高三生物二轮专题复习专题12实验与探究讲义

专题12实验与探究知识网络热点题型一教材基础实验及其拓展分析典例1（2022·北京市·历年真题）实验操作顺序直接影响实验结果。表中实验操作顺序有误的是（）选项高中生物学实验内容操作步骤A检测生物组织中的蛋白质向待测样液中先加双缩脲试剂A液，再加B液B观察细胞质流动先用低倍镜找到特定区域的黑藻叶肉细胞，再换高倍镜观察C探究温度对酶活性的影响室温下将淀粉溶液与淀粉酶溶液混匀后，在设定温度下保温D观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂将解离后的根尖用清水漂洗后，再用甲紫溶液染色A．A B．B C．C D．D【答案】C

【解析】在鉴定蛋白质时要先加2mL双缩脲试剂A液，再向试管中加入4滴双缩脲试剂B液，A正确；在观察细胞质流动先用低倍镜找到特定区域的黑藻叶肉细胞，再换高倍镜观察，B正确；探究温度对酶活性的影响，将对应温度下保温的可溶性淀粉溶液与淀粉酶溶液在对应温度下保温5min，再进行混合，C错误；观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂，将解离后的根尖用清水漂洗后，再用甲紫溶液染色，D正确。故选：C。典例2（2022·福建省·模拟题）酒精是生物学实验中的常用试剂，以下实验中关于酒精的使用有误的一项是（）A．滴加在苏丹Ⅲ染色的花生子叶切片上，洗去浮色使脂肪颗粒清晰可见

B．与盐酸混合处理洋葱表皮细胞，使细胞分散利于质壁分离现象的观察

C．加入菠菜叶研磨物中，溶解叶绿体色素得到色素提取液

D．预冷后加入洋葱研磨液上清液中，使DNA分子析出【答案】B

【解析】用体积分数为50%的酒精溶液滴加在苏丹Ⅲ染色的花生子叶切片上，洗去浮色使脂肪颗粒清晰可见，A正确；观察细胞的质壁分离现象，需要保持细胞的活性，不能用酒精与盐酸混合处理洋葱表皮细胞，B错误；叶绿体中的色素溶于有机溶剂，无水乙醇加入菠菜叶研磨物中，溶解叶绿体色素得到色素提取液，C正确；DNA不溶于酒精溶液，酒精预冷后加入洋葱研磨液上清液中，使DNA分子析出，D正确。故选：B。典例3（2022·山东省·模拟题）标记技术在生物学实验中应用广泛。下列相关叙述正确的是（）A．荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验证明构成膜的磷脂分子能侧向移动

