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专题十四 实验与探究
专题体系 重构建
01
高频考点 精研析
02
1．观察类实验
考点一 教材基础实验
实验名称 细胞的
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
观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 死细胞 ______________________________ 洋葱根尖分生区细胞 染色前需漂洗干净
低温诱导植物细胞染色体数目的变化 死细胞 固定前需低温处理
甲紫溶液
(或醋酸洋红液)
实验名称 细胞的
状态 观察对象 染色剂 生物材料(及特殊要求)
使用高倍显微镜观察几种细胞 活或死
细胞 细胞 按需染色 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和细胞质的流动 活细胞 叶
绿
体 无(不用染色) 藓类的叶(或菠菜叶稍带些叶肉的下表皮、黑藻叶)
2．鉴定、提取类实验
实验名称 试剂 颜色 生物材料 备注
淀粉的鉴定 碘液 蓝色 脱色的叶片等 若材料有颜色，需先脱色
还原糖的鉴定 __________ 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 _________ 花生种子切片 需用高倍显微镜观察
斐林试剂
橘黄色
实验名称 试剂 颜色 生物材料 备注
蛋白质的鉴定 ____________ 紫色 豆浆、鸡蛋清稀释液等 先加A液，后加B液，摇匀使用
酒精的鉴定 重铬酸钾溶液 ___________________ 酵母菌 酸性条件
CO2的鉴定 ____________________ 蓝→绿→黄 酵母菌 常温条件
双缩脲试剂
橙色→灰绿
色
溴麝香草酚蓝
溶液
实验名称 试剂 颜色 生物材料 备注
绿叶中
色素的
提取和
分离 提取液：
__________；
分离液：
_________ 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) 加入二氧化硅是为了____________；碳酸钙可________ _____________
DNA的粗提取和鉴定 __________ 蓝色 鸡血细
胞等 沸水浴加热5 min
无水乙醇
层析液
研磨更充分
防止研磨
中色素被破坏
二苯胺试剂
3．比较几种调查类实验
实验名称 调查方法 统计方法或计算公式
种群密度的调查 _________ 种群密度＝所有样方内个体总数/样方的总面积
_____________ 个体总数(N)/初次捕获标记个体数(n)＝再次捕获个体数(M)/重捕的标记个体数(m)
人类遗传病发病率的调查 汇总法 发病率＝患病人数/被调查人数×100%
样方法
标记重捕法
实验名称 调查方法 统计方法或计算公式
土壤中小动物类群丰富度的研究 ________________ ____________、____________
探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化 抽样检测法 血细胞计数板显微计数
取样器取样法
记名计算法
目测估计法
4．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
光合作用中O2的产生 绿色植物 同位素标记法 用18O分别标记H2O和CO2
DNA是遗传物质的证据 两种肺炎链球菌 体内转化法 S型菌中存在能使R型菌转化成S型菌的“转化因子”
两种肺炎链球菌 体外转化法 DNA是肺炎链球菌的遗传物质
大肠杆菌和T2噬菌体 _______________________ DNA是T2噬菌体的遗传物质；注意误差分析
放射性同位
素标记法
实验名称 实验选材 实验
方法 备注
生长素的发现 胚芽鞘 对照法 感受光刺激的部位是_____________；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
胚芽鞘尖端
5．酒精在教材实验中的不同作用
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_________的酒精 浓度低，能洗去浮色即可
