【备考2024】高考生物总复习知识讲解课件：专题28　实验与探究(共53张PPT)

(共53张PPT)
专题二十八　实验与探究
高考生物总复习知识讲解
考点一　物质鉴定和提取类实验
基础篇
一、鉴定类实验的操作流程
注意:选择无色或浅色材料,可避免材料本身的颜色掩盖实验结果。
二、常用鉴定试剂
试剂 鉴定物质 颜色变化
　斐林试剂 还原糖 砖红色沉淀
苏丹Ⅲ染液 脂肪 橘黄色
　双缩脲试剂 蛋白质 紫色
酸性重铬酸钾溶液 酒精 橙色→ 　灰绿色
溴麝香草酚蓝溶液 CO2 蓝→绿→黄
碘液 淀粉 蓝色
二苯胺试剂 DNA 蓝色
三、教材中常见实验
实验名称 材料 试剂 颜色 备注
还原糖的鉴定 梨匀浆等 斐林试剂 砖红色沉淀 现配现用,水浴加热,甲、乙液等量
混匀再加入
脂肪的鉴定 花生子叶切片 苏丹Ⅲ染液 橘黄色 高倍镜观察、用50%的酒精
　洗去浮色
蛋白质的鉴定 豆浆、稀蛋清等 双缩脲试剂 紫色 先加A液,再滴B液
绿叶中色素的提取和分离 新鲜的绿叶 提取: 　无水乙醇 ; 分离: 　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) SiO2:有助于研磨
更充分;
CaCO3:防止色素
被破坏;
滤液细线不能触
及层析液
DNA的粗提取与鉴定 新鲜洋葱等 粗提取:预冷的9
5%的酒精; 鉴定:二苯胺 蓝色 将粗提取的DNA
溶于2 mol/L的
NaCl溶液中再进
行鉴定;鉴定时需
沸水浴加热
知识归纳
(1)色素提取和分离的原理不同,提取液用无水乙醇,是因为绿叶中的色素
能溶于有机溶剂无水乙醇。分离时用纸层析法,是因为不同色素在层析
液中的溶解度不同,溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快,反之则
慢。
(2)在提取色素时,将滤液收集到试管中,及时用棉塞将试管口塞严,防止乙
醇挥发;在层析时,制备滤纸条要选用干燥的滤纸,将滤纸剪成宽度略小于
试管直径、长度略小于试管长度的滤纸条,再将滤纸条一端剪去两角,并
在距这一端底部1 cm处用铅笔画一条细的横线;滤液细线要画得细且直,
防止色素带重叠而影响分离效果;待滤液干燥后要再画一到两次,目的是
积累更多的色素,使分离后的色素带明显。
考点训练(请判断下列说法是否正确)
1.绿叶中色素的提取和分离实验中,观察指标是滤纸条上色素带的颜
色、次序和宽窄。 (　 )
2.检测生物组织中的还原糖实验过程中,在待测液中先加NaOH溶液,再加
CuSO4溶液。 (　 )
3.NaOH与CuSO4配合使用在还原糖和蛋白质检测实验中作用不同。
(　 )
4.用洋葱鳞片叶提取和分离叶绿体中的色素。 (　 )
5.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。
(　 )
6.在氨基酸溶液中加入双缩脲试剂,混匀后逐渐变成紫色。 (　 )
7.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏。(　 )
答案
1.√
2. 　检测还原糖时,应将NaOH溶液和CuSO4溶液等量混合后再加入待测液中。
3.√
4. 　洋葱鳞片叶不含叶绿体,不能用来提取和分离叶绿体中的色素。
5.√
6. 　双缩脲试剂是与肽键反应出现紫色,用于鉴定蛋白质,氨基酸无肽键,不能与双缩脲试剂反应。
7. 　研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被破坏。
考点二　显微观察类实验
一、观察类实验操作流程
二、常用染色剂
染色剂 染色物质或结构 染色后的颜色
甲紫溶液 染色体(质) 紫色
醋酸洋红液 染色体(质) 红色
三、高倍镜的使用
1.使用步骤
2.注意事项
1)显微镜成像为倒像,“实物”旋转180°为“像”,如实物为“b”,成像为
“q”;视野中胞质环流的方向与实际方向一致,若视野中环流方向是顺
时针,则实际环流方向也是顺时针。
2)显微镜的放大倍数=物镜倍数×目镜倍数。放大倍数是指放大物体的长
度和宽度,而不是指面积或体积。
如在显微镜放大倍数为100倍时看到m个细胞,放大倍数变成400倍时看到
的细胞数目:
②若视野中细胞均匀分布(考虑面积),看到的细胞数目:m÷(400÷100)2=