B．噬菌体侵染大肠杆菌实验中，32P标记的一组侵染实验上清液中放射性很高

C．含15N的细菌在含14NH4Cl的培养液中培养，子二代细菌的DNA离心会出现两条带

D．卡尔文等用14C标记CO2，探明了碳在光合作用中经C5和C3转化为糖类【答案】C

【解析】荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验证明构成膜的蛋白质分子能侧向移动，A错误；噬菌体侵染大肠杆菌实验中，32P标记的是噬菌体的DNA，侵染时噬菌体的DNA进入大肠杆菌，因此沉淀物中放射性很高，B错误；含15N的细菌在含14NHCl的培养液中培养，由于DNA进行半保留复制，子一代的DNA均为15N14N，子二代的DNA为15N14N、14N14N，子二代细菌的DNA离心会出现两条带（中带和轻带），C正确；卡尔文等用14C标记CO2，探明了碳在光合作用中经C3转化为糖类和再生为C5，D错误。故选：C。题型一攻略1．教材基础实验归纳（1）观察类实验实验名称细胞状态观察对象染色剂生物材料（及特殊要求）观察蝗虫精母细胞减数分裂装片死细胞染色体无（为固定装片）蝗虫精母细胞观察植物根尖分生区组织细胞的有丝分裂死细胞染色体甲紫溶液或醋酸洋红液洋葱根尖分生区细胞（染色前需漂洗干净）使用高倍显微镜观察几种细胞活或死细胞细胞无（不用染色）酵母菌细胞、水绵细胞、叶的保卫细胞、鱼的红细胞等用高倍显微镜观察叶绿体活细胞叶绿体新鲜的藓类的叶或菠菜叶、黑藻叶等（2）鉴定、提取类实验实验名称试剂颜色生物材料备注还原糖的鉴定斐林试剂蓝色→棕色→砖红色沉淀苹果或梨匀浆等现配现用、水浴加热脂肪的鉴定苏丹Ⅲ染液橘黄色花生种子切片需用高倍显微镜观察蛋白质的鉴定双缩脲试剂紫色豆浆、稀蛋清等先加A液，摇匀，然后加B液酒精的鉴定重铬酸钾溶液橙色→灰绿色酵母菌酸性条件CO2的鉴定溴麝香草酚蓝水溶液蓝→绿→黄酵母菌常温条件绿叶中色素的提取和分离提取液：无水乙醇；分离液：层析液①胡萝卜素：橙黄色；②叶黄素：黄色；③叶绿素a：蓝绿色；④叶绿素b：黄绿色新鲜的绿叶（如菠菜叶）加入二氧化硅有助于研磨得更充分；碳酸钙可防止研磨中色素被破坏DNA的粗提取和鉴定二苯胺试剂蓝色新鲜洋葱等沸水浴加热5min（3）探究类实验实验名称自变量因变量无关变量探究植物细胞的吸水和失水外界溶液浓度植物细胞的状态（中央液泡的大小、原生质层的位置及细胞大小）植物细胞的种类、发育程度、温度等探究温度对淀粉酶活性的影响不同温度酶的活性（加碘液后溶液颜色的变化）pH、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等探究pH对过氧化氢酶活性的影响不同pH酶的活性（气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度）温度、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等探究酵母菌细胞呼吸的方式氧气的有无CO2生成量（澄清石灰水的浑浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短）；酒精的产生（用酸性重铬酸钾溶液检测）葡萄糖溶液的量和浓度、澄清石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的洁净程度等探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度不同浓度的生长素类似物插条的生根数量或长度实验材料的一致性、处理时间的一致性等探究培养液中酵母菌种群数量的变化时间酵母菌种群数量培养液的成分、培养条件、空间等（4）调查类实验调查类实验课题调查对象统计方法计算方法调查人群中的遗传病发病率人群汇总法发病率＝患病人数÷被调查人数×100%调查人群中的遗传病的遗传方式患者家系汇总法绘制图表或系谱图进行分析种群密度的取样调查活动能力强、活动范围大的动物标记重捕法个体总数(N)＝初次捕获个体数(n)×再次捕获个体数(M)÷重捕的标记个体数(m)，以此来估计种群密度种群密度的取样调查植物或活动能力弱的动物样方法种群密度＝所有样方种群密度的平均值调查当地农田生态系统中的能量流动情况农田生态系统汇总法能量传递效率＝[第(n＋1)营养级同化量÷第n营养级同化量]×100%土壤中小动物类群丰富度的研究土壤中小动物记名计算法或目测估计法—2．教材经典实验的选材与方法实验名称实验选材实验方法备注光合作用的发现（需光和O2的产生）绿色植物遮光法实验前进行饥饿处理同位素标记法用18O分别标记H2O和CO2DNA是遗传物质的证据两种肺炎链球菌体内转化法S型细菌中存在能使R型细菌转化成S型细菌的“转化因子”两种肺炎链球菌体外转化法DNA是遗传物质，蛋白质和多糖不是大肠杆菌和噬菌体放射性同位素标记法注意误差分析生长素的发现胚芽鞘对照法感受光刺激的部位是胚芽鞘尖端，单侧光对植物向光生长产生某种影响胚芽鞘、琼脂对照法尖端产生生长素，向下运输，促进尖端下部的生长3.教材中涉及的经典研究方法和技术（1）常见的实验方法教材经典实验实验方法分离各种细胞器差速离心法探究酵母菌细胞呼吸的方式对比实验法分离绿叶中的色素纸层析法观察根尖分生组织细胞的有丝分裂染色法摩尔根证明基因在染色体上假说—演绎法赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验放射性同位素标记法制作DNA双螺旋结构模型构建物理模型法证明DNA进行半保留复制同位素标记法和密度梯度离心法估算种群密度（活动能力强的动物）标记重捕法估算种群密度（植物或活动能力弱的动物）样方法种群数量增长模型构建数学模型法探究酵母菌种群数量的变化抽样检测法土壤中小动物类群丰富度的研究取样器取样法（2）实验条件的常用控制方法①物理方法类实验条件常用控制方法增加水中的氧气泵入空气或放入绿色植物减少水中的氧气容器密封或油膜覆盖或用凉开水除去光合作用对细胞呼吸的干扰植株遮光得到单色光棱镜色散或彩色薄膜滤光除去叶片中的叶绿素于酒精中隔水加热②化学药剂类实验条件常用控制方法提供CO2的方法NaHCO3溶液除去容器中的CO2NaOH溶液③灭菌方法：培养基用高压蒸汽灭菌；接种环（针）用火焰灼烧灭菌；双手用肥皂洗净，擦干后用体积分数为70%的酒精消毒；整个接种过程都在实验室无菌区进行。4．实验材料的“一材多用”和“同材异用”（1）洋葱是教材实验中的“一材多用”（2）“同材异用”——盐酸作用涉及的实验名称作用原理规范表述设置酸性条件探究pH对酶活性的影响过氧化氢酶在酸性环境（5%的盐酸）下，空间结构遭到破坏，失去活性解离（与酒精混合配制成解离液）观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂盐酸和酒精混合液（1∶1）能使根尖组织中的细胞相互分离开来（3）“同材异用”——酒精作用实验名称酒精浓度记忆要点洗去浮色生物组织中脂肪的检测体积分数为50%的酒精浓度低，能洗去浮色即可溶剂绿叶中色素的提取和分离无水乙醇（或在体积分数为95%的乙醇中加入适量无水碳酸钠）作为提取溶剂，纯度要求高配制解离液观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂体积分数为95%的酒精和质量分数为15%的盐酸混合（1∶1）特殊用途，浓度固定杀死、防腐土壤中小动物类群丰富度的研究体积分数为70%的酒精浓度不高不低，达到杀死、防腐效果即可热点题型二分析和评价实验方案典例1（2022·广东省佛山市·月考试卷）为研究Cu2+和Cl对唾液淀粉酶活性的影响，某小组设计了如下操作顺序的实验方案：

