2024年高考生物考纲解读与热点难点突破专题14实验与实验探究教学案

PAGEPAGE1试验与试验探究【2024年高考考纲解读】1.能独立完成“生物学问内容表”所列的生物试验，包括理解试验目的、原理、方法和操作步骤，驾驭相关的操作技能，并能将这些试验与技术涉及的方法和技能进行综合运用。2.具备验证简洁生物学事实的实力，并能对试验现象和结果进行说明、分析和处理。3.具有对一些生物学问题进行初步探究的实力，包括运用视察、试验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学探讨方法。4.能对一些简洁的试验方案作出恰当的评价和修订。【网络构建】【重点、难点剖析】一、视察、鉴定类试验及调查类试验(一)视察类试验归类比较试验名称细胞的状态染色剂生物材料视察DNA、RNA在细胞中的分布死细胞甲基绿、吡罗红人的口腔上皮细胞视察线粒体活细胞健那绿视察细胞的减数分裂死细胞无(为固定装片)蝗虫精母细胞低温诱导植物染色体数目的变更死细胞改良苯酚品红染液洋葱根尖细胞视察细胞的有丝分裂死细胞龙胆紫(或醋酸洋红)视察多种多样的细胞活或死细胞无(无需染色)酵母菌细胞、水绵细胞、叶的保卫细胞、鱼的红细胞等视察叶绿体活细胞藓类的叶(或菠菜叶、黑藻叶)视察植物细胞的质壁分别与复原活细胞紫色洋葱鳞片叶表皮细胞说明：(1)以上试验除了“视察植物细胞的质壁分别与复原”运用低倍镜即可外，其余均需运用高倍镜。(2)鉴定类试验中的“脂肪的切片法鉴定”、探究性试验中的“培育液中酵母菌种群数量的动态变更”都需用显微镜视察。(二)鉴定类试验归类比较试验名称鉴定对象试剂颜色生物材料备注淀粉的鉴定淀粉碘液蓝色脱色的叶片无还原糖的鉴定还原糖斐林试剂砖红色沉淀苹果或梨的匀浆等甲乙液现配现用、水浴加热脂肪的鉴定脂肪苏丹Ⅲ(或Ⅳ)染液橘黄(或红)色花生种子切片需用高倍镜视察蛋白质的鉴定蛋白质双缩脲试剂紫色豆浆、稀蛋清等先加A液，摇匀后加B液，摇匀尿糖的检测葡萄糖葡萄糖试纸有色水、葡萄糖溶液、三份模拟“尿样”无绿叶中色素的提取和分别四种色素提取液：无水乙醇；分别液：层析液胡萝卜素：橙黄色；叶黄素：黄色；叶绿素a：蓝绿色；叶绿素b：黄绿色簇新的绿叶(如菠菜叶)加入二氧化硅是为了研磨得更充分；碳酸钙可防止研磨中色素被破坏(三)经典试验、拓展试验的条件限制与结果的显示方法1．试验结果的显示方法①光合速率：O2释放量、CO2汲取量或淀粉产生量；②呼吸速率：O2汲取量、CO2释放量或淀粉削减量；③原子转移途径：放射性同位素示踪法；④细胞液浓度大小：质壁分别；⑤细胞是否死亡：质壁分别、亚甲基蓝溶液染色；⑥甲状腺激素作用：动物耗氧量、发育速度等；⑦生长激素作用：生长速度(体重变更、身高变更)；⑧胰岛素作用：动物活动状态。【变式探究】(2024·江苏高考)下列试验都须要运用光学显微镜进行视察，有关试验现象描述合理的是()试验编号试验名称视察到的试验现象①视察植物细胞的质壁分别和复原镜检1：几乎整个紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞呈紫色；镜检2：不同细胞质壁分别的位置、程度并不一样②视察多种多样的细胞菠菜叶表皮细胞由细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核组成；人口腔上皮细胞具有细胞核和核糖体③视察细胞的有丝分裂洋葱根尖伸长区细胞长，液泡大；分生区细胞呈正方形，多数细胞中呈紫色的染色体形态清晰④探究酵母菌种群数量的动态变更酵母细胞呈球形或椭圆形，细胞核、液泡和线粒体的形态、数目清晰可见A．试验① B．试验②C．试验③ D．试验④【举一反三】下图是某同学在视察洋葱根尖细胞有丝分裂时拍摄的显微照片，下列叙述正确的是（）A.甲细胞中每条染色体的着丝点排列在细胞板上B.乙细胞中染色体被平均安排，移向细胞两极C.甲和乙细胞中的染色体数目相等，DNA含量相同D.统计图中处于分裂期的细胞数可计算细胞周期长【答案】B【变式探究】为探讨高光强对移栽幼苗光合色素的影响,某同学用乙醇提取叶绿体色素,用石油醚进行纸层析,右图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是（）A.强光照导致了该植物叶绿素含量降低B.类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵挡强光照C.色素Ⅲ、Ⅳ汲取光谱的汲取峰波长不同D.画滤液线时,滤液在点样线上只能画一次【答案】ABC【解析】图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。