高考生物三轮专题突破学案和练习：专题8 实验与探究
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| 名称 | 高考生物三轮专题突破学案和练习：专题8 实验与探究 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 2.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-05-19 23:45:38 | ||
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文档简介
高考生物三轮专题突破
专题八 实验与探究
[课标内容] 能够恰当选用并熟练运用工具展开观察；针对日常生活的真实情境提出清晰的、有价值的、可探究的生命科学问题或可达成的工程学需求；基于对相关资料的查阅，设计并实施恰当可行的方案；运用多种方法如实记录，并创造性地运用数学方法分析实验结果；能够在团队中起组织和引领作用，运用科学术语精确阐明实验结果，并展开交流。
梳理核心知识
1.甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿使DNA呈现绿色，而吡罗红使RNA呈现红色。盐酸能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。
2.差速离心法：将细胞膜破坏后，形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆；将匀浆放入离心管中，用高速离心机在不同的转速下进行离心处理，就能将各种细胞器分离开。
3.健那绿染液是将活细胞中线粒体染色的专一性染料，可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色。
4.实验过程中可以变化的因素称为变量，除了一个因素外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。
5.CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可检测酵母菌溶液中CO2的产生情况。
6.设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，需要设置有氧和无氧两种条件来探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出有、无氧气对细胞呼吸的影响。
[点睛] 对比实验中两组都是实验组，两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有：探究酵母菌细胞呼吸的方式；鲁宾和卡门的同位素标记法实验；赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验。
7.科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。
8.孟德尔成功的原因：(1)正确地选用实验材料；(2)先研究一对相对性状的遗传，再研究两对或多对相对性状的遗传；(3)应用统计学方法对实验结果进行分析；基于对大量数据的分析而提出假说，再设计新的实验来验证。特别是他把数学方法引入生物学的研究，是超越前人的创新。他对科学的热爱和锲而不舍的精神，也值得我们学习。
1.判断有关显微观察类与物质提取鉴定类实验说法的正误
(1)将斐林试剂加入果糖溶液中后，溶液呈现无色，水浴加热后有砖红色沉淀生成。(×)
(2)蛋白质变性后，用双缩脲试剂鉴定，不再显示紫色。(×)
(3)鉴定还原糖、蛋白质和DNA都需要进行水浴加热。(×)
(4)用纸层析法分离色素时，若滤液细线画得过粗可能会导致色素带出现重叠。(√)
(5)以新鲜洋葱鳞片叶内表皮为材料，经吡罗红甲基绿染色，可观察到呈红色的细胞核。(×)
(6)制作细胞的有丝分裂装片时，洋葱根尖解离后直接用龙胆紫溶液染色。(×)
(7)低温诱导染色体数目加倍实验中，将大蒜根尖制成装片后再进行低温处理。(×)
(8)酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸的产物都能用酸性重铬酸钾溶液来鉴定。(×)
2.判断有关模拟调查类实验与探究性实验说法的正误
(1)用标志重捕法调查田鼠种群密度及农田土壤小动物的丰富度。(×)
(2)随机扫取表层土取样，可以调查土壤小动物类群丰富度。(×)
(3)探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温。(×)
(4)检测酵母菌培养过程中是否产生CO2可判断其呼吸方式。(×)
(5)“低温诱导植物染色体数目变化”实验，低温处理的目的是阻断洋葱根尖细胞的DNA复制。(×)
(6)探究酵母菌种群数量变化，应设空白对照排除无关变量的干扰。(×)
(7)探索2，4－D促进插条生根的最适浓度实验时，进行预实验的目的是减少实验误差，确定浓度范围。(×)
1.植物细胞可看成一个渗透装置的原因是________________________________。
用一定的硝酸钾溶液能使植物细胞发生质壁分离和复原的原因是_________________________________________________________。
提示 植物细胞的原生质层相当于半透膜，且细胞内外存在着浓度差 硝酸钾溶液的浓度比细胞液的浓度高，使植物细胞失水而发生质壁分离，但当NO和K＋被植物细胞吸收后，使细胞液的浓度升高，细胞又从外界吸水而使质壁分离复原
2.叶绿体中色素提取的原理是_____________________________________。
分离的原理是_________________________________________________。
提示 叶绿体中色素易溶于有机溶剂无水乙醇中 不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的在滤纸上扩散的快，反之扩散则慢
3.病毒不能在细胞外独立增殖的原因是______________________________。
灭活的病毒可用作疫苗的原因是___________________________________。
含单链核酸的病毒容易发生突变(或不易制备疫苗)的原因是_______________________________________________。
提示 缺乏相应的酶系统、原料、能量与特定的结构 它没有感染性而有抗原性，使机体不患病又能刺激机体产生特异性抗体 单链的核酸不稳定，易发生基因突变
4.果蝇、豌豆等生物常用于遗传杂交实验的原因是：________________________。
提示 生长期短，具有明显易分的相对性状，易培养，繁殖能力强，子代数量多利于统计分析
5.“土壤中小动物类群丰富度的研究”实验中不适于标志重捕法或样方法，原因是______________________________________________________。
提示 许多土壤动物有较强的活动能力，而且身体微小
6.“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”实验前先做一个预实验的原因有______________________________________________。
提示 为进一步的实验摸索条件，检验实验设计的科学性和可行性
1.(2021·全国乙卷，2)选择合适的试剂有助于达到实验目的。下列关于生物学实验所用试剂的叙述，错误的是( )
A.鉴别细胞的死活时，台盼蓝能将代谢旺盛的动物细胞染成蓝色
B.观察根尖细胞有丝分裂中期的染色体，可用龙胆紫溶液使其着色
C.观察RNA在细胞中分布的实验中，盐酸处理可改变细胞膜的通透性
D.观察植物细胞吸水和失水时，可用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮
答案 A
解析 台盼蓝可以用来鉴别细胞的死活，可以将死细胞染成蓝色，代谢旺盛的动物细胞是活细胞，其细胞膜具有选择透过性，A错误；染色体容易被龙胆紫溶液等碱性染料着色，因此观察根尖细胞有丝分裂中期的染色体时，可用龙胆紫溶液使其着色，B正确；盐酸处理可改变细胞膜的通透性，有利于染液进入细胞使RNA着色，从而确定其在细胞中的分布，C正确；用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮(活细胞)，使原生质层两侧产生渗透压，由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能，故显微镜下可观察到该细胞发生质壁分离现象，D正确。
2.(2021·选择性考试河北卷，3)关于生物学实验的叙述，错误的是( )
A.NaOH与CuSO4配合使用在还原糖和蛋白质检测实验中作用不同
B.染色质中的DNA比裸露的DNA更容易被甲基绿着色
C.纸层析法分离叶绿体色素时，以多种有机溶剂的混合物作为层析液
D.利用取样器取样法调查土壤小动物的种类和数量，推测土壤动物的丰富度
答案 B
解析 还原糖的检测实验中，使用的是斐林试剂，将NaOH与CuSO4混合，还原糖与新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀，蛋白质的检测实验中，使用的是双缩脲试剂，先加入NaOH创设碱性环境，再加少量CuSO4，蛋白质在碱性条件下与Cu2＋反应，生成紫色的络合物，A正确；染色质的主要成分是蛋白质和DNA，蛋白质包裹着DNA，比裸露的DNA更难着色，B错误；纸层析法分离叶绿体色素时，使用的层析液由石油醚、丙酮和苯混合而成，C正确；调查土壤小动物的种类和数量采用的是取样器取样法，通过小动物的种类和数量可推测土壤动物的丰富度，D正确。
3.(2021·选择性考试湖南卷，2)以下生物学实验的部分操作过程，正确的是( )
实验名称 实验操作
A 检测生物组织中的还原糖 在待测液中先加NaOH溶液，再加CuSO4溶液
B 观察细胞中DNA和RNA的分布 先加甲基绿染色，再加吡罗红染色
C 观察细胞中的线粒体 先用盐酸水解，再用健那绿染色
D 探究酵母菌种群数量变化 先将盖玻片放在计数室上，再在盖玻片边缘滴加培养液
答案 D
解析 检测生物组织中的还原糖时用斐林试剂，斐林试剂需要甲液(质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液)和乙液(质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液)按照1∶1的比例混合均匀后再使用，A错误；观察细胞中DNA和RNA的分布，需要用甲基绿、吡罗红混合染色剂将细胞染色，B错误；观察细胞中的线粒体，需要保持细胞的活性，不能用盐酸水解，C错误；探究酵母菌种群数量变化时，可采用抽样检测的方法，实验过程中先将盖玻片放在计数室上，再用滴管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，D正确。
4.(2021·选择性考试广东卷，9)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(下图)。下列叙述正确的是( )
A.培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2
C.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
答案 D
解析 检测无氧呼吸的产物——乙醇应从甲瓶中取出发酵液，滴加到试管中，再往试管中滴加酸性重铬酸钾溶液，而不是在甲瓶中直接加入酸性重铬酸钾溶液，A错误；溴麝香草酚蓝水溶液遇到CO2时的颜色变化为由蓝变绿再变黄，B错误；健那绿染液是专一染线粒体的活细胞染料，可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色，因此用健那绿染液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布，C错误；甲瓶添加的纤维素水解液是定量的，增加酵母菌的数量只能提高乙醇的生成速率，不能提高乙醇最大产量，D正确。
微专题1 教材基础实验
1.教材实验中的“一材多用”——洋葱
2.与“洗”有关的实验操作
3.酒精在教材实验中的作用
4.高考常考的“颜色”归纳
提醒：(1)叶绿体中色素分离的滤纸条中：胡萝卜素→橙黄色；叶黄素→黄色；叶绿素b→黄绿色；叶绿素a→蓝绿色。
(2)死细胞＋台盼蓝染液→蓝色。
考向1 借助实验材料、试剂或药品的选择，考查科学探究能力
1.(2021·1月八省联考河北卷，4)某农场技术员对作物种子发育过程中有机物积累及转化进行动态监测。关于检测方法及出现结果的叙述，错误的是( )
A.嫩大豆种子切片→苏丹Ⅲ染液染色→显微镜观察细胞内被染成橘黄色的脂肪颗粒
B.嫩小麦子粒加水研磨→离心取上清液→加碘液→观察被染成深蓝色的淀粉
C.嫩花生种子加水研磨→加双缩脲试剂→依据紫色反应检测蛋白质
D.嫩甜玉米子粒加水研磨→离心取上清液→加斐林试剂并水浴加热→观察砖红色沉淀检测还原糖
答案 B
解析 嫩小麦子粒加水研磨，研磨液离心，淀粉沉淀下来，不应取上清液，而应该取沉淀物鉴定淀粉存在。
2.(2021·重庆南开中学改编)下列生物学相关实验的描述，不合理的是( )
A.用紫色洋葱鳞片叶外表皮作实验材料，观察DNA、RNA在细胞中的分布
B.苹果和梨的果肉组织都含有大量的果糖且果肉组织均近于白色，两者均可用于还原糖的检测
C.用人口腔上皮细胞作为实验材料，可观察细胞中的线粒体
D.用新鲜的红色花瓣细胞作质壁分离的实验材料，有利于观察到明显的实验现象
答案 A
解析 观察DNA、RNA在细胞中的分布应选择无色或颜色浅的细胞，紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞含有紫色大液泡，不适合作该实验的实验材料；苹果和梨的果肉组织都含有大量果糖且果糖为还原糖，果肉组织近于白色，可排除生物组织本身颜色对实验结果的干扰，能作为还原糖检测的实验材料；人口腔上皮细胞接近无色，健那绿染液可将活细胞中的线粒体染成蓝绿色，而细胞质接近无色，可排除实验材料本身颜色对实验结果的干扰；红色花瓣细胞含有红色的大液泡，有色的液泡会使质壁分离及质壁分离复原现象易于观察。