甲组：CuSO4溶液缓冲液淀粉酶溶液淀粉溶液保温检测

乙组：NaCl溶液缓冲液淀粉酶溶液淀粉溶液保温检测

丙组：蒸馏水缓冲液淀粉酶溶液淀粉溶液保温检测

各组试剂量均适宜，下列对该实验方案的评价，不合理的是（）A．缓冲液的pH应控制为最适pH B．设置的对照实验能达成实验目的

C．宜选用碘液来检测淀粉的剩余量 D．保温的温度应控制在37℃左右【答案】B

【解析】缓冲液的作用是为了调节pH值，维持pH稳定的，本实验pH值以及温度都是无关变量，为了避免温度和pH值对实验的干扰，因此温度和pH值都应该设置到最适，A、D正确；甲乙两组实验中除了有Cu2+和Cl，还有硫酸根离子和钠离子，需要排除二者对实验的干扰，因此对照组还需要再设置一组排除硫酸根离子和钠离子干扰的对照实验，因此设置的对照实验只有一组不能达成实验目的，B错误；本实验的因变量可以是淀粉的剩余量，根据碘遇淀粉变蓝可以检测实验中淀粉是否有剩余，与对照组相比较说明Cu2+和Cl对唾液淀粉酶活性的影响，C正确。选：B。典例2（2022·湖北省·模拟题）咔唑是一种含N有机物，有潜在致癌性，其结构稳定难以清除。为了获得高效降解咔唑的微生物，研究人员设计了下图所示的实验方案。下列针对该方案的表述错误的是（

）A．加入无菌水稀释前的油田淤泥样品无需灭菌

B．在CNFM中加入咔唑的培养基属于选择培养基

C．固体平板培养基培养的目的是分离得到降解咔唑的微生物

D．利用显微镜直接计数测量经多瓶培养后培养瓶中目标微生物的数量小于实际值【答案】D【解析】加入无菌水稀释前的油田淤泥样品无需灭菌，否则会杀死目的微生物，A正确；

在CNFM中加入咔唑的培养基属于选择培养基，B正确；固体平板培养基培养的目的是分离得到降解咔唑的微生物，C正确；利用显微镜计数时，不能区分死菌与活菌，所以测量经多瓶培养后培养瓶中目标微生物的数量大于实际值，D错误。故选：D。