m/16。
①若视野中细胞成单行(考虑直径),看到的细胞数目:m÷(400÷100)=m/4。
3)放大倍数越大,目镜(无螺纹)越短,物镜(有螺纹)越长,物镜的镜头与玻
片的距离越近,视野越暗,观察到的细胞数量越少、体积越大。
4)要将观察目标移至视野中央,移动规律:物像偏哪向哪移(或同向移
动)。即若物像偏左上方,要移到视野中央,则玻片应向 　左上方 移
动,如图所示。
5)判断污物可能存在的位置
四、教材中常见实验
实验名称 材料 细胞状态 观察对象 染色剂 备注
使用高倍显微
镜观察几种细
胞 酵母菌、水
绵、保卫细
胞、红细胞等 活或死细胞 细胞 不染色 —
用高倍显微镜
观察叶绿体和
细胞质的流动 藓类叶、菠菜
叶、黑藻等 活细胞 　叶绿体 临时装片中的
材料要保持有
水状态
探究植物细胞
的吸水和失水 紫色洋葱鳞片
叶外表皮细胞 活细胞 紫色 　中央
液泡 和原生
质层 取有中央液泡
的成熟的植物
细胞
观察根尖分生
区组织细胞的
有丝分裂 洋葱根尖分生
区组织细胞 死细胞 　染色体
存在状态 　甲紫溶液
或醋酸洋红
液 观察:先低倍
镜,再高倍镜
观察蝗虫精母
细胞减数分裂
装片 蝗虫精母细胞 死细胞 染色体形态、
位置和数目 低温诱导植物
细胞染色体数
目的变化 洋葱根尖分生
区组织细胞 死细胞 染色体数目 注:需用显微镜观察的还有“脂肪的检测和观察”“探究培养液中酵母
菌种群数量的变化”。
易混易错
(1)在“观察细胞的有丝分裂”或“低温诱导染色体数目加倍”的实验
中,应注意观察呈正方形的根尖分生区细胞(长方形的细胞可能是根尖的
伸长区或成熟区的细胞,没有分裂能力)。(2)“观察细胞的减数分裂”实
验中,所选的材料可以是动物的精巢或植物的雄蕊,而不宜选用动物的卵
巢或植物的雌蕊(一般雄配子的数量远远多于雌配子,更容易观察到减数
分裂过程中的细胞)。
考点训练(请判断下列说法是否正确)
1.“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中,若选用根
尖分生区细胞为材料,质壁分离现象更明显。 (　 )
2.根尖染色后置于载玻片上捣碎,加上盖玻片后镜检。 (　 )
3.可用洋葱鳞片叶外表皮观察细胞的质壁分离和复原现象。 (　 )
4.根据某视野中中期细胞数的比例,可计算出洋葱根尖细胞分裂中期时
长。 (　 )
5.观察植物细胞的有丝分裂不宜选用黑藻成熟叶片。 (　 )
6.以黑藻为材料进行“观察叶绿体”活动,不同条件下叶绿体的位置不
变。 (　 )
答案
1. 　根尖分生区细胞无中央液泡,不能发生质壁分离现象。
2. 　将已染色的根尖置于载玻片上,加一滴清水,用镊子尖将根尖弄碎,盖上盖玻片,然后用拇指轻轻按压盖玻片,再进行观察。
3.√
4. 　应统计多个视野中中期细胞数的比例,不能只统计一个视野;根据中
期细胞数的比例,若要计算出细胞分裂中期时长,还需知道一个细胞周期的
时长。
5.√
6. 　叶绿体的分布可随光照强度和光照方向的改变而改变。
考点三　调查类实验
一、调查类实验的一般操作流程
二、教材中常见实验
实验名称 调查对象 调查方法 统计方法(或计算
公式) 备注
人类遗传病的调
查 发病率: 　广大
人群 问卷调查、 统计法 发病率=
×100% 一般选择发病率
较高的 　单基
因遗传病
遗传方式: 　患
者家系 绘制至少三代的
遗传图谱
种群密度的调查 活动能力强、活
动范围大的动物 标记重捕法 = 标记物对标记个
体没有影响,以保
证标记个体和未
标记个体的捕获
率相同
植物或活动能力
弱的动物 样方法 种群密度=各样方
的种群密度/样方
个数 一般选双子叶植
物(单子叶草本植
物是丛生或蔓生
的,难以统计数
量)、随机取样
研究土壤中小动
物类群的丰富度 土壤中的小动物 　取样器取样法 记名计算法、目
测估计法 许多土壤动物有
较强的活动能力,
而且身体微小,因
此,常用取样器取
样法进行调查
考点训练(请判断下列说法是否正确)
1.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。 (　 )
2.“土壤中小动物类群丰富度的研究”实验中,采集的土壤样品中的小
动物可以放入体积分数为50%的酒精溶液中。 (　 )