考向2 围绕实验原理及操作过程，考查综合应用能力
3.(2021·1月八省联考江苏卷，7)下列与中学生物实验相关的叙述，正确的是( )
A.探究温度对淀粉酶活性的影响时，用斐林试剂检测，颜色由棕色变为淡蓝色
B.对培养液中的酵母菌进行计数时要先将培养液滴在计数板上，再轻盖盖玻片
C.洋葱根尖经过解离、漂洗、染色和制片后，部分细胞中可观察到染色体
D.调查遗传病发病率时发现样本太少可扩大调查范围，已获得的原始数据不能再用
答案 C
解析 探究温度对淀粉酶活性的影响时不能用斐林试剂检测，因为斐林试剂需要水浴加热，会影响酶的活性，而且颜色变化也应该是由淡蓝色变为砖红色，A错误；对培养液中的酵母菌进行计数时，应该是先盖上盖玻片再滴加培养液，B错误；调查样本太少，可扩大调查范围，原始数据可以再利用，D错误。
4.(2021·湖南雅礼中学调研)下列关于教材中生物学实验的叙述，正确的是( )
A.观察活细胞中的线粒体时，可以用甲基绿染液进行染色
B.可用肉眼直接观察到人体红细胞在失水过程中的形态变化
C.用放射性同位素标记动物细胞膜实验，证明了细胞膜具有流动性
D.研究藻类光合作用的实验中，NaHCO3溶液不只是为藻类提供无机盐
答案 D
解析 观察活细胞中的线粒体时，可以用健那绿染液进行染色，A错误；不能用肉眼直接观察到人体红细胞在失水过程中的形态变化，B错误；证明细胞膜具有流动性用的是荧光标记法，C错误；研究藻类光合作用的实验中，NaHCO3溶液可以为藻类提供无机盐和CO2等，D正确。
5.(2021·江西九江调研)下列有关实验操作的叙述正确的是( )
A.吡罗红甲基绿染色剂配制好后可置于试剂瓶中保存，以供长期使用
B.将健那绿充分溶解于生理盐水后可用于人口腔上皮细胞中线粒体的染色
C.绿叶中色素的提取和分离实验中，直接用体积分数为95%的乙醇作为提取液
D.酵母菌培养液需要用质量分数不小于50%的葡萄糖溶液配制才可满足能源所需
答案 B
解析 吡罗红甲基绿染色剂使用时需现配；将0.5 g健那绿充分溶解于50 mL生理盐水中，即可得到质量分数为1%的健那绿染液，其可用于人的口腔上皮细胞中线粒体的染色；绿叶中色素的提取和分离实验中，用无水乙醇作为提取液，如果没有无水乙醇，可用体积分数为95%的乙醇，但要加入适量的无水碳酸钠，以除去乙醇中的水分；质量分数为5%的葡萄糖溶液即可满足酵母菌的能源所需，高浓度的葡萄糖溶液会使酵母菌失水死亡。
微专题2 教材中涉及的研究方法和技术
1.教材中的同位素标记法和荧光标记法归纳
(1)分泌蛋白的合成和运输(3H标记亮氨酸)(必修① P48)
(2)光合作用的探究历程：①卡尔文循环(14C标记CO2)；②鲁宾和卡门证明光合作用放出的氧气完全来自于水(18O分别标记H2O和CO2)(必修① P102)
(3)噬菌体侵染细菌的实验(35S和32P分别标记噬菌体蛋白质外壳和DNA)(必修② P44)
(4)DNA半保留复制的实验证据(15N标记NH4Cl)(必修② P52)
(5)荧光标记法：①人鼠细胞融合实验(必修① P67)；②基因位于染色体上的实验证据(必修② P30)
2.教材经典实验的14个研究方法归纳
(1)制作DNA分子双螺旋结构模型——构建物理模型法。
(2)种群数量增长模型——构建数学模型法。
(3)分离各种细胞器——差速离心法。
(4)证明DNA进行半保留复制——同位素示踪技术和密度梯度离心法。
(5)分离叶绿体中的色素——纸层析法。
(6)观察根尖分生组织细胞的有丝分裂——死体染色法。
(7)观察线粒体——活体染色法。
(8)探究酵母菌的呼吸方式——对比实验法和产物检测法。
(9)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验——同位素标记法。
(10)摩尔根证明基因在染色体上——假说——演绎法。
(11)萨顿提出“基因位于染色体上”的假说——类比推理法。
(12)调查土壤中小动物类群的丰富度——取样器取样法。
(13)估算种群密度(运动能力强的生物)——标志重捕法。
(14)估算种群密度(运动能力弱的生物)——样方法。
1.(2021·河南百校联盟)下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，正确的是( )
A.在实验过程中两组实验装置均需要放在黑暗条件下
B.实验过程中产生的气体能使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色
C.用溴麝香草酚蓝水溶液是否变色来判断酵母菌的呼吸方式
D.在有氧装置中酵母菌细胞的线粒体内O2/CO2的比值最低
答案 D
解析 由于酵母菌不进行光合作用，因此在实验过程中两组实验装置不需要放在黑暗条件下，A错误；无论是在有氧还是在无氧条件下，实验过程中产生的气体都是二氧化碳，二氧化碳不能使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色，酒精能使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色，B错误；无论是在有氧还是在无氧条件下，实验过程中产生的气体都是二氧化碳，二氧化碳能使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，因此用溴麝香草酚蓝水溶液是否变色不能判断酵母菌的呼吸方式，C错误；在有氧装置中酵母菌细胞的线粒体中CO2含量最高，O2含量最低，因此线粒体内的O2/CO2的比值最低，D正确。
2.(2021·河北保定调研)下列关于光合作用发现历程的叙述，错误的是( )
A.卡尔文采用荧光标记法研究了小球藻光合作用的暗反应过程
B.用18O分别标记CO2和H2O中的氧探究光合作用产生O2的来源
C.恩格尔曼选择水绵作为实验材料，是因为水绵的叶绿体较大
D.萨克斯对植物暗处理的目的是消耗完叶片中光合作用的产物
答案 A
解析 卡尔文采用同位素标记法探究了光合作用的暗反应过程，A错误；光合作用产生的O2的来源，可以用18O分别标记CO2和H2O中的氧进行探究，B正确；水绵的叶绿体较大，便于观察，所以恩格尔曼选择水绵作为实验材料，C正确；将植物暗处理的目的是将叶片中光合作用的产物消耗完毕，D正确。
3.(2021·江西名师联盟)科学家做了图示实验：将胚芽鞘尖端放在琼脂块上并给予单侧光照；一段时间后将A、B琼脂块分别置于相同的去尖端胚芽鞘甲和乙的一侧，数天后生长结果如图所示，该实验能得到的结论是( )
A.光照导致生长素在尖端发生极性运输
B.胚芽鞘甲生长速度快于乙
C.B琼脂块中的生长素含量多于A
D.单侧光干扰生长素向下运输
答案 C
解析 生长素的极性运输与单侧光无关，A错误；图中胚芽鞘乙弯曲的程度大于甲，因此B琼脂块中的生长素含量多于A，进一步推知胚芽鞘甲生长速度慢于乙，B错误，C正确；单侧光会影响生长素的横向运输，而不会干扰生长素向下运输，D错误。
4.(2021·安徽合肥质检)下列有关生物学实验的叙述，正确的是( )
A.采用差速离心法将蓝藻的各种细胞器分离开
B.用蒸馏水配制健那绿染液来观察人的口腔上皮细胞中的线粒体
C.达尔文的向光性实验证明了胚芽鞘的向光生长是由某种化学物质引起的
D.紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞可作为观察DNA和RNA在细胞中分布的实验材料
答案 D
解析 蓝藻是原核生物，仅有核糖体一种细胞器，A错误；观察人口腔上皮细胞中的线粒体时，应使用生理盐水配制健那绿染液，B错误；达尔文的向光性实验证明了胚芽鞘尖端向伸长区传递某种“影响”，造成伸长区背光面比向光面生长快，出现向光性弯曲，C错误；紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞是无色的，可作为观察DNA和RNA在细胞中分布的实验材料，D正确。
5.(2021·西安高新一中调研)下列关于生物学研究中所用方法的表述，错误的是( )
A.基因位于染色体上的推论和DNA半保留复制的推测——类比推理法
B.噬菌体侵染细菌实验和探究光合作用中氧气来源实验——同位素标记法
C.研究种群数量的变化和生态系统中能量流动的特点——模型建构法
D.孟德尔遗传规律的发现和证明基因位于染色体上——假说—演绎法
答案 A
解析 DNA半保留复制的推测是假说—演绎法，A错误；噬菌体侵染细菌实验中用35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA，探究光合作用中氧气来源实验中用18O分别标记H2O和CO2中的氧，B正确；研究种群数量的变化——构建数学模型，研究生态系统中能量流动的特点——构建能量金字塔模型，C正确；孟德尔遗传规律的发现和摩尔根证明基因位于染色体上都运用了假说—演绎法，D正确。
微专题3 实验设计题的解题规律
1.牢固掌握实验设计的程序
2.描述实验设计步骤的“四步曲”
3.“五看法”评价实验设计的方案
1.正确写出实验目的
实验目的——要探究或者验证的某一事实或者做了该实验后，要解决什么问题。
(1)实验目的的书写与表达：实验目的的内容包含研究对象、研究现象(因变量)和作用于对象的因素(自变量)，格式为“探究(验证)×××(自变量)对×××(因变量)的影响”或“探究(验证)×××(自变量)与×××(因变量)的关系”等。
(2)实验目的的确认方法
①根据题目信息，直接写出实验目的。
②根据实验装置或实验现象，推断实验目的。
③根据实验步骤反推实验目的。
[典例1] 科研人员在一定二氧化碳浓度和温度条件下，利用苹果树、梨树幼苗进行了一系列探究实验，得到结果如图所示。科研人员设计本实验的目的是_____________________________________________________。
答案 探究不同光照强度对两种果树光合作用速率的影响
解析 本实验的自变量有两个：光照强度和植物种类，因变量是光合作用速率，因此该实验的目的是探究不同光照强度对两种果树光合作用速率的影响。
[典例2] 如图装置表示3株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的长势相同的同种植株分别放在透光的密闭钟罩内。试将下列分析思路补充完整：
自变量 ：________________，因变量：________________。
实验目的：___________________________________。
答案 CO2浓度 光合速率 探究CO2浓度与光合速率的关系
2.准确写出实验原理
实验原理就是进行实验的理论依据，包括选择实验材料的依据、作出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象与结果的依据和确定观测指标的依据。
(1)实验原理一般由三段组成：自变量和因变量的关系＋因变量的观测指标＋实验过程描述。
(2)实验原理中“因变量的观测指标”可作为实验结果的参考；有些题目要求对实验结果进行分析，其考查的是实验原理，所以对实验结果分析时合理套用实验原理即可。
[典例3] (2017·全国卷Ⅰ，29改编)某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质进行研究。请回答下列问题。
(1)可用化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，原理是_______________________________________________________________。
(2)可以用同位素标记法研究该病毒遗传物质种类，将宿主细胞放在含某种有放射性标记的核苷酸的培养基中培养，再用该病毒侵染被标记的宿主细胞；一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。培养基中的各种核苷酸________(填“是”或“不是”)都需要标记，理由是____________________________________。
答案 (1)DNA含有的五碳糖是脱氧核糖且含碱基T，RNA含有的五碳糖是核糖且含碱基U，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒遗传物质中五碳糖或含氮碱基的种类，据此判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA
(2)不是 若对各种核苷酸都进行放射性标记，则无论该新型病毒是DNA病毒还是RNA病毒，在子代病毒中均能检测到放射性
解析 本实验的目的是探究该新型病毒遗传物质的种类。(1)病毒只有一种核酸，DNA或者RNA，二者在化学组成上的不同是DNA含有的五碳糖是脱氧核糖，RNA含有的五碳糖是核糖；DNA特有的碱基是T，RNA特有的碱基是U，因此，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒的五碳糖或含氮碱基的种类，从而判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA。(2)核苷酸包括两类，一类是脱氧核糖核苷酸，另一类是核糖核苷酸，培养基中，只需将脱氧核糖核苷酸或者核糖核苷酸进行放射性标记，如果都进行放射性标记，那么无论新型病毒的遗传物质是DNA还是RNA，收集到的子代病毒中均能检测到放射性，无法得出实验结论。
[典例4] 重金属离子会导致蛋白质分子变性，某小组进行实验，探究铜离子对唾液淀粉酶活性的影响，步骤如下：
①取两支洁净的试管，编号A、B，A试管中加入1%的CuSO4溶液和pH为6.8的缓冲液各1 ml，B试管中加入蒸馏水和pH为6.8的缓冲液各1 mL。
②往两支试管中各加入等量相同浓度的唾液淀粉酶溶液1 mL。
③往两支试管中各加入等量相同浓度的淀粉溶液1 mL。
④放入适宜温度下保温一段时间。