冲洗卡诺氏液 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 体积分数为_________的酒精 与洗去浮色相比，洗去卡诺氏液需要更大浓度的酒精
50%
95%
作用 实验名称 酒精浓度 记忆要点
溶剂 绿叶中色素的提取和分离 无水乙醇(或在体积分数为_________的乙醇中加入适量无水碳酸钠) 作为提取溶剂，纯度要求高
DNA的粗提取与鉴定 体积分数为_________的酒精 溶解蛋白质，析出DNA
配制解
离液 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂；低温诱导植物细胞染色体数目的变化 体积分数为_________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
95%
95%
95%
作用 实验名称 酒精浓度 记忆要点
杀死、
防腐 土壤中小动物类群丰富度的研究 体积分数为_________的酒精 浓度不高不低，达到杀死、防腐效果即可
杀菌 菊花的组织培养 杀菌
70%
6．教材中与“洗”有关的实验
7．“五色法”鉴定物质
8．生物学实验中的“四类水”
试剂 用途
蒸馏水 用于配制溶液、植物激素实验、动物饲喂实验及酶实验中空白对照组设置
清水 常用于临时装片制作，生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的检测，植物细胞的吸水和失水，观察细胞有丝分裂等
无菌水 常用于植物组织培养、微生物培养与分离等实验
生理
盐水 用于动物细胞的制片；动物生理实验，用于动物空白对照组注射等
9．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 _______________________________________
除去光合作用对细胞呼吸的干扰 __________
得到单色光 棱镜色散或彩色薄膜滤光
线粒体提取 细胞匀浆离心
除去叶片中的叶绿素 在酒精中隔水加热
容器密封或油膜覆盖或使用凉
白开
植株遮光
(2)化学药剂类
(3)灭菌方法：干热灭菌、湿热灭菌、______灭菌等。
(4)消毒方法：______消毒法、巴氏消毒法、紫外线消毒法、化学药物消毒法等。
实验条件 常用试剂
提供CO2 ____________________
除去容器中的CO2 NaOH溶液
NaHCO3溶液
灼烧
煮沸
考向1| 显微观察、鉴定提取、调查类实验
1．(2024·北京卷)高中生物学实验中，利用显微镜观察到下列现象，其中由取材不当引起的是( )
A. 观察苏丹Ⅲ染色的花生子叶细胞时，橘黄色颗粒大小不一
B. 观察黑藻叶肉细胞的胞质流动时，只有部分细胞的叶绿体在运动
C. 利用血细胞计数板计数时，有些细胞压在计数室小方格的界线上
D. 观察根尖细胞有丝分裂时，所有细胞均为长方形且处于未分裂状态
√
D 解析：脂肪能被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，花生子叶不同部位细胞中的脂肪含量不同，因此在观察苏丹Ⅲ染色的花生子叶细胞时，橘黄色颗粒大小不一是由细胞中的脂肪含量不同引起的，不是取材不当引起的，A不符合题意；观察黑藻叶肉细胞的胞质流动时，出现只有部分细胞的叶绿体在运动的情况可能是部分细胞代谢低引起的，不是取材不当引起的，B不符合题意；利用血细胞计数板计数时，有些细胞压在计数室小方格的界线上，可能因稀释度不够导致细胞数较多引起的，C不符合题意；观察根尖细胞有丝分裂时，所有细胞均为长方形且处于未分裂状态，可知取材为伸长区细胞，此实验应取分生区细胞进行观察，出现此情况是由取材不当引起的，D符合题意。
2．(2021·山东卷)调查一公顷范围内某种鼠的种群密度时，第一次捕获并标记39只鼠，第二次捕获34只鼠，其中有标记的鼠15只。标记物不影响鼠的生存和活动并可用于探测鼠的状态，若探测到第一次标记的鼠在重捕前有5只由于竞争、天敌等自然因素死亡，但因该段时间内有鼠出生而种群总数量稳定，则该区域该种鼠的实际种群密度最接近于________(结果取整数)( )
A．66只/公顷 B．77只/公顷
C．83只/公顷 D．88只/公顷
√
B 解析：调查一公顷范围内某种鼠的种群密度时，第一次捕获并标记39只鼠中有5只由于竞争、天敌等自然因素死亡，故可将第一次标记的鼠的数量视为39－5＝34只，第二次捕获34只鼠，其中有标记的鼠15只。设该区域该种鼠的种群数量为X只，则根据计算公式可知，(39－5)/X＝15/34，解得X≈77.07，面积为一公顷，故该区域该种鼠的实际种群密度最接近于77只/公顷，B正确。
