生物实验设计及科学史的启迪

生物实验设计及科学史的启迪第1页，共18页，2023年，2月20日，星期六《考试说明》对实验的要求：

一、基础实验

独立完成“生物教材”所规定实验（见考试说明，4类）

二、生物学研究的一般方法和科学思想（一）、验证性实验

对简单的生物学事实进行验证、对实验现象和结果进行解释、分析和处理。（二）、探究性实验（对生物学问题进行初步探究的能力）

1、包括作出假设和预期、确认变量、设计可行的研究方案、处理和解释数据、作出合理的判断。

2、包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。

（三）、实验评价能力（四）、生物学重大发现的启迪

第2页，共18页，2023年，2月20日，星期六实验设计第3页，共18页，2023年，2月20日，星期六一、验证性实验－－－预期的结果确定

例1、胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用。验证“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”.实验材料和用具：正常健康实验小白鼠2只，生理盐水，用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，斐林（班氏）试剂，注射器，试管，烧杯等。（一）实验目的：___________________________________（二）实验原理：__________________________________（三）实验步骤：1、_________________________________________________________2、————————————————————————————————3、___________________________________________________________4、—————————————————————————————————（四）实验预期：____________________________________实验结论：______________________________________第4页，共18页，2023年，2月20日，星期六例1、胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用。为了验证“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”.实验材料和用具：正常健康实验小白鼠2只，生理盐水，用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，斐林（班氏）试剂，注射器，试管，烧杯等。（一）实验目的：___________________________________（二）实验原理：_____________________________________________________________（三）实验步骤1、_________________________________________________2、————————————————————————————3、__________________________________________________4、————————————————————————————（四）实验预期：______________________________________实验结论：______________________________________胰高血糖素具有升高血糖得作用，体内胰高血糖素含量过高时，引起血糖上升，会出现尿糖现象，尿液中得葡萄糖可用斐林试剂检测。确定1只鼠为实验鼠，另一只鼠为对照鼠。实验鼠腹腔注射胰高血糖素溶液；对照鼠腹腔注射等容量生理盐水。给药1小时后，对两只小白鼠采等量尿液，实验鼠尿液放入1号试管内，对照鼠尿液放入2号试管内。将两支试管各加入等量的斐林试剂摇匀后，放入盛有开水的烧杯内加热煮沸（沸水浴），待冷却后，观察两支试管溶液颜色的变化。验证“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”.第5页，共18页，2023年，2月20日，星期六1、验证性实验设计1）、明确实验目的：

要做什么2）、明确实验原理：------根据实验材料和器具－－描述原理：

依据什么做，怎么做3）、确定实验步骤：（1）分组

（大样本量、生物发育状况相同（似）、标号等

）（2）处理―方案实施

A遵循单一变量原则B对照原则a空白对照：对照组做不做任何因素处理。b自身对照：对照和实验都在同一研究对象上进行c相互对照:不单设对照组，而是几个实验互为对照。d标准对照：以常规的品种、常规的浓度为对照

（3）观察记录现象，收集数据4）、实验预期及结论第6页，共18页，2023年，2月20日，星期六例1、胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用。为了验证“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”.（一）实验材料和用具：正常健康实验小白鼠2只，生理盐水，用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，斐林（班氏）试剂，注射器，试管，烧杯等。例2、胰高血糖素对于人具有升高血糖的生理作用，对小白鼠是否具有相同的生理作用？（实验材料和用具同上）实验目的：____________________________________

实验步骤是否与上述实验相同

实验结论：____________________________________第7页，共18页，2023年，2月20日，星期六二、探究性实验1、预期的结果不确定

2、结论根据实验现象确定法第8页，共18页，2023年，2月20日，星期六提出或发现问题①两对性状由两对等位基因控制②F1在形成4种类型配子且比例为1：1：1：1③受精时，雌雄配子结合几率相等测交实验非等位基因自由组合、导致了性状的自由组合验证假设得出结论①F2为何出现重组类型？②F2性状分离比为9：3：3：1？3、探究实验的基本程序作出假设实验预期：测交后代性状分离比应1：1：1：1第9页，共18页，2023年，2月20日，星期六思考：摩尔根在研究染色体与基因的关系时，用果蝇位于常染色体上的两对等位基因控制的体色和翅长两对性状进行了如下杂交实验：1、你做出的假设是_______________________2、如何设计实验验证你的假设___________实验预期是______________第10页，共18页，2023年，2月20日，星期六3、探究实验的基本程序问题假设方案设计（依据原理）方案实施（步骤）结果结论预期结果建立模型研究方法1）模拟探究细胞表面积与体积的关系