⑤取出试管，各加入斐林试剂1 mL，50～65 ℃水浴加热2分钟，观察颜色变化。
该实验的实验原理：_____________________________________________。
答案 ①唾液淀粉酶可以催化淀粉水解为还原糖；②还原糖与斐林试剂水浴加热生成砖红色沉淀
3.完整写出实验思路与实验步骤
(1)应牢记实验步骤的“四步曲”，即取材(共性处理)→处理(变量处理)→(培养)观察记录→预测结果(得出结论)。
(2)实验设计中“使用恰当的语言表述”应注意的问题
①实验材料的选择
植物：如大小相似、长势相同的同种植株。
动物：如体重(体长)、年龄、生长趋势相同，有时甚至要“性别”相同。
有时可以叙述为“生长状况基本相同的个体”。
②试剂的选择
在量上难以做到准确的量化描述时，应尽可能用“定性”的语言表达，要注意“等浓度”“等体积”“适量的”“一定量的”等词的运用。
实验时间和条件上用“一段时间”“适宜的温度、pH”等语言。
[典例5] (2021·成都七中诊断)鸡的性别决定方式是ZW型，已知鸡的黑羽和白羽由A/a控制，长腿和短腿由B/b控制，现将雌雄两只鸡多次杂交，F1的表现型和数量如表所示，请回答下列问题：
白羽长腿 白羽短腿 黑羽长腿 黑羽短腿
雄鸡 150 0 50 0
雌鸡 75 75 25 25
(1)上述两对等位基因的遗传________(填“遵循”或“不遵循”)自由组合定律，判断的依据是__________________________________________。
(2)亲代父本和母本的基因型分别是________________和________________。
(3)F1中的黑羽长腿鸡自由交配时，若含有b基因的雄配子有一半不能受精，则F2的表现型及比例是_______________________________________________。
(4)将短腿雄鸡和长腿雌鸡杂交，在产生的若干后代F1中，出现了一只短腿雄鸡，有人推测可能的原因有：
①母本卵细胞发生了基因突变，B基因变为b基因；
②母本卵细胞中B基因所在染色体片段缺失。
已知既不存在B基因，也不存在b基因的受精卵无法发育成个体，请设计实验探究该F1中短腿雄鸡出现的原因。(简要写出实验思路、实验结果及结论)
实验思路：________________________________________________________。
实验结果及结论：__________________________________________________。
答案 (1)遵循 白羽长腿∶白羽短腿∶黑羽长腿∶黑羽短腿＝9∶3∶3∶1 (2)AaZBZb AaZBW (3)黑羽长腿雄鸡∶黑羽长腿雌鸡∶黑羽短腿雌鸡＝7∶6∶1 (4)将该F1短腿雄鸡与正常长腿雌鸡杂交，观察后代的表现型及比例(或将该F1短腿雄鸡与正常短腿雌鸡杂交，观察后代的表现型及比例) 若后代雄鸡∶雌鸡＝1∶1，雄鸡全为长腿，雌鸡全为短腿，则是原因①；若后代雄鸡∶雌鸡＝2∶1，则是原因②[或若后代雌鸡和雄鸡全为短腿，且雌鸡∶雄鸡＝1∶1，则是原因①；若后代雌鸡和雄鸡全为短腿，且雄鸡∶雌鸡＝2∶1，则是原因②]
解析 (1)分析表格信息可知，F1的表现型和比例为白羽长腿∶白羽短腿∶黑羽长腿∶黑羽短腿＝9∶3∶3∶1，两对等位基因的遗传遵循基因的自由组合定律。(2)根据表中结果可知，F1雄鸡和雌鸡中，白羽∶黑羽都是3∶1，所以羽色为常染色体遗传，且白羽为显性性状，而雄鸡中只有长腿，雌鸡中长腿∶短腿为1∶1，因此该对性状为伴性遗传，且长腿为显性性状，由此推出亲本基因型为AaZBW和AaZBZb，表现型均为白羽长腿。(3)F1中的黑羽长腿雌鸡为aaZBW，黑羽长腿雄鸡为1/2aaZBZB，1/2aaZBZb，雌雄鸡自由交配后代均为黑羽，若含有b基因的雄配子一半不能受精，则父本产生的能参与受精的雄配子的类型及比例为aZB∶aZb＝6∶1，母本产生雌配子的类型及比例为aZB∶aW＝1∶1，因此F2的表现型及比例为黑羽长腿雄鸡∶黑羽长腿雌鸡∶黑羽短腿雌鸡＝7∶6∶1。(4)要探究杂交后代F1中出现短腿雄鸡的原因，可将其和正常长腿雌鸡杂交，观察后代表现型及比例予以判断。①如果是基因突变，则该F1雄鸡的基因型为ZbZb，其与正常长腿雌鸡杂交，后代雄鸡∶雌鸡＝1∶1，雄鸡全为长腿，雌鸡全为短腿；②如果是染色体片段缺失，则该F1雄鸡的基因型为ZbZ_，已知没有B基因也没有b基因的受精卵无法发育成个体，其与正常长腿雌鸡杂交，则后代雄鸡∶雌鸡＝2∶1。此外，也可将F1短腿雄鸡与正常短腿雌鸡杂交，观察后代表现型及比例予以判断，①如果是基因突变，则该F1雄鸡的基因型为ZbZb，其与正常短腿雌鸡杂交，后代雌鸡和雄鸡全为短腿，且雌鸡∶雄鸡＝1∶1；②如果是染色体片段缺失，则该F1雄鸡的基因型为ZbZ_，由于既不存在B基因，也不存在b基因的受精卵无法发育成个体，其与正常短腿雌鸡杂交，则后代雌鸡和雄鸡全为短腿，且雄鸡∶雌鸡＝2∶1。
4.实验结果与结论的预测与分析
首先要明确该实验是验证性实验还是探究性实验。若为验证性实验，则实验现象与实验原理一致、结果唯一，结论与题目要求(目的)一致；若为探究性实验，则实验现象与实验原理一致或相反或居中，相应的结论有多种情况。
[典例6] (2021·襄阳四中调研)为研究生长素(IAA)和赤霉素(GA)对豌豆黄化幼苗茎切段伸长的影响，设计了以下两个实验：
实验一：用不同浓度的IAA和GA分别处理相同的茎切段，结果如图1所示；
实验二：将相同的茎切段自顶端向下对称纵切到3/4处后，分别进行不同的处理，一段时间后，结果如图2所示。
请回答下列问题：
(1)图1中实验的自变量是________________________，该同学图1的设计实验缺少了一组，该组应该用________________处理。
(2)根据图1实验结果中IAA处理的结果，能否得出IAA生理作用具有两重性？________；若想进一步研究IAA和GA之间相互作用的关系，则应该用________________________处理茎切段作为实验组。
(3)分析图2结果，研究者推测IAA和GA的作用部位有差异，用图2中的甲、乙、丙三组弯曲部位的茎切段作为实验材料，分别制作________(填“横切片”或“纵切片”)进行显微观察。若乙组与甲组对比，观察到乙组____________________，则表明IAA作用于表皮细胞；若丙组与甲组对比，观察到丙组____________________，则表明GA作用于内部组织细胞。
答案 (1)激素的种类和浓度 等量的蒸馏水
(2)不能 IAA和GA同时
(3)纵切片 表皮细胞较长 内部组织细胞较长
解析 (1)分析图1可知，激素的种类和浓度为实验的自变量，茎切段伸长量为实验的因变量。若要探究不同浓度的激素对茎切段伸长量的作用，还应设置不用激素处理的对照组，故实验中缺少用等量蒸馏水处理的对照组。(2)两重性是指低浓度促进生长，高浓度抑制生长，图1实验中由于缺少空白对照实验，因此仅有不同浓度的IAA处理的结果不能判断是促进作用还是抑制作用，不能得出IAA的生理作用具有两重性。若想进一步研究IAA和GA之间相互作用的关系，则应该用1AA和GA同时处理茎切段作为实验组。(3)比较图2的甲、乙、丙三组，乙组表皮细胞长得快，所以向内弯曲，丙组内部组织细胞长得快，所以向外弯曲，制切片观察应比较表皮细胞和内部组织细胞的长度，所以应制作纵切片进行观察。若乙组与甲组对比，观察到乙组表皮细胞较长，则表明IAA作用于表皮细胞；若丙组与甲组对比，观察到丙组内部组织细胞较长，则表明GA作用于内部组织细胞。
5.实验方案的分析与评价
需要从“实验目的”“自变量”“因变量”“无关变量”等角度，按照实验原理进行逐一审视，看是否合理。
[典例7] 小白鼠是恒温动物，当环境温度明显降低时，其体温仍能保持相对恒定。为了探究调节体温的中枢是否为下丘脑，某校生物兴趣小组制订了以下实验方案。
实验假设：下丘脑是调节体温的主要中枢。
材料用具：略。
实验步骤：
①取两只性别与年龄相同的成年小白鼠，并标记为甲、乙组；
②用一定的方法破坏甲鼠的下丘脑，乙鼠不作处理作为对照；
③把甲鼠置于10 ℃环境中，乙鼠置于30 ℃环境中作为对照，在相对安静的条件下观察24小时，每隔4小时分别测量一次体温，并做好记录。
预期结果与结论：
①若甲鼠体温发生明显改变，乙鼠体温保持相对恒定，则假设成立；
②若甲、乙两鼠体温均保持相对恒定，则假设不成立。
(1)该兴趣小组设计的实验方案有些不妥之处，请提出4条改进意见：
a.__________________________________________________；
b.___________________________________________________；
c._________________________________________________；
d.__________________________________________________。
(2)有同学认为实验组与对照组可在同一只小白鼠身上进行，你是否赞同这个观点？并说明理由。_______________________________________________。
答案 (1)a.应增加两组小白鼠的数量，避免偶然因素导致实验结果不准确，甚至实验失败 b.甲、乙两组小白鼠的健康和生理状况应该一致 c.实验前应先测定甲、乙两组小白鼠的体温 d.甲、乙两组小白鼠应置于相同的较低温度(如10 ℃)环境中 (2)赞同，先做不破坏下丘脑的实验，再做破坏下丘脑后的实验，进行自身前后对照
专题强化练
(时间：40分钟 满分：90分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1.(2021·1月八省联考辽宁卷，9)下列实验中，有关注意事项错误的是( )
实验名称 注意事项
A 观察藓类叶片细胞的叶绿体 装片中的叶片随时保持有水状态
B 比较过氧化氢在不同条件下的分解 使用新鲜肝脏的研磨液
C 绿叶中色素的提取与分离 研磨应充分而迅速
D 探究酵母菌种群数量的变化 从静置试管的中部吸取培养液
答案 D
解析 用高倍镜观察藓类叶片的叶绿体时，临时装片要随时保持有水状态，以保持细胞活性，A正确；新鲜的肝脏中过氧化氢酶的数量较多，故应使用新鲜肝脏的研磨液，B正确；在提取绿叶中的色素时，需要用到无水乙醇，无水乙醇具有挥发性，故研磨的要迅速；充分研磨可以增加提取液中的色素含量，使实验结果更明显，C正确；在探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验中，取样前应振荡试管，使酵母菌分布均匀后再吸取培养液，D错误。
2.(2021·广东茂名联考)种群密度是种群数量的主要特征，不同的种群采用不同的方法调查其种群密度。下列相关叙述中错误的是( )
A.正常情况下，通过标志重捕法获得的结果通常要比实际数值高
B.降低样方的面积便于统计个体数量，所以能降低调查的误差
C.植物种群一般采用样方法进行调查，动物一般采用标志重捕法进行调查
D.调查高速公路一侧某种绿化树的种群密度适合采用等距取样法进行取样
答案 B
解析 由于第一次捕捉并标记过的动物第二次被捕捉时难度增大，所以正常情况下通过标志重捕法获得的结果要比实际数值高，A正确；样方法的大小要根据被调查的对象确定，降低样方的面积不一定就能降低调查的误差，B错误；植物适合采用样方法调查其种群密度，动物大多活动能力强、活动范围大，所以适合采用标志重捕法调查其种群密度，C正确；由于高速公路两侧的绿化树呈直线分布，所以取样时适合用等距取样法进行取样，D正确。
3.(2021·江苏启东中学模拟)在生物学实验中，常需要制作临时装片，下列叙述正确的是( )
A.调查学校附近淡水中微生物种类时，不需要制作临时装片
B.利用黑藻叶片观察叶绿体时，需在载玻片上滴加清水，并将幼叶在水滴中展开
C.检测花生种子中的脂肪时，子叶切片经苏丹Ⅲ染液染色后，需用清水反复冲洗
D.观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离时，在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液，并在同侧用吸水纸吸引
答案 B
解析 调查学校附近淡水中微生物种类时，需要制作临时装片；利用黑藻叶片观察叶绿体时，需在载玻片上滴加清水，并将幼叶在水滴中展开，再盖上盖玻片做成临时装片；检测花生种子中的脂肪时，子叶切片经苏丹Ⅲ染液染色后，需用吸水纸吸去多余的染液，再在切片上滴加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液，洗去浮色；观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离时，在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液，并在另一侧用吸水纸吸引。
4.(2021·河南郑州一中模拟)在生物学实验过程中有些细胞需要保持活性，有些细胞已经死亡，下列实验中细胞为活细胞的是( )
A.经甲基绿吡罗红染色剂染色后的人口腔上皮细胞，细胞核呈绿色，细胞质为红色
B.台盼蓝染液染色后的人口腔上皮细胞，细胞呈蓝色
C.健那绿染液染色后的人口腔上皮细胞，线粒体为蓝绿色，细胞质接近无色
D.龙胆紫染液染色后的植物细胞，细胞中的染色体被染成紫色
答案 C
解析 观察DNA和RNA在细胞中的分布实验中，对人口腔上皮细胞染色前需要加盐酸进行水解，此时细胞已死亡；台盼蓝染液会使死细胞着色，活细胞不着色，该细胞呈蓝色，说明其已死亡；健那绿染液是将活细胞中线粒体染色的专一性染料，可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色；龙胆紫染液染色前，需要加解离液(盐酸与酒精混合而成)使组织中的细胞分散开，由于解离液中含有质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精，解离后细胞已死亡。
5.(2021·河北九校联考)酒精在高中生物实验中应用非常广泛，下列相关实验对应的叙述不合理的是( )
方法 不同浓度酒精的应用
研究目的 ① 低温诱导染色体加倍 绿叶中色素的提取 观察根尖细胞有丝分裂
