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2019-2020年高三生物二輪復習 第一部分 知識落實篇 專題七 實驗與實驗探究講解 1．能獨立完成“生物知識內容表”所列的生物實驗，包括理解實驗目的、原理、方法和操作步驟，掌握相關的操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能進行綜合運用。 2．具備驗證簡單生物學事實的能力，并能對實驗現(xiàn)象和結果進行解釋、分析和處理。 3．具有對一些生物學問題進行初步探究的能力，包括運用觀察、實驗與調查、假說演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學研究方法。 4．能對一些簡單的實驗方案做出恰當?shù)脑u價和修訂。 1．(xx安徽卷)下圖是某同學在觀察洋蔥根尖細胞有絲分裂時拍攝的顯微照片。下列敘述正確的是(B) A．甲細胞中每條染色體的著絲點排列在細胞板上 B．乙細胞中染色體被平均分配，移向細胞兩極 C．甲和乙細胞中的染色體數(shù)目相等，DNA含量相同 D．統(tǒng)計圖中處于分期的細胞數(shù)，可計算細胞周期的長短 解析：細胞處于有絲分裂中期，每條染色體的著絲點排列在赤道板上，A錯誤；乙細胞處于有絲分裂后期，細胞中的染色體被平均分配，移向細胞的兩極，B正確；乙細胞處于有絲分裂后期，細胞中的染色體數(shù)目為4N，甲細胞處于有絲分裂中期，乙細胞中的染色體數(shù)目是甲細胞中的2倍，但DNA含量相同，C錯誤；統(tǒng)計圖中處于分裂期的細胞數(shù)不可計算細胞周期的長短，但可計算分裂期所用時間在細胞周期中的比例，D錯誤。 2．(xx四川卷)下列有關實驗方法或檢測試劑的敘述，正確的是(A) A．用改良苯酚品紅染色觀察低溫誘導的植物染色體數(shù)目變化 B．用健那綠和吡羅紅染色觀察DNA和RNA在細胞中的分布 C．用紙層析法提取菠菜綠葉中的色素和鑒定胡蘿卜素提取粗品 D．用標志重捕法調查田鼠種群密度及農田土壤中小動物的豐富度 解析：改良苯酚品紅染液是對染色體進行染色的優(yōu)良試劑，A正確。健那綠染液是對活細胞中線粒體進行染色的專一性染劑，B錯誤。紙層析法是對葉綠體中色素進行分離的方法，C錯誤。標志重捕法是用來調查活動能力比較強，活動范圍比較大的動物種群密度的方法，土壤中小動物豐富度的調查用取樣器取樣法，D錯誤。 3．(xx新課標Ⅰ卷)下列關于植物細胞質壁分離實驗的敘述，錯誤的是(B) A．與白色花瓣相比，采用紅色花瓣有利于實驗現(xiàn)象的觀察 B．用黑藻葉片進行實驗時，葉綠體的存在會干擾實驗現(xiàn)象的觀察 C．用紫色洋蔥鱗片葉外表皮不同部位觀察到的質壁分離程度可能不同 D．紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的液泡中有色素，有利于實驗現(xiàn)象的觀察 解析：紅色花瓣細胞的液泡呈紅色，比白色花瓣更便于觀察質壁分離現(xiàn)象，A項正確；黑藻葉片的葉肉細胞中液泡呈無色，葉綠體的存在使原生質層呈綠色，有利于實驗現(xiàn)象的觀察，B項錯誤；紫色洋蔥鱗片葉外表皮不同部位細胞的細胞液濃度不一定都相同，用相同濃度的外界溶液進行質壁分離實驗時觀察到的質壁分離程度可能不同，C項正確；紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的液泡含有色素，呈紫色，有利于實驗現(xiàn)象的觀察，D項正確。 4．(xx福建卷)為了研究從植物中提取的可可堿是否可以作為除草劑，某科研小組開展了可可堿對鬼針草根尖細胞有絲分裂和種子萌發(fā)影響的實驗探究，結果如下表。請回答： 注：有絲分裂指數(shù)＝分裂期細胞數(shù)/觀察細胞的總數(shù)100%。 (1)本實驗需要制作根尖細胞有絲分裂裝片，制片過程中根尖解離需要用到的試劑是________。上圖為顯微鏡下觀察到的部分細胞圖像，箭號所指的細胞處于分裂期的________期。 (2)實驗結果顯示，與對照組相比，當可可堿濃度達到1.0 mmolL－1時，在分裂期的細胞中，后期和末期的細胞數(shù)目相對________。產生這種結果的原因可能是_____________________________________ ______________________________________________________， 導致染色體無法移向細胞兩極。 (3)實驗結果表明，隨著可可堿濃度的升高，種子發(fā)芽率________。為探究可可堿影響種子發(fā)芽率的可能原因，某同學提出假設：可可堿會降低種子中赤霉素的水平?，F(xiàn)欲通過實驗檢驗上述假設，請寫出實驗設計的基本思路：______________________________ _______________________________________________________ ______________________________________________________。 解析：(1)在制作植物根尖細胞有絲分裂裝片的過程中，解離液是體積分數(shù)為95%的酒精和質量分數(shù)為15%的鹽酸的混合液(1︰1)。圖中箭號所指細胞的染色體都集中在赤道板上，可知該細胞處于有絲分裂中期。 (2)由表格中數(shù)據可知，與對照組相比，可可堿濃度為1.0 mmolL－1時，在分裂期的細胞中，后期和末期的細胞所占百分比小，原因可能是可可堿抑制了紡錘體的形成，從而導致染色體無法移向細胞兩極。 (3)由表格中數(shù)據可知，隨著可可堿濃度的升高，種子發(fā)芽率逐漸降低。赤霉素可解除種子的休眠，與種子的發(fā)芽有關。要探究可可堿是否降低了種子中赤霉素的含量，從而影響了發(fā)芽率，可用等量的鬼針草種子設置不同實驗組，這些實驗組分別用不同濃度的可可堿(自變量)溶液處理，一段時間后測定各組種子中赤霉素的含量，從而分析可可堿濃度與赤霉素含量的關系。為了使實驗更嚴謹，還應設置空白對照組。 答案：(1)鹽酸(或鹽酸和酒精)　中　(2)減少　可可堿能夠抑制紡錘體的形成　(3)降低　以不同濃度的可可堿處理鬼針草種子，一段時間后測定各組種子中赤霉素的含量，分析可可堿濃度與赤霉素含量的關系 5．(xx重慶卷)小麥的穗發(fā)芽影響其產量和品質。某地引種的紅粒小麥的穗發(fā)芽率明顯低于當?shù)匕琢Ｐ←湣樘骄康矸勖富钚耘c穗發(fā)芽率的關系，進行了如下實驗。 (1)取穗發(fā)芽時間相同、質量相等的紅、白粒小麥種子，分別加蒸餾水研磨、制成提取液(去淀粉)，并在適宜條件下進行實驗。實驗分組、步驟及結果如下： 注：“＋”數(shù)目越多表示藍色越深 步驟①中加入的C是__________，步驟②中加緩沖液的目的是________。顯色結果表明：淀粉酶活性較低的品種是________；據此推測：淀粉酶活性越低，穗發(fā)芽率越________。若步驟③中的淀粉溶液濃度適當減小，為保持顯色結果不變，則保溫時間應________。 (2)小麥淀粉酶包括α淀粉酶和β淀粉酶，為進一步探究其活性在穗發(fā)芽率差異中的作用，設計了如下實驗方案： X處理的作用是使__________________。若Ⅰ中兩管顯色結果無明顯差異，且Ⅱ中的顯色結果為紅粒管顏色顯著________白粒管(填“深于”或“淺于”)，則表明α淀粉酶活性是引起這兩種小麥穗發(fā)芽率差異的主要原因。 解析：(1)本實驗的自變量是小麥種子的提取液(去淀粉)，即提取液中酶的活性。步驟①對照管中可加入等量(0.5 mL)的蒸餾水作為空白對照。②中加緩沖液的目的是控制pH，以保證酶的活性。顯色結果表明，淀粉酶活性越高，則藍色越淺；反之，則藍色越深，即紅粒小麥的淀粉酶活性較低，其穗發(fā)芽率也較低。