(共21张PPT)
层级一:主干知识落实清单
考点1 教材基础实验
【串联整合】
1.归纳鉴定和提取类实验
砖红色
橘黄
紫色
2.比较五个显微观察类实验
甲紫
洋葱鳞片叶
3.与“洗”有关的实验操作
50%
95%
4.酒精在教材实验中的作用
无水乙醇
70%
5.教材实验中的“一材多用”——洋葱
6.六种常用调查方法
【自主落实】
[练真题]
1.(2024·湖南卷)以黑藻为材料探究影响细胞质流动速率的因素,实验结果表明新叶、老叶不同区域的细胞质流动速率不同,且新叶比老叶每个对应区域的细胞质流动速率都高。下列叙述错误的是( )
A.该实验的自变量包括黑藻叶龄及同一叶片的不同区域
B.细胞内结合水与自由水的比值越高,细胞质流动速率越快
C.材料的新鲜程度、适宜的温度和光照强度是实验成功的关键
D.细胞质中叶绿体的运动速率可作为细胞质流动速率的指标
B
2.(2024·山东卷)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验,下列说法正确的是( )
A.整个提取过程中可以不使用离心机
B.研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后,应充分摇匀再倒入烧杯中
C.鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变
D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰
A
3.(2024·黑吉辽卷)关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验,下列叙述正确的是( )
A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小
B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置
C.在同一电场作用下,DNA片段越长,向负极迁移速率越快
D.琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来
A
4.(2023·江苏卷)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是( )
A.用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素,但易出现色素带重叠
C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带,花青素位于叶绿素a、b之间
B
考点2 教材中涉及的研究方法和技术
【串联整合】
1.归纳概括常用
实验的方法技术
样方
色素
差速离心
密度梯度离心
2.两类科学技术的辨析
(1)差速离心法与密度梯度离心法
①差速离心法是用不同强度的离心力使具有不同质量的物质分级分离,密度梯度离心中单一样品组分的分离是借助于混合样品穿过密度梯度层的沉降或上浮来达到的。
②差速离心用两个甚至更多的转速,而密度梯度离心只用一个离心转速。
③差速离心是适用于混合样品中各沉降系数差别较大组分的,而密度梯度离心的物质是密度有一定差异的。
(2)荧光标记法与同位素标记法
①同位素标记法是指用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向。同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。通过追踪同位素标记的化合物,可以弄清楚化学反应的详细过程。生物学研究中常用的同位素有的具有放射性,如14C、32P、3H、35S等;有的不具有放射性,是稳定同位素,如15N、18O等。
②荧光标记法是指把生物材料荧光标记,就是这种生物材料可以发出荧光,可以用它与另外一种物质结合在一起,根据荧光出现的位置和亮度看另外一种物质所在的位置或者那种物质有多少。
③同位素标记技术,标记的是元素,可出现在不同化合物中,不会消失;荧光标记技术一般标记的是某种特定生物大分子,该分子分解则无荧光显现;两者均可用相关仪器检测追踪。
【自主落实】
[练真题]
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
2.(2022·广东卷)下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述,错误的是( )
A.孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律
B.摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上
C.赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质
D.沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式
D
3.(2022·河北卷)下列关于遗传物质DNA的经典实验的叙述,错误的是( )
A.摩尔根依据果蝇杂交实验结果首次推理出基因位于染色体上
B.孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同
C.肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术
D.双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径
A
4.(2023·山东卷)拟南芥的向光性是由生长素分布不均引起的,以其幼苗为实验材料进行向光性实验,处理方式及处理后4组幼苗的生长、向光弯曲情况如图表所示。由该实验结果不能得出的是( )
分组 处理 生长情况 弯曲情况
甲 不切断 正常 弯曲
乙 在①处切断 慢 弯曲
丙 在②处切断 不生长 不弯曲
丁 在③处切断 不生长 不弯曲
A.结构Ⅰ中有产生生长素的部位
B.①②之间有感受单侧光刺激的部位
C.甲组的①②之间有生长素分布不均的部位
D.②③之间无感受单侧光刺激的部位
D(共21张PPT)
限时练28 探究实验的设计、分析及评价