酒精的浓度 体积分数为50%的酒精 体积分数为95%的酒精② 体积分数为95%的酒精＋③ 质量分数为15%的盐酸＋体积分数为95%的酒精
酒精的作用 洗去浮色 洗去卡诺氏液 溶解色素 ④
A.①处应为检测生物组织中的脂肪
B.②处的酒精应该与盐酸混合使用
C.③处通常为适量的无水碳酸钠
D.④处应为使组织细胞相互分离开
答案 B
解析 ①处目的为检测生物组织中的脂肪，A正确；洗去卡诺氏液无需与盐酸混合使用，直接使用体积分数为95%的酒精即可，B错误；提取叶绿体中的色素可以用体积分数为95%的酒精加无水碳酸钠，C正确；质量分数为15%的盐酸＋体积分数为95%的酒精起到解离的作用，使组织细胞相互分离开，D正确。
6.(2021·太原五中调研)构建数学模型是高中生物的一种常用方法，右图建构的数学模型不能够表示的生物学含义是( )
A.质壁分离复原过程中细胞吸水能力与时间的关系
B.酶促反应中底物浓度随时间的变化
C.放置植物的黑暗密闭容器中氧气的剩余量与时间的关系
D.纸层析法中色素带与滤液细线的距离随时间的变化
答案 D
解析 质壁分离复原过程中随时间延长，细胞液浓度逐渐减小，即吸水能力越来越弱，A正确；酶促反应过程中底物浓度随时间延长，浓度越来越低，B正确；黑暗密闭容器中氧气越来越少，C正确；纸层析法中，色素带与滤液细线的距离随时间延长应该是越来越远的，D错误。
二、非选择题(本题共5小题，共54分)
7.(2021·广东七校联考)(12分)图1为探究光合作用历程中恩格尔曼的实验，图2为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系，回答下列问题：
(1)图1中恩格尔曼的实验目的是________________________，通过观察________得出实验结论；若某人也做了类似的实验，却发现细菌在叶绿体的受光部位分布最少，最可能的原因是_________________________________________。
(2)据图2分析，植物的光合速率与____________________等环境因素有关，光照强度超过某一值时，光合作用的速率不再增加，出现这种变化的主要原因是_______________________________________________________。
答案 (1)探究光合作用的场所(释放氧气的场所) 好氧细菌的分布 选择的实验材料是厌氧细菌 (2)光照强度和温度 温度等因素限制了光合作用速率进一步提高
解析 (1)恩格尔曼的实验是把载有好氧细菌和水绵的临时装片置于无氧的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵，观察好氧细菌的分布，然后将临时装片置于有光的环境中，观察好氧细菌的分布，该实验的目的是探究光合作用的场所。某人也做了类似的实验，却发现细菌在叶绿体的受光部位分布最少，最可能的原因是选择的实验材料为厌氧细菌。(2)由图2可知，植物的光合速率与光照强度和温度等环境因素有关。光照强度增加到一定程度后光合速率不再增加，说明此时限制光合作用的因素不是光照强度，出现这种变化的原因可能是温度、CO2浓度等因素限制了光合作用速率进一步提高。
8.(2021·河南顶级名校联考)(10分)我国科学家发现，疫苗与佐剂S一起使用，可使机体的免疫应答更强烈、持久。为揭示其机理，科研人员进行了系列研究。
(1)如图所示，接种疫苗后，疫苗中的蛋白质成分作为抗原被吞噬细胞通过________的方式摄取，形成吞噬小体。在R－G作用下，吞噬小体中的抗原被处理成抗原肽，呈递给________细胞，产生免疫应答。当细胞内的R－G过多时，吞噬小体与溶酶体融合，形成吞噬溶酶体，抗原被________，免疫应答受阻。
(2)研究者推测佐剂S通过影响体内物质G的合成，进而影响对疫苗的免疫应答。为了探究该影响是促进还是抑制，研究者分别给四组小鼠注射表中所示的相应物质，一段时间后，测定四组小鼠体内的抗体水平。
注射成分 第1组 第2组 第3组 第4组
疫苗 ＋ ＋ ＋ ＋
佐剂S － － ＋ ＋
物质G － ＋ － ＋
注：“＋”表示注射，“－”表示不注射。
测定结果显示第3组抗体水平显著高于其他三组，说明佐剂S可________体内物质G的合成。
(3)综合上述研究，推测佐剂S的使用有利于吞噬细胞对抗原的________，加强机体免疫应答。
答案 (1)胞吞 T 完全降解 (2)抑制 (3)处理和呈递
解析 (1)疫苗中的蛋白质成分进入吞噬细胞的方式是胞吞，吞噬细胞摄取疫苗中的蛋白质成分后形成吞噬小体。在R－G作用下，吞噬小体中的抗原被处理成抗原肽，呈递给T细胞，启动特异性免疫，产生免疫应答。当细胞内的R－G过多时，吞噬小体与溶酶体融合，形成吞噬溶酶体，抗原被溶酶体中的水解酶完全降解，特异性免疫受阻。(2)本实验的目的是探究佐剂S是促进还是抑制体内物质G的合成。分析题表可知，对照组为第1组，第2、3、4组为实验组。若第3组抗体水平显著高于其他三组，说明佐剂S可抑制体内物质G的合成，使细胞内的R－G不至于过多，阻碍吞噬小体与溶酶体融合，有利于启动特异性免疫，产生免疫应答。(3)综合以上分析，推测佐剂S通过抑制物质G的合成，减少R－G的生成，抑制抗原被吞噬溶酶体降解，有利于吞噬细胞对抗原的处理和呈递，促进T细胞的活化，加强机体免疫应答。
9.(2021·沈阳二中调研)(12分)某研究小组利用普通淀粉酶和耐热淀粉酶在不同温度条件下进行了下表所示的实验，请结合所学知识分析表格，回答下列问题：
组别步骤 A组 B组 C组 D组 E组 F组 G组
A1 A2 B1 B2 C1 C2 D1 D2 E1 E2 F1 F2 G1 G2
a.注入适宜浓度的淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
b.注入普通淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL
b.注入耐热淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL
c.在一定温度下保温5 min 30 ℃ 40 ℃ 50 ℃ 60 ℃ 70 ℃ 80 ℃ 90 ℃
d.____
(1)根据实验目的，完善步骤d____________________________________。
(2)此实验的自变量是____________________，需要考虑的无关变量有____________________(举出两例即可)等。
(3)有人认为表中的设计中有不严密之处，请指出其中的错误并修改：_______________________________________________。
(4)实验完成后发现，耐热淀粉酶在80 ℃条件下相对活性较强，为进一步探究该耐热淀粉酶的最适温度是否就是80 ℃，可在________范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验。
答案 (1)注入碘液进行检测 (2)温度、淀粉酶的种类 pH、淀粉酶的量(底物的量、保温时间等)(写出两例即可) (3)不能将淀粉酶溶液直接加到淀粉溶液中，需将两者先分别在各组温度条件下保温5 min，然后再将两者混合 (合理即可) (4)70～90 ℃
解析 (1)本实验是为了探究普通淀粉酶和耐热淀粉酶在不同温度条件下的活性变化，淀粉的剩余量可作为其活性大小的衡量指标，淀粉遇碘变蓝色，而其水解产物遇碘不变色，可以在反应体系中注入碘液，根据是否变色及变色的深浅进行初步检测。(2)该实验的自变量有两个：温度和淀粉酶的种类；本实验的无关变量有底物的量、保温时间、酶的浓度等。(3)探究温度对酶活性的影响实验中，要保证同一温度条件下的酶和底物混合，故应该先将淀粉溶液和淀粉酶溶液分别在各组温度条件下保温5 min，再将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中。(4)为进一步探究耐热淀粉酶的最适温度，可在70～90 ℃范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验。
10.(2021·安徽五校联盟)(8分)果蝇是遗传学研究的经典实验材料，正常果蝇表现为野生眼型，研究人员发现了一种新的亮红眼突变型果蝇，为探究亮红眼基因突变体的形成机制，设计了以下实验。请回答下列问题：
(1)用亮红眼突变型果蝇与野生型果蝇进行正、反交实验，F1均为野生型果蝇，F1雌、雄果蝇相互交配得F2，F2中野生型果蝇与亮红眼果蝇数量之比为3∶1，且亮红眼果蝇中雌、雄个体数相当，该实验可得出亮红眼突变是________染色体上的________突变。
(2)除了亮红眼(e)突变型果蝇外，红眼突变型果蝇还有朱红眼(a)猩红眼(d)等类型，两个基因分别位于2号和3号染色体上，亮红眼基因e在染色体上的位置未知。研究人员利用纯合亮红眼雄果蝇和纯合朱红眼雌果蝇为亲本进行杂交实验(纯合亮红眼雄果蝇和纯合朱红眼雌果蝇杂交得F1，F1自由交配得F2)，结果如下表。回答下列问题：
表现型 F1 F2
♂ ♀ ♂ ♀
野生型 25 26 91 93
突变型 0 0 70 72
分析实验结果，研究人员认为亮红眼突变基因e不在2号染色体上，他们作出此判断的理由是____________________________________________。
若不考虑d基因，该杂交实验中亲本雄果蝇的基因型是________，F2突变型雌果蝇中杂合子所占的比例是____________________________________________。
(3)有关资料表明，亮红眼基因在常染色体上，请设计一个方案来探究亮红眼与猩红眼两种突变是由一个眼色基因突变而来，还是由两个不同基因的突变造成的。(要求：写出实验思路、预期实验结果和结论)
实验思路：__________________________________。
预期实验结果和结论：
①______________________________________________________；
②___________________________________________________。
答案 (1)常 隐性 (2)F2性状分离比接近9∶7，控制朱红眼、亮红眼的基因的遗传符合自由组合定律 AAee 4/7 (3)实验思路：选择亮红眼果蝇与猩红眼果蝇进行杂交，观察子代是否出现野生型眼
预期实验结果和结论：①若子代不出现野生型眼，则说明两种突变是由一个眼色基因突变而来的 ②若子代出现野生型眼，则说明两种突变是由两个不同眼色基因的突变造成的
解析 (1)分析题干信息，亮红眼突变型果蝇和野生型果蝇进行正、反交实验，F1均为野生型果蝇，可知野生型为显性性状，F1雌、雄果蝇相互交配得F2，F2中野生型果蝇与亮红眼果蝇数量之比为3∶1，且亮红眼果蝇中雌、雄个体数相同，说明控制亮红眼的基因位于常染色体上，即亮红眼突变是常染色体上的隐性突变。(2)纯合亮红眼雄果蝇和纯合朱红眼雌果蝇杂交，F1都表现为野生型，F1自由交配得F2，F2中野生型∶突变型≈9∶7(是9∶3∶3∶1的变式)，由此推断控制亮红眼的基因与控制朱红眼的基因位于非同源染色体上，两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律，即控制亮红眼的基因不位于2号染色体上。若不考虑d基因，该杂交实验中亲本雄果蝇的基因型为AAee，F2中突变型雌果蝇所占的比例为，F2中杂合的突变型雌果蝇所占的比例为，F2突变型雌果蝇中杂合子所占的比例为()÷()＝。(3)要探究亮红眼与猩红眼基因是否是一个眼色基因突变导致，可选择亮红眼果蝇与猩红眼果蝇杂交，若亮红眼与猩红眼两种突变是由一个眼色基因突变而来，则杂交子代无野生型眼；若亮红眼与猩红眼两种突变是由两个不同的基因突变造成的，则杂交子代出现野生型眼。
11.(2021·山西太原五中调研)(12分)植物的生长发育受到多种植物激素的共同调节，如一定浓度的生长素和赤霉素均可促进茎秆伸长。回答下列问题：
(1)赤霉素促进茎秆伸长是通过促进________实现的。生长素调节茎秆生长的作用具有低浓度促进、高浓度抑制的________的特点。
(2)科学家研究了生长素的含量对赤霉素合成的影响，实验结果如图。根据下图，甲同学得出了“植物顶端产生的生长素可促进赤霉素合成”的结论，乙同学则得出“植物顶端可合成赤霉素，与生长素无关”的结论，你认为哪位同学的推断合理并说明理由：___________________________________________。
(3)科学家获得了株高低于野生型的水稻矮化突变体品系(品系是指同一祖先、性状相同的一群个体)。请设计实验探究该矮化突变体是赤霉素合成缺陷型还是赤霉素不敏感型。简要写出实验思路和对应的预期结果： _____________________。
答案 (1)细胞伸长 两重性
(2)甲合理，由图可知，去顶后在顶端施加生长素可恢复甚至提高植株的赤霉素含量
(3)实验思路：将生长状态相似的突变体随机均分为两组，一组用赤霉素溶液处理，另一组用等量清水处理，将两组植株放置在相同且适宜的环境中生长一段时间，然后分别测定两组植株的株高，统计并计算平均值。
预期结果：如果赤霉素组平均株高明显高于清水组，则为赤霉素合成缺陷型。如果两组株高平均值无明显差异，则为赤霉素不敏感型
解析 本题考查植物激素调节的相关知识以及实验设计能力。(1)赤霉素的主要作用是促进细胞伸长，从而引起植株增高，因此赤霉素促进茎秆伸长是通过促进细胞伸长实现的，生长素调节茎秆生长的作用具有低浓度促进、高浓度抑制的特点，这体现了生长素生理作用的两重性。(2)据图比较去顶组、去顶后在顶端施加生长素组与不作处理(保留顶端)组的赤霉素含量，去顶组的赤霉素含量明显较少，而去顶后在顶端施加生长素组的赤霉素含量较高，由此说明施加生长素可恢复甚至提高植株的赤霉素含量，进一步说明顶端产生的生长素可促进赤霉素的合成，甲同学的推断合理。(3)本实验的目的是探究该矮化突变体是赤霉素合成缺陷型还是赤霉素不敏感型，实验自变量为是否用赤霉素溶液处理该矮化突变体，检测指标是植株的高度，实验设计思路：将生长状态相似的突变体随机均分为两组，一组用赤霉素溶液处理，另一组用等量清水处理作为对照，将两组植株放置在相同且适宜的环境中生长一段时间，然后分别测定两组植株的株高，统计并计算平均值，若赤霉素组平均株高明显高于清水组，则该矮化突变体为赤霉素合成缺陷型，若两组株高平均值无明显差异，则该矮化突变体为赤霉素不敏感型。
