【高考生物一轮总复习课件】第四单元　实验探究系列(二)　实验思路及实验步骤的设计(共22张PPT)

(共22张PPT)
第四单元　细胞的生命历程
实验探究系列(二)　
实验思路及实验步骤的设计
高中生物高考一轮总复习
1．实验思路三要素
(1)实验材料：根据实验要求用给定的生物材料或实验要求自选材料。
(2)实验方法：对实验材料施加的处理，主要是控制自变量。
(3)结果观察：写出实验结果的观察指标，技术通常不做要求。
2．“四步法”规范书写实验步骤
类题集训
1．(2024·山东潍坊模拟)骨关节炎是一种退行性疾病，病因是关节内软骨细胞的ATP和NADPH耗竭，使细胞合成代谢受损，导致细胞退变和衰老。浙江大学的某研究团队提取菠菜类囊体，制成了纳米级类囊体单元(NTUs)，然后用小鼠软骨细胞膜(CM)进行封装，制备出CM-NTUs，注射到患者有骨关节炎的小鼠膝关节，对该部位进行光照后，发现细胞内的合成代谢得到了改善，软骨退化减慢，体内衰老细胞活力大大恢复。
(1)菠菜是常用的生物学实验材料，用光学显微镜观察细胞中叶绿体的形态和分布时常取其____________________作材料。
稍带些叶肉的下表皮
(2)光照小鼠注射部位后，症状显著缓解的原因是在细胞内的_________________ _________上大量合成了_______________。
(3)研究人员把CM-NTUs而不是NTUs注入患病小鼠的膝关节，原因是______________________________________________________________。
(4)要证明患有骨关节炎的小鼠细胞内的合成代谢得到改善是由于光照及移入的CM-NTUs的作用导致的，请运用提供的材料，写出实验思路及预期实验结果(检测细胞合成代谢的方法不做要求)。
纳米级类囊体单元
ATP和NADPH
为类囊体发挥作用提供了合适的内部环境；避免被小鼠免疫系统清除
(NTUs)
实验材料：患有骨关节炎的模型小鼠若干只、注射器、光源、溶于一定溶剂的CM-NTUs、其他必需材料。
实验思路：___________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
预期实验结果：_______________________________________________________ ___________________________________________________________________。
适宜的光照条件下，移入CM-NTUs的小鼠软骨细胞的合成代谢
将生理状态相同的患有骨关节炎的模型小鼠若干只均分为两组，一
组将动物软骨细胞膜(其内不包含NTUs)递送进骨关节炎模型小鼠的成熟的软骨
细胞中，另一组将动物软骨细胞膜(其内包含NTUs)递送进骨关节炎模型小鼠的
成熟的软骨细胞中，在相同且适宜的条件下培养一段时间后，检测各组小鼠成
熟的软骨细胞代谢情况
有所改善，而移入不包含NTUs的软骨细胞膜组小鼠的合成代谢减弱或无变化
解析：(1)菠菜是常用的生物学实验材料，由于适合用光学显微镜观察的材料是薄而且透明的，因此在用光学显微镜观察细胞中叶绿体的形态和分布时，若用菠菜作为观察材料，常取其稍带些叶肉的下表皮细胞。(2)光照小鼠注射部位后，由于该部位含有纳米级类囊体单元，因而可以进行光合作用的光反应，进而合成了ATP和NADPH，因此症状显著缓解，即在细胞内的纳米级类囊体单元上大量合成了ATP和NADPH。(3)研究人员把CM-NTUs而不是NTUs注入患病小鼠的膝关节，这是因为用小鼠软骨细胞膜(CM)对NTUs进行封装后，一方面为类囊体发挥作用提供了合适的内部环境，另一方面也对NTUs起到了保护作用，避免被免疫系统清除。