典例3（2021·福建省厦门市·模拟题）天然黄绿叶（ygl）突变体玉米，其表现为籽粒重量和穗重均降低，实验探究ygl突变体产量下降的机理。

（1）研究发现，ygl突变体的Z基因中插入了51个碱基对，该变异类型为__________。

（2）ygl突变体的叶绿素含量低，会导致发生在________（场所）的光反应为暗反应提供的________减少，进而影响玉米产量。研究者对野生型和ygl突变体中叶绿素前体物质进行检测，结果如图。该实验结果为_________________________________________。请推测ygl突变体中叶绿素含量下降的原因可能是____________________________________________________________________________________________________。

（3）实验检测野生型和ygl突变体中某些基因的mRNA相对含量，结果如表。含量组别光反应相关基因

mRNA相对含量胚乳传递细胞形成相关基因

mRNA相对含量野生型1.71.0ygl突变体0.60.3注：胚乳传递细胞为胚乳传递营养物质，间接影响籽粒中淀粉的积累根据该实验结果，请推测ygl突变体产量下降的机理________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

（4）在世界范围内，水涝是影响玉米产量的主要因素。为验证Z基因能够提高在水涝条件下玉米的光合速率，设计了如下实验方案：对ygl突变体进行了6天的淹水处理，野生型不做淹水处理。在水淹0天、6天后分别检测两组的叶绿素前体物质含量。请评价该实验方案并加以完善________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】（1）基因突变（2）叶绿体的类囊体膜上ATP、NADPHygl突变体中叶绿素前体物质A和P的含量均高于野生型由于Z基因突变导致ygl突变体不能将叶绿素前体物质转化成叶绿素

（3）光反应相关基因的转录量下降，从而影响光反应，进而影响暗反应有机物的合成；胚乳传递细胞形成相关基因转录量下降，间接影响籽粒中淀粉的积累，从而影响到籽粒重量

（4）该实验方案存在两处缺陷：第一，野生型与ygl突变体应均做6天淹水处理；第二，实验应检测CO2的吸收速率（O2的释放速率/有机物的生成速率）【解析】柱形图分析：与野生型相比，ygl突变体的叶绿素前体物质A和P的含量均高于野生型。表格分析：与野生型相比，ygl突变体的光反应相关基因mRNA相对含量和胚乳传递细胞形成相关基因mRNA相对含量均低于野生型。（1）由于ygl突变体的Z基因中插入了51个碱基对，因此变异类型为基因突变。

（2）ygl突变体的叶绿素含量低会影响光反应速率下降，导致光反应为暗反应提供的ATP、NADPH减少，进而影响光合作用速率，最终影响玉米产量。由柱形图可知，ygl突变体中叶绿素前体物质A和P的含量均高于野生型。导致ygl突变体中叶绿素含量下降的原因可能是Z基因突变导致ygl突变体不能将叶绿素前体物质转化成叶绿素。

（3）根据表格数据推测，ygl突变体产量下降的原因是：光反应相关基因的转录量下降，从而影响光反应，进而影响暗反应有机物的合成；胚乳传递细胞形成相关基因转录量下降，间接影响籽粒中淀粉的积累，从而影响到籽粒重量。

（4）该实验方案存在两处缺陷：第一，野生型与ygl突变体应均做6天淹水处理；第二，实验应检测CO2的吸收速率（O2的释放速率/有机物的生成速率）。题型二攻略解答分析和评价类实验题的“四看”热点题型三完善实验方案典例1（2022·湖南省·历年真题）当内外环境变化使体温波动时，皮肤及机体内部的温度感受器将信息传入体温调节中枢，通过产热和散热反应，维持体温相对稳定。回答下列问题：

（1）炎热环境下，机体通过体温调节增加散热。写出皮肤增加散热的两种方式____________________________________________________________________________________。

（2）机体产热和散热达到平衡时的温度即体温调定点，生理状态下人体调定点为37℃。病原体感染后，机体体温升高并稳定在38.5℃时，与正常状态相比，调定点______（填“上移”“下移”或“不变”），机体产热____________。

（3）若下丘脑体温调节中枢损毁，机体体温不能维持稳定。已知药物A作用于下丘脑体温调节中枢调控体温。现获得A的结构类似物M，为探究M是否也具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温，将A、M分别用生理盐水溶解后，用发热家兔模型进行了以下实验，请完善实验方案并写出实验结论。分组处理方式结果甲发热家兔模型+生理盐水发热乙发热家兔模型+A溶液退热丙发热家兔模型+M溶液退热丁①__________________发热②由甲、乙、丙三组实验结果，得出结论____________________________________。