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1.(9分)(2024·山东卷)由肝细胞合成分泌、胆囊储存释放的胆汁属于消化液,其分泌与释放的调节方式如图所示。
(1)图中所示的调节过程中,迷走神经对肝细胞分泌胆汁的调节属于神经调节,说明肝细胞表面有 。肝细胞受到信号刺激后,发生动作电位,此时膜两侧电位表现为 。
ACh受体
内正外负
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(2)机体血浆中大多数蛋白质由肝细胞合成。肝细胞合成功能发生障碍时,组织液的量 (填“增加”或“减少”)。临床上可用药物A竞争性结合醛固酮受体增加尿量,以达到治疗效果,从水盐调节角度分析,该治疗方法使组织液的量恢复正常的机制为________________________________
_____________________________________________________。
(3)为研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响,据图设计以下实验,已知注射各试剂所用溶剂对实验检测指标无影响。
实验处理:一组小鼠不做注射处理,另一组小鼠注射 (填序号)。
①ACh抑制剂 ②CCK抗体 ③ACh抑制剂+CCK抗体
检测指标:检测两组小鼠的 。
实验结果及结论:若检测指标无差异,则下丘脑所在通路不受影响。
增加
药物A作用后使Na+重吸收减少,细胞外液渗透压降低,抗利尿激素分泌量减少,水的重吸收减少
②
ACh含量
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解析 (1)迷走神经对肝细胞分泌胆汁的神经调节中,肝细胞能接受神经递质ACh,是由于肝细胞表面有特异性受体。发生动作电位时,Na+内流,使膜两侧电位发生变化,由内负外正变为内正外负。
(2)肝细胞合成功能异常导致血浆蛋白含量减少,使组织液渗透压相对升高,血浆中的部分水分进入组织液,组织液增多,导致组织水肿。临床上可用药物A竞争性结合醛固酮受体增加尿量,以达到治疗效果,机制为药物A竞争性结合醛固酮受体,抑制肾小管和集合管对原尿中Na+的重吸收,细胞外液渗透压降低,抗利尿激素分泌量减少,水的重吸收减少,尿量增多,从而减轻组织水肿。
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(3)研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响,自变量是小肠Ⅰ细胞所在通路是否发挥作用,故实验组注射CCK抗体。若两组小鼠的ACh含量无差异,就说明该通路不受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响。
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2.(12分)(2025·山东泰安三模)研究发现,晚上使用手机、平板电脑和笔记本电脑的人更容易出现体重超标和高血糖。为探究其机理,科学家以小鼠为实验材料,对小鼠进行了10分钟夜
间白光暴露(光暴露),得到了图中的实验结果(图中血糖差值为0~90 min内实验后测定的血糖值与初始血糖值的差值)。
(1)正常情况下小鼠血糖升高时,胰岛素一方面促进
,进入肝、肌肉并合成糖原,进入脂肪细胞和肝细胞转变为甘油三酯等;另一方面又能抑制____________________
,使血糖恢复到正常水平。
血糖进入组织细胞进行氧化分解
葡萄糖的来源(或肝糖
原的分解和非糖物质转变成葡萄糖)
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(2)已知小鼠感受光刺激的细胞为感光神经节细胞(ipRGC),ipRGC作用于下丘脑中的相应区域,通过交感神经作用于棕色脂肪组织(功能主要是消耗葡萄糖产热)。分析图可知,血糖差值最大时小鼠细胞利用血糖的能力
(填“最强”或“最弱”),血糖差值最大发生于光暴露处理后的一段时间,原因是__________________________________________________
__________________________________。光暴露会引起交感神经______ (填“兴奋”或“抑制”),从而引起棕色脂肪细胞摄取葡萄糖的能力
。
最弱
光暴露引起的血糖升高的调节方式为神经—体液调节,激素的合成、分泌、运输需要一定的时间
抑制
减弱(或降低)
(3)下丘脑中有SCN区和SON区,其中一个区域与光暴露引起的血糖升高有关,请以小鼠为实验材料设计对照实验进行证明,写出实验思路。_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_____________________________________________________________。
取年龄、生长发育情况完全相同的正常感光小鼠若干,随机均分为甲、乙、丙三组,甲组损毁小鼠下丘脑的SCN区,乙组损毁小鼠下丘脑的SON区,丙组小鼠做手术但不损毁下丘脑,在相同条件下给予相同时间的光暴露,检测并对比甲、乙、丙三组小鼠的血糖含量
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解析 (1)胰岛素是机体中唯一降低血糖的激素,正常情况下小鼠血糖升高时,胰岛素一方面促进血糖进入组织细胞进行氧化分解,进入肝、肌肉并合成糖原,进入脂肪细胞和肝细胞转变为甘油三酯等,另一方面又能抑制葡萄糖的来源,使血糖恢复到正常水平。
(2)分析题图可知,血糖差值越大,说明光暴露条件下血糖的含量越高,此时小鼠细胞利用血糖的能力最弱;血糖差值最大发生于光暴露处理后的一段时间,原因是光暴露引起的血糖升高的调节方式为神经—体液调节,其中激素的合成、分泌、运输需要一定的时间,而棕色脂肪细胞的主要作用是消耗葡萄糖产热,由此推知光暴露减弱了棕色脂肪细胞摄取葡萄糖的能力,这与交感神经的抑制作用有关。