(4)本实验的目的是要证明患有骨关节炎的小鼠细胞内的合成代谢得到改善是由于光照及移入的CM-NTUs的作用导致的，因此实验自变量为是否移入NTUs，因变量为细胞代谢情况，其他无关变量均保持相同且适宜，故实验思路为将生理状态相同的患有骨关节炎的模型小鼠若干只随机均分为两组，一组将动物软骨细胞膜(其内不包含NTUs)递送进骨关节炎模型小鼠的成熟的软骨细胞中，另一组将动物软骨细胞膜(其内包含NTUs)递送进骨关节炎模型小鼠的成熟的软骨细胞中，在相同且适宜的(给予光照)条件下培养一段时间后，检测各组小鼠成熟的软骨细胞代谢情况。根据实验目的可知，实验结果应该为移入CM-NTUs的小鼠软骨细胞内的合成代谢得到改善，而另一组几乎无变化(或受损程度严重)。
2．植物产生的信号物质参与植物体的生长发育及植物体
对外界环境变化的反应过程。
(1)植物激素是植物体产生的，对生命活动起______作用
的微量有机物。植物根的伸长是由根部细胞的
____________导致的。
(2)用NaCl和乙烯合成抑制剂(AVG)处理拟南芥萌发的种子，检测根的长度，结果如图。
结果表明，NaCl通过促进乙烯的合成，进而抑制根的生长，依据是__________
_____________________________________________________________________________________________ 。
调节
增殖和生长
高浓度
NaCl处理组的种子根长低于对照组，高浓度NaCl与AVG同时处理组的种子根
长高于高浓度NaCl处理组
(3)有研究表明，高浓度NaCl处理后，植物会产生茉莉酸抑制根的生长。为研究乙烯、茉莉酸在拟南芥根生长过程中的关系，研究人员进行了实验。将用高浓度NaCl处理过的拟南芥分为4组，分别加入AVG或IBU，其中IBU为茉莉酸合成抑制剂，检测根的长度。
注：＋/－分别表示有/无添加。
结果表明，高浓度NaCl处理、乙烯、茉莉酸及根的伸长之间的关系为________ ____________________________________________________________。
组别 1 2 3 4
AVG － ＋ － ＋
IBU － － ＋ ＋
根的长度 4.8 7.2 8.7 8.7
高浓度的
NaCl促进乙烯的合成，进而促进茉莉酸的合成，进而抑制根的生长
(4)为进一步证明乙烯与茉莉酸在根的伸长中的关系，请使用下列材料和试剂设计实验，写出实验思路与预期结果(根长用“＋”表示)。
可供选择的材料和试剂：萌发的种子、乙烯、茉莉酸、AVG、IBU。
答案：
或者
组别 Ⅰ Ⅱ
处理方法 施加外源茉莉酸 施加外源茉莉酸＋AVG
根长 ＋＋ ＋＋＋
组别 Ⅰ Ⅱ
处理方法 施加外源乙烯 施加外源乙烯＋IBU
根长 ＋＋ ＋＋＋＋
解析：(1)植物激素是由植物体产生的信息分子，其对植物各项生命活动起调节作用。植物根部由多个细胞组成，因此其伸长主要是由众多根细胞的分裂增殖和根细胞的生长(体积变大)引起的。(2)由题图可知，对照组与施加NaCl组对比可知，施加NaCl导致根长度变短，可推知NaCl抑制根的生长；对比施加NaCl组、施加NaCl和乙烯合成抑制剂(AVG)组，后者由于AVG存在，导致乙烯合成减少，根长度增加；综合对比这三个组可知，NaCl通过促进乙烯的合成，进而抑制根的生长。(3)对比1组和3组(也可以对比2组和4组)可知，添加茉莉酸合成抑制剂IBU后，根长度增加。由此可推知IBU可减轻NaCl溶液的抑制作用，即茉莉酸也会抑制根的生长。3组和4组实验结果相同，说明同时使用IBU和AVG与单独使用IBU的效果相同，推测茉莉酸是抑制根生长的后一环节，即NaCl溶液通过促进乙烯合成促进茉莉酸的合成，进而抑制根的生长。
(4)进一步证明上述推测中涉及的乙烯、茉莉酸的关系，需设置两组实验，一组施加外源乙烯，另一组施加外源乙烯＋IBU，根据上述推测，第一组茉莉酸正常合成，则根的生长受到抑制，根长度较小，第二组由于IBU存在，导致茉莉酸不能合成，从而减轻对根生长的抑制作用，根长度较大，该实验可以说明乙烯通过促进茉莉酸的合成，进而抑制根的生长。或者一组施加外源茉莉酸，另一组施加外源茉莉酸＋AVG，根据上述推测，由于茉莉酸的存在，两组的根生长都被抑制，但是由于第二组中AVG影响，乙烯合成受抑制，乙烯无法促进茉莉酸合成，而导致茉莉酸含量少于第一组，因此第二组抑制作用较弱，即根长度较长，该实验也可以说明乙烯通过促进茉莉酸的合成来抑制根的生长。