考向2| 探究类实验
3．(2024·江苏卷)关于“探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用”的实验，下列叙述正确的是( )
A．选用没有芽的枝条进行扦插，以消除枝条中原有生长素对生根的影响
B．扦插枝条应保留多个大叶片，以利用蒸腾作用促进生长调节剂的吸收
C．对照组的扦插基质用珍珠岩，实验组的扦插基质用等体积的泥炭土
D．用不同浓度的生长调节剂处理扦插枝条,也能获得相同的生根数
√
D 解析：本实验的自变量是植物生长调节剂的浓度，选用扦插的枝条长势和带有幼芽数量应大致相同，即保持无关变量相同且适宜，通常不用没有芽的枝条，因为芽能产生生长素促进扦插枝条生根，A错误；扦插枝条应不带有叶片，这样可以降低蒸腾作用，避免枝条中水分过快减少，从而有利于生根，B错误；对照组的扦插基质用珍珠岩，实验组的扦插基质也应该用等体积的珍珠岩，保证无关变量相同且适宜，C错误；用不同浓度的生长调节剂处理扦插枝条，也能获得相同的生根数，因为植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用表现为低浓度促进生长，过高浓度抑制生长的特性，D正确。
生物学实验常用的方法技术
考点二 经典科学史中的研究方法和技术
考向1| 科学发现类实验
1．(2023·广东卷)科学理论随人类认知的深入会不断被修正和补充，下列叙述错误的是( )
A．新细胞产生方式的发现是对细胞学说的修正
B．自然选择学说的提出是对共同由来学说的修正
C．RNA逆转录现象的发现是对中心法则的补充
D．具催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充
√
B 解析：细胞学说主要由施莱登和施旺建立，魏尔肖总结出“细胞通过分裂产生新细胞”是对细胞学说的修正和补充，A正确；共同由来学说指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的，自然选择学说揭示了生物进化的机制，揭示了适应的形成和物种形成的原因，共同由来学说为自然选择学说提供了基础，B错误；中心法则最初的内容是遗传信息可以从DNA流向DNA，也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，随着研究的不断深入，科学家发现一些RNA病毒的遗传信息可以从RNA流向RNA(RNA的复制)以及从RNA流向DNA(逆转录)，对中心法则进行了补充，C正确；科学家萨姆纳证明了酶是蛋白质，切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能，这一发现是对酶化学本质的认识进行了补充，D正确。
2．(2023·天津卷)科学发现含着值得后人借鉴的方法或原理。下列探究实践与科学发现运用的方法或原理不一致的是( )
选项 科学发现 探究实践
A 沃森和克里克用建构物理模型的方法研究DNA的结构 建立减数分裂中染色体变化的模型
B 鲁宾和卡门用对比实验证明光合作用中氧气的来源是水 探究酵母菌细胞呼吸的方式
C 艾弗里用减法原理证明DNA是肺炎链球菌的转化因子 探究抗生素对细菌的选择作用
D 孟德尔用统计分析法研究豌豆遗传规律 调查人群中的遗传病
√
C 解析：模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所做的一种简化的概括性的描述，研究DNA结构时构建了DNA双螺旋的物理模型，研究减数分裂时可通过橡皮泥等工具进行物理模型的构建，A不符合题意。鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，通过对比实验证明光合作用中氧气的来源是水；探究酵母菌呼吸方式时用的是对比实验法，分别设置有氧和无氧组进行探究，B不符合题意。在探究DNA是遗传物质的实验中，肺炎链球菌的体外实验中用对应的酶设法去除相应物质，观察其作用，用到了减法原理，研究抗生素对细菌的选择作用时，利用的是加法原理，C符合题意。孟德尔验证分离定律和摩尔根研究伴性遗传都用到了假说—演绎法，D不符合题意。
考向2| 科学方法类实验
3．(2023·辽宁卷)科学家根据对部分植物细胞观察的结果，得出“植物细胞都有细胞核”的结论。下列叙述错误的是( )
A．早期的细胞研究主要运用了观察法
