實(shí)驗(yàn)技能一 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則(2017·全國，29)根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型，有些病毒對人類健康會造成很大危害。通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換，請利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以確定一種新病毒的類型。簡要寫出(1)實(shí)驗(yàn)思路；(2)預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論即可。(要求：實(shí)驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個組)審題關(guān)鍵信息：病毒營寄生生活，由蛋白質(zhì)和核酸組成，核酸是DNA或RNA，只含有二者中的一種，DNA和RNA在化學(xué)組成上的區(qū)別如下：核酸五碳糖含氮堿基DNA脫氧核糖A、G、C、TRNA核糖A、G、C、U信息：強(qiáng)調(diào)了堿基，二者堿基的區(qū)別：DNA特有T，RNA特有U。信息：放射性同位素標(biāo)記法是指用放射性的同位素替代某化合物中的特殊元素，來追蹤該化合物的運(yùn)行和變化過程的方法。回憶相關(guān)內(nèi)容：研究內(nèi)容標(biāo)記方法分泌蛋白的合成、加工和運(yùn)輸過程將3H標(biāo)記的亮氨酸注射到胰腺細(xì)胞中光合作用中氧氣中的氧的來源用18O分別標(biāo)記光合作用的原料H2O和CO2光合作用暗反應(yīng)中C元素的轉(zhuǎn)移過程用14C 標(biāo)記光合作用的原料CO2T2噬菌體遺傳物質(zhì)的探究分別用32P標(biāo)記噬菌體的DNA，用35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼信息：聯(lián)想T2噬菌體遺傳物質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)和病毒的寄生特點(diǎn)，標(biāo)記病毒需要先用含有放射性元素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細(xì)胞，再讓病毒去侵染標(biāo)記的細(xì)胞，子代病毒就會被標(biāo)記。信息：甲、乙兩組要形成對比，結(jié)合可判斷出應(yīng)分別用放射性的同位素標(biāo)記DNA成分中的T和RNA成分中的U。答案(1)思路甲組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記尿嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。乙組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。(2)結(jié)果及結(jié)論：若甲組收集的病毒有放射性，乙組無放射性，即為RNA病毒；反之則為DNA病毒。解析(1)DNA和RNA有各自的特有堿基，DNA特有堿基為T，RNA特有堿基為U。用放射性同位素標(biāo)記堿基U的培養(yǎng)基來培養(yǎng)宿主細(xì)胞，使宿主細(xì)胞含有放射性，再用病毒去侵染含放射性的宿主細(xì)胞，看子代病毒是否含有放射性，為甲組；用放射性同位素標(biāo)記堿基T的培養(yǎng)基來培養(yǎng)宿主細(xì)胞，使宿主細(xì)胞含有放射性，再用病毒去侵染含放射性的宿主細(xì)胞，看子代病毒是否含有放射性，為乙組。 (2)若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，即為RNA病毒；反之則為DNA病毒。 錯解例析錯例1：將該病毒處理后用吡羅紅甲基綠的混合染料染色，如果呈現(xiàn)綠色則為DNA病毒，如果呈現(xiàn)紅色則為RNA病毒。錯因分析：審題時遺漏關(guān)鍵信息，沒有用放射性同位素標(biāo)記法，沒有用體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞為材料，沒有分成甲、乙兩組。錯例2：用含有放射性同位素標(biāo)記的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培養(yǎng)基培養(yǎng)病毒。一段時間后收集病毒并檢測其放射性。錯因分析：沒有分成甲、乙兩組，而是用同時含有放射性同位素標(biāo)記的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培養(yǎng)基來培養(yǎng)，不能形成對照。且病毒不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)，這樣設(shè)計(jì)不科學(xué)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的四大基本原則1單一變量原則：即除自變量(實(shí)驗(yàn)變量)以外，應(yīng)使實(shí)驗(yàn)組與對照組的無關(guān)變量保持相同且適宜。如生物材料相同(大小、生理狀況、年齡、性別等)、實(shí)驗(yàn)器具相同(型號、潔凈程度等)、實(shí)驗(yàn)試劑相同(用量、濃度、使用方法等)和條件相同(保溫或冷卻、光照或黑暗、攪拌、振蕩等)。2對照原則：應(yīng)設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)組與對照組的自變量不同(其他因素都相同)，以便減小實(shí)驗(yàn)誤差。3平行重復(fù)原則：在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中為了避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性，必須對所做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行足夠次數(shù)的重復(fù)，以獲得多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。4科學(xué)性原則：在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時必須有充分的科學(xué)依據(jù)，即實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊鞔_，實(shí)驗(yàn)原理要正確，實(shí)驗(yàn)研究的材料和實(shí)驗(yàn)方法的選擇要恰當(dāng)，整個實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路和實(shí)驗(yàn)方法的確定都不能偏離實(shí)驗(yàn)原理、有關(guān)的生物學(xué)知識及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本知識。1已知蛋白質(zhì)和雙縮脲試劑反應(yīng)呈現(xiàn)紫色，請你根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)一個證明唾液中含有蛋白質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，要求寫出：(1)基本的實(shí)驗(yàn)步驟；(2)預(yù)期的結(jié)果和結(jié)論。材料用具：雙縮脲試劑A液、雙縮脲試劑B液、蛋清稀釋液(含有豐富蛋白質(zhì))、水、小燒杯、玻璃棒、試管、滴管和滴瓶、鑷子、脫脂棉。答案(1)步驟：用清水漱口取適量唾液到小燒杯中，備用；取2 mL蛋清稀釋液和2 mL唾液分別加入甲、乙兩支試管中；分別向兩支試管中加入雙縮脲試劑A液1 mL，振蕩后加入雙縮脲試劑B液4滴，振蕩均勻后靜置；觀察并對照兩支試管的顏色。(2)預(yù)期結(jié)果和結(jié)論：甲、乙兩支試管都呈現(xiàn)紫色，說明唾液中含有蛋白質(zhì)。解析要驗(yàn)證唾液中含有蛋白質(zhì)，可采取設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)的方法。取兩支相同的試管，在其中一支試管中加入唾液，在另一支試管中加入蛋清作為對照，經(jīng)過相同的處理后，根據(jù)兩支試管中溶液的顏色變化來判斷唾液中是否含有蛋白質(zhì)。要注意材料中沒有提供唾液，需要從實(shí)驗(yàn)者自身獲取。2芝麻種子中含有豐富的脂肪，脂肪與蘇丹染液反應(yīng)會呈現(xiàn)橘黃色，請?jiān)O(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證芝麻種子中含有脂肪，寫出基本的實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果、結(jié)論即可。答案(1)實(shí)驗(yàn)思路：將適量芝麻種子研磨后制成組織樣液，取部分組織樣液加到試管中，加入適量的蘇丹染液，搖勻后和原組織樣液對比，觀察顏色變化。(2)預(yù)期結(jié)果和結(jié)論：芝麻種子組織樣液出現(xiàn)明顯的橘黃色，說明芝麻種子中含有脂肪。解析芝麻種子很小，因此要驗(yàn)證芝麻中含有脂肪不能像花生子葉那樣做切片用顯微鏡觀察，要先把芝麻種子研磨后制成組織樣液，再染色觀察顏色變化，這樣才符合科學(xué)性的原則。為了實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)留部分組織樣液形成對照。3