（全国）2018版高考生物大一轮复习 第十一单元 高考素养培优 素养4 科学探究素养培优学案

素养4科学探究素养培优一、物质鉴定类实验【知识整合】物质检测试剂预期实验结果蛋白质双缩脲试剂(先加A液摇匀，再加B液，摇匀)紫色反应脂肪苏丹染液或苏丹染液橘黄色或红色淀粉碘液蓝色还原糖斐林试剂(现用现配，水浴加热)砖红色沉淀染色体(质)龙胆紫溶液或醋酸洋红液深紫色或紫红色DNA吡罗红甲基绿染色剂DNA被甲基绿染成绿色RNARNA被吡罗红染成红色线粒体健那绿染液蓝绿色CO2Ca(OH)2溶液CO2使Ca(OH)2溶液变混浊酒精浓硫酸中的重铬酸钾灰绿色(1)不清楚实验试剂的作用对象，如将甲基绿与吡罗红的作用混淆等。(2)不清楚鉴定试剂的使用方法，如还原糖与斐林试剂反应需要水浴加热，但双缩脲试剂、苏丹或苏丹染液、碘液的使用条件则为常温。(3)不清楚斐林试剂和双缩脲试剂的相关使用方法，前者是将甲液、乙液混合均匀后再加入样液，使用时需水浴加热，而双缩脲试剂是先加入A液，造成碱性环境后再加入B液，使用时无需加热。【即时突破】1(2017广东中山一中高三统测)下列与实验相关的叙述，错误的是()A去皮的苹果研磨过滤后的提取液中可检测出蛋白质B盐酸处理染色体能促进脱氧核糖核酸与甲基绿结合C无水乙醇能溶解叶绿体中的色素，可用于提取色素D重铬酸钾溶液可用于蛔虫细胞呼吸作用产物的检测解析：选D。苹果细胞中含有蛋白质，所以可以检测出蛋白质，A项正确；观察DNA和RNA在细胞中分布的实验中，8%盐酸的作用是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合，B项正确；叶绿体中的色素易溶解在有机溶剂无水乙醇中，因此可用无水乙醇提取色素，C项正确；橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色，但蛔虫细胞呼吸的产物不是酒精，而是乳酸，D项错误。2如表中根据实验目的，所选用的试剂与预期的实验结果，正确的是()选项实验目的试剂预期的实验结果A观察根尖分生组织细胞的有丝分裂醋酸洋红染色体被染成红色B检测植物组织中的脂肪双缩脲试剂脂肪颗粒被染成红色C检测植物组织中的葡萄糖甲基绿葡萄糖与甲基绿作用，生成绿色沉淀D观察DNA和RNA在细胞中的分布斐林试剂、吡罗红斐林试剂将DNA染成绿色，吡罗红将RNA染成红色解析：选A。脂肪的鉴定用苏丹(或苏丹)染液，呈橘黄色(或红色)；葡萄糖用斐林试剂鉴定，水浴加热后出现砖红色沉淀；观察DNA和RNA在细胞中的分布应该选用甲基绿吡罗红混合染色剂，甲基绿将DNA染成绿色，吡罗红将RNA染成红色；染色体可被醋酸洋红液染成深色(红色)。二、显微镜观察类实验【知识整合】1显微镜观察的两种方式(1)原色观察：即观察材料不用染色，直接用显微镜观察即可。相关实验有：使用高倍显微镜观察叶绿体、观察植物细胞的吸水和失水等。(2)染色观察：即观察材料要经染色剂染色后才可用显微镜观察。相关实验有：观察DNA和RNA在细胞中的分布、用高倍显微镜观察线粒体、观察细胞的有丝分裂或减数分裂等。2显微镜观察类实验的染色剂与材料选择实验名称细胞状态装片制作生物材料用显微镜观察多种多样的细胞死细胞直接制片相关细胞生物组织中脂肪的鉴定活细胞或死细胞需用苏丹染液或苏丹染液染色浸泡后的花生米观察DNA、RNA在细胞中的分布死细胞用甲基绿吡罗红染液人的口腔上皮细胞观察线粒体活细胞用健那绿染色藓类叶片或菠菜叶稍带些叶肉的下表皮观察叶绿体活细胞直接制片紫色洋葱表皮细胞观察植物细胞的质壁分离和复原活细胞直接制片洋葱根尖分生区细胞低温诱导植物染色体数目的变化死细胞用改良苯酚品红染液染色蝗虫精母细胞观察细胞的有丝分裂死细胞用龙胆紫或醋酸洋红染液染色观察细胞的减数分裂死细胞龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