B．上述结论的得出运用了归纳法
C．运用假说—演绎法将上述结论推演至原核细胞也成立
D．利用同位素标记法可研究细胞核内的物质变化
√
C 解析：细胞研究需要使用显微镜、放大镜等工具，一般使用显微镜，早期的细胞研究主要运用了观察法，A正确；根据部分植物细胞都有细胞核，得出植物细胞都有细胞核这一结论，运用的是不完全归纳法，B正确；原核细胞没有成形的细胞核，C错误；同位素标记法可以示踪物质的运行和变化规律，故可利用同位素标记法研究细胞核内的物质变化，D正确。
1．实验中三类变量的分析
对三类变量的要求是自变量可操作、因变量可检测、无关变量可控制。
考点三 实验分析与设计
2．实验思路的确定
3．实验步骤书写——“三步曲”
提醒：实验思路与实验步骤是进行实验前必须确定的内容。实验思路是“粗线条”的思考过程，实验步骤是“细节化”的操作流程，二者都能很好地反映出实验与探究能力。
4．实验结果与结论的预测与分析
5．实验评价与修订的“五看法”
考向1| 变量与对照的分析
1．(2022·海南卷)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是( )
A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C．四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
√
B 解析：本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度(NaHCO3溶液浓度)，温度和光照为无关变量，A错误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸消耗的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B正确；四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C错误；若在4 ℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。
2．(不定项)(2022·湖南卷)植物受到创伤可诱导植物激素茉莉酸(JA)的合成，JA在伤害部位或运输到未伤害部位被受体感应而产生蛋白酶抑制剂Ⅰ(PI-Ⅱ)，该现象可通过嫁接试验证明。试验涉及突变体m1和m2，其中一个不能合成JA，但能感应JA而产生PI-Ⅱ；另一个能合成JA，但对JA不敏感。嫁接试验的接穗和砧木叶片中PI-Ⅱ的mRNA相对表达量的检测结果如图表所示。
注：WT为野生型，m1为突变体1，m2为突变体2；“- - - -”代表嫁接，上方为接穗，下方为砧木；“＋”“－”分别表示有无，“＋”越多表示表达量越高。
下列判断或推测正确的是( )
A．m1不能合成JA，但能感应JA而产生PI-Ⅱ
B．嫁接也产生轻微伤害，可导致少量表达PI-Ⅱ
√
√
BD 解析：根据题表，当砧木叶片存在创伤时，WT做接穗，m1做砧木，PI-Ⅱ在接穗叶片中大量表达，而换为m1做接穗，WT做砧木，PI-Ⅱ在接穗叶片中无表达，说明m1能合成JA，但对JA不敏感，当砧木叶片存在创伤时，WT做接穗，m2做砧木，PI-Ⅱ在接穗叶片中少量表达，但与砧木叶片无创伤时没有差异，而换为m2做接穗，WT做砧木，PI-Ⅱ在接穗叶片中大量表达，说明m2不能合成JA，但能感应JA，A错误；当砧木叶片不存在创伤时，WT同时做接穗和砧木，PI-Ⅱ在接穗和砧木叶片中均有少量表达，说明嫁接也能产生轻微伤害，B正确；m1做接穗，m2做砧木，叶片创伤，接穗叶片中茉莉酸不能被感知，蛋白酶抑制剂基因不能表达，C错误；m2做接穗，m1做砧木，叶片创伤，m1合成JA，运输到m2中，接穗叶片中茉莉酸能被感知，所以PI-Ⅱ能大量表达，D正确。
考向2| 简述实验思路、实验步骤和预期实验结果
3．(2024·全国甲卷)某种病原体的蛋白质A可被吞噬细胞摄入和处理，诱导特异性免疫。回答下列问题。
(1)病原体感染诱导产生浆细胞的特异性免疫方式属于__________。
(2)溶酶体中的蛋白酶可将蛋白质A的一条肽链水解成多个片段，蛋白酶切断的化学键是______________________________________。
(3)不采用荧光素标记蛋白质A，设计实验验证蛋白质A的片段可出现在吞噬细胞的溶酶体中，简要写出实验思路和预期结果。