3.调查某自然保护区灰喜鹊的种群密度,使用标记重捕法,尽量不影响标
记动物正常活动,个体标记后即释放。 (　 )
4.调查高度近视(600度以上)在人群中的发病率,在数量足够大的人群中
随机调查。(　 )
答案
1.√
2. 　采集的土壤样品中的小动物可以放入体积分数为70%的酒精溶液中。
3.√
4.√
综合篇
提升一　教材实验中的“同材异用”和“一材多用”
一、教材实验中的“同材异用”
1.酒精:可用于消毒、洗去浮色、粗提取DNA及配制解离液等(巧记:五洗
七消九解九十提)。
实验名称 酒精(体积分数) 酒精的作用
脂肪的检测和观察 50% 洗去浮色
菊花的组织培养 70% 杀菌消毒
观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 95% 用于解离液的配制
低温诱导植物细胞染色体数目的变化 DNA的粗提取与鉴定 95%(冷却的) 粗提取DNA
绿叶中色素的提取和分离 100%(无水乙醇) 用于绿叶中色素的提取
知识拓展
　　体积分数为70%的酒精能渗入细胞内使蛋白质凝固变性,可用于杀
菌消毒。浓度过低的酒精脱水作用减弱,杀菌力不强;浓度过高的酒精使
细菌表面蛋白质迅速脱水凝固成膜,妨碍酒精进入,削弱杀菌能力。
2.NaOH溶液
实验名称 NaOH溶液 NaOH的作用
蛋白质的检测和观察 0.1 g/mL 作为双缩脲试剂A液,提供碱性
环境
还原糖的检测和观察 0.1 g/mL 作为斐林试剂甲液,与CuSO4反
应,生成Cu(OH)2
探究影响酶活性的条件(pH) 0.01 mol/L 调节pH
探究酵母菌细胞呼吸的方式 质量分 数为10% 吸收空气中的CO2
模拟生物体维持pH的稳定 0.1 mol/L 模拟细胞代谢产生的碱性物质
3.盐酸
实验名称 HCl HCl的作用
探究影响酶活性的条件(pH) 0.01 mol/L 调节pH
观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 质量分数为15% 用于解离液的配制
低温诱导植物细胞染色体数目的变化 模拟生物体维持pH的稳定 0.1 mol/L 模拟细胞代谢产生的酸性物质
促胰液素的发现 稀盐酸 引起胰腺分泌胰液
二、教材实验中的“一材多用”[以(紫色)洋葱为例]
取材部位 实验名称 取材原因
叶 鳞片叶 探究植物细胞的吸水和失水 外表皮细胞含紫色中央液泡
使用高倍显微镜观察细胞 细胞较大,外表皮细胞有中央液泡,内表皮细胞有明显的细胞核
管状叶 绿叶中色素的提取和分离 光合色素含量多
根 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 材料易得,且分生区细胞分裂能力强,染色体数目少,易于观察
低温诱导植物细胞染色体数目的变化 材料易得,且低温(4 ℃)下根尖也能分裂生长,染色体变异率较高
注:新鲜洋葱也可用于DNA的粗提取与鉴定实验。
提升二　实验探究与设计
一、实验探究与设计的一般程序
1.明确实验变量
项目 概念 遵循原则
自变量 人为控制的对实验对象进行处
理的因素 单一变量原则
无关 变量 除自变量外,实验过程中存在的
一些对实验结果造成影响的可
变因素 因变量 因自变量的改变而变化的变量 可观测性原则
知识归纳
　　单一变量原则:除自变量外,无关变量应保持相同且适宜。单一变量
原则并非指实验只能有一个自变量。
1)通过题干中的实验目的来确定实验变量。
例1 请写出下列实验的自变量和因变量。
①通过研究遮阴对花生光合作用的影响,为花生的合理间种提供依据。
自变量:　　　　 ;因变量:　　　　 。
②我国科研人员研究了植物来源的生物碱NB和黄酮CH对人餐后血糖的
影响。
自变量:　　　　　 ;因变量:　　　　 。
③乙醇发酵时,酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助。某研究小组为
验证上述结论进行了实验。
自变量:　　　　 ;因变量:　　　　 。
答案　①遮阴比例　光合作用强度(光合速率)　②生物碱NB和黄酮CH
　血糖水平　③小分子和离子　酶的催化作用
2)若题干未表明实验目的,则可通过实验操作确定自变量和因变量。
例2 分析下图,请写出自变量与因变量。
图a
图b
图a中,自变量:　　　　 ;该图未体现出因变量。