2）研究种群数量增长方式法第11页，共18页，2023年，2月20日，星期六三、生物学重大发现的启迪证明DNA是遗传物质的证据（一）、体内转化实验－－－1928年英国科学家F.Griffith第12页，共18页，2023年，2月20日，星期六（二）、体外转化实验（细菌转化实验）多糖脂类蛋白质RNADNA↓↓↓↓↓与R型活菌混合培养

↓↓↓↓↙↘RRRRR

S→SDNA水解物R↓↓S活菌⑷分析结论1）DNA是转化因子（或遗传物质），能够引起可遗传的变异2）DNA只有保持分子结构稳定完整才能行使遗传功能1944年美国科学家O.Avery第13页，共18页，2023年，2月20日，星期六结论：DNA在亲子代间具有连续性，是遗传物质，蛋白质不是。（三）、噬菌体侵染细菌的实验思考：该实验与Avery实验原理是否相同第14页，共18页，2023年，2月20日，星期六思考：1.要研究的问题是什么？2.选用噬菌作为实验材料有什么优势？3.对蛋白质和核酸进行标记时，分别标记什么元素？为什么？4.对噬菌体蛋白质和DNA进行同位素35S、32P的标记，技术方法是怎样的？5．为什么不用同时标记了35S和32P的噬菌体进行实验？6．分别用被35S和32P标记的噬菌体去感染未被标记的细菌，为什么要短时间保温？7．混合培养后搅拌离心，上清夜和沉淀中分别有什么？8．如用35S标记噬菌体，放射性强的是哪部分？新形成的噬菌体是否检测到放射性？说明什么问题？9．如用32Ｐ标记噬菌体，放射性强的是哪部分？新形成的噬菌体是否检测到放射性？比例是多少？说明什么问题。10.本实验研究结果说明什么问题?第15页，共18页，2023年，2月20日，星期六1.要研究的问题是什么？DNA和蛋白质哪一种物质是遗传物质。2.选用噬菌作为实验材料有什么优势？艾弗里实验中提取的ＤＮＡ，纯度最高时也还含有0.02%的蛋白质，不能完全排除蛋白质作为遗传物质的可能性；噬菌体的化学组成单一，同时能够把DNA和蛋白质分开，因此可以用于进一步研究到底哪一种物质是遗传物质。3.对蛋白质和核酸进行标记时，分别标记什么元素？为什么？从ＤＮＡ和蛋白质的元素组成上，S元素为蛋白质所特有，而Ｐ为ＤＮＡ所特有，这样分别标记噬菌体的Ｓ和Ｐ元素，就能通过放射自显影技术追踪噬菌体的蛋白质和核酸的变化。4.对噬菌体蛋白质和DNA进行同位素35S、32P的标记，技术方法是怎样的？首先，分别在含有放射性同位素35S和32P的培养基中培养细菌；然后用噬菌体分别侵染细菌，从而制备出DNA中含32P或蛋白质中含35S的噬菌体．第16页，共18页，2023年，2月20日，星期六5．为什么不用同时标记了35S和32P的噬菌体进行实验？放射性同位素的检测方法都是用放射自显影技术，这样，当我们检测到放射性时，不能区分到底是蛋白质还是ＤＮＡ，就不能追踪和区分噬菌体的ＤＮＡ和蛋白质的变化，就不能研究出决定亲子代噬菌体相似的遗传物质到底是什么？6．分别用被35S和32P标记的噬菌体去感染未被标记的细菌，为什么要短时间保温？这本身是细菌和噬菌体的培养过程，微生物的生长和繁殖需要适宜的温度，短时间是使子代噬菌体从宿主细胞未释放出来。7．混合培养后搅拌离心，上清夜和沉淀中分别有什么？混合培养一段时间后，进行搅拌离心，目的是把细菌和噬菌体分离开．上清液中存在的重量较清的噬菌体颗粒；沉淀物中含有的是被感染的细菌。第17页，共18页，2023年，2月20日，星期六8．如用35S标记噬菌体，放射性强的是哪部分？新形成的噬菌体是否检测到放射性？说明什么问题？如用35S标记噬菌体，放射性强的是上清液，新噬菌体中不能检测到放射性，说明噬菌体蛋白质外壳没有进入到细菌体内，新噬菌体的蛋白质是利用