________________________________________________________。
解析：(1)特异性免疫包括体液免疫和细胞免疫。病原体感染诱导产生浆细胞的特异性免疫方式属于体液免疫。(2)蛋白酶可将蛋白质A的一条肽链水解成多个片段，因此蛋白酶切断的是肽键。(3)为验证蛋白质A的片段可出现在吞噬细胞的溶酶体中，可以蛋白质A的片段为抗原，制备单克隆抗体，利用差速离心法将吞噬细胞中的溶酶体分离，并提取溶酶体中的蛋白质，利用抗原—抗体杂交技术进行检测，若出现杂交带，则表明蛋白质A的片段可出现在吞噬细胞的溶酶体中。
答案：(1)体液免疫 (2)肽键 (3)实验思路：以蛋白质A的片段为抗原，制备单克隆抗体，利用差速离心法将吞噬细胞中的溶酶体分离，并提取溶酶体中的蛋白质，利用抗原—抗体杂交技术进行检测。预期结果：出现杂交带，表明蛋白质A的片段可出现在吞噬细胞的溶酶体中 教材基础实验
1．观察类实验
实验名称 细胞的 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
观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 死细胞 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
低温诱导植物细胞染色体数目的变化 死细胞 固定前需低温处理
使用高倍显微镜观察几种细胞 活或死 细胞 细胞 按需染色 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和细胞质的流动 活细胞 叶 绿 体 无(不用染色) 藓类的叶(或菠菜叶稍带些叶肉的下表皮、黑藻叶)
2．鉴定、提取类实验
实验名称 试剂 颜色 生物材料 备注
淀粉的鉴定 碘液 蓝色 脱色的叶片等 若材料有颜色，需先脱色
还原糖的鉴定 斐林试剂 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、鸡蛋清稀释液等 先加A液，后加B液，摇匀使用
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) 加入二氧化硅是为了研磨更充分；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 鸡血细胞等 沸水浴加热5 min
3．比较几种调查类实验
实验名称 调查方法 统计方法或计算公式
种群密度的调查 样方法 种群密度＝所有样方内个体总数/样方的总面积
标记重捕法 个体总数(N)/初次捕获标记个体数(n)＝再次捕获个体数(M)/重捕的标记个体数(m)
人类遗传病发病率的调查 汇总法 发病率＝患病人数/被调查人数×100%
土壤中小动物类群丰富度的研究 取样器取样法 记名计算法、目测估计法
探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化 抽样检测法 血细胞计数板显微计数
4．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
光合作用中O2的产生 绿色植物 同位素标记法 用18O分别标记H2O和CO2
DNA是遗传物质的证据 两种肺炎链球菌 体内转化法 S型菌中存在能使R型菌转化成S型菌的“转化因子”
两种肺炎链球菌 体外转化法 DNA是肺炎链球菌的遗传物质
大肠杆菌和T2噬菌体 放射性同位素标记法 DNA是T2噬菌体的遗传物质；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
5．酒精在教材实验中的不同作用
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
冲洗卡诺氏液 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 体积分数为95%的酒精 与洗去浮色相比，洗去卡诺氏液需要更大浓度的酒精
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
DNA的粗提取与鉴定 体积分数为95%的酒精 溶解蛋白质，析出DNA
配制解 离液 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂；低温诱导植物细胞染色体数目的变化 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