③由甲、乙、丙、丁四组实验结果，得出结论____________________________________________________________________________________________________________。【答案】（1）①皮肤毛细血管舒张；②汗液的分泌增多（2）上移增加（3）①下丘脑破坏发热家兔模型+M溶液②M具有解热作用③M具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温【解析】（1）在炎热的环境中时，皮肤中的热觉感受器受到刺激后，将兴奋传递至下丘脑的体温调节中枢，通过中枢的调节，使皮肤中的毛细血管舒张，皮肤血流量增多，同时也使汗液的分泌增多等，从而增加散热。

（2）病原体感染后，机体体温升高并稳定在38.5℃时，与正常状态相比，调定点上移，机体产热增加。

（3）为探究M是否也具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温，试验设计中要遵循单一变量原则，丁组的处理为下丘脑破坏发热家兔模型+M溶液，由甲、乙、丙三组实验结果，得出结论M具有解热作用，由甲、乙、丙、丁四组实验结果，得出结论M具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温。典例2（2021·湖北省·历年真题）使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂（与酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可逆抑制剂（与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复）。已知甲、乙两种物质（能通过透析袋）对酶A的活性有抑制作用。

实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，物质溶液，透析袋（人工合成半透膜），试管，烧杯等为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。

（1）实验设计思路：

取______支试管（每支试管代表一个组），各加入等量的酶A溶液，再分别加等量________，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。

（2）实验预期结果与结论：

若出现结果①：__________________________________________________________________。

结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。

若出现结果②：________________________________________________________________。

结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。

若出现结果③：________________________________________________________________。

结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。

若出现结果④：__________________________________________________________________。

结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。【答案】（1）2甲物质溶液、乙物质溶液（2）透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高透析前后，两组的酶活性均不变加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高【解析】在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以外，其他条件都应相同。根据变量设置一组对照实验，使实验结果具有说服力。一般来说，对实验变量进行处理的，就是实验组。没有处理的就是对照组。（1）分析题意可知，实验目的探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，则实验的自变量为甲乙物质的有无，因变量为酶A的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：取2支试管各加入等量的酶A溶液，再分别加等量甲物质溶液、乙物质溶液（单一变量和无关变量一致原则）；一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。

（2）物质甲和物质乙对酶A的活性有抑制，但作用机理未知，且透析前有物质甲和乙的作用，透析后无物质甲和物质乙的作用，前后对照可推测两种物质的作用机理，可能的情况有：

①若甲、乙均为可逆抑制剂，则酶的活性能恢复，故透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高。

②若甲、乙均为不可逆抑制剂，则两组中酶的活性均不能恢复，故透析前后，两组的酶活性均不变。

③若甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂，则甲组中活性可以恢复，而乙组不能恢复，故加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变。

④若甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂，则甲组中活性不能恢复，而乙组能恢复，故加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高。典例2（2022·山东省·模拟题）在决定小麦产量的灌浆期，若遭遇连续高温和强光的双重胁迫，会导致光合系统破坏，造成产量下降。光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）是由蛋白质和光合色素组成的复合物，分布于叶绿体类囊体膜中，叶绿体psbA基因编码的D1蛋白是PSⅡ反应中心的重要蛋白。

（1）推测PSⅠ和PSⅡ具有______功能。科研人员发现一种碳纳米荧光材料，能吸收紫外光并将其转换为蓝紫光，用该材料处理叶绿体后，极大地提高了光合作用效率，分析其原因是______________________________________________________。

（2）科研人员以正常植株和突变植株（psbA基因过量表达）为材料进行实验，发现在炎热晴朗的夏季，两种类型的植株都出现光合“午睡”现象，且突变植株的光合“午睡”现象弱，分析其原因是_________________________________________________________________。

（3）科研人员在小麦叶面喷施外源水杨酸（SA），有效缓解了高温强光下的“午睡”现象。研究发现外源SA能有效抑制高温强光胁迫所致的D1蛋白降解，从而保持D1蛋白含量稳定。某同学为验证其机制，设计了如下实验，请进行完善。（实验材料和试剂：生理状况一致的小麦正常植株、SA、清水等）实验分组实验条件检测指标实验结果1组：叶面喷施SA的小麦植株？DI蛋白含量？2组：叶面喷施清水的小麦植株3组：叶面喷施清水的小麦植株适宜条件1、2组的实验条件是：_______________________________________________________。

预期实验结果：_______________________________________________________________。【答案】（1）吸收、传递和转化光能蓝紫光更容易被叶绿体中的色素吸收，加快了光反应速率，为暗反应提供充足的NADPH和ATP