专题八 实验与探究
[课标内容] 能够恰当选用并熟练运用工具展开观察；针对日常生活的真实情境提出清晰的、有价值的、可探究的生命科学问题或可达成的工程学需求；基于对相关资料的查阅，设计并实施恰当可行的方案；运用多种方法如实记录，并创造性地运用数学方法分析实验结果；能够在团队中起组织和引领作用，运用科学术语精确阐明实验结果，并展开交流。
梳理核心知识
1.甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿使DNA呈现绿色，而吡罗红使RNA呈现红色。盐酸能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。
2.差速离心法：将细胞膜破坏后，形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆；将匀浆放入离心管中，用高速离心机在不同的转速下进行离心处理，就能将各种细胞器分离开。
3.健那绿染液是将活细胞中线粒体染色的专一性染料，可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色。
4.实验过程中可以变化的因素称为变量，除了一个因素外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。
5.CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可检测酵母菌溶液中CO2的产生情况。
6.设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，需要设置有氧和无氧两种条件来探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出有、无氧气对细胞呼吸的影响。
[点睛] 对比实验中两组都是实验组，两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有：探究酵母菌细胞呼吸的方式；鲁宾和卡门的同位素标记法实验；赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验。
7.科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。
8.孟德尔成功的原因：(1)正确地选用实验材料；(2)先研究一对相对性状的遗传，再研究两对或多对相对性状的遗传；(3)应用统计学方法对实验结果进行分析；基于对大量数据的分析而提出假说，再设计新的实验来验证。特别是他把数学方法引入生物学的研究，是超越前人的创新。他对科学的热爱和锲而不舍的精神，也值得我们学习。
1.判断有关显微观察类与物质提取鉴定类实验说法的正误
(1)将斐林试剂加入果糖溶液中后，溶液呈现无色，水浴加热后有砖红色沉淀生成。(×)
(2)蛋白质变性后，用双缩脲试剂鉴定，不再显示紫色。(×)
(3)鉴定还原糖、蛋白质和DNA都需要进行水浴加热。(×)
(4)用纸层析法分离色素时，若滤液细线画得过粗可能会导致色素带出现重叠。(√)
(5)以新鲜洋葱鳞片叶内表皮为材料，经吡罗红甲基绿染色，可观察到呈红色的细胞核。(×)
(6)制作细胞的有丝分裂装片时，洋葱根尖解离后直接用龙胆紫溶液染色。(×)
(7)低温诱导染色体数目加倍实验中，将大蒜根尖制成装片后再进行低温处理。(×)
(8)酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸的产物都能用酸性重铬酸钾溶液来鉴定。(×)
2.判断有关模拟调查类实验与探究性实验说法的正误
(1)用标志重捕法调查田鼠种群密度及农田土壤小动物的丰富度。(×)
(2)随机扫取表层土取样，可以调查土壤小动物类群丰富度。(×)
(3)探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温。(×)
(4)检测酵母菌培养过程中是否产生CO2可判断其呼吸方式。(×)
(5)“低温诱导植物染色体数目变化”实验，低温处理的目的是阻断洋葱根尖细胞的DNA复制。(×)
(6)探究酵母菌种群数量变化，应设空白对照排除无关变量的干扰。(×)
(7)探索2，4－D促进插条生根的最适浓度实验时，进行预实验的目的是减少实验误差，确定浓度范围。(×)
1.植物细胞可看成一个渗透装置的原因是________________________________。
用一定的硝酸钾溶液能使植物细胞发生质壁分离和复原的原因是_________________________________________________________。
提示 植物细胞的原生质层相当于半透膜，且细胞内外存在着浓度差 硝酸钾溶液的浓度比细胞液的浓度高，使植物细胞失水而发生质壁分离，但当NO和K＋被植物细胞吸收后，使细胞液的浓度升高，细胞又从外界吸水而使质壁分离复原
2.叶绿体中色素提取的原理是_____________________________________。
分离的原理是_________________________________________________。
提示 叶绿体中色素易溶于有机溶剂无水乙醇中 不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的在滤纸上扩散的快，反之扩散则慢
3.病毒不能在细胞外独立增殖的原因是______________________________。
灭活的病毒可用作疫苗的原因是___________________________________。
含单链核酸的病毒容易发生突变(或不易制备疫苗)的原因是_______________________________________________。
提示 缺乏相应的酶系统、原料、能量与特定的结构 它没有感染性而有抗原性，使机体不患病又能刺激机体产生特异性抗体 单链的核酸不稳定，易发生基因突变
4.果蝇、豌豆等生物常用于遗传杂交实验的原因是：________________________。
提示 生长期短，具有明显易分的相对性状，易培养，繁殖能力强，子代数量多利于统计分析
5.“土壤中小动物类群丰富度的研究”实验中不适于标志重捕法或样方法，原因是______________________________________________________。
提示 许多土壤动物有较强的活动能力，而且身体微小
6.“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”实验前先做一个预实验的原因有______________________________________________。
提示 为进一步的实验摸索条件，检验实验设计的科学性和可行性
1.(2021·全国乙卷，2)选择合适的试剂有助于达到实验目的。下列关于生物学实验所用试剂的叙述，错误的是( )
A.鉴别细胞的死活时，台盼蓝能将代谢旺盛的动物细胞染成蓝色
B.观察根尖细胞有丝分裂中期的染色体，可用龙胆紫溶液使其着色
C.观察RNA在细胞中分布的实验中，盐酸处理可改变细胞膜的通透性
D.观察植物细胞吸水和失水时，可用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮
答案 A
解析 台盼蓝可以用来鉴别细胞的死活，可以将死细胞染成蓝色，代谢旺盛的动物细胞是活细胞，其细胞膜具有选择透过性，A错误；染色体容易被龙胆紫溶液等碱性染料着色，因此观察根尖细胞有丝分裂中期的染色体时，可用龙胆紫溶液使其着色，B正确；盐酸处理可改变细胞膜的通透性，有利于染液进入细胞使RNA着色，从而确定其在细胞中的分布，C正确；用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮(活细胞)，使原生质层两侧产生渗透压，由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能，故显微镜下可观察到该细胞发生质壁分离现象，D正确。
2.(2021·选择性考试河北卷，3)关于生物学实验的叙述，错误的是( )
A.NaOH与CuSO4配合使用在还原糖和蛋白质检测实验中作用不同
B.染色质中的DNA比裸露的DNA更容易被甲基绿着色
C.纸层析法分离叶绿体色素时，以多种有机溶剂的混合物作为层析液
D.利用取样器取样法调查土壤小动物的种类和数量，推测土壤动物的丰富度
答案 B
解析 还原糖的检测实验中，使用的是斐林试剂，将NaOH与CuSO4混合，还原糖与新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀，蛋白质的检测实验中，使用的是双缩脲试剂，先加入NaOH创设碱性环境，再加少量CuSO4，蛋白质在碱性条件下与Cu2＋反应，生成紫色的络合物，A正确；染色质的主要成分是蛋白质和DNA，蛋白质包裹着DNA，比裸露的DNA更难着色，B错误；纸层析法分离叶绿体色素时，使用的层析液由石油醚、丙酮和苯混合而成，C正确；调查土壤小动物的种类和数量采用的是取样器取样法，通过小动物的种类和数量可推测土壤动物的丰富度，D正确。
3.(2021·选择性考试湖南卷，2)以下生物学实验的部分操作过程，正确的是( )
实验名称 实验操作
A 检测生物组织中的还原糖 在待测液中先加NaOH溶液，再加CuSO4溶液
B 观察细胞中DNA和RNA的分布 先加甲基绿染色，再加吡罗红染色
C 观察细胞中的线粒体 先用盐酸水解，再用健那绿染色
D 探究酵母菌种群数量变化 先将盖玻片放在计数室上，再在盖玻片边缘滴加培养液
答案 D
解析 检测生物组织中的还原糖时用斐林试剂，斐林试剂需要甲液(质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液)和乙液(质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液)按照1∶1的比例混合均匀后再使用，A错误；观察细胞中DNA和RNA的分布，需要用甲基绿、吡罗红混合染色剂将细胞染色，B错误；观察细胞中的线粒体，需要保持细胞的活性，不能用盐酸水解，C错误；探究酵母菌种群数量变化时，可采用抽样检测的方法，实验过程中先将盖玻片放在计数室上，再用滴管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，D正确。
4.(2021·选择性考试广东卷，9)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(下图)。下列叙述正确的是( )
A.培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2
C.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
答案 D
解析 检测无氧呼吸的产物——乙醇应从甲瓶中取出发酵液，滴加到试管中，再往试管中滴加酸性重铬酸钾溶液，而不是在甲瓶中直接加入酸性重铬酸钾溶液，A错误；溴麝香草酚蓝水溶液遇到CO2时的颜色变化为由蓝变绿再变黄，B错误；健那绿染液是专一染线粒体的活细胞染料，可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色，因此用健那绿染液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布，C错误；甲瓶添加的纤维素水解液是定量的，增加酵母菌的数量只能提高乙醇的生成速率，不能提高乙醇最大产量，D正确。
微专题1 教材基础实验
1.教材实验中的“一材多用”——洋葱
2.与“洗”有关的实验操作
3.酒精在教材实验中的作用
4.高考常考的“颜色”归纳
提醒：(1)叶绿体中色素分离的滤纸条中：胡萝卜素→橙黄色；叶黄素→黄色；叶绿素b→黄绿色；叶绿素a→蓝绿色。
(2)死细胞＋台盼蓝染液→蓝色。
考向1 借助实验材料、试剂或药品的选择，考查科学探究能力
1.(2021·1月八省联考河北卷，4)某农场技术员对作物种子发育过程中有机物积累及转化进行动态监测。关于检测方法及出现结果的叙述，错误的是( )
A.嫩大豆种子切片→苏丹Ⅲ染液染色→显微镜观察细胞内被染成橘黄色的脂肪颗粒
B.嫩小麦子粒加水研磨→离心取上清液→加碘液→观察被染成深蓝色的淀粉
C.嫩花生种子加水研磨→加双缩脲试剂→依据紫色反应检测蛋白质
D.嫩甜玉米子粒加水研磨→离心取上清液→加斐林试剂并水浴加热→观察砖红色沉淀检测还原糖
答案 B
解析 嫩小麦子粒加水研磨，研磨液离心，淀粉沉淀下来，不应取上清液，而应该取沉淀物鉴定淀粉存在。
2.(2021·重庆南开中学改编)下列生物学相关实验的描述，不合理的是( )
A.用紫色洋葱鳞片叶外表皮作实验材料，观察DNA、RNA在细胞中的分布
B.苹果和梨的果肉组织都含有大量的果糖且果肉组织均近于白色，两者均可用于还原糖的检测
C.用人口腔上皮细胞作为实验材料，可观察细胞中的线粒体
D.用新鲜的红色花瓣细胞作质壁分离的实验材料，有利于观察到明显的实验现象
答案 A
解析 观察DNA、RNA在细胞中的分布应选择无色或颜色浅的细胞，紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞含有紫色大液泡，不适合作该实验的实验材料；苹果和梨的果肉组织都含有大量果糖且果糖为还原糖，果肉组织近于白色，可排除生物组织本身颜色对实验结果的干扰，能作为还原糖检测的实验材料；人口腔上皮细胞接近无色，健那绿染液可将活细胞中的线粒体染成蓝绿色，而细胞质接近无色，可排除实验材料本身颜色对实验结果的干扰；红色花瓣细胞含有红色的大液泡，有色的液泡会使质壁分离及质壁分离复原现象易于观察。
考向2 围绕实验原理及操作过程，考查综合应用能力
3.(2021·1月八省联考江苏卷，7)下列与中学生物实验相关的叙述，正确的是( )