若③中淀粉溶液(反應底物)濃度適當減小，要使顯色結果不變，保溫時間應縮短，以縮短反應時間。 (2)本實驗要證明兩種淀粉酶活性對穗發(fā)芽率的影響，則自變量為淀粉酶的種類，因變量仍為顯色結果。相對于實驗Ⅰ中使α淀粉酶失活(保留β淀粉酶活性)(作為對照)，實驗Ⅱ也應使β淀粉酶失活(保留α淀粉酶活性)。若實驗Ⅰ(α淀粉酶失活)中兩管顯色結果無明顯差異，且實驗Ⅱ(β淀粉酶失活)中顯色結果為紅粒管顏色顯著深于白粒管，則可以說明α淀粉酶活性對顯色結果造成了影響，即α淀粉酶活性是引起兩種小麥穗發(fā)芽率差異的主要原因。 答案：(1)0.5 mL蒸餾水　控制pH　紅粒小麥　低 縮短　(2)β淀粉酶失活　深于 填充關鍵點 思考連接處 (1)考綱規(guī)定的觀察類實驗有哪些？ 提示：①使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞；②用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體；③觀察DNA和RNA在細胞中的分布；④觀察植物細胞的質壁分離和復原；⑤觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂。 (2)考綱規(guī)定的鑒定類實驗有哪些？ 提示：檢測生物組織中糖類、脂肪和蛋白質。 (3)考綱規(guī)定了哪些模擬制作類實驗？ 提示：①通過模擬實驗探究膜的透性；②探究細胞表面積與體積的關系；③模擬尿糖的檢測；④制作DNA雙螺旋結構模型。 (4)考綱規(guī)定了哪些調查類實驗？ 提示：①調查人群中的遺傳??；②種群密度的取樣調查；③土壤中小動物類群豐富度的研究。 (5)考綱規(guī)定的哪個實驗屬于驗證類實驗？ 提示：綠葉中色素的提取和分離。 1．下表是自變量為光照強度的條件下針對同一生態(tài)系統(tǒng)中甲乙兩種植物所測得的一些數(shù)據，并據此描繪出的曲線圖。 　以下分析正確的是(A) A．在乙植物的光飽和時單位時間內葉綠體和葉片釋放的氧氣量乙植物均高于甲植物，而在乙植物的光補償點時則正好相反 B．在光飽和時乙植物單位時間內葉綠體中ATP的產生量高于甲植物，線粒體中ATP的產生量低于甲植物 C．與c點相比，b點葉綠體中的C3含量較低 D．若乙植物生長的環(huán)境中長期缺Mg，則b點將向左移動 解析：乙植物在光飽和條件下葉綠體(實際光合)和葉片釋放氧氣(凈光合)的量分別是42196/264和30196/264，而甲植物在光飽和條件下葉綠體和葉片釋放氧氣的量分別是28196/264和18196/264，A正確。乙植物在光補償點時葉片釋放氧氣的量是零，葉綠體釋放氧氣的量是12196/264，甲植物光補償時氧氣的釋放量是0，葉綠體氧氣釋放量是10196/264，根據圖表中數(shù)據可知，在光飽和時，乙植物單位時間內葉綠體中ATP生成量高于甲植物，線粒體中ATP生成量也高于甲植物，B錯誤。c點是光飽和點，光照強，還原的C3化合物多，而b點是光補償點，光照弱，還原的C3少，C3總量高，C錯誤。若植物長期生活在缺鎂的環(huán)境中，則植物需要更強的光照才能夠達到補償，b點向右移，D錯誤。 2．下列調查活動或實驗中，所得到數(shù)值與實際數(shù)值相比較，可能偏小的是(B) A．用標志重捕法調查池塘中鯉魚的種群密度時，部分鯉魚身上的標志物脫落 B．調查土壤小動物豐富度時，用誘蟲器采集小動物時沒有打開裝置上的電燈 C．調查草地中的蒲公英的種群密度時，樣方線上的個體都被統(tǒng)計在內 D．在調查抗維生素D佝僂病的發(fā)病率時，以多個患者家系為調查對象 解析：標志重捕法調查種群密度時，若部分標記個體標記物脫落，根據公式計算數(shù)值會偏大。沒有打開裝置上電燈，許多小動物仍存留在土壤中，導致測得的豐富度偏小，B正確。樣方法對于樣方邊線上個體計數(shù)原則計算其中兩條邊及其夾角上的個體，樣方線上的個體都被統(tǒng)計在內則偏大。