（2）D1蛋白含量升高，PSⅡ活性升高，光反应速率升高（3）高温强光处理1组和3组D1蛋白含量大体相当，高于2组蛋白

【解析】（1）光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）是由蛋白质和光合色素组成的复合物，分布于叶绿体类囊体膜中，而叶绿体类囊体薄膜是光反应的场所，据此可推测PSⅠ和PSⅡ具有吸收、传递和转化光能的功能。科研人员发现一种碳纳米荧光材料，能吸收紫外光并将其转换为蓝紫光，蓝紫光更容易被叶绿体中的色素吸收，加快了光反应速率，为暗反应提供充足的NADPH和ATP，因此，用该材料处理叶绿体后，极大地提高了光合作用效率。

（2）科研人员以正常植株和突变植株（psbA基因过量表达）为材料进行实验，发现在炎热晴朗的夏季，两种类型的植株都出现光合“午睡”现象，且突变植株的光合“午睡”现象弱，这是因为psbA基因编码的D1蛋白是PSⅡ反应中心的重要蛋白，而突变植株中psbA基因过量表达，即D1蛋白含量升高，PSⅡ活性升高，吸收光能的能力更强，因而光反应速率升高，所以突变植株午休表现较弱。

（3）研究发现外源SA能有效抑制高温强光胁迫所致的D1蛋白降解，从而保持D1蛋白含量稳定。为验证其机制，设计了如下实验，根据实验目的可知，本实验的自变量是是否利用外源SA处理，同时需要在高温强光条件下，实验的因变量是D1蛋白的含量。据此可知，1、2组需要给与高温强光实验条件。根据研究的结果可推测实验应该有的结果是1组和3组D1蛋白含量大体相当，均高于2组，该结果能支持上述的研究成果。热点题型四设计实验方案典例1（2021·全国·历年真题）生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的

CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收

CO2，吸收的

CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的

CO2可用于光合作用。回答下列问题：

（1）白天叶肉细胞产生

ATP的场所有______________________。光合作用所需的

CO2来源于苹果酸脱羧和_______释放的

CO2。

（2）气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止___________________________，又能保证______________________正常进行。（3）若以

pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的

CO2固定方式。（简要写出实验思路和预期结果）_______________________________________________________________________________________________________________。【答案】（1）叶绿体、线粒体、细胞质基质；呼吸作用

（2）白天由于植物蒸腾作用过强导致的水分散失；

植物光合作用

（3）实验思路：取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在(湿度适宜的)正常环境中培养，B组在干旱环境中培养，其他条件相同且适宜；一段时间后，分别检测两组植株夜晚同一时间液泡中的pH，并求平均值。

预期结果：A组pH平均值高于B组。【解析】（1）白天叶肉细胞既进行光合作用也进行呼吸作用，光合作用产生ATP的场所是叶绿体，呼吸作用产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体，所以白天叶肉细胞产生ATP的场所有叶绿体、线粒体、细胞质基质。分析题干可知，植物在夜晚将CO2转化成苹果酸储存在液泡中，等到了白天再释放出来，白天可以依靠苹果酸分解释放CO2进行光合作用，当然也可以利用自身呼吸作用释放的二氧化碳来进行光合作用。

（2）白天炎热干旱环境下，植物关闭气孔可降低植株的蒸腾作用，从而防止水分的散失，又因为植株甲可利用夜间产生的CO2，所以植株甲在白天可进行正常的光合作用。

（3）该实验自变量是植物甲所处的生存环境是否干旱，由于夜间气孔打开吸收二氧化碳，生成苹果酸储存在液泡中，导致液泡pH降低，故可通过检测液泡的pH验证植物甲存在该特殊方式，即因变量检测指标是液泡中的pH值。实验思路：取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在（湿度适宜的）正常环境中培养，B组在干旱环境中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别检测两组植株夜晚同一时间液泡中的pH，并求平均值。预期结果：A组pH平均值高于B组。