A.探究温度对淀粉酶活性的影响时，用斐林试剂检测，颜色由棕色变为淡蓝色
B.对培养液中的酵母菌进行计数时要先将培养液滴在计数板上，再轻盖盖玻片
C.洋葱根尖经过解离、漂洗、染色和制片后，部分细胞中可观察到染色体
D.调查遗传病发病率时发现样本太少可扩大调查范围，已获得的原始数据不能再用
答案 C
解析 探究温度对淀粉酶活性的影响时不能用斐林试剂检测，因为斐林试剂需要水浴加热，会影响酶的活性，而且颜色变化也应该是由淡蓝色变为砖红色，A错误；对培养液中的酵母菌进行计数时，应该是先盖上盖玻片再滴加培养液，B错误；调查样本太少，可扩大调查范围，原始数据可以再利用，D错误。
4.(2021·湖南雅礼中学调研)下列关于教材中生物学实验的叙述，正确的是( )
A.观察活细胞中的线粒体时，可以用甲基绿染液进行染色
B.可用肉眼直接观察到人体红细胞在失水过程中的形态变化
C.用放射性同位素标记动物细胞膜实验，证明了细胞膜具有流动性
D.研究藻类光合作用的实验中，NaHCO3溶液不只是为藻类提供无机盐
答案 D
解析 观察活细胞中的线粒体时，可以用健那绿染液进行染色，A错误；不能用肉眼直接观察到人体红细胞在失水过程中的形态变化，B错误；证明细胞膜具有流动性用的是荧光标记法，C错误；研究藻类光合作用的实验中，NaHCO3溶液可以为藻类提供无机盐和CO2等，D正确。
5.(2021·江西九江调研)下列有关实验操作的叙述正确的是( )
A.吡罗红甲基绿染色剂配制好后可置于试剂瓶中保存，以供长期使用
B.将健那绿充分溶解于生理盐水后可用于人口腔上皮细胞中线粒体的染色
C.绿叶中色素的提取和分离实验中，直接用体积分数为95%的乙醇作为提取液
D.酵母菌培养液需要用质量分数不小于50%的葡萄糖溶液配制才可满足能源所需
答案 B
解析 吡罗红甲基绿染色剂使用时需现配；将0.5 g健那绿充分溶解于50 mL生理盐水中，即可得到质量分数为1%的健那绿染液，其可用于人的口腔上皮细胞中线粒体的染色；绿叶中色素的提取和分离实验中，用无水乙醇作为提取液，如果没有无水乙醇，可用体积分数为95%的乙醇，但要加入适量的无水碳酸钠，以除去乙醇中的水分；质量分数为5%的葡萄糖溶液即可满足酵母菌的能源所需，高浓度的葡萄糖溶液会使酵母菌失水死亡。
微专题2 教材中涉及的研究方法和技术
1.教材中的同位素标记法和荧光标记法归纳
(1)分泌蛋白的合成和运输(3H标记亮氨酸)(必修① P48)
(2)光合作用的探究历程：①卡尔文循环(14C标记CO2)；②鲁宾和卡门证明光合作用放出的氧气完全来自于水(18O分别标记H2O和CO2)(必修① P102)
(3)噬菌体侵染细菌的实验(35S和32P分别标记噬菌体蛋白质外壳和DNA)(必修② P44)
(4)DNA半保留复制的实验证据(15N标记NH4Cl)(必修② P52)
(5)荧光标记法：①人鼠细胞融合实验(必修① P67)；②基因位于染色体上的实验证据(必修② P30)
2.教材经典实验的14个研究方法归纳
(1)制作DNA分子双螺旋结构模型——构建物理模型法。
(2)种群数量增长模型——构建数学模型法。
(3)分离各种细胞器——差速离心法。
(4)证明DNA进行半保留复制——同位素示踪技术和密度梯度离心法。
(5)分离叶绿体中的色素——纸层析法。
(6)观察根尖分生组织细胞的有丝分裂——死体染色法。
(7)观察线粒体——活体染色法。
(8)探究酵母菌的呼吸方式——对比实验法和产物检测法。
(9)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验——同位素标记法。
(10)摩尔根证明基因在染色体上——假说——演绎法。
(11)萨顿提出“基因位于染色体上”的假说——类比推理法。
(12)调查土壤中小动物类群的丰富度——取样器取样法。
(13)估算种群密度(运动能力强的生物)——标志重捕法。
(14)估算种群密度(运动能力弱的生物)——样方法。
1.(2021·河南百校联盟)下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，正确的是( )
A.在实验过程中两组实验装置均需要放在黑暗条件下
B.实验过程中产生的气体能使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色
C.用溴麝香草酚蓝水溶液是否变色来判断酵母菌的呼吸方式
D.在有氧装置中酵母菌细胞的线粒体内O2/CO2的比值最低
答案 D
解析 由于酵母菌不进行光合作用，因此在实验过程中两组实验装置不需要放在黑暗条件下，A错误；无论是在有氧还是在无氧条件下，实验过程中产生的气体都是二氧化碳，二氧化碳不能使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色，酒精能使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色，B错误；无论是在有氧还是在无氧条件下，实验过程中产生的气体都是二氧化碳，二氧化碳能使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，因此用溴麝香草酚蓝水溶液是否变色不能判断酵母菌的呼吸方式，C错误；在有氧装置中酵母菌细胞的线粒体中CO2含量最高，O2含量最低，因此线粒体内的O2/CO2的比值最低，D正确。
2.(2021·河北保定调研)下列关于光合作用发现历程的叙述，错误的是( )
A.卡尔文采用荧光标记法研究了小球藻光合作用的暗反应过程
B.用18O分别标记CO2和H2O中的氧探究光合作用产生O2的来源
C.恩格尔曼选择水绵作为实验材料，是因为水绵的叶绿体较大
D.萨克斯对植物暗处理的目的是消耗完叶片中光合作用的产物
答案 A
解析 卡尔文采用同位素标记法探究了光合作用的暗反应过程，A错误；光合作用产生的O2的来源，可以用18O分别标记CO2和H2O中的氧进行探究，B正确；水绵的叶绿体较大，便于观察，所以恩格尔曼选择水绵作为实验材料，C正确；将植物暗处理的目的是将叶片中光合作用的产物消耗完毕，D正确。
3.(2021·江西名师联盟)科学家做了图示实验：将胚芽鞘尖端放在琼脂块上并给予单侧光照；一段时间后将A、B琼脂块分别置于相同的去尖端胚芽鞘甲和乙的一侧，数天后生长结果如图所示，该实验能得到的结论是( )
A.光照导致生长素在尖端发生极性运输
B.胚芽鞘甲生长速度快于乙
C.B琼脂块中的生长素含量多于A
D.单侧光干扰生长素向下运输
答案 C
解析 生长素的极性运输与单侧光无关，A错误；图中胚芽鞘乙弯曲的程度大于甲，因此B琼脂块中的生长素含量多于A，进一步推知胚芽鞘甲生长速度慢于乙，B错误，C正确；单侧光会影响生长素的横向运输，而不会干扰生长素向下运输，D错误。
4.(2021·安徽合肥质检)下列有关生物学实验的叙述，正确的是( )
A.采用差速离心法将蓝藻的各种细胞器分离开
B.用蒸馏水配制健那绿染液来观察人的口腔上皮细胞中的线粒体
C.达尔文的向光性实验证明了胚芽鞘的向光生长是由某种化学物质引起的
D.紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞可作为观察DNA和RNA在细胞中分布的实验材料
答案 D
解析 蓝藻是原核生物，仅有核糖体一种细胞器，A错误；观察人口腔上皮细胞中的线粒体时，应使用生理盐水配制健那绿染液，B错误；达尔文的向光性实验证明了胚芽鞘尖端向伸长区传递某种“影响”，造成伸长区背光面比向光面生长快，出现向光性弯曲，C错误；紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞是无色的，可作为观察DNA和RNA在细胞中分布的实验材料，D正确。
5.(2021·西安高新一中调研)下列关于生物学研究中所用方法的表述，错误的是( )
A.基因位于染色体上的推论和DNA半保留复制的推测——类比推理法
B.噬菌体侵染细菌实验和探究光合作用中氧气来源实验——同位素标记法
C.研究种群数量的变化和生态系统中能量流动的特点——模型建构法
D.孟德尔遗传规律的发现和证明基因位于染色体上——假说—演绎法
答案 A
解析 DNA半保留复制的推测是假说—演绎法，A错误；噬菌体侵染细菌实验中用35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA，探究光合作用中氧气来源实验中用18O分别标记H2O和CO2中的氧，B正确；研究种群数量的变化——构建数学模型，研究生态系统中能量流动的特点——构建能量金字塔模型，C正确；孟德尔遗传规律的发现和摩尔根证明基因位于染色体上都运用了假说—演绎法，D正确。
微专题3 实验设计题的解题规律
1.牢固掌握实验设计的程序
2.描述实验设计步骤的“四步曲”
3.“五看法”评价实验设计的方案
1.正确写出实验目的
实验目的——要探究或者验证的某一事实或者做了该实验后，要解决什么问题。
(1)实验目的的书写与表达：实验目的的内容包含研究对象、研究现象(因变量)和作用于对象的因素(自变量)，格式为“探究(验证)×××(自变量)对×××(因变量)的影响”或“探究(验证)×××(自变量)与×××(因变量)的关系”等。
(2)实验目的的确认方法
①根据题目信息，直接写出实验目的。
②根据实验装置或实验现象，推断实验目的。
③根据实验步骤反推实验目的。
[典例1] 科研人员在一定二氧化碳浓度和温度条件下，利用苹果树、梨树幼苗进行了一系列探究实验，得到结果如图所示。科研人员设计本实验的目的是_____________________________________________________。
答案 探究不同光照强度对两种果树光合作用速率的影响
解析 本实验的自变量有两个：光照强度和植物种类，因变量是光合作用速率，因此该实验的目的是探究不同光照强度对两种果树光合作用速率的影响。
[典例2] 如图装置表示3株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的长势相同的同种植株分别放在透光的密闭钟罩内。试将下列分析思路补充完整：
自变量 ：________________，因变量：________________。
实验目的：___________________________________。
答案 CO2浓度 光合速率 探究CO2浓度与光合速率的关系
2.准确写出实验原理
实验原理就是进行实验的理论依据，包括选择实验材料的依据、作出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象与结果的依据和确定观测指标的依据。
(1)实验原理一般由三段组成：自变量和因变量的关系＋因变量的观测指标＋实验过程描述。
(2)实验原理中“因变量的观测指标”可作为实验结果的参考；有些题目要求对实验结果进行分析，其考查的是实验原理，所以对实验结果分析时合理套用实验原理即可。
[典例3] (2017·全国卷Ⅰ，29改编)某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质进行研究。请回答下列问题。
(1)可用化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，原理是_______________________________________________________________。
(2)可以用同位素标记法研究该病毒遗传物质种类，将宿主细胞放在含某种有放射性标记的核苷酸的培养基中培养，再用该病毒侵染被标记的宿主细胞；一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。培养基中的各种核苷酸________(填“是”或“不是”)都需要标记，理由是____________________________________。
答案 (1)DNA含有的五碳糖是脱氧核糖且含碱基T，RNA含有的五碳糖是核糖且含碱基U，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒遗传物质中五碳糖或含氮碱基的种类，据此判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA
(2)不是 若对各种核苷酸都进行放射性标记，则无论该新型病毒是DNA病毒还是RNA病毒，在子代病毒中均能检测到放射性
解析 本实验的目的是探究该新型病毒遗传物质的种类。(1)病毒只有一种核酸，DNA或者RNA，二者在化学组成上的不同是DNA含有的五碳糖是脱氧核糖，RNA含有的五碳糖是核糖；DNA特有的碱基是T，RNA特有的碱基是U，因此，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒的五碳糖或含氮碱基的种类，从而判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA。(2)核苷酸包括两类，一类是脱氧核糖核苷酸，另一类是核糖核苷酸，培养基中，只需将脱氧核糖核苷酸或者核糖核苷酸进行放射性标记，如果都进行放射性标记，那么无论新型病毒的遗传物质是DNA还是RNA，收集到的子代病毒中均能检测到放射性，无法得出实验结论。
[典例4] 重金属离子会导致蛋白质分子变性，某小组进行实验，探究铜离子对唾液淀粉酶活性的影响，步骤如下：
①取两支洁净的试管，编号A、B，A试管中加入1%的CuSO4溶液和pH为6.8的缓冲液各1 ml，B试管中加入蒸馏水和pH为6.8的缓冲液各1 mL。
②往两支试管中各加入等量相同浓度的唾液淀粉酶溶液1 mL。
③往两支试管中各加入等量相同浓度的淀粉溶液1 mL。
④放入适宜温度下保温一段时间。
⑤取出试管，各加入斐林试剂1 mL，50～65 ℃水浴加热2分钟，观察颜色变化。
该实验的实验原理：_____________________________________________。
答案 ①唾液淀粉酶可以催化淀粉水解为还原糖；②还原糖与斐林试剂水浴加热生成砖红色沉淀
3.完整写出实验思路与实验步骤
(1)应牢记实验步骤的“四步曲”，即取材(共性处理)→处理(变量处理)→(培养)观察记录→预测结果(得出结论)。