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(3)分析题意可知,本实验目的是以小鼠为实验材料设计对照实验进行证明下丘脑中SCN区和SON区与光暴露引起的血糖升高有关,则实验处理时自变量应是不同的区域(可通过破坏相应位置的处理进行比较),因变量是血糖浓度,故可设计实验如下:取年龄、生长发育情况完全相同的正常感光小鼠若干,随机均分为甲、乙、丙三组,甲组损毁小鼠下丘脑的SCN区,乙组损毁小鼠下丘脑的SON区,丙组小鼠做手术但不损毁下丘脑,在相同条件下给予相同时间的光暴露,检测并对比甲、乙、丙三组小鼠的血糖含量。
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3.(9分)(2025·四川绵阳模拟)脊蛙是指人工去除大脑,而保留脊髓的蛙。这种处理方式使得脊蛙在失去大脑控制的情况下,仍然能够通过脊髓进行一些基本的反射活动。在正常情况下,无论单独刺激脊蛙左后肢还是右后肢,这时左后肢和右后肢均会出现收缩反应,其部分原理可用如图表示。回答下列问题。
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(1)写出正常情况下,刺激右后肢时,脊蛙发生缩腿反射的具体反射过程为
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_____________________________________________________________。
(用箭头和文字表示)。
右后肢感受器→右后肢传入神经→神经中枢→右后肢传出神经→右后肢收缩、右后肢感受器→右后肢传入神经→神经中枢→左后肢传出神经→左后肢收缩
(2)在某次实验过程中,不小心破坏了脊蛙左后肢的部分结构,经初步判定可能是左传入神经或左传出神经被破坏,其他结构完好。请设计一个简单实验来确认这只脊蛙究竟是左传入神经还是左传出神经被破坏,写出实验思路和结果。
答案一:刺激破坏后的左后肢,观察左、右后肢的运动情况。
若刺激左后肢,左后肢和右后肢都不收缩,则是左后肢的传入神经受到了破坏;
若刺激左后肢,左后肢不收缩,右后肢收缩,则是左后肢传出神经受到了破坏。
答案二:分别刺激破坏后的左后肢和正常的右后肢,观察左、右后肢的运动情况。
若刺激左后肢,左后肢和右后肢都不收缩,则是左后肢的传入神经受到了破坏;
若刺激右后肢,左后肢不收缩,右后肢收缩,则是左后肢传出神经受到了破坏。
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解析 (1)反射活动完成需要经过完整的反射弧,据图可知,正常情况下,刺激右后肢时,脊蛙发生缩腿反射的具体反射过程为右后肢感受器→右后肢传入神经→神经中枢→右后肢传出神经→右后肢收缩、右后肢感受器→右后肢传入神经→神经中枢→左后肢传出神经→左后肢收缩。
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(2)反射活动需要经过完整的反射弧来实现,如果反射弧中任何环节在结构或功能上受损,反射就不能完成。若传入神经受损,则神经系统无法接受信号,也无法支配效应器活动;若传出神经受损,则神经系统能接受信号,但效应器无法活动。由此设计实验的思路有两种方案,实验设计及其结果为:①刺激破坏后的左后肢,观察左、右后肢的运动情况,若刺激左后肢,左后肢和右后肢都不收缩,则是左后肢的传入神经受到了破坏,若刺激左后肢,左后肢不收缩,右后肢收缩,则是左后肢传出神经受到了破坏;②分别刺激破坏后的左后肢和正常的右后肢,观察左、右后肢的运动情况,若刺激左后肢,左后肢和右后肢都不收缩,则是左后肢的传入神经受到了破坏,若刺激右后肢,左后肢不收缩,右后肢收缩,则是左后肢传出神经受到了破坏。
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4.(10分)(2025·宁夏银川二模)我国西北地区有较大面积的干旱、半干旱的沙化草地需要进行生态修复。土壤培肥是提高土壤肥力的最直接途径,也是沙化草地进行生态修复的关键措施之一。回答下列问题。
(1)过度放牧会使草原退化甚至沙化,这是因为生态系统的 能力是有限的。调查发现,沙化地区风沙较大,优势植物是树冠低矮、根系发达的灌木,请结合灌木的特点解释其适应沙化环境的原因:
_______________________________________________________________
_______________________。
自我调节
灌木树冠低矮,具有防风固沙的功能;根系发达,能从土壤中吸收较多的水分,从而适应沙化环境
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(2)由于资源匮乏导致沙化地带生物多样性水平较低,在长期自然选择中,生态位有高度重叠的草原动物可以通过____________________________
(答出两点即可)等生态位分化方式降低竞争强度,从而实现共存。
改变食物种类,形成不同食性;
划分分布区域和活动范围;错开活动时间等
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(3)为探究不同培肥模式对沙化草地土壤改良与植被恢复的影响,进行了相关的实验。
①思路:设置施用无机肥(N)、有机肥(O)、有机肥+无机肥配施(NO),以不施肥为对照(CK),分析不同培肥模式下土壤pH、土壤有机质及地上植被盖度和生物量的变化特征,以筛选适宜的培肥模式。
②方法:在每年生长季前期对各个实验区进行不同模式的培肥,两年后在每个实验区 选取样方,齐地面剪取植被地上部分,经______________ 处理后称量计算地上生物量。采集土壤样品进行一定处理后,用于测定土壤pH、土壤有机质含量等。
随机
烘干(或干燥)
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③结果:不同培肥处理对沙化草地土壤pH、土壤有机质及植被盖度和地上生物量的影响如图甲、乙、丙所示。
甲
乙
丙
④分析:根据实验结果,施用无机肥能提高__________________________
,但会导致土壤 ,配施有机肥有减缓作用。
土壤有机质的含量、提高植被
盖度和地上生物量
酸化(或pH下降)