調查發(fā)病率時，要調查人群中的所有個體中患者數(shù)量及比率，以多個患者家系為調查對象則偏大。 3．為了驗證動物體內甲狀腺激素分泌的負反饋調節(jié)機制，某同學設計了如下實驗步驟： 第一步：取9只兔子，分別給每只兔子注射含放射性的碘溶液。 第二步：______________________________________________。 第三步：將上述實驗兔子隨機平均分為A、B、C三組。 第四步：向A組注射一定量的無放射性的甲狀腺激素溶液，向B組注射等量的無放射性的促甲狀腺激素溶液，向C組注射等量的生理鹽水。 第五步：2 d后，分別測定三組兔子甲狀腺中碘的放射量，記錄并計算平均值。 回答下列問題。 (1)改正步驟第一步中的兩處不妥當之處： ①___________________________________________________； ②____________________________________________________。 (2)補齊實驗步驟中的第二步。 _______________________________________________________ (3)請設計一張本實驗數(shù)據記錄表。 (4)預期實驗結果：第四步注射以后，兔子甲狀腺中碘的放射量從高到低的組別依次是________。 解析：進行實驗評價時應先看有無對照，有無分組編號，需“測量”的是否有“起始測量值”，實驗是否平衡了無關變量等，制作表格或記錄表時，是否有表頭、前測、后測、分組及平均值等欄目。 答案：(1)①兔子的年齡、體重和性別相同(或生理狀況、性別相同)?、谧⑸浜派湫缘牡馊芤哼m宜且等量 (2)2 d后，分別測定每只兔子甲狀腺中碘的放射量，記錄并計算平均值 (3)數(shù)據記錄表 甲狀腺中碘的放射量變化記錄表 A B C 組別 1 2 3 平均值 1 2 3 平均值 1 2 3 平均值 前測 后測 　(4)A組、C組、B組 4．為了探究某物質(X)的作用，研究者提出了以下實驗思路： (1)實驗分組： 甲組：培養(yǎng)液＋Y細胞＋3H－TdR(3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷)＋生理鹽水 乙組：培養(yǎng)液＋Y細胞＋3H－TdR＋X(用生理鹽水配制)每組設置若干個重復樣品。 (2)分別測定兩組的CRD(細胞內的放射性強度)，求每組的平均值。 (3)將各樣品在適宜條件下培養(yǎng)合適時間后，測定其CRD，求每組平均值并進行統(tǒng)計分析。 (要求與說明：答題時用X、CRD、3H－TdR表示相關名詞；Y細胞是能增殖的高等動物體細胞。) 請回答： (1)實驗目的：__________________________________________。 (2)預測實驗結果及結論：____________________________。 (3)實驗中采用3H－TdR的原因：__________________________。 解析：(1)該實驗的自變量為某物質(X)的有無，因變量為細胞內的放射性強度。3H－TdR是用來合成DNA的原料，若細胞分裂旺盛，則細胞內的放射性強度的平均值(CRD)就比較高。所以該實驗的目的是探究X對Y細胞增殖(DNA合成)的影響。(2)X對Y細胞增殖(DNA合成)的影響可能是促進、抑制或無任何作用。如果乙組CRD明顯高于甲組，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)有促進作用；如果乙組CRD與甲組基本相同，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)無影響；如果乙組CRD明顯低于甲組，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)有抑制作用。