图示表明强光照下叶绿素宽度变窄，类胡萝卜素宽度变宽，说明此时叶绿素含量降低，类胡萝卜素增加，有利于抵挡强光照，AB正确；胡萝卜素和叶黄素汲取光谱的汲取峰波长不同，C正确；画滤液细线时，滤液在点样线上需画2~3次，保证色素的含量，D错误。【变式探究】下列关于试验现象与结果的分析,错误的是（）A.组织切片上滴加苏丹Ⅲ染液,显微视察有橘黄色颗粒说明有脂肪B.组织样液中滴加斐林试剂,不产生砖红色沉淀说明没有还原糖C.洋葱表皮细胞滴加蔗糖溶液后,发生质壁分别说明细胞有活性D.PCR产物中加入二苯胺试剂,加热变蓝说明有目的DNA产生【答案】BD【变式探究】依据以下试验内容回答问题。①生物组织中还原糖的鉴定⑤叶绿体中色素的提取和分别②花生子叶中脂肪的鉴定⑥视察DNA和RNA在细胞中的分布③生物组织中蛋白质的鉴定⑦视察根尖分生组织细胞的有丝分裂④视察植物细胞的质壁分别和复原⑧探究酵母菌细胞呼吸的方式(1)在上述试验过程中，必需借助显微镜才能完成的是________(序号)，换用高倍显微镜视察时，应调整________，直至看清晰物像为止。试验中应始终保持生物活性的是________(序号)。(2)由于试验材料用品或试剂所限，有时候须要设法替代。下列各项处理中正确的是________。A．做⑦试验时，可用洋葱表皮代替洋葱根尖B．做①试验时，可用甘蔗代替苹果C．做⑤试验时，可用干净的细沙代替二氧化硅D．做②试验时，可用苏丹Ⅳ代替苏丹Ⅲ染液(3)在试验⑤中，进行色素层析操作时，要留意不能让________________触及层析液。(4)进行试验③时，在2mL蛋白质溶液中加入2mL双缩脲试剂A，摇匀后又加入2mL双缩脲试剂B，溶液出现蓝色的缘由是产生了过多的________。(5)在上述试验中，常用到酒精的试验有②⑤⑦，其中酒精所起的作用分别是________________、________________、________________。【答案】(1)②④⑥⑦细准焦螺旋④⑧(2)CD(3)滤液细线(4)Cu(OH)2(5)洗去浮色溶解叶绿体色素与盐酸配制成解离液，使组织细胞分别开来【解析】(1)还原糖的鉴定、生物组织中蛋白质的鉴定、叶绿体中色素的提取和分别及探究酵母菌的呼吸方式都可以用肉眼干脆视察，其他试验均需借助显微镜进行视察。换用高倍镜视察时需调整细准焦螺旋。视察植物细胞的质壁分别和复原及探究酵母菌的呼吸方式中细胞应始终保持生物活性。(2)洋葱表皮细胞不分裂，不能作为视察有丝分裂的试验材料。甘蔗中主要含有蔗糖(非还原糖)，不能用于检测还原糖的试验。【变式探究】下列试剂与鉴定的物质及颜色变更的对应关系，不正确的一组是()。A．双缩脲试剂—蛋白质—紫色；健那绿染液—线粒体—蓝绿色B．碘液—淀粉—蓝色；重铬酸钾溶液—酒精—灰绿色C．二苯胺—DNA—蓝色；斐林试剂—麦芽糖—砖红色D．醋酸洋红染液—染色体—红色；苏丹Ⅳ染液—脂肪—橘黄色【答案】D【解析】苏丹Ⅳ染液将细胞中的脂肪颗粒染成红色，苏丹Ⅲ染液将脂肪颗粒染成橘黄色，D项错误。题型二、探究类试验【例2】（2024全国Ⅰ卷，4）已知药物X对细胞增值有促进作用，药物D可抑制药物X的作用。某同学将同一瓶小鼠皮肤细胞平均分为甲、乙、丙三组，分别置于培育液中培育，培育过程中进行不同的处理（其中甲组未加药物），每隔一段时间测定各组细胞数，结果如图所示。据图分析，下列相关叙述不合理的是（）A．乙组加入了药物X后再进行培育B．丙组先加入药物X，培育一段时间后加入药物D，接着培育C．乙组先加入药物D，培育一段时间后加入药物X，接着培育D．若药物X为蛋白质，则药物D可能变更了药物X的空间结构【答案】C【解析】本题考查学生的试验探究实力。依据图示，相同时间内，乙和丙两组中的细胞数目都大于甲组，由于甲组未加药物，且药物X对细胞增殖有促进作用，所以甲组为比照组，乙组和丙组为加入药物组X组，丙组后半段的细胞数目低于乙组，药物D可抑制药物X的作用，说明丙组培育一段时间后又加入了药物D，因此乙组加入了药物X，丙组先加入药物X,后加入药物D,故AB正确，C错误；若药物X为蛋白质,药物D可抑制药物X的作用,因此D可能变更了药物X的空间结构，使得药物X失去活性，D正确。【变式探究】（2024年海南卷，26）为探究植物生长素对枝条生根的影响，探讨人员在母体植株上选择相宜的枝条，在肯定部位进行环剥去除树皮（含韧皮部），将肯定浓度的生长素涂抹于环剥口上端，并用湿土包袱环剥部位，视察枝条的生根状况，试验的部分结果如表所示。生长素用量（mg/枝）处理枝条数第90天存活枝条数第90天存活时的生根枝条数首次出根所需天数0505012750．5505040301．0505043251．5505041302．0504338303．