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解析 (1)过度放牧会使草原退化甚至沙化,该事实说明生态系统的自我调节能力是有限的。调查发现,沙化地区风沙较大,而灌木树冠低矮,具有防风固沙的功能;灌木根系发达,能从土壤中吸收较多的水分,从而适应沙化环境,即灌木树冠低矮,根系发达,因而有利于适应沙漠缺水、多风的环境,所以灌木会很快成为沙化地区的优势物种。
(2)生态位有重叠的草原动物可以通过改变食物种类,形成不同食性,划分分布区域和活动范围,错开活动时间等生态位分化方式降低竞争强度,从而实现共存,进而有利于生态系统稳定性提高。
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(3)本实验的目的是探究不同培肥模式对沙化草地土壤改良与植被恢复的影响,本实验的自变量为培肥模式不同,因变量为土壤pH、土壤有机质及地上植被盖度和生物量的变化。在每年生长季前期对各个实验区进行不同模式的培肥,两年后在每个实验区随机选取样方,避免人为因素的干扰,齐地面剪取植被地上部分,烘干(或干燥)后称量计算地上生物量。分析:根据实验结果,施用无机肥能提高土壤有机质的含量、提高植被盖度和地上生物量,但会导致土壤酸化(或pH下降),进而影响植被的生长,配施有机肥有减缓作用。(共27张PPT)
限时练27 大单元九查缺补漏保分练
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[刷真题]
1.(2025·广东卷)某同学使用双缩脲试剂检测豆浆中的蛋白质。下列做法错误的是( )
A.用蒸馏水稀释豆浆作样液
B.在常温下检测
C.用未加试剂的样液作对照
D.剩余豆浆不饮用
C
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解析 未经稀释的豆浆样液过于黏稠,易附着试管壁导致反应不均匀或清洗困难,影响显色观察和结果判定,故反应前需用蒸馏水稀释豆浆作样液,A项正确。蛋白质与双缩脲试剂产生紫色反应在常温下进行,B项正确。本实验能够前后自身对照,无需用未加试剂的样液作对照,C项错误。实验所用豆浆一般未经煮沸,故剩余豆浆不建议饮用,D项正确。
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2.(2025·湖南卷)用替代的实验材料或者试剂开展下列实验,不能达成实验目的的是( )
选项 实验内容 替代措施
A 用高倍显微镜观察叶绿体 用“菠菜叶”替代“藓类叶片”
B DNA的粗提取与鉴定 用“猪成熟红细胞”替代“猪肝细胞”
C 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 用“醋酸洋红液”替代“甲紫溶液”
D 比较过氧化氢在不同条件下的分解 用“过氧化氢酶溶液”替代“肝脏研磨液”
B
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解析 藓类叶片薄,只有一层细胞,可直接用于观察叶绿体,菠菜叶由多层细胞构成,但可用菠菜叶稍带些叶肉的下表皮细胞来观察叶绿体,因为叶肉细胞中有叶绿体,所以能用“菠菜叶”替代“藓类叶片”进行高倍显微镜观察叶绿体的实验,A项正确。猪是哺乳动物,猪成熟红细胞没有细胞核和众多细胞器,不含DNA,而猪肝细胞含有细胞核和线粒体等含有DNA的结构,所以不能用“猪成熟红细胞”替代“猪肝细胞”进行DNA的粗提取与鉴定实验,B项错误。醋酸洋红液和甲紫溶液都属于碱性染料,都能使染色体着色,所以在观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂实验中,能用“醋酸洋红液”替代“甲紫溶液”,C项正确。肝脏研磨液中含有过氧化氢酶,所以在比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中,能用“过氧化氢酶溶液”替代“肝脏研磨液”,D项正确。
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3.(2025·安徽卷)运用某些化学试剂可以检测生物组织中的物质或相关代谢物。下列叙述正确的是( )
A.蔗糖溶液与淀粉酶混合后温水浴,加入斐林试剂可反应生成砖红色沉淀
B.淡蓝色的双缩脲试剂可与豆浆中的蛋白质结合,通过吸附作用显示紫色
C.苏丹Ⅲ染液可与花生子叶中的脂肪结合,通过化学反应形成橘黄色
D.橙色的酸性重铬酸钾溶液可与酒精或葡萄糖发生反应,变成灰绿色
D
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解析 酶具有专一性,淀粉酶能催化淀粉分解产生麦芽糖而不能催化蔗糖水解,蔗糖不具有还原性,与斐林试剂在温水浴条件下不会生成砖红色沉淀,A项错误。双缩脲试剂由0.1 g/mL的NaOH溶液和0.01 g/mL的CuSO4溶液(淡蓝色或蓝色)组成,用其检测蛋白质时,需将组织样液与NaOH溶液混匀后再滴加少量CuSO4溶液,其原理是蛋白质在碱性条件下与Cu2+反应生成紫色络合物,并非是吸附作用的结果,B项错误。脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,不是发生化学反应的结果,C项错误。橙色的重铬酸钾溶液在酸性(浓硫酸)条件下与酒精发生氧化还原反应,变成灰绿色,酸性重铬酸钾溶液也能与葡萄糖发生反应,变成灰绿色,D项正确。
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4.(2025·黑吉辽蒙卷)下列关于实验操作和现象的叙述,错误的是( )
A.观察叶绿体的形态和分布,需先用低倍镜找到叶绿体再换用高倍镜
B.用斐林试剂检测梨汁中的还原糖时,需要加热后才能呈现砖红色
C.将染色后的洋葱根尖置于载玻片上,滴清水并盖上盖玻片即可观察染色体
D.分离菠菜叶中的色素时,因层析液有挥发性,需在通风好的条件下进行
C