图b中,自变量:　　　　　　　　　　 ;因变量:　　　　　　　　 。
答案　遮阴比例　病毒毒株、接种方式　抗体中和病毒能力
3)用实验的结果或结论反推自变量和因变量。
例3 分析下图,请写出自变量与因变量。
　
图1　 　　　　　　 图2
图1中,自变量:　　　　　　　 ;因变量:　　　　　　 。
图2中,自变量:　　　　　 ;因变量:　　　　　　　　 。
答案　作物品种、O2浓度　N 吸收速率　温度、DNP　ATP生成量、
耗氧量
例4 分析表中信息,请写出自变量与因变量。
接种菌株 接种后不同时间伤口的感染率(%) 24 h 48 h 72 h
P 18 30 22
P1 59 62 62
自变量:　　　　　　　 ;因变量:　　　　　　　　 。
答案　接种菌株类型、接种时间　伤口的感染率
2.探究实验的设计
1)实验设计遵循的三大基本原则
单一变 量原则 除自变量外,应使实验组与对照组的无关变量保
持相同且适宜
对照原则 排除无关变量对实验结果的影响
平行重 复原则 对所做实验进行足够次数的重复,避免实验结果
的偶然性
2)对照实验中实验组、对照组的确认
实验分析 实验举例
空白对照 对照组:自然状态下不作处理 实验组:施加实验变量处理 “比较H2O2在不同条件下的分解”中,H2O2溶液不作处理组为空白对照组
自身对照 对照组:实验处理前的对象 实验组:实验处理后的对象 “探究植物细胞的吸水和失水”中,起始状态、质壁分离状态和质壁分离复原状态为自身对照
相互对照 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,即进行对比实验 “探究酵母菌细胞呼吸的方式”中,有氧呼吸组和无氧呼吸组为相互对照
条件对照 给对照组施以某种实验因素处理,该处理虽不是所研究的实验处理因素,但更能验证实验结论的准确性 “淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”中,蔗糖溶液+淀粉酶为条件对照
　在对照实验中,确认对照组和实验组至关重要。以“艾弗里证明DNA
是遗传物质”的实验为例,对照组为R型细菌+S型细菌的细胞提取物;实
验组为R型细菌+经蛋白酶(RNA酶、酯酶、DNA酶)处理的S型细菌的细
胞提取物。
易混易错
对照组、实验组与模型组
(1)对照组通常是操作较简单、日常生活常见的组别;实验组则是在对照
组的基础上,遵循加法原理或减法原理而设计的。
(2)模型组:给药剂让受试品发病或者出现某种状况,如糖尿病模型组、癌
症模型组。模型组也属于条件对照,通过对比模型组及实验组(造模后再
治疗),可以让实验结论更加可靠。
3.准确表述实验结果与结论
1)实验结果与实验结论的区别:实验结果是具体的数据或现象;实验结论
是根据实验结果总结出来的规律,是可以用来与他人交流的概括性语言,
对实验结果的分析与预测不是实验结论。
2)实验结果与实验结论的表述原则:实验结果的表述常为可观测性的具
体指标;实验结论的表述最好为已学的结论性语句,如“酶的催化作用具
有专一性”“兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导”“细胞膜具有
一定的流动性”等。
3)实验结果与实验结论的书写规范:若出现……(实验结果),则说明……
(实验结论)。
易混易错
　　验证性实验和探究性实验不同:验证性实验的实验现象与实验原理
一致,实验结果和结论唯一;探究性实验的实验结果和结论有多种情况。
知识归纳
　　在生物实验中,实验结果常为实验现象、柱形图或表格中的实验数
据等;实验结论常是根据实验结果得出的,一般在题干中以“结果表明”
“得出结论”“说明”等描述性语言呈现。例如“淀粉酶对淀粉和蔗
糖水解的催化作用”实验的结果和结论可表述为“淀粉酶可催化淀粉
水解,不催化蔗糖水解,说明酶的催化作用具有专一性”。
二、实验探究与设计的常见题型
1.实验思路或实验步骤的书写
1)书写方法:(依据变量)取材分组→变量处理→观察记录→得出结论。
2)等量原则的撰写方法
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。