(2)实验设计中“使用恰当的语言表述”应注意的问题
①实验材料的选择
植物：如大小相似、长势相同的同种植株。
动物：如体重(体长)、年龄、生长趋势相同，有时甚至要“性别”相同。
有时可以叙述为“生长状况基本相同的个体”。
②试剂的选择
在量上难以做到准确的量化描述时，应尽可能用“定性”的语言表达，要注意“等浓度”“等体积”“适量的”“一定量的”等词的运用。
实验时间和条件上用“一段时间”“适宜的温度、pH”等语言。
[典例5] (2021·成都七中诊断)鸡的性别决定方式是ZW型，已知鸡的黑羽和白羽由A/a控制，长腿和短腿由B/b控制，现将雌雄两只鸡多次杂交，F1的表现型和数量如表所示，请回答下列问题：
白羽长腿 白羽短腿 黑羽长腿 黑羽短腿
雄鸡 150 0 50 0
雌鸡 75 75 25 25
(1)上述两对等位基因的遗传________(填“遵循”或“不遵循”)自由组合定律，判断的依据是__________________________________________。
(2)亲代父本和母本的基因型分别是________________和________________。
(3)F1中的黑羽长腿鸡自由交配时，若含有b基因的雄配子有一半不能受精，则F2的表现型及比例是_______________________________________________。
(4)将短腿雄鸡和长腿雌鸡杂交，在产生的若干后代F1中，出现了一只短腿雄鸡，有人推测可能的原因有：
①母本卵细胞发生了基因突变，B基因变为b基因；
②母本卵细胞中B基因所在染色体片段缺失。
已知既不存在B基因，也不存在b基因的受精卵无法发育成个体，请设计实验探究该F1中短腿雄鸡出现的原因。(简要写出实验思路、实验结果及结论)
实验思路：________________________________________________________。
实验结果及结论：__________________________________________________。
答案 (1)遵循 白羽长腿∶白羽短腿∶黑羽长腿∶黑羽短腿＝9∶3∶3∶1 (2)AaZBZb AaZBW (3)黑羽长腿雄鸡∶黑羽长腿雌鸡∶黑羽短腿雌鸡＝7∶6∶1 (4)将该F1短腿雄鸡与正常长腿雌鸡杂交，观察后代的表现型及比例(或将该F1短腿雄鸡与正常短腿雌鸡杂交，观察后代的表现型及比例) 若后代雄鸡∶雌鸡＝1∶1，雄鸡全为长腿，雌鸡全为短腿，则是原因①；若后代雄鸡∶雌鸡＝2∶1，则是原因②[或若后代雌鸡和雄鸡全为短腿，且雌鸡∶雄鸡＝1∶1，则是原因①；若后代雌鸡和雄鸡全为短腿，且雄鸡∶雌鸡＝2∶1，则是原因②]
解析 (1)分析表格信息可知，F1的表现型和比例为白羽长腿∶白羽短腿∶黑羽长腿∶黑羽短腿＝9∶3∶3∶1，两对等位基因的遗传遵循基因的自由组合定律。(2)根据表中结果可知，F1雄鸡和雌鸡中，白羽∶黑羽都是3∶1，所以羽色为常染色体遗传，且白羽为显性性状，而雄鸡中只有长腿，雌鸡中长腿∶短腿为1∶1，因此该对性状为伴性遗传，且长腿为显性性状，由此推出亲本基因型为AaZBW和AaZBZb，表现型均为白羽长腿。(3)F1中的黑羽长腿雌鸡为aaZBW，黑羽长腿雄鸡为1/2aaZBZB，1/2aaZBZb，雌雄鸡自由交配后代均为黑羽，若含有b基因的雄配子一半不能受精，则父本产生的能参与受精的雄配子的类型及比例为aZB∶aZb＝6∶1，母本产生雌配子的类型及比例为aZB∶aW＝1∶1，因此F2的表现型及比例为黑羽长腿雄鸡∶黑羽长腿雌鸡∶黑羽短腿雌鸡＝7∶6∶1。(4)要探究杂交后代F1中出现短腿雄鸡的原因，可将其和正常长腿雌鸡杂交，观察后代表现型及比例予以判断。①如果是基因突变，则该F1雄鸡的基因型为ZbZb，其与正常长腿雌鸡杂交，后代雄鸡∶雌鸡＝1∶1，雄鸡全为长腿，雌鸡全为短腿；②如果是染色体片段缺失，则该F1雄鸡的基因型为ZbZ_，已知没有B基因也没有b基因的受精卵无法发育成个体，其与正常长腿雌鸡杂交，则后代雄鸡∶雌鸡＝2∶1。此外，也可将F1短腿雄鸡与正常短腿雌鸡杂交，观察后代表现型及比例予以判断，①如果是基因突变，则该F1雄鸡的基因型为ZbZb，其与正常短腿雌鸡杂交，后代雌鸡和雄鸡全为短腿，且雌鸡∶雄鸡＝1∶1；②如果是染色体片段缺失，则该F1雄鸡的基因型为ZbZ_，由于既不存在B基因，也不存在b基因的受精卵无法发育成个体，其与正常短腿雌鸡杂交，则后代雌鸡和雄鸡全为短腿，且雄鸡∶雌鸡＝2∶1。
4.实验结果与结论的预测与分析
首先要明确该实验是验证性实验还是探究性实验。若为验证性实验，则实验现象与实验原理一致、结果唯一，结论与题目要求(目的)一致；若为探究性实验，则实验现象与实验原理一致或相反或居中，相应的结论有多种情况。
[典例6] (2021·襄阳四中调研)为研究生长素(IAA)和赤霉素(GA)对豌豆黄化幼苗茎切段伸长的影响，设计了以下两个实验：
实验一：用不同浓度的IAA和GA分别处理相同的茎切段，结果如图1所示；
实验二：将相同的茎切段自顶端向下对称纵切到3/4处后，分别进行不同的处理，一段时间后，结果如图2所示。
请回答下列问题：
(1)图1中实验的自变量是________________________，该同学图1的设计实验缺少了一组，该组应该用________________处理。
(2)根据图1实验结果中IAA处理的结果，能否得出IAA生理作用具有两重性？________；若想进一步研究IAA和GA之间相互作用的关系，则应该用________________________处理茎切段作为实验组。
(3)分析图2结果，研究者推测IAA和GA的作用部位有差异，用图2中的甲、乙、丙三组弯曲部位的茎切段作为实验材料，分别制作________(填“横切片”或“纵切片”)进行显微观察。若乙组与甲组对比，观察到乙组____________________，则表明IAA作用于表皮细胞；若丙组与甲组对比，观察到丙组____________________，则表明GA作用于内部组织细胞。
答案 (1)激素的种类和浓度 等量的蒸馏水
(2)不能 IAA和GA同时
(3)纵切片 表皮细胞较长 内部组织细胞较长
解析 (1)分析图1可知，激素的种类和浓度为实验的自变量，茎切段伸长量为实验的因变量。若要探究不同浓度的激素对茎切段伸长量的作用，还应设置不用激素处理的对照组，故实验中缺少用等量蒸馏水处理的对照组。(2)两重性是指低浓度促进生长，高浓度抑制生长，图1实验中由于缺少空白对照实验，因此仅有不同浓度的IAA处理的结果不能判断是促进作用还是抑制作用，不能得出IAA的生理作用具有两重性。若想进一步研究IAA和GA之间相互作用的关系，则应该用1AA和GA同时处理茎切段作为实验组。(3)比较图2的甲、乙、丙三组，乙组表皮细胞长得快，所以向内弯曲，丙组内部组织细胞长得快，所以向外弯曲，制切片观察应比较表皮细胞和内部组织细胞的长度，所以应制作纵切片进行观察。若乙组与甲组对比，观察到乙组表皮细胞较长，则表明IAA作用于表皮细胞；若丙组与甲组对比，观察到丙组内部组织细胞较长，则表明GA作用于内部组织细胞。
5.实验方案的分析与评价
需要从“实验目的”“自变量”“因变量”“无关变量”等角度，按照实验原理进行逐一审视，看是否合理。
[典例7] 小白鼠是恒温动物，当环境温度明显降低时，其体温仍能保持相对恒定。为了探究调节体温的中枢是否为下丘脑，某校生物兴趣小组制订了以下实验方案。
实验假设：下丘脑是调节体温的主要中枢。
材料用具：略。
实验步骤：
①取两只性别与年龄相同的成年小白鼠，并标记为甲、乙组；
②用一定的方法破坏甲鼠的下丘脑，乙鼠不作处理作为对照；
③把甲鼠置于10 ℃环境中，乙鼠置于30 ℃环境中作为对照，在相对安静的条件下观察24小时，每隔4小时分别测量一次体温，并做好记录。
预期结果与结论：
①若甲鼠体温发生明显改变，乙鼠体温保持相对恒定，则假设成立；
②若甲、乙两鼠体温均保持相对恒定，则假设不成立。
(1)该兴趣小组设计的实验方案有些不妥之处，请提出4条改进意见：
a.__________________________________________________；
b.___________________________________________________；
c._________________________________________________；
d.__________________________________________________。
(2)有同学认为实验组与对照组可在同一只小白鼠身上进行，你是否赞同这个观点？并说明理由。_______________________________________________。
答案 (1)a.应增加两组小白鼠的数量，避免偶然因素导致实验结果不准确，甚至实验失败 b.甲、乙两组小白鼠的健康和生理状况应该一致 c.实验前应先测定甲、乙两组小白鼠的体温 d.甲、乙两组小白鼠应置于相同的较低温度(如10 ℃)环境中 (2)赞同，先做不破坏下丘脑的实验，再做破坏下丘脑后的实验，进行自身前后对照
专题强化练
(时间：40分钟 满分：90分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1.(2021·1月八省联考辽宁卷，9)下列实验中，有关注意事项错误的是( )
实验名称 注意事项
A 观察藓类叶片细胞的叶绿体 装片中的叶片随时保持有水状态
B 比较过氧化氢在不同条件下的分解 使用新鲜肝脏的研磨液
C 绿叶中色素的提取与分离 研磨应充分而迅速
D 探究酵母菌种群数量的变化 从静置试管的中部吸取培养液
答案 D
解析 用高倍镜观察藓类叶片的叶绿体时，临时装片要随时保持有水状态，以保持细胞活性，A正确；新鲜的肝脏中过氧化氢酶的数量较多，故应使用新鲜肝脏的研磨液，B正确；在提取绿叶中的色素时，需要用到无水乙醇，无水乙醇具有挥发性，故研磨的要迅速；充分研磨可以增加提取液中的色素含量，使实验结果更明显，C正确；在探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验中，取样前应振荡试管，使酵母菌分布均匀后再吸取培养液，D错误。
2.(2021·广东茂名联考)种群密度是种群数量的主要特征，不同的种群采用不同的方法调查其种群密度。下列相关叙述中错误的是( )
A.正常情况下，通过标志重捕法获得的结果通常要比实际数值高
B.降低样方的面积便于统计个体数量，所以能降低调查的误差
C.植物种群一般采用样方法进行调查，动物一般采用标志重捕法进行调查
D.调查高速公路一侧某种绿化树的种群密度适合采用等距取样法进行取样
答案 B
解析 由于第一次捕捉并标记过的动物第二次被捕捉时难度增大，所以正常情况下通过标志重捕法获得的结果要比实际数值高，A正确；样方法的大小要根据被调查的对象确定，降低样方的面积不一定就能降低调查的误差，B错误；植物适合采用样方法调查其种群密度，动物大多活动能力强、活动范围大，所以适合采用标志重捕法调查其种群密度，C正确；由于高速公路两侧的绿化树呈直线分布，所以取样时适合用等距取样法进行取样，D正确。
3.(2021·江苏启东中学模拟)在生物学实验中，常需要制作临时装片，下列叙述正确的是( )
A.调查学校附近淡水中微生物种类时，不需要制作临时装片
B.利用黑藻叶片观察叶绿体时，需在载玻片上滴加清水，并将幼叶在水滴中展开
C.检测花生种子中的脂肪时，子叶切片经苏丹Ⅲ染液染色后，需用清水反复冲洗
D.观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离时，在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液，并在同侧用吸水纸吸引
答案 B
解析 调查学校附近淡水中微生物种类时，需要制作临时装片；利用黑藻叶片观察叶绿体时，需在载玻片上滴加清水，并将幼叶在水滴中展开，再盖上盖玻片做成临时装片；检测花生种子中的脂肪时，子叶切片经苏丹Ⅲ染液染色后，需用吸水纸吸去多余的染液，再在切片上滴加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液，洗去浮色；观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离时，在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液，并在另一侧用吸水纸吸引。
4.(2021·河南郑州一中模拟)在生物学实验过程中有些细胞需要保持活性，有些细胞已经死亡，下列实验中细胞为活细胞的是( )
A.经甲基绿吡罗红染色剂染色后的人口腔上皮细胞，细胞核呈绿色，细胞质为红色
B.台盼蓝染液染色后的人口腔上皮细胞，细胞呈蓝色
C.健那绿染液染色后的人口腔上皮细胞，线粒体为蓝绿色，细胞质接近无色
D.龙胆紫染液染色后的植物细胞，细胞中的染色体被染成紫色
答案 C
解析 观察DNA和RNA在细胞中的分布实验中，对人口腔上皮细胞染色前需要加盐酸进行水解，此时细胞已死亡；台盼蓝染液会使死细胞着色，活细胞不着色，该细胞呈蓝色，说明其已死亡；健那绿染液是将活细胞中线粒体染色的专一性染料，可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色；龙胆紫染液染色前，需要加解离液(盐酸与酒精混合而成)使组织中的细胞分散开，由于解离液中含有质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精，解离后细胞已死亡。
5.(2021·河北九校联考)酒精在高中生物实验中应用非常广泛，下列相关实验对应的叙述不合理的是( )
方法 不同浓度酒精的应用
研究目的 ① 低温诱导染色体加倍 绿叶中色素的提取 观察根尖细胞有丝分裂
酒精的浓度 体积分数为50%的酒精 体积分数为95%的酒精② 体积分数为95%的酒精＋③ 质量分数为15%的盐酸＋体积分数为95%的酒精
酒精的作用 洗去浮色 洗去卡诺氏液 溶解色素 ④
A.①处应为检测生物组织中的脂肪
B.②处的酒精应该与盐酸混合使用
C.③处通常为适量的无水碳酸钠
D.④处应为使组织细胞相互分离开
答案 B