杀菌 菊花的组织培养 杀菌
6．教材中与“洗”有关的实验
7．“五色法”鉴定物质
8．生物学实验中的“四类水”
试剂 用途
蒸馏水 用于配制溶液、植物激素实验、动物饲喂实验及酶实验中空白对照组设置
清水 常用于临时装片制作，生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的检测，植物细胞的吸水和失水，观察细胞有丝分裂等
无菌水 常用于植物组织培养、微生物培养与分离等实验
生理盐水 用于动物细胞的制片；动物生理实验，用于动物空白对照组注射等
9．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使用凉白开
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
线粒体提取 细胞匀浆离心
除去叶片中的叶绿素 在酒精中隔水加热
(2)化学药剂类
实验条件 常用试剂
提供CO2 NaHCO3溶液
除去容器中的CO2 NaOH溶液
(3)灭菌方法：干热灭菌、湿热灭菌、灼烧灭菌等。
(4)消毒方法：煮沸消毒法、巴氏消毒法、紫外线消毒法、化学药物消毒法等。
考向1| 显微观察、鉴定提取、调查类实验
1．(2024·北京卷)高中生物学实验中，利用显微镜观察到下列现象，其中由取材不当引起的是( )
A．观察苏丹Ⅲ染色的花生子叶细胞时，橘黄色颗粒大小不一
B．观察黑藻叶肉细胞的胞质流动时，只有部分细胞的叶绿体在运动
C．利用血细胞计数板计数时，有些细胞压在计数室小方格的界线上
D．观察根尖细胞有丝分裂时，所有细胞均为长方形且处于未分裂状态
D 解析：脂肪能被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，花生子叶不同部位细胞中的脂肪含量不同，因此在观察苏丹Ⅲ染色的花生子叶细胞时，橘黄色颗粒大小不一是由细胞中的脂肪含量不同引起的，不是取材不当引起的，A不符合题意；观察黑藻叶肉细胞的胞质流动时，出现只有部分细胞的叶绿体在运动的情况可能是部分细胞代谢低引起的，不是取材不当引起的，B不符合题意；利用血细胞计数板计数时，有些细胞压在计数室小方格的界线上，可能因稀释度不够导致细胞数较多引起的，C不符合题意；观察根尖细胞有丝分裂时，所有细胞均为长方形且处于未分裂状态，可知取材为伸长区细胞，此实验应取分生区细胞进行观察，出现此情况是由取材不当引起的，D符合题意。
2．(2021·山东卷)调查一公顷范围内某种鼠的种群密度时，第一次捕获并标记39只鼠，第二次捕获34只鼠，其中有标记的鼠15只。标记物不影响鼠的生存和活动并可用于探测鼠的状态，若探测到第一次标记的鼠在重捕前有5只由于竞争、天敌等自然因素死亡，但因该段时间内有鼠出生而种群总数量稳定，则该区域该种鼠的实际种群密度最接近于________(结果取整数)( )
A．66只/公顷 B．77只/公顷
C．83只/公顷 D．88只/公顷
B 解析：调查一公顷范围内某种鼠的种群密度时，第一次捕获并标记39只鼠中有5只由于竞争、天敌等自然因素死亡，故可将第一次标记的鼠的数量视为39－5＝34只，第二次捕获34只鼠，其中有标记的鼠15只。设该区域该种鼠的种群数量为X只，则根据计算公式可知，(39－5)/X＝15/34，解得X≈77.07，面积为一公顷，故该区域该种鼠的实际种群密度最接近于77只/公顷，B正确。
考向2| 探究类实验
3．(2024·江苏卷)关于“探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用”的实验，下列叙述正确的是( )
A．选用没有芽的枝条进行扦插，以消除枝条中原有生长素对生根的影响
B．扦插枝条应保留多个大叶片，以利用蒸腾作用促进生长调节剂的吸收
C．对照组的扦插基质用珍珠岩，实验组的扦插基质用等体积的泥炭土
D．用不同浓度的生长调节剂处理扦插枝条，也能获得相同的生根数
D 解析：本实验的自变量是植物生长调节剂的浓度，选用扦插的枝条长势和带有幼芽数量应大致相同，即保持无关变量相同且适宜，通常不用没有芽的枝条，因为芽能产生生长素促进扦插枝条生根，A错误；扦插枝条应不带有叶片，这样可以降低蒸腾作用，避免枝条中水分过快减少，从而有利于生根，B错误；对照组的扦插基质用珍珠岩，实验组的扦插基质也应该用等体积的珍珠岩，保证无关变量相同且适宜，C错误；用不同浓度的生长调节剂处理扦插枝条，也能获得相同的生根数，因为植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用表现为低浓度促进生长，过高浓度抑制生长的特性，D正确。