050373333回答下列问题：（1）据表可知，生长素用量为0时，有些枝条也生根。其首次出根须要天数较多的缘由是_____。（2）表中只供应了部分试验结果，若要从表中所列各生长素用量中确定促进该植物枝条生根效果最佳的用量，你认为须要供应的根的观测指标还有_______（答出两点即可）。（3）从激素相互作用的角度分析，高浓度生长素抑制植物生长的缘由是_________。【答案】（1）枝条自身产生的生长素较少，积累到生根所需浓度时间长（2）每个枝条的生根数量根的长度（3）生长浓度高时会促进乙烯的合成，乙烯能够够抑制植物的生长【举一反三】（2024年江苏卷，13）探讨小组探究了萘乙酸（NAA）对某果树扦插枝条生根的影响，结果如下图。下列相关叙述正确的是（）A．自变量是NAA，因变量是平均生根数B．不同浓度的NAA均提高了插条生根率C．生产上应优选320mg/LNAA处理插条D．400mg/LNAA具有增加生根数的效应【答案】D【变式探究】(2024·江苏高考)过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计试验如下表。下列相关叙述正确的是()管号1%焦性没食子酸(mL)2%H2O2(mL)缓冲液(mL)过氧化物酶溶液(mL)白菜梗提取液(mL)煮沸冷却后的白菜梗提取液(mL)1222－－－222－2－－322－－2－422－－－2A.1号管为比照组，其余不都是试验组B．2号管为比照组，其余都为试验组C．若3号管显橙红色，无需比照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶D．若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶解析：选A依据试验目的“探究白菜梗中是否存在过氧化物酶”，可确定加入白菜梗提取液的3号管为试验组，1号、2号和4号管都为比照组；若3号管显橙红色，还须要与2号管、4号管比照才能证明白菜梗中存在过氧化物酶；若4号管不显橙红色，可能是因为高温使过氧化物酶失活，而不能证明白菜梗中不存在过氧化物酶。【变式探究】（2024年北京卷，31）疟原虫是一种单细胞动物。它能使人患疟疾，引起周期性高热、寒战和出汗退热等临床症状，严峻时致人死亡。（1）在人体内生活并进行细胞分裂的过程中，疟原虫须要的小分子有机物的类别包括_______________（写出三类）。（2）进入血液循环后，疟原虫选择性地侵入红细胞，说明它能够_________________并结合红细胞表面受体。（3）疟原虫大量增殖后胀破红细胞进入血液，刺激吞噬细胞产生致热物质。这些物质与疟原虫的代谢产物共同作用于宿主下丘脑的_________________中枢，引起发热。（4）疟原虫的主要抗原变异频繁，使疟原虫能避开被宿主免疫系统_________________性清除，从而使该物种得以________________________。（5）临床应用青蒿素治疗疟疾取得了巨大胜利，但其抗疟机制尚未完全明白。我国科学家进行了如下试验。①1、2组结果表明_________________；由3、4组结果可知青蒿素对仓鼠细胞线粒体膜电位无明显影响。据此可以得出的结论是____________________。②将试验中仓鼠细胞的线粒体替换为_______________，能为临床应用青蒿素治疗疟疾供应干脆的细胞生物学试验证据。【答案】（1）单糖、氨基酸、核苷酸、脂肪酸（其中三类）（2）识别（3）体温调整（4）特异生存与繁衍（5）①青蒿素能显著降低疟原虫线粒体膜电位青蒿素对线粒体膜电位的影响存在物种间差异②人体细胞的线粒体【变式探究】(2024·全国2，31，8分)BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为探讨某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下试验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入肯定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的绿色溶液分别加入7支试管中，其中6支加入生长状况一样的等量水草，另一支不加水草，密闭全部试管。各试管的试验处理和结果见下表。试管编号1234567水草无有有有有有有距日光灯的距离/cm20遮光*1008060402050min后试管中溶液的颜色浅绿色X浅黄色黄绿色浅绿色浅蓝色蓝色*遮光是指用黑纸将试管包袱起来，并放在距日光灯100cm的地方。