(3)堿基T為DNA特有堿基，若用3H－TdR來培養(yǎng)細胞，則可知細胞的放射性來自于細胞內新合成的DNA。CRD越高，說明細胞增殖速度越快。 答案：(1)探究X對Y細胞增殖(DNA合成)的影響　(2)如果乙組CRD明顯高于甲組，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)有促進作用；如果乙組CRD與甲組基本相同，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)無影響；如果乙組CRD明顯低于甲組，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)有抑制作用 (3)3H－TdR是DNA合成的原料之一，可根據CRD的變化來判斷細胞增殖(DNA合成)情況 命題角度一　考查實驗假設 【例1】 用質量分數(shù)為2%的秋水仙素處理植物分生組織5 ～6 h，能夠誘導細胞內染色體加倍。那么，用一定時間的低溫(如4 ℃)處理水培的洋蔥根尖時，是否也能誘導細胞內染色體加倍呢？針對以上問題，你作出的假設是 _______________________________________________________ _______________________________________________________ ______________________________________________________。 你提出此假設的依據是__________________________________ _______________________________________________________ ______________________________________________________。 破題思路：本題直接要求依題干作出假設，并要求寫出提出假設的依據，既考查提出假設的能力又考查提出假設的思維，試題的背景是考查“低溫誘導染色體加倍”及“觀察細胞的有絲分裂”實驗，解答時，一要明確提出實驗假設的基本方法，二要熟悉教材中染色體加倍的基本原理。 答案：用一定時間的低溫處理水培的洋蔥根尖能夠誘導細胞內染色體加倍　低溫能夠影響酶的活性(或紡錘絲的形成)，使細胞不能正常進行有絲分裂(也可提出其他假設，只要能夠運用所學的生物知識進行合理解釋) 命題角度二　考查實驗原理 【例2】　抗利尿激素由下丘腦分泌，通過垂體釋放到血液中?？估蚣に氐闹饕饔檬窃黾幽I小管膜對管腔內水的重吸收，以保存體內水分。蟾蜍的膀胱膜具有重吸收水的作用，抗利尿激素能否促進這種作用，可設計一實驗來證明。 材料器具：已制好的蟾蜍膀胱標本2個、注射器、燒杯、量筒、抗利尿激素制劑、任氏液(可以維持膀胱細胞的正常生命活動)。 (1)實驗原理：___________________________________。 (2)實驗步驟：分別將兩個蟾蜍膀胱標本編號為A、B，再分別用注射器注入2 mL任氏液，同時將A、B兩標本浸沉沒在裝有等量任氏液的大燒杯中。 …… 破題思路：根據題干中抗利尿激素的作用和膀胱膜的作用可寫出本實驗的作用原理，聯(lián)系實驗步驟可寫出現(xiàn)象原理。 答案：(1)抗利尿激素可以促進蟾蜍膀胱膜對膀胱內水的重吸收，可通過測量膀胱內任氏液的體積來分析膀胱膜重吸收水的強度 命題角度三　考查實驗變量 【例3】 下列對有關實驗變量的敘述，正確的是(C) A．在探究溫度對酶活性影響的實驗中，溫度和pH是自變量 B．各種實驗中都必須設置空白對照組，確保單一變量 C．探究光照強度對植物光合作用速率影響的實驗中，CO2濃度、溫度、植物種類等是無關變量 D．