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解析 观察叶绿体的形态和分布,需先用低倍镜找到叶绿体再换用高倍镜,A项正确。新鲜配制的斐林试剂的有效成分是Cu(OH)2,需在加热条件下才能被还原,生成砖红色沉淀(Cu2O),B项正确。观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂实验中,用镊子将染色后的洋葱根尖取出来,放在载玻片上,加一滴清水,并用镊子尖把根尖弄碎,盖上盖玻片。然后,用拇指轻轻地按压盖玻片,使细胞分散开来,再进行观察,C项错误。层析液通常由石油醚、丙酮和苯混合而成,具有挥发性,分离菠菜叶中的色素时,需在通风好的条件下进行,D项正确。
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5.(2025·陕晋宁青卷)对下列关于中学生物学实验的描述错误的是( )
①探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
②观察植物细胞的质壁分离现象
③探究培养液中酵母菌种群数量的变化
④观察植物细胞的有丝分裂
⑤观察叶绿体和细胞质的流动
⑥DNA的粗提取与鉴定
A.①⑥通过观察颜色判断实验结果
B.③⑥均须进行离心操作
C.②④均可使用洋葱作为实验材料
D.②⑤实验过程均须保持细胞活性
B
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解析 ①检测试剂为斐林试剂,可通过观察有无砖红色沉淀来判断实验结果;⑥在一定温度下,DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色,可通过观察颜色判断实验结果,A项正确。③探究酵母菌种群数量变化,用血细胞计数板进行观察计数,无须离心操作;⑥DNA的粗提取与鉴定,提取DNA时既可用静置沉降法,也可以用离心法,B项错误。②观察植物细胞的质壁分离现象,可选择紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料;④观察植物细胞的有丝分裂常选择洋葱根尖分生区组织,C项正确。②只有活细胞的细胞膜和液泡膜才具有选择透过性,才能发生质壁分离;⑤活细胞的细胞质才能流动,因此②⑤实验过程均须保持细胞活性,D项正确。
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6.(2025·山东卷)“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”,下列说法错误的是( )
A.应使用干燥的定性滤纸
B.绿叶需烘干后再提取色素
C.重复画线前需等待滤液细线干燥
D.无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代
B
解析 使用干燥定性滤纸,可防止水分干扰色素分离,A项正确。绿叶烘干会破坏色素(叶绿素易分解),应选新鲜绿叶提取,B项错误。重复画线前等待滤液细线干燥,能让色素量叠加,使色素带更清晰,C项正确。95%乙醇加无水碳酸钠除水后,可替代无水乙醇提取色素,D项正确。
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7.(2025·河北卷)某科创小组将叶绿素合成相关基因转入小麦愈伤组织,获得再生植株,并进行相关检测。下列实验操作错误的是( )
A.将种子消毒后,取种胚接种到适当的固体培养基诱导愈伤组织
B.在提取的DNA溶液中加入二苯胺试剂,沸水浴后观察颜色以鉴定DNA
C.将小麦色素提取液滴加到滤纸条,然后将色素滴加部位浸入层析液进行层析
D.对叶片抽气处理后,转到富含CO2的清水中,探究不同光照下的光合作用强度
C
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解析 种子消毒可避免杂菌污染,种胚是合适的外植体,将其接种到固体培养基(含植物激素等)可诱导愈伤组织,A项正确。DNA与二苯胺试剂在沸水浴条件下反应显蓝色,可用于鉴定DNA,B项正确。分离光合色素时,应用毛细吸管吸取少量滤液在滤纸条上画细线,且滤液细线不能浸入层析液,否则色素会溶解在层析液中,无法实现分离,C项错误。对叶片抽气处理排除空气(主要是O2),转到富含CO2的清水中,通过改变光照等条件,可根据叶片上浮情况等探究不同光照下的光合作用强度(光合作用产生O2使叶片上浮),D项正确。
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8.(2025·江苏卷)关于“研究土壤中动物类群的丰富度”实验,下列叙述错误的是( )
A.设计统计表格时应将物种数和个体数纳入其中
B.可用采集罐采集土壤动物
C.不宜采用样方法调查活动能力强的土壤动物
D.记名计数法适用于体型小且数量极多的土壤动物
D
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解析 全面了解物种丰富度,既要统计群落中的物种数,也要统计各物种的个体数,A项正确。在研究土壤中动物类群的丰富度时,常采用取样器取样法,即用采集罐等取样器进行取样,B项正确。对植物和活动能力较弱的昆虫等动物,可采用样方法调查其种群密度或丰富度,而对于活动能力强的土壤动物,不宜采用样方法进行调查,C项正确。记名计数法一般适用于个体较大、种群数量有限的物种,D项错误。
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[刷模拟]
9.(2025·河北邯郸模拟)下列关于实验操作的叙述,正确的是( )
A.在提取绿叶中色素的实验中,加入无水乙醇的目的是使研磨更加充分
B.利用同位素15N标记和DNA离心技术,验证了DNA的半保留复制方式
C.将扩增得到的PCR产物进行凝胶电泳时,应先接通电源后加样
D.分离和计数土壤中分解尿素的细菌时,应选择平板划线法进行接种
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解析 在提取绿叶中色素的实验中,加入无水乙醇的主要目的是作为溶剂来溶解绿叶中的色素,使其能够从叶片中释放出来,A项错误。证明DNA半保留复制方式的实验中,用到了同位素标记法,在这个实验中,通常使用氮的同位素15N来标记DNA分子中的氮原子。随后通过密度梯度离心方法分析子代DNA的密度或分子量,从而证明DNA是以半保留的方式进行复制的,B项正确。在进行凝胶电泳时,正确的操作顺序应该是先加样,后接通电源,如果先接通电源,可能会导致样品在凝胶中扩散的时间不同,影响电泳结果,C项错误。在分离和计数土壤中分解尿素的细菌时,应该选择稀释涂布平板法进行接种,这种方法能够将单个细菌分散在培养基表面,形成单独的菌落,从而方便计数,平板划线法主要用于纯化菌种,通过连续划线使细菌逐渐稀释,最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落,但不适合用于计数,D项错误。