若不考虑其他生物因素对试验结果的影响，回答下列问题：(1)本试验中，50min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的试验结果是由________________________________________________________________引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的试验结果是_________(填“牢靠的”或“不行靠的”)。(2)表中X代表的颜色应为____________(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”)，推断依据是___________________________________________________________。(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变更，说明在此条件下水草__________________________________________________________________。【答案】(1)不同光强下水草光合作用和呼吸作用不行靠的(2)黄色水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号试管(3)光合作用强度等于呼吸作用强度，汲取与释放的CO2量相等【举一反三】下列是以酵母菌为材料进行的试验，有关叙述错误的是（）A．探究酵母菌的呼吸方式，可用溴麝香草酚蓝检测产生的CO2B．用酵母菌发酵酿制果酒，选择酸性重铬酸钾检测产生的酒精C．探究酵母菌种群数量变更，应设空白比照解除无关变量干扰D．用稀释涂布平板法培育计数，应选择有30～300菌落数的平板【答案】C【解析】酵母菌呼吸作用产生的CO2可使橙色的溴麝香草酚蓝水溶液来检测，颜色变更：由蓝变绿再变黄；A正确。在酸性条件下，酒精可与重铬酸钾反应呈灰绿色；B正确。探究酵母菌种群数量变更时可形成自身前后比照，无需设置空白比照；C错误。用稀释涂布平板法培育计数，为保证明验结果牢靠，应选择有30～300菌落数的平板进行计数；D正确。【变式探究】下列有关生物学试验的叙述，正确的是（）叶绿体色素滤液细线浸入层析液，可导致滤纸条上色素带重叠低温诱导大蒜根尖时间过短，可能导致难以视察到染色体加倍的细胞用显微镜视察洋葱根尖装片时，需保持细胞活性以便视察有丝分裂过程将洋葱表皮放入0.3g/mL蔗糖溶液中，水分交换平衡后制成装片视察质壁分别过程【答案】B【变式探究】下面是某探讨性学习小组的同学为证明农田土壤中的微生物对某种农药具有分解作用而提出的试验方案。(如何检测农药的含量不做要求)①他们在同一块农田的不同地点取等量的土壤，将其标记为甲、乙两组；将甲组土壤进行灭菌，待用。②试验起先时向两组分别加入等量的用无菌水配制的某种农药，并与土壤混匀，放在自然条件下(暴露在空气中)。③一段时间后，多次取样检测甲、乙两组土壤中农药的浓度并求平均值，比较两组农药含量的差异。(1)请指出并改正试验中两处明显的错误，并说明缘由。错误一：________________，改正：________________，缘由是________________________________。错误二：________________，改正：________________，目的是________________________________。(2)上述改正遵循的主要是试验设计的什么原则？________________________________________________________________________。【答案】(1)不同地点同一地点不同地点的土壤微生物含量和种类可能有差异，可能对结果造成干扰放在自然条件下放在无菌条件下防止空气中的微生物对结果造成干扰(2)单一变量原则【解析】选择不同地点的土壤，由于湿度、有机物含量的差异等可能导致土壤中含有的微生物含量和种类有差异；空气中含有大量的微生物，为了使结果精确，必需在无菌条件下进行试验。上述两点遵循的主要原则就是单一变量原则。【变式探究】保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水实力及水肥利用率。某生物爱好小组为探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行了以下试验：材料用具：相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干、保水剂、氮肥等。