-,B-”的模式进行。

归纳提升

1.

探究性实验与验证性实验比较

见专题八

附图四

2.实验设计应遵循的主要原则

(1)科学性原则

包括实验原理、实验材料的选择、实验方法和实验结果的处理等方面要保证不出现科学性错误,要有科学的思想和方法作指导。

(2)对照原则

对于对照实验,一个实验包括实验组和对照组。实验组是接受自变量处理的对象组,对照组(控制组)是不接受自变量处理的对象组。常用的对照类型有以下几种:

①空白对照:对照组为不作任何处理的对象组。这里的不作处理,并非什么因素都不给予,而是针对实验所要研究的因素不给予,以体现实验因素的有无对实验结果的影响。如“探究影响酶活性的条件”实验中:

②自身对照:实验与对照在同一对象上进行,不另设对照组。如“探究植物细胞的吸水和失水”实验,即是典型的自身对照——实验处理前的对象状况为对照组,实验处理后的对象变化为实验组。

③条件对照:给对照组施以某种实验处理,但不是所研究的实验因素,以突出实验实施的处理因素与实验所研究因素的差异,从一个侧面衬托实验因素对实验结果所造成的影响。如肺炎双球菌转化实验中以下两组实验:

S型菌DNA+R型活菌S型菌DNA+DNA酶+R型活菌S型菌落+R型菌落(实验组);

R型菌落(条件对照组)。

④相互对照:不单设对照组,而是几个实验组相互对照。如“探究影响酶活性的条件”实验中,探究温度对酶活性的影响时,要用热水、正常温度的水、冰水三个实验组来探究,进行相互对照,以得出相应的实验结论。

(3)单一变量原则

在实验中,变量是指可被操纵的特定因素或条件。单一变量原则是指控制其他因素不变,而只改变其中某一因素,观察其对实验结果的影响。

(4)平行重复原则

为了使实验结果或实验数据更接近真实情况,避免偶然因素对实验的影响,一般在实验组中控制相同条件下多设几组,以使得出的结论更准确、科学。

3.实验设计题的解题技巧

(1)第一步:认真审题

①确定实验目的,找出探究问题,这一点题目中都会给我们提示,诸如“研究、验证、探究”等字眼后面往往是本题将要研究的问题,也就是实验目的。

②对应实验目的,运用所学知识,找准实验原理,并要找出实验如何应用实验原理去进行设计。

③要弄清实验类型,即要设计的实验是验证性实验还是探究性实验。

④依据实验原理确定实验变量,以及影响本实验的无关变量。

⑤审器材:根据实验提供的器材,准确选取实验所需的用具和材料。

(2)第二步:根据实验原理、实验目的,通过初步分析,书写实验步骤

①取材、编号、分组。选择题目中提供的实验材料和用具,组装实验设备,一般情况对照组一组,实验组分成两组或多组,并作好编号。

②设置对照实验。根据实验目的和实验原则对实验中的实验组和对照组进行实验设置,在设置中注意实验变量和无关变量的控制。注意对单一变量的控制,对于无关变量我们可以用“等量、等浓度、相同”等概括词去表示。对照实验一般分为空白对照、相互对照、自身对照、条件对照等。其中最为常见的为空白对照。

③培养、观察、处理实验结果。若实验最后一步需要培养,那么一定要注意培养条件一定相同,可以用“适宜、相同、合适”等词去表述。实验结果要记录、分析、比较。结果中产生数据的还需要用数学统计法去处理。

(3)第三步:通过对实验结果(现象)的处理,分析综合得出实验结论

此结论要依据实验原理并与实验目的对应。验证性实验一般有一种结论,而探究性实验可能有多种结论。

(4)最后一步:纵览、检查

①检查原则原理:是否遵循实验原理、是否遵循实验设计的原则。如有无对照实验、看实验是否遵循了单一变量原则。

②检查实验过程:有没有科学性错误、是否违背实验原理、语言文字表达是否应用专业术语,一定要避免方言俗语在答案中出现。

③检查实验器材:是否“物尽其用”,一般情况题目所给的器材都有用,除特殊说明外不用额外添加实验器材,有的同学疏忽容易误把生理盐水换成蒸馏水,这样一来就额外为实验添加材料了,不符合实验要求而不得分。

④检查实验结果是否合理:一般情况下实验结果要符合实验原理,验证性实验一般只有一种结论,而探究性实验可能有多种结论,都需要与实验目的相对应。

4.实验的评价与修正

(1)实验评价类试题的一般解题方法——“五看”评价法

二看步骤

三看验证

四看材料

五看条件

(2)实验设计修正类题目的解题方法

实验设计的修正,就是在发现问题的基础上提出正确的方案。发现问题是基础,修正是目的。解题时对自己的修正方案要注意反思检查,有没有科学性的错误,包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性等。

命题猜想

1.设置对照是生物学实验常用的方法,下列关于对照设置的叙述,正确的是(

A

)

A.研究细胞核的功能,把蝾螈的受精卵横缢成有核和无核两部分

B.研究氧气浓度对植物呼吸作用的影响,分别在黑暗和光照条件下进行

C.研究酶的高效性,使用体积分数大于和小于3%的过氧化氢溶液

D.研究植物细胞有丝分裂实验中解离液的效果,使用龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色

解析:将蝾螈的受精卵横缢成有核和无核两部分,通过观察两部分的存活情况,可以研究细胞核的功能;在黑暗条件下,设置不同的氧气浓度,来研究氧气浓度对呼吸作用的影响;酶具有高效性是相对于无机催化剂而言的,与反应底物浓度无关;有丝分裂实验中,解离的目的是使组织细胞分离,观察解离液的分离效果,要看使用解离液前后组织细胞的分离情况,不需要染色。

2.(双选题)如图