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10.(2025·福建漳州模拟)生物学是在实验的基础上不断发展的,在中学教材中也有很多探究实验。下列有关生物实验的说法,正确的是( )
A.探究微生物的分解作用时,实验组土壤需要经60 ℃恒温处理
B.在探究温度影响酶活性的实验中,可以选择过氧化氢作为反应底物
C.光学显微镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂装片时可看到交换过程
D.高倍镜下观察到的黑藻细胞细胞质流动方向与实际的细胞质流动方向相反
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解析 探究微生物的分解作用时,实验组土壤需要经60 ℃恒温处理,这样可以杀死土壤中的微生物,同时又能保持土壤的理化性质相对稳定,A项正确。在探究温度影响酶活性的实验中,不能选择过氧化氢作为反应底物,因为过氧化氢在高温下会自行分解,无法准确体现酶活性受温度的影响,B项错误。光学显微镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂装片时,交换过程属于分子水平的变化,而且装片中细胞已死亡,在光学显微镜下是看不到的,C项错误。高倍镜下观察到的黑藻细胞细胞质流动方向与实际的细胞质流动方向是相同的,D项错误。
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11.(2025·陕西咸阳三模)实验中材料和试剂的选择、实验操作和结果分析等都直接关系到实验的成功与否。下列叙述正确的是( )
A.用高倍显微镜观察黑藻细胞细胞质流动的实验,需选定观察细胞的细胞膜或周边其他结构为参照
B.观察植物细胞的质壁分离和复原实验,用适宜浓度的KNO3溶液代替蔗糖溶液,可简化实验步骤
C.检测生物组织中的脂肪实验,用无水乙醇洗去浮色可提高实验观察效果
D.证明DNA半保留复制的实验,应用了放射性同位素标记技术
B
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解析 观察黑藻细胞质流动时,通常以细胞质内的叶绿体等颗粒的运动为标志,A项错误。用适宜浓度的KNO3溶液替代蔗糖溶液时,细胞会先因渗透失水发生质壁分离,随后通过主动吸收K+和N使细胞液浓度升高,细胞吸水自动复原,故用适宜浓度的KNO3溶液代替蔗糖溶液,可简化实验步骤,B项正确。检测脂肪时,苏丹Ⅲ染色后需用体积分数为50%的酒精洗去浮色,而非无水乙醇,C项错误。证明DNA半保留复制的实验利用的是15N与密度梯度离心技术,其中15N无放射性,D项错误。
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12.(2025·四川内江三模)科学研究离不开实验。下列教材有关实验操作或方法能达到实验目的的是( )
A.用质壁分离和质壁分离复原验证动物细胞的死活
B.用双缩脲试剂检测某保健品中必需氨基酸的含量
C.向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境
D.调查某草地中趋光性昆虫的丰富度时,使用黑光灯诱捕昆虫
D
解析 动物细胞没有细胞壁,因此不能用质壁分离和质壁分离复原验证动物细胞的死活,A项错误。双缩脲试剂可与蛋白质发生紫色反应,但不能与氨基酸反应,B项错误。向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无氧环境,C项错误。调查某草地中趋光性昆虫的丰富度时,可利用黑光灯诱捕法,即使用黑光灯诱捕昆虫,D项正确。
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13.(2025·河南模拟)科学探究是生物学科核心素养之一,下列有关教材实验探究的说法正确的是( )
A.如果“探究某种物质的运输方式”,向实验组中加入适量的呼吸酶抑制剂的设计是采用了加法原理
B.“探究酵母菌细胞的呼吸方式”实验需要设置有氧和无氧两种条件,其中有氧的为实验组,无氧的为对照组
C.设计预实验是为了避免实验偶然性,排除其他干扰因素对实验结果的影响
D.“探究植物细胞的吸水和失水”实验中,用低倍镜观察中央液泡大小和原生质层位置的变化
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解析 如果“探究某种物质的运输方式”,向实验组中加入适量的呼吸酶抑制剂的设计是采用了减法原理,去除了能量的作用,A项错误。“探究酵母菌细胞的呼吸方式”实验,通过设置有氧和无氧两种条件探究酵母菌细胞的呼吸方式,运用对比实验法,有氧条件和无氧条件都是实验组,B项错误。进行预实验的目的是为正式实验摸索实验条件,检验实验设计的科学性与可行性,减少浪费,C项错误。“探究植物细胞的吸水和失水”实验中,在低倍镜下即可观察细胞中央液泡的大小和原生质层的位置,D项正确。
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14.(2025·云南昆明模拟)生物学发展离不开实验探究,下列关于教材实验的叙述,正确的是( )
A.探究过氧化氢酶活性最适pH时,应进行预实验以摸索实验条件并减少误差
B.恩格尔曼利用水绵和需氧细菌证明了叶绿体是进行光合作用的场所
C.观察叶绿体和细胞质流动时,宜选用黑藻的根尖分生区作为实验材料
D.观察洋葱根尖细胞有丝分裂时,可观察到多数细胞的染色体排列在赤道板附近