解析 ①处目的为检测生物组织中的脂肪，A正确；洗去卡诺氏液无需与盐酸混合使用，直接使用体积分数为95%的酒精即可，B错误；提取叶绿体中的色素可以用体积分数为95%的酒精加无水碳酸钠，C正确；质量分数为15%的盐酸＋体积分数为95%的酒精起到解离的作用，使组织细胞相互分离开，D正确。
6.(2021·太原五中调研)构建数学模型是高中生物的一种常用方法，右图建构的数学模型不能够表示的生物学含义是( )
A.质壁分离复原过程中细胞吸水能力与时间的关系
B.酶促反应中底物浓度随时间的变化
C.放置植物的黑暗密闭容器中氧气的剩余量与时间的关系
D.纸层析法中色素带与滤液细线的距离随时间的变化
答案 D
解析 质壁分离复原过程中随时间延长，细胞液浓度逐渐减小，即吸水能力越来越弱，A正确；酶促反应过程中底物浓度随时间延长，浓度越来越低，B正确；黑暗密闭容器中氧气越来越少，C正确；纸层析法中，色素带与滤液细线的距离随时间延长应该是越来越远的，D错误。
二、非选择题(本题共5小题，共54分)
7.(2021·广东七校联考)(12分)图1为探究光合作用历程中恩格尔曼的实验，图2为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系，回答下列问题：
(1)图1中恩格尔曼的实验目的是________________________，通过观察________得出实验结论；若某人也做了类似的实验，却发现细菌在叶绿体的受光部位分布最少，最可能的原因是_________________________________________。
(2)据图2分析，植物的光合速率与____________________等环境因素有关，光照强度超过某一值时，光合作用的速率不再增加，出现这种变化的主要原因是_______________________________________________________。
答案 (1)探究光合作用的场所(释放氧气的场所) 好氧细菌的分布 选择的实验材料是厌氧细菌 (2)光照强度和温度 温度等因素限制了光合作用速率进一步提高
解析 (1)恩格尔曼的实验是把载有好氧细菌和水绵的临时装片置于无氧的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵，观察好氧细菌的分布，然后将临时装片置于有光的环境中，观察好氧细菌的分布，该实验的目的是探究光合作用的场所。某人也做了类似的实验，却发现细菌在叶绿体的受光部位分布最少，最可能的原因是选择的实验材料为厌氧细菌。(2)由图2可知，植物的光合速率与光照强度和温度等环境因素有关。光照强度增加到一定程度后光合速率不再增加，说明此时限制光合作用的因素不是光照强度，出现这种变化的原因可能是温度、CO2浓度等因素限制了光合作用速率进一步提高。
8.(2021·河南顶级名校联考)(10分)我国科学家发现，疫苗与佐剂S一起使用，可使机体的免疫应答更强烈、持久。为揭示其机理，科研人员进行了系列研究。
(1)如图所示，接种疫苗后，疫苗中的蛋白质成分作为抗原被吞噬细胞通过________的方式摄取，形成吞噬小体。在R－G作用下，吞噬小体中的抗原被处理成抗原肽，呈递给________细胞，产生免疫应答。当细胞内的R－G过多时，吞噬小体与溶酶体融合，形成吞噬溶酶体，抗原被________，免疫应答受阻。
(2)研究者推测佐剂S通过影响体内物质G的合成，进而影响对疫苗的免疫应答。为了探究该影响是促进还是抑制，研究者分别给四组小鼠注射表中所示的相应物质，一段时间后，测定四组小鼠体内的抗体水平。
注射成分 第1组 第2组 第3组 第4组
疫苗 ＋ ＋ ＋ ＋
佐剂S － － ＋ ＋
物质G － ＋ － ＋
注：“＋”表示注射，“－”表示不注射。
测定结果显示第3组抗体水平显著高于其他三组，说明佐剂S可________体内物质G的合成。
(3)综合上述研究，推测佐剂S的使用有利于吞噬细胞对抗原的________，加强机体免疫应答。
答案 (1)胞吞 T 完全降解 (2)抑制 (3)处理和呈递
解析 (1)疫苗中的蛋白质成分进入吞噬细胞的方式是胞吞，吞噬细胞摄取疫苗中的蛋白质成分后形成吞噬小体。在R－G作用下，吞噬小体中的抗原被处理成抗原肽，呈递给T细胞，启动特异性免疫，产生免疫应答。当细胞内的R－G过多时，吞噬小体与溶酶体融合，形成吞噬溶酶体，抗原被溶酶体中的水解酶完全降解，特异性免疫受阻。(2)本实验的目的是探究佐剂S是促进还是抑制体内物质G的合成。分析题表可知，对照组为第1组，第2、3、4组为实验组。若第3组抗体水平显著高于其他三组，说明佐剂S可抑制体内物质G的合成，使细胞内的R－G不至于过多，阻碍吞噬小体与溶酶体融合，有利于启动特异性免疫，产生免疫应答。(3)综合以上分析，推测佐剂S通过抑制物质G的合成，减少R－G的生成，抑制抗原被吞噬溶酶体降解，有利于吞噬细胞对抗原的处理和呈递，促进T细胞的活化，加强机体免疫应答。
9.(2021·沈阳二中调研)(12分)某研究小组利用普通淀粉酶和耐热淀粉酶在不同温度条件下进行了下表所示的实验，请结合所学知识分析表格，回答下列问题：
组别步骤 A组 B组 C组 D组 E组 F组 G组
A1 A2 B1 B2 C1 C2 D1 D2 E1 E2 F1 F2 G1 G2
a.注入适宜浓度的淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
b.注入普通淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL
b.注入耐热淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL
c.在一定温度下保温5 min 30 ℃ 40 ℃ 50 ℃ 60 ℃ 70 ℃ 80 ℃ 90 ℃
d.____
(1)根据实验目的，完善步骤d____________________________________。
(2)此实验的自变量是____________________，需要考虑的无关变量有____________________(举出两例即可)等。
(3)有人认为表中的设计中有不严密之处，请指出其中的错误并修改：_______________________________________________。
(4)实验完成后发现，耐热淀粉酶在80 ℃条件下相对活性较强，为进一步探究该耐热淀粉酶的最适温度是否就是80 ℃，可在________范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验。
答案 (1)注入碘液进行检测 (2)温度、淀粉酶的种类 pH、淀粉酶的量(底物的量、保温时间等)(写出两例即可) (3)不能将淀粉酶溶液直接加到淀粉溶液中，需将两者先分别在各组温度条件下保温5 min，然后再将两者混合 (合理即可) (4)70～90 ℃
解析 (1)本实验是为了探究普通淀粉酶和耐热淀粉酶在不同温度条件下的活性变化，淀粉的剩余量可作为其活性大小的衡量指标，淀粉遇碘变蓝色，而其水解产物遇碘不变色，可以在反应体系中注入碘液，根据是否变色及变色的深浅进行初步检测。(2)该实验的自变量有两个：温度和淀粉酶的种类；本实验的无关变量有底物的量、保温时间、酶的浓度等。(3)探究温度对酶活性的影响实验中，要保证同一温度条件下的酶和底物混合，故应该先将淀粉溶液和淀粉酶溶液分别在各组温度条件下保温5 min，再将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中。(4)为进一步探究耐热淀粉酶的最适温度，可在70～90 ℃范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验。
10.(2021·安徽五校联盟)(8分)果蝇是遗传学研究的经典实验材料，正常果蝇表现为野生眼型，研究人员发现了一种新的亮红眼突变型果蝇，为探究亮红眼基因突变体的形成机制，设计了以下实验。请回答下列问题：
(1)用亮红眼突变型果蝇与野生型果蝇进行正、反交实验，F1均为野生型果蝇，F1雌、雄果蝇相互交配得F2，F2中野生型果蝇与亮红眼果蝇数量之比为3∶1，且亮红眼果蝇中雌、雄个体数相当，该实验可得出亮红眼突变是________染色体上的________突变。
(2)除了亮红眼(e)突变型果蝇外，红眼突变型果蝇还有朱红眼(a)猩红眼(d)等类型，两个基因分别位于2号和3号染色体上，亮红眼基因e在染色体上的位置未知。研究人员利用纯合亮红眼雄果蝇和纯合朱红眼雌果蝇为亲本进行杂交实验(纯合亮红眼雄果蝇和纯合朱红眼雌果蝇杂交得F1，F1自由交配得F2)，结果如下表。回答下列问题：
表现型 F1 F2
♂ ♀ ♂ ♀
野生型 25 26 91 93
突变型 0 0 70 72
分析实验结果，研究人员认为亮红眼突变基因e不在2号染色体上，他们作出此判断的理由是____________________________________________。
若不考虑d基因，该杂交实验中亲本雄果蝇的基因型是________，F2突变型雌果蝇中杂合子所占的比例是____________________________________________。
(3)有关资料表明，亮红眼基因在常染色体上，请设计一个方案来探究亮红眼与猩红眼两种突变是由一个眼色基因突变而来，还是由两个不同基因的突变造成的。(要求：写出实验思路、预期实验结果和结论)
实验思路：__________________________________。
预期实验结果和结论：
①______________________________________________________；
②___________________________________________________。
答案 (1)常 隐性 (2)F2性状分离比接近9∶7，控制朱红眼、亮红眼的基因的遗传符合自由组合定律 AAee 4/7 (3)实验思路：选择亮红眼果蝇与猩红眼果蝇进行杂交，观察子代是否出现野生型眼
预期实验结果和结论：①若子代不出现野生型眼，则说明两种突变是由一个眼色基因突变而来的 ②若子代出现野生型眼，则说明两种突变是由两个不同眼色基因的突变造成的
解析 (1)分析题干信息，亮红眼突变型果蝇和野生型果蝇进行正、反交实验，F1均为野生型果蝇，可知野生型为显性性状，F1雌、雄果蝇相互交配得F2，F2中野生型果蝇与亮红眼果蝇数量之比为3∶1，且亮红眼果蝇中雌、雄个体数相同，说明控制亮红眼的基因位于常染色体上，即亮红眼突变是常染色体上的隐性突变。(2)纯合亮红眼雄果蝇和纯合朱红眼雌果蝇杂交，F1都表现为野生型，F1自由交配得F2，F2中野生型∶突变型≈9∶7(是9∶3∶3∶1的变式)，由此推断控制亮红眼的基因与控制朱红眼的基因位于非同源染色体上，两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律，即控制亮红眼的基因不位于2号染色体上。若不考虑d基因，该杂交实验中亲本雄果蝇的基因型为AAee，F2中突变型雌果蝇所占的比例为，F2中杂合的突变型雌果蝇所占的比例为，F2突变型雌果蝇中杂合子所占的比例为()÷()＝。(3)要探究亮红眼与猩红眼基因是否是一个眼色基因突变导致，可选择亮红眼果蝇与猩红眼果蝇杂交，若亮红眼与猩红眼两种突变是由一个眼色基因突变而来，则杂交子代无野生型眼；若亮红眼与猩红眼两种突变是由两个不同的基因突变造成的，则杂交子代出现野生型眼。
11.(2021·山西太原五中调研)(12分)植物的生长发育受到多种植物激素的共同调节，如一定浓度的生长素和赤霉素均可促进茎秆伸长。回答下列问题：
(1)赤霉素促进茎秆伸长是通过促进________实现的。生长素调节茎秆生长的作用具有低浓度促进、高浓度抑制的________的特点。
(2)科学家研究了生长素的含量对赤霉素合成的影响，实验结果如图。根据下图，甲同学得出了“植物顶端产生的生长素可促进赤霉素合成”的结论，乙同学则得出“植物顶端可合成赤霉素，与生长素无关”的结论，你认为哪位同学的推断合理并说明理由：___________________________________________。
(3)科学家获得了株高低于野生型的水稻矮化突变体品系(品系是指同一祖先、性状相同的一群个体)。请设计实验探究该矮化突变体是赤霉素合成缺陷型还是赤霉素不敏感型。简要写出实验思路和对应的预期结果： _____________________。
答案 (1)细胞伸长 两重性
(2)甲合理，由图可知，去顶后在顶端施加生长素可恢复甚至提高植株的赤霉素含量
(3)实验思路：将生长状态相似的突变体随机均分为两组，一组用赤霉素溶液处理，另一组用等量清水处理，将两组植株放置在相同且适宜的环境中生长一段时间，然后分别测定两组植株的株高，统计并计算平均值。
预期结果：如果赤霉素组平均株高明显高于清水组，则为赤霉素合成缺陷型。如果两组株高平均值无明显差异，则为赤霉素不敏感型
解析 本题考查植物激素调节的相关知识以及实验设计能力。(1)赤霉素的主要作用是促进细胞伸长，从而引起植株增高，因此赤霉素促进茎秆伸长是通过促进细胞伸长实现的，生长素调节茎秆生长的作用具有低浓度促进、高浓度抑制的特点，这体现了生长素生理作用的两重性。(2)据图比较去顶组、去顶后在顶端施加生长素组与不作处理(保留顶端)组的赤霉素含量，去顶组的赤霉素含量明显较少，而去顶后在顶端施加生长素组的赤霉素含量较高，由此说明施加生长素可恢复甚至提高植株的赤霉素含量，进一步说明顶端产生的生长素可促进赤霉素的合成，甲同学的推断合理。(3)本实验的目的是探究该矮化突变体是赤霉素合成缺陷型还是赤霉素不敏感型，实验自变量为是否用赤霉素溶液处理该矮化突变体，检测指标是植株的高度，实验设计思路：将生长状态相似的突变体随机均分为两组，一组用赤霉素溶液处理，另一组用等量清水处理作为对照，将两组植株放置在相同且适宜的环境中生长一段时间，然后分别测定两组植株的株高，统计并计算平均值，若赤霉素组平均株高明显高于清水组，则该矮化突变体为赤霉素合成缺陷型，若两组株高平均值无明显差异，则该矮化突变体为赤霉素不敏感型。
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