经典科学史中的研究方法和技术
生物学实验常用的方法技术
考向1| 科学发现类实验
1．(2023·广东卷)科学理论随人类认知的深入会不断被修正和补充，下列叙述错误的是( )
A．新细胞产生方式的发现是对细胞学说的修正
B．自然选择学说的提出是对共同由来学说的修正
C．RNA逆转录现象的发现是对中心法则的补充
D．具催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充
B 解析：细胞学说主要由施莱登和施旺建立，魏尔肖总结出“细胞通过分裂产生新细胞”是对细胞学说的修正和补充，A正确；共同由来学说指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的，自然选择学说揭示了生物进化的机制，揭示了适应的形成和物种形成的原因，共同由来学说为自然选择学说提供了基础，B错误；中心法则最初的内容是遗传信息可以从DNA流向DNA，也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，随着研究的不断深入，科学家发现一些RNA病毒的遗传信息可以从RNA流向RNA(RNA的复制)以及从RNA流向DNA(逆转录)，对中心法则进行了补充，C正确；科学家萨姆纳证明了酶是蛋白质，切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能，这一发现是对酶化学本质的认识进行了补充，D正确。
2．(2023·天津卷)科学发现含着值得后人借鉴的方法或原理。下列探究实践与科学发现运用的方法或原理不一致的是( )
选项 科学发现 探究实践
A 沃森和克里克用建构物理模型的方法研究DNA的结构 建立减数分裂中染色体变化的模型
B 鲁宾和卡门用对比实验证明光合作用中氧气的来源是水 探究酵母菌细胞呼吸的方式
C 艾弗里用减法原理证明DNA是肺炎链球菌的转化因子 探究抗生素对细菌的选择作用
D 孟德尔用统计分析法研究豌豆遗传规律 调查人群中的遗传病
C 解析：模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所做的一种简化的概括性的描述，研究DNA结构时构建了DNA双螺旋的物理模型，研究减数分裂时可通过橡皮泥等工具进行物理模型的构建，A不符合题意。鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，通过对比实验证明光合作用中氧气的来源是水；探究酵母菌呼吸方式时用的是对比实验法，分别设置有氧和无氧组进行探究，B不符合题意。在探究DNA是遗传物质的实验中，肺炎链球菌的体外实验中用对应的酶设法去除相应物质，观察其作用，用到了减法原理，研究抗生素对细菌的选择作用时，利用的是加法原理，C符合题意。孟德尔验证分离定律和摩尔根研究伴性遗传都用到了假说—演绎法，D不符合题意。
考向2| 科学方法类实验
3．(2023·辽宁卷)科学家根据对部分植物细胞观察的结果，得出“植物细胞都有细胞核”的结论。下列叙述错误的是( )
A．早期的细胞研究主要运用了观察法
B．上述结论的得出运用了归纳法
C．运用假说—演绎法将上述结论推演至原核细胞也成立
D．利用同位素标记法可研究细胞核内的物质变化
C 解析：细胞研究需要使用显微镜、放大镜等工具，一般使用显微镜，早期的细胞研究主要运用了观察法，A正确；根据部分植物细胞都有细胞核，得出植物细胞都有细胞核这一结论，运用的是不完全归纳法，B正确；原核细胞没有成形的细胞核，C错误；同位素标记法可以示踪物质的运行和变化规律，故可利用同位素标记法研究细胞核内的物质变化，D正确。
实验分析与设计
1．实验中三类变量的分析
对三类变量的要求是自变量可操作、因变量可检测、无关变量可控制。
2．实验思路的确定
3．实验步骤书写——“三步曲”
提醒：实验思路与实验步骤是进行实验前必须确定的内容。实验思路是“粗线条”的思考过程，实验步骤是“细节化”的操作流程，二者都能很好地反映出实验与探究能力。
4．实验结果与结论的预测与分析
5．实验评价与修订的“五看法”
考向1| 变量与对照的分析
1．(2022·海南卷)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是( )