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解析 预实验的目的是探索实验条件,还可以检验实验设计的科学性和可行性,避免盲目开展实验造成人力、物力和财力的浪费,但预实验并不能减少实验误差。减少实验误差可通过多次重复实验等方法,A项错误。恩格尔曼利用水绵和需氧细菌进行实验,需氧细菌会聚集在氧气含量高的部位,实验结果表明需氧细菌集中在叶绿体被光束照射的部位,从而证明了叶绿体是进行光合作用的场所,B项正确。黑藻的根尖分生区细胞没有叶绿体,无法用于观察叶绿体。观察叶绿体和细胞质流动时,宜选用黑藻幼嫩的小叶等作为实验材料,C项错误。观察洋葱根尖细胞有丝分裂时,细胞在解离时已经死亡,不能观察到动态的变化过程。由于细胞周期中分裂间期时间远远长于分裂期,所以大多数细胞处于分裂间期,而染色体排列在赤道板附近是有丝分裂中期的特征,处于该时期的细胞数量较少,D项错误。(共26张PPT)
层级二 二轮核心 精研专攻
【单元网络构建】
突破点 探究实验的设计、分析及评价
【高考命题预测】
探究性实验通常结合遗传与变异、动物生命活动的调节等板块考查,题目的情境多来源于大学教材或当前科学热点的相关论文素材,通过科学实践与概念学习,考查实验方案设计、实验结果分析、实验结论得出等。
聚焦1实验思路与实验步骤的书写
【练真题 明方向】
1.(2025·江苏卷)人体具有自我防御能力,能抵御病原体的侵袭。干扰素基因刺激因子(STING)是人体免疫功能的关键参与者,细胞中STING转运到高尔基体后,可激活STING信号通路,促进免疫相关基因的表达,如图1所示。请回答下列问题。
图1
(1)有病毒入侵时,囊泡将STING转运进入高尔基体,体现囊泡和高尔基体的膜具有 性。到达高尔基体的STING与蛋白激酶TBK1结合形成蛋白复合物,水解 直接提供能量,磷酸化激活干扰素调控因子IRF3。
(2)激活的IRF3进入细胞核,促进细胞表达干扰素,抑制病毒增殖,这种免疫类型为 。
(3)STING蛋白复合物还可以激活转录因子NFκB,促进细胞表达抗原呈递相关蛋白,进而可将入侵病毒的抗原呈递在细胞表面,有利于T细胞通过
识别到病毒抗原后活化,裂解被病毒感染的靶细胞,这种免疫方式为 。
一定的流动
ATP
非特异性免疫
受体
细胞免疫
(4)我国科学家研究发现,有些2型糖尿病患者的胰岛B细胞中STING信号通路异常。
①健康状态下,胰岛B细胞分泌的胰岛素作用于靶细胞,促进血糖进入细胞进行氧化分解,促进 ,与胰岛A细胞分泌的
共同维持血糖稳态。
血糖合成糖原或转化为非糖物质
胰高血糖素
②为探究胰岛B细胞中STING缺失与胰岛B细胞功能异常的关系,研究人员以正常小鼠和胰岛B细胞中STING基因敲除的小鼠为研究对象,分别分离了胰岛B细胞,开展两组实验:一组检测细胞中胰岛素基因的表达量,结果见图2;另一组用高糖溶液刺激,检测培养液中胰岛素的含量,结果见图3。根据图2、图3可得出结论:
。
图2
图3
STING基因缺失不影响胰岛B细胞中胰岛素基因的转录,但会影响高糖信号的转导,使胰岛B细胞对血糖变化不敏感,胰岛素的分泌过程受阻
③依据上述研究,研发治疗血糖异常相关的新药物,还需探明胰岛B细胞中STING信号通路作用的分子机制。为筛选出STING基因敲除小鼠胰岛B细胞中表达量显著变化的基因,研究人员用小鼠开展了实验研究。请选出3个关键步骤,并按照实验流程排序: (填字母)。
a.提取正常组和STING基因敲除组小鼠胰岛B细胞的DNA
b.提取正常组和STING基因敲除组小鼠胰岛B细胞的RNA
c.逆转录成cDNA后,扩增、测序分析
d.PCR扩增,测序分析
e.确定差异表达基因,进行实验验证
bce
解析 (1)囊泡转运STING进入高尔基体体现了膜具有一定的流动性;细胞供能直接物质是ATP,水解ATP为STING复合物的激活提供能量。
(2)干扰素抑制病毒增殖无特异性,属于非特异性免疫。
(3)T细胞通过其表面的受体特异性识别病毒抗原;T细胞裂解被病毒感染的靶细胞,这种免疫方式为细胞免疫。
(4)①健康状态下,胰岛B细胞分泌的胰岛素作用于靶细胞,促进组织细胞对葡萄糖的摄取、利用或储存,具体表现为促进血糖进入细胞进行氧化分解,促进血糖合成糖原或转化为非糖物质;胰岛A细胞分泌胰高血糖素,与胰岛素协同维持血糖稳态。②结合图2可知,两组胰岛素基因mRNA相对表达量基本无差异,表明STING基因缺失后胰岛素基因的转录未受影响,图3显示未高糖处理时,两组的胰岛素相对含量基本相同,高糖处理时STING基因敲除组胰岛素相对含量明显低于正常组,故STING基因缺失会影响高糖信号转导,使胰岛B细胞对血糖变化不敏感,胰岛素的分泌过程受阻。③筛选表达量差异基因实验:先提取两组RNA(b),逆转录为cDNA后,扩增并测序分析(c),最后验证差异基因(e),流程为bce。
【归纳拓展】
1.实验思路与实验步骤书写技巧的比较
2.书写实验思路和实验步骤的注意点
(1)要求写出实验思路和实验步骤的试题,都要注意“无关变量”的描述,尤其是写出实验步骤类试题。因为无关变量是决定实验成败的关键因素,写实验步骤时,必须要对无关变量的操作作出说明。
(2)在一个实验中,人为设置的变量,除了自变量,都是无关变量,若有无关变量的具体内容(如某种酶发挥作用的最适温度为37 ℃),则需明确写出;若没有无关变量的具体数值(如保温时间),则可用“适宜且相等”“理想条件下”等文字表述。
聚焦2准确表达实验结果和实验结论
【练真题 明方向】
2.(2023·湖北卷节选)研究发现,实验动物被脊髓灰质炎病毒侵染后,发生了肢体运动障碍。为判断该动物的肢体运动障碍是否为脊髓灰质炎病毒直接引起的骨骼肌功能损伤所致,以电刺激的方法设计实验,实验思路是
,
预期实验结果和结论是
。
用适宜大小的电流刺激该动物的骨骼肌(效应器)部位,观察该动物的骨骼肌是否收缩(或肢体运动情况)
若骨骼肌不收缩(或肢体运动障碍),则脊髓灰质炎病毒直接引起骨骼肌功能损伤;若骨骼肌收缩(或肢体运动正常),则脊髓灰质炎病毒没有引起骨骼肌功能损伤
3.(2025·湖南卷)气味分子与小鼠嗅细胞膜上特定受体结合,激活嗅细胞,嗅觉神经通路兴奋,产生嗅觉。激活小鼠LDT脑区细胞,奖赏神经通路兴奋,可使其愉快;而激活LHb脑区细胞,惩罚神经通路兴奋,可使其痛苦。实验小鼠的嗅细胞、LDT和LHb脑区细胞可被特殊光源激活。A和C是两种气味完全不同的物品,小鼠嗅细胞M、嗅细胞X分别识别A、C中的气味分子。研究人员通过以下实验探讨脑的某些高级功能,实验如表。回答下列问题。