方法步骤：①选取长势一样的小麦幼苗若干，平均分为A、B、C三组，分别施用适量的保水剂(60kg·hm－2)、氮肥(255kg·hm－2)、保水剂(60kg·hm－2)＋氮肥(255kg·hm－2)，置于相同的轻度干旱条件下培育，其他培育条件相同且相宜。②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10：00～11：00从每组选取相同数量的叶片，进行CO2汲取量及叶绿素含量的测定。结果(均值)如下表：组号eq\f(CO2汲取量,μmol·m－2·s－1)叶绿素含量/(mg·g－1)A10.663.07B13.043.02C15.913.05试验结论：适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。(1)请指出上述方法步骤的缺陷并改正：步骤①________________________________________________________________________；步骤②________________________________________________________________________。(2)如不考虑方法步骤中的缺陷，从影响光合作用的内在因素分析，保水剂与氮肥配施提高了CO2汲取量的缘由可能是________________________________________________________________________。(3)试验测得的CO2汲取量________(大于、等于或小于)光合作用过程中CO2实际消耗量，理由是________________________________________________________________________。光合作用强度可通过测定CO2汲取量，也可以通过测定________释放量计算。【答案】(1)①没有比照组，应另设一组不施保水剂和氮肥作为比照组②取材方法不科学，选取的叶片应取自植株的相同部位(2)提高了光合作用有关酶的含量与活性(3)小于试验测得的CO2汲取量是光合作用中CO2实际消耗量与呼吸作用CO2释放量之差O2(2)影响光合作用的内部因素，应从光合色素和光合酶进行，从表中发觉，加保水剂与氮肥配施对叶绿素影响不大，那么提高了CO2汲取量的缘由可能是提高了光合作用有关酶的含量与活性。(3)试验测得的CO2汲取量小于光合作用过程中CO2实际消耗量，这是因为试验测得的CO2汲取量是光合作用中CO2实际消耗量与呼吸作用CO2释放量之差。光合作用强度可通过测定CO2汲取量，也可以通过测定O2释放量来完成。题型四、验证性试验【例4】回答下列问题：（1）将贮藏的马铃薯（块茎）放入蒸馏水中，水分通过＿＿的方式进入马铃薯细胞，引起马铃薯鲜重增加。随着蒸馏水处理时间延长，该马铃薯鲜重不再增加，此时，马铃薯细胞的渗透压比处理前的＿＿＿＿。（2）将高温杀死的马铃薯细胞放入高浓度的NaCl溶液中，＿＿（填“会”或“不会”）发生质壁分别现象。（3）将发芽的马铃薯制成匀浆，使其与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀，说明该马铃薯匀浆中含有＿＿＿＿＿＿。【答案】（1）自由扩散（被动运输）低（2）不会（3）可溶性还原糖（2）高温杀死的马铃薯细胞其原生质层的选择透过性功能丢失，放入高浓度的NaCl溶液中，不会发生质壁分别现象。（3）可溶性还原糖与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀；将发芽的马铃薯制成匀浆，使其与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀，说明该马铃薯匀浆中含有可溶性还原糖。，酒精灯等。(2)方法步骤：(提示：腹腔注射给药，剂量不作试验要求，给药1h后，从小白鼠膀胱处穿刺取尿液)第一步：________________________________________________________________________；其次步；将两支试管编号为A和B，分别加入等量的斐林试剂；第三步：________________________________________________________________________；第四步：将两支试管摇匀后，放入盛有开水的烧杯内进行水浴加热3～5min，视察两支试管中溶液颜色的变更。(3)试验结果的预料、分析及结论：①试验结果的预料及分析：A试管：___________________________________