A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C．四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
B 解析：本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度(NaHCO3溶液浓度)，温度和光照为无关变量，A错误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸消耗的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B正确；四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C错误；若在4 ℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。
2．(不定项)(2022·湖南卷)植物受到创伤可诱导植物激素茉莉酸(JA)的合成，JA在伤害部位或运输到未伤害部位被受体感应而产生蛋白酶抑制剂Ⅰ(PI-Ⅱ)，该现象可通过嫁接试验证明。试验涉及突变体m1和m2，其中一个不能合成JA，但能感应JA而产生PI-Ⅱ；另一个能合成JA，但对JA不敏感。嫁接试验的接穗和砧木叶片中PI-Ⅱ的mRNA相对表达量的检测结果如图表所示。
嫁接类型
砧木叶片创伤 否 是 否 是 否 是 否 是
接穗叶片 ＋＋ ＋＋＋ － － ＋ ＋＋＋ － －
砧木叶片 ＋＋ ＋＋＋ － － － － ＋＋ ＋＋＋
嫁接类型 —
砧木叶片创伤 否 是 否 是 否 是 —
接穗叶片 － － ＋ ＋ ＋＋ ＋＋＋ —
砧木叶片 － － － － ＋＋ ＋＋＋ —
注：WT为野生型，m1为突变体1，m2为突变体2；“- - - -”代表嫁接，上方为接穗，下方为砧木；“＋”“－”分别表示有无，“＋”越多表示表达量越高。
下列判断或推测正确的是( )
A．m1不能合成JA，但能感应JA而产生PI-Ⅱ
B．嫁接也产生轻微伤害，可导致少量表达PI-Ⅱ
C．嫁接类型叶片创伤，m1中大量表达PI-Ⅱ
D．嫁接类型叶片创伤，m2中大量表达PI-Ⅱ
BD 解析：根据题表，当砧木叶片存在创伤时，WT做接穗，m1做砧木，PI-Ⅱ在接穗叶片中大量表达，而换为m1做接穗，WT做砧木，PI-Ⅱ在接穗叶片中无表达，说明m1能合成JA，但对JA不敏感，当砧木叶片存在创伤时，WT做接穗，m2做砧木，PI-Ⅱ在接穗叶片中少量表达，但与砧木叶片无创伤时没有差异，而换为m2做接穗，WT做砧木，PI-Ⅱ在接穗叶片中大量表达，说明m2不能合成JA，但能感应JA，A错误；当砧木叶片不存在创伤时，WT同时做接穗和砧木，PI-Ⅱ在接穗和砧木叶片中均有少量表达，说明嫁接也能产生轻微伤害，B正确；m1做接穗，m2做砧木，叶片创伤，接穗叶片中茉莉酸不能被感知，蛋白酶抑制剂基因不能表达，C错误；m2做接穗，m1做砧木，叶片创伤，m1合成JA，运输到m2中，接穗叶片中茉莉酸能被感知，所以PI-Ⅱ能大量表达，D正确。
考向2| 简述实验思路、实验步骤和预期实验结果
3．(2024·全国甲卷)某种病原体的蛋白质A可被吞噬细胞摄入和处理，诱导特异性免疫。回答下列问题。
(1)病原体感染诱导产生浆细胞的特异性免疫方式属于 。
(2)溶酶体中的蛋白酶可将蛋白质A的一条肽链水解成多个片段，蛋白酶切断的化学键是_______________________________________________。
(3)不采用荧光素标记蛋白质A，设计实验验证蛋白质A的片段可出现在吞噬细胞的溶酶体中，简要写出实验思路和预期结果。
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)特异性免疫包括体液免疫和细胞免疫。病原体感染诱导产生浆细胞的特异性免疫方式属于体液免疫。(2)蛋白酶可将蛋白质A的一条肽链水解成多个片段，因此蛋白酶切断的是肽键。(3)为验证蛋白质A的片段可出现在吞噬细胞的溶酶体中，可以蛋白质A的片段为抗原，制备单克隆抗体，利用差速离心法将吞噬细胞中的溶酶体分离，并提取溶酶体中的蛋白质，利用抗原—抗体杂交技术进行检测，若出现杂交带，则表明蛋白质A的片段可出现在吞噬细胞的溶酶体中。
答案：(1)体液免疫 (2)肽键 (3)实验思路：以蛋白质A的片段为抗原，制备单克隆抗体，利用差速离心法将吞噬细胞中的溶酶体分离，并提取溶酶体中的蛋白质，利用抗原—抗体杂交技术进行检测。预期结果：出现杂交带，表明蛋白质A的片段可出现在吞噬细胞的溶酶体中