在探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗中，酒精是否產生是無關變量 破題思路：自變量為實驗中唯一可變的變量，探究溫度對酶活性的影響時，自變量是溫度；為確保單一變量，在實驗中需要設計對照實驗，對照實驗有多種，空白對照只是其中的一種，此外還有自身對照、相互對照和條件對照等；探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗中，酒精的產生為因變量，是隨自變量變化而變化的。 命題角度四　考查實驗步驟 【例4】 生物膜具有控制物質進出的功能，某同學用以下材料設計實驗，探究膜的選擇透過性(材料：紅玫瑰、質量分數(shù)為15%的鹽酸、蒸餾水、培養(yǎng)皿、量筒)。請你寫出實驗步驟： ①_____________________________________________； ②____________________________________________； ③____________________________________________。 破題思路：根據實驗目的及相關知識可知，活細胞的細胞膜具有選擇透過性，細胞液中的色素不會從細胞中滲出；當細胞死亡時，細胞膜失去選擇透過性，色素才會從細胞中滲出。由題干信息可知，殺死細胞的方法是用質量分數(shù)為15%的鹽酸處理。 答案：①取適量的紅玫瑰花瓣，均分為兩部分，分別加入培養(yǎng)皿中，編號為A、B?、贏組加入適量的蒸餾水，B組加入等量的質量分數(shù)為15%的鹽酸　③觀察A、B兩組花瓣的顏色變化、溶液的顏色變化 命題角度五　考查實驗的結果與結論 【例5】 某實驗小組要對“低溫是否會影響物質的跨膜運輸”進行實驗探究，設計了如下實驗。 實驗步驟：①組裝滲透裝置兩套，分別編號為1、2。 ②在兩組燒杯中分別加入等量的水，在長頸漏斗中分別加入等量的同一濃度的蔗糖溶液，保持管內外液面高度相等。 ③對兩組裝置進行不同處理：1組用水浴鍋加熱至37 ℃，2組的燒杯外加冰塊降溫。 ④兩組裝置同時開始實驗，幾分鐘后觀察記錄漏斗內的液面刻度變化。 請分析回答下列問題： (1)該實驗可能的結果與結論： a．若1組漏斗內的液面比2組高，則說明_____________________ ______________________________________________________。 b．____________________________________________________。 c．____________________________________________________。 (2)如果上述實驗結果證明了“低溫能影響物質跨膜運輸?shù)乃俾省保敲磳τ谏锘罴毎麃碇v，產生這種情況的原因是： a．____________________________________________________； b．____________________________________________________。 破題思路：(1)由實驗目的可知，該實驗為探究性實驗，再分析實驗步驟，可獲取以下信息：實驗自變量是溫度，因變量是物質的跨膜運輸速率，觀察指標是漏斗內液面高度的變化。掌握了上述信息后，再對各種情況逐一分析：低溫會影響物質的跨膜運輸；低溫不會影響物質的跨膜運輸。要注意在低溫會影響物質的跨膜運輸?shù)那闆r下，對具體的影響結果也要進行分析，即低溫可能使物質的跨膜運輸速率加快，也可能使物質的跨膜運輸速率減慢。(2)在低溫條件下，酶活性會降低，細胞膜的流動性也會發(fā)生改變，所以應從這兩方面分析低溫對物質跨膜運輸速率的影響。 答案：(1)a.低溫會影響物質的跨膜運輸且運輸速率減慢　b．若2組漏斗內的液面比1組高，則說明低溫會影響物質的跨膜運輸且運輸速率加快　c．若1、2組漏斗內的液面高度相同，則說明溫度高低并不影響物質的跨膜運輸 (2)a.低溫會影響細胞膜的流動性，從而影響其功能　b．低溫會影響酶的活性，從而影響細胞呼吸釋放能量的過程