3．(2024·河北唐山模拟)铝是地壳中含量最多的金属元素，主要以硅酸盐和氧化物的形式存在，不易被植物吸收。但是酸性土壤中游离态的铝离子会进入植物体内，铝离子抑制植物根系伸长，改变根尖细胞形状，破坏细胞的完整性，影响细胞壁的组成，是限制作物生长的主要因素之一。回答下列问题。
(1)铝离子可以与细胞壁中的相关基团结合，使细胞壁固化失去延展性，这对细胞的影响是________________。铝离子能与磷脂结合，破坏生物膜功能，影响细胞正常分裂，其原理可能是___________________________________________ _____________________________________。
抑制细胞的生长
铝对生物膜的破坏会影响高尔基体的功能，会限
制新细胞壁的合成从而影响细胞正常分裂
(2)铁膜是水生植物长期生长在滞水条件下，在根表面形成的一种铁锰氧化物胶膜。铁膜能富集土壤中大量的金属和非金属元素，是研究影响水生植物对元素吸收的重要因素。科研人员通过实验研究水生植物对铝离子的耐受能力，实验分成三组，CK组：全营养液；Fe20组：全营养液中加入20 mg·L-1的Fe2+；Fe30组：全营养液中加入30 mg·L-1的Fe2+，得到如图实验结果。


①三组实验需要选择数量相同、长势相似的同种植物进行实验，除需要加入不同浓度的Fe2+外，还需要用________________处理。
含铝离子的溶液
②分析图中的实验结果，我们能得到的结论是_____________________________ ____________________________________________________________。
Fe2+能促进根中铝含量升高，浓
度升高促进作用增强；Fe2+抑制根的伸长，浓度升高抑制作用增大
水稻根中的铝含量，测量结果分别记为a、b、c、d。预期结果及结论：若a＝cd，则说明缺磷既可直接促进水生植物对铝离子的吸收，也可以通过铁膜促进铝离子的吸收
(3)科研人员接下来的研究表明缺磷也会导致水生植物对铝离子吸收量的增加，但不清楚缺磷导致植物对铝离子吸收增加有没有铁膜的作用，请设计相关的探究实验，写出实验方案、预期结果及结论_________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(注：铁膜可人工去除)
实验方案：①将长势相同、生理状态
相似的水稻均分为A、B、C、D四组；②A组种植在完全营养液中，B组种植在
除去磷的完全营养液中，C组除去铁膜后种植在完全营养液中，D组除去铁膜后
种植在缺磷的完全营养液中，其他条件相同且适宜；③一段时间后，检测四组
解析：(1)细胞壁的延展性影响细胞的生长，纵向伸长等。在植物细胞有丝分裂后期高尔基体合成纤维素形成新的细胞壁，铝对生物膜的破坏会影响高尔基体的功能，进而限制新细胞壁的合成从而影响细胞正常分裂。(2)由题干信息可知，该实验的目的是研究水生植物对铝离子的耐受能力，因此实验时除需要加入不同浓度的Fe2+外，还需要用含铝离子的溶液。分析题图实验结果，可得到的实验结论是Fe2+能促进根中铝含量升高，浓度升高促进作用增强；Fe2+抑制根的伸长，浓度升高抑制作用增大。
(3)第一步：判断缺磷促进铝离子的吸收与铁膜的关系。通过对比有铁膜状态下和无铁膜状态下缺磷引起的根部铝离子增加量，可以判断缺磷促进铝离子的吸收与铁膜有没有关系。第二步：根据实验结果得出结论。一段时间后，检测四组水稻根中的铝含量，测量结果分别记为a、b、c、d。若a＝cd，则说明缺磷既可直接促进水生植物对铝离子的吸收，也可以通过铁膜促进铝离子的吸收。
谢谢
21世纪教育网（www.21cnjy.com)
中小学教育资源网站
兼职招聘：
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/admin