典例2（2022·重庆市·模拟题）某种鱼因其颜色艳丽而成为重要的观赏鱼品种。研究发现该种鱼某品系的体色由鳞片颜色和皮肤底色共同作用形成，其中鳞片有土耳其绿鳞、皇室蓝鳞、铁锈蓝鳞，由基因B/b控制。皮肤有黄皮和红皮，由基因R/r控制。研究人员现用一批不同体色的纯合雌鱼和雄鱼进行杂交获得F1，F1雌雄个体随机交配获得F2，实验结果如下表所示（不考虑X、Y染色体的同源区段）。请回答以下问题：亲本F1体色F2体色及分离比实验一铁锈蓝鳞黄皮♀×土耳其绿鳞红皮♂皇室蓝鳞红皮铁锈蓝鳞红皮∶土耳其绿鳞红皮∶皇室蓝鳞红皮∶铁锈蓝鳞黄皮∶土耳其绿鳞黄皮∶皇室蓝鳞黄皮＝3∶3∶6∶1∶1∶2实验二铁锈蓝鳞黄皮♂×土耳其绿鳞红皮♀皇室蓝鳞红皮铁锈蓝鳞红皮∶土耳其绿鳞红皮∶皇室蓝鳞红皮∶铁锈蓝鳞黄皮∶土耳其绿鳞黄皮∶皇室蓝鳞黄皮＝3∶3∶6∶1∶1∶2（1）黄皮和红皮两种性状中，______是显性性状。B/b和R/r两对基因的遗传______（填“遵循”或“不遵循”）自由组合定律，理由是_____________________________________。（2）实验一中亲本的基因型为_______________。通过上述实验可以说明控制该种鱼体色的基因不在性染色体上，判断依据是_____________________________________________________________________________________________。（3）某同学在重复上述实验时，在F1中发现了一尾皇室蓝鳞黄皮雄鱼。该鱼黄皮性状的出现，推测可能发生了基因突变，也可能仅仅是由于环境引起的表现型改变。请利用亲本中已有个体设计杂交实验，通过一次杂交对上述原因进行探究：实验思路：___________________________________________________________________。预期结果和结论：若____________________________，则是由基因突变引起；若____________________________，则仅仅由环境因素引起。【答案】（1）红皮遵循F1雌雄个体随机交配得到的F2中，体色及比例符合9∶3∶3∶1的变式

（2）bbrr和BBRR或BBrr和bbRR上述两组实验为正反交实验，实验结果相同，说明B/b和R/r两对基因均位于常染色体上

（3）实验思路：让该黄皮雄鱼与黄皮雌鱼杂交，观察并统计子代表现型若子代全为黄皮若子代红皮∶黄皮＝1∶1【解析】（1）实验一与实验二的亲本都是黄皮与红皮，F1都是红皮，F1雌雄个体随机交配，F2体色及比例都为3∶3∶6∶1∶1∶2，符合9∶3∶3∶1的变式，因此B/b和R/r两对基因的遗传遵循自由组合定律。

（2）实验一与实验二属于正反交实验，且实验结果相同，说明B/b和R/r两对基因均位于常染色体上，由于F2体色及比例都为3∶3∶6∶1∶1∶2，即铁锈蓝鳞：土耳其绿鳞：皇室蓝鳞=4：4：8=1：1：2，红皮：黄皮=12：4=3：1，因此F1皇室蓝鳞红皮的基因型为BbRr，且皇室蓝鳞的基因型为Bb，铁锈蓝鳞和土耳其绿鳞的基因型分别为BB、bb或bb、BB，黄皮的基因型为rr，所以实验一中亲本的基因型为bbrr和BBRR或BBrr和bbRR。

（3）F1皇室蓝鳞红皮的基因型为BbRr，现发现了一尾皇室蓝鳞黄皮雄鱼，若是环境引起的表现型改变，则该皇室蓝鳞黄皮雄鱼的基因型为BbRr，若是由基因突变引起的，则该皇室蓝鳞黄皮雄鱼的基因型为Bbrr。要通过一次杂交对上述原因进行探究，则实验思路为让该黄皮雄鱼与黄皮雌鱼（rr）杂交，观察并统计子代表现型（皮肤底色）。

预期结果和结论∶若是由基因突变引起的，该皇室蓝鳞黄皮雄鱼的基因型为Bbrr，则子代全为黄皮。若仅仅由环境因素引起，该皇室蓝鳞黄皮雄鱼的基因型为BbRr，则子代红皮∶黄皮＝1∶1。典例2（2022·山东省·模拟题）神经细胞外的Ca2+能竞争性结合Na+载体，对Na+内流具有抑制作用，称为膜屏障作用。适宜的血钙浓度对保持神经系统的正常兴奋性发挥着重要作用，当血钙浓度低于2.25mmol/L时，机体会发生抽搐或肌肉