组别 处理 处理24 h后放入观测盒中,记录小鼠在两侧的停留时间
足部反复电击 特殊光源反复刺激 嗅细胞M LDT LHb 对照 - - - - 无差异
Ⅰ √ √ - - 较长时间停留在有C的一侧
Ⅱ - √ - - 无差异
组别 处理 处理24 h后放入观测盒中,记录小鼠在两侧的停留时间
足部反复电击 特殊光源反复刺激 嗅细胞M LDT LHb Ⅲ - - √ - 无差异
Ⅳ - √ √ - 较长时间停留在有A的一侧
Ⅴ - - - √ 无差异
Ⅵ - √ - √
注:观测盒内正中间用带小孔的隔板分为左右两侧,分别放置物品A和C,小鼠可通过小孔在盒内自由移动。“-”表示未处理,“√”表示处理,两个“√”表示同时实施两种处理。
(1)当观测盒中Ⅳ组小鼠接触物品A时,产生兴奋的神经通路是
和 。该组小鼠在建立条件反射的过程中,条件刺激的靶细胞是 。
(2)推测Ⅵ组的结果是 。
(3)Ⅰ和Ⅳ组小鼠的行为特点存在差异,从脑的高级功能角度分析,这与小鼠脑内储存的 不同有关。若要实现实验小鼠偏爱物品C,写出处理措施: (不考虑使用任何有气味的物品)。
嗅觉神经通路
奖赏神经通路
嗅细胞M
较长时间停留在有C的一侧
记忆
用特殊光源反复同时刺激嗅细胞X和LDT脑区细胞
解析 (1)由题意和表中信息可知:嗅细胞是一种化学感受器。Ⅳ组实验小鼠的嗅细胞M和LDT脑区细胞被特殊光源激活,处理24 h后放入观测盒中,该组小鼠较长时间停留在有A的一侧,说明当观测盒中Ⅳ组小鼠接触物品A时,产生兴奋的神经通路是嗅觉神经通路和奖赏神经通路。该组小鼠在建立条件反射的过程中,条件刺激的靶细胞是嗅细胞M。
(2)激活LHb脑区细胞,惩罚神经通路兴奋,可使其痛苦,对比Ⅰ组(足部反复电击和激活嗅细胞M)的观测结果,可推测:同时激活Ⅵ组实验小鼠的嗅细胞M和LHb脑区细胞,小鼠会较长时间停留在有C的一侧。
(3)Ⅰ和Ⅳ组小鼠的行为特点存在差异,从脑的高级功能角度分析,是由小鼠脑内产生和储存的记忆不同引起的。小鼠嗅细胞X识别C中的气味分子,激活小鼠LDT脑区细胞,奖赏神经通路兴奋,可使其愉快,若要实现实验小鼠偏爱物品C,可对小鼠用特殊光源反复同时刺激嗅细胞X和LDT脑区细胞。
【归纳拓展】
探究性实验中预期实验结果及结论的分析模式
(1)以“结论→结果”为序,分析可能的实验结果(逆向思维)。采用“假设法”逐条列举,不要重复、遗漏。
(2)以“结果→结论”为序,书写预期实验结果及结论(顺向答题)。一般的书写模式为若……(实验结果),则……(实验结论)。
采用上述分析模式时,一定要注意区分“分析顺序”和“书写顺序”,不能混淆。
辨析:由于验证性实验结果和结论可以预知(实验只是为了再次验证),一般用陈述式,即由于出现了现象1,所以结论确实是A。
聚焦3实验方案和实验步骤的评价和完善
【练真题 明方向】
4.(2024·广东卷)某湖泊曾处于重度富营养化状态,水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段,成功实现了水体生态恢复。引种的3种多年生草本沉水植物(①金鱼藻、②黑藻、③苦草,答题时植物名称可用对应序号表示)在不同光照强度下光合速率及水质净化能力见下图。
图a
图b
回答下列问题。
(1)湖水富营养化时,浮游藻类大量繁殖,水体透明度低,湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于 的有机物,最终衰退和消亡。
呼吸作用消耗
(2)生态恢复后,该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构,从湖底到水面依次是 ,其原因是 。
(3)为了达到湖水净化的目的,选择引种上述3种草本沉水植物的理由是 ,三者配合能实现综合治理效果。
③②①
③②①达到最大光合速率时的光照强度依次升高
①(金鱼藻)除藻率高,②(黑藻)除氮率高,③(苦草)除磷率高
(4)上述3种草本沉水植物中只有黑藻具C4光合作用途径(浓缩CO2形成高浓度C4后,再分解成CO2传递给C5)使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用,在水生植物群落中竞争力较强。根据图a设计一个简单的实验方案,验证黑藻的碳浓缩优势,完成下列表格。
实验设计方案 实验材料 对照组: 实验组:黑藻
实验条件 控制光照强度为 μmol/(m2·s)
营养及环境条件相同且适宜,培养时间相同
控制条件
测量指标
金鱼藻
500
CO2浓度较低且相同
O2的释放量
(5)目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良,此外,大量沉水植物叶片凋落,需及时打捞,增加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施。
。
在浅水区种植挺水植物为沉水植物遮光,恢复该湖泊生态系统的食物链
解析 (1)湖底光照不足,原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于呼吸作用消耗的有机物,最终衰退和消亡。(2)由题图可知,③②①达到最大光合速率时的光照强度依次升高,因此生态恢复后,该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构,从湖底到水面依次是③②①。(3)据题图可知,金鱼藻除藻率高,黑藻除氮率高,苦草除磷率高,三者配合能高效去除氮、磷和藻,实现综合治理效果。
(4)本实验的目的是验证黑藻的碳浓缩优势,自变量是植物种类,因此对照组是金鱼藻。无关变量应该保持相同且适宜。黑藻在光照强度为500 μmol/(m2·s)时光合速率最大,且此光照强度下金鱼藻与黑藻的光合速率相等,因此应控制光照强度为500 μmol/(m2·s),同时,还应使CO2浓度较低且相同。因变量是光合速率的大小,检测指标是单位时间O2的释放量。(5)目前的两个实际问题是湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良,大量沉水植物叶片凋落,需及时打捞,增加维护成本。解决措施为在浅水区种植挺水植物为沉水植物遮光,恢复该湖泊生态系统的食物链。
【归纳拓展】“五看法”评价实验设计的方案