实验材料可叙述为“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,则要注意“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”等语言描述。
3)实验思路与实验步骤不同
例5 研究证明,胸腺肽具有调节和增强机体细胞免疫功能的作用,能够
促进淋巴细胞的成熟,可用于治疗免疫力低下的疾病及肿瘤。为验证胸
腺肽的作用,科研人员利用若干健康的实验小鼠、甲泼尼龙注射剂(可获
得免疫力低下的小鼠)、注射用胸腺肽、适宜的溶剂等实验材料,请简要
设计实验思路。
解题导引　第一步,依据变量取材分组,实验自变量是胸腺肽的有无;因变
量是免疫力的高低(指标为淋巴细胞的数量);实验对象应是免疫力低下的
小鼠,但要注意题目未给所需模型鼠,我们需要利用甲泼尼龙注射剂处理
获得,因此本实验的实验对象需改为健康小鼠。由于需要将正常健康小
鼠的免疫力大小进行对照,因此需将实验对象分成三组。
第二步,变量处理,将健康的实验小鼠随机分为三组,其中A组为健康小鼠,
不进行药物处理,B、C组用甲泼尼龙注射剂处理,得到免疫力低下的小
鼠;B组小鼠注射适宜浓度的胸腺肽,A、C组小鼠注射等量的无胸腺肽的
溶剂。
第三步,观察记录,得出结论。一段时间后,检测三组小鼠的淋巴细胞的数
量。
答案　将健康的实验小鼠随机分为三组,其中A组为健康小鼠,不进行药
物处理,B、C组用甲泼尼龙注射剂处理,得到免疫力低下的小鼠;再用适
宜浓度的胸腺肽注射处理B组小鼠,用等量的无胸腺肽的溶剂分别处
理A、C组小鼠,一段时间后,检测三组小鼠的淋巴细胞的数量。
2.实验结果与结论的预测与分析
1)书写步骤

2)书写模式:若出现……(实验结果),则说明……(实验结论)。
例6 为验证小白鼠体温调节中枢是下丘脑而不是脊髓,某同学选择若干
生理状况相同的小白鼠,随机均分为甲、乙、丙三组,并测量三组小白鼠
的初始体温。然后,甲组不作处理,乙、丙两组分别破坏下丘脑与脊髓。
将三组小白鼠置于相同的寒冷环境中,测量并比较三组小白鼠体温的变
化情况。请写出预测实验结果。
解题导引　本实验为验证性实验,结果与结论唯一。实验目的为“验证
小白鼠体温调节中枢是下丘脑而不是脊髓”,甲组为空白对照组,乙、丙
组为实验组,由于下丘脑是体温调节中枢,因此甲组和丙组小白鼠体温应
基本不变,而乙组小白鼠体温应发生变化(下降)。
答案　甲、丙两组小白鼠体温基本不变,乙组小白鼠体温改变。
3.实验方案的分析与评价
1)方法: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。
2)步骤
例7 保水剂是一类高分子聚合物,可提高土壤持水能力及水肥利用率。
某生物兴趣小组为探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”,进行
了以下实验:
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选取长势一致的小麦幼苗若干,平均分为A、B、C三组,分别
施用适量的保水剂(60 kg·hm-2)、氮肥(255 kg·hm-2)、保水剂(60 kg·hm-2)+
氮肥(255 kg·hm-2),置于相同的轻度干旱条件下培养,其他培养条件相同且
适宜。
②在小麦灌浆期选择一个晴朗无风的上午,于10:00~11:00从每组选取相
同数量的叶片,进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定。结果(均值)如表:
组别 CO2吸收量/μmol·m-2·s-1 叶绿素含量/mg·g-1
A 10.66 3.07
B 13.04 3.02
C 15.91 3.05
实验结论:适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。
请指出上述方法步骤的缺陷并改正:
步骤①: ;
步骤②: 。
解题导引　第一步,看对照,对照实验要遵循对照原则和单一变量原则,所
以步骤①应该增加正常生长,不做特殊处理的对照组。
第二步,看材料用具,所选取的材料应相同,故还需取相同部位的、大小相
同的叶片。其他步骤都合理。
答案 没有对照组,应另设不施保水剂和氮肥的一组长势一致的小麦作
为对照组　取材方法不科学,选取的叶片应位置、数量、大小相同