色【即时突破】3(2016高考江苏卷，19)下列实验都需要使用光学显微镜进行观察，有关实验现象描述合理的是()实验编号实验名称观察到的实验现象观察植物细胞的质壁分离和复原镜检1：几乎整个紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞呈紫色；镜检2：不同细胞质壁分离的位置、程度并不一致观察多种多样的细胞菠菜叶表皮细胞由细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核组成；人口腔上皮细胞具有细胞核和核糖体观察细胞的有丝分裂洋葱根尖伸长区细胞长，液泡大；分生区细胞呈正方形，多数细胞中呈紫色的染色体形态清晰探究酵母菌种群数量的动态变化酵母细胞呈球形或椭圆形，细胞核、液泡和线粒体的形态、数目清晰可见A实验B实验C实验 D实验解析：选A。观察植物细胞的质壁分离和复原时，实验前或者刚开始发生质壁分离时，可观察到几乎整个紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞呈紫色。紫色洋葱鳞片叶外表皮不同细胞的细胞液浓度不尽相同，所以细胞质壁分离的程度并不一致，大多数细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处，正确；在光学显微镜下无法看到菠菜叶表皮细胞的细胞膜及人口腔上皮细胞的核糖体，错误；观察细胞有丝分裂时，大多数细胞处于看不到染色体的分裂间期，错误；在显微镜下，不经健那绿染色无法看到酵母菌的线粒体，错误。4(2017北京通州一模)下列分离鉴定实验中，一般需要使用显微镜进行观察的是()A绿叶中色素的提取和分离B花生子叶中脂肪的鉴定C菜花中DNA的提取和鉴定D生豆浆中蛋白质的鉴定解析：选B。用无水乙醇提取绿叶中的色素，纸层析法分离绿叶中的色素，不需用显微镜，A不符合题意；花生子叶中脂肪颗粒染色后需用显微镜观察，B符合题意；DNA的提取用NaCl溶液，鉴定用二苯胺溶液，都不需用显微镜，C不符合题意；蛋白质与双缩脲试剂反应呈紫色，不需用显微镜观察，D不符合题意。5(高考重庆卷改编)下列与实验有关的叙述，正确的是()A人的口腔上皮细胞经处理后被甲基绿染色，其细胞核呈绿色B剪取大蒜根尖分生区，经染色在光镜下可见有丝分裂各时期C叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢D在光镜的高倍镜下观察新鲜菠菜叶装片，可见叶绿体的结构解析：选A。A项，甲基绿能将DNA染成绿色，可用于观察DNA在细胞中的分布，DNA主要分布于细胞核中，所以用甲基绿对细胞进行染色，可以观察到细胞核呈绿色。B项，观察植物细胞的有丝分裂时，由于要对细胞进行解离、漂洗、染色、制片等操作，制成装片后才能进行观察，此时细胞已经死亡，细胞将保持在细胞周期的某个特定时期，且根尖细胞分裂期较短，未必能观察到各个时期的细胞。C项，绿叶中色素的分离原理是：色素在层析液中溶解度越高，则在滤纸上的扩散速度越快；反之，则扩散速度越慢。D项，叶绿体的结构只有在电子显微镜下才能观察到。三、科学方法【知识整合】假说演绎法、建立模型与类比推理等都是现代科学研究中常用的一些科学方法。利用假说演绎法，孟德尔发现了两大遗传定律；利用建立模型法，沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构；利用类比推理法，萨顿提出基因位于染色体上的假说。如：“假说演绎法”是现代科学研究中常用的一种科学方法，以下为假说演绎法推理的逻辑关系。【即时突破】6假说演绎法是现代科学研究中常用的方法，包括“提出问题、作出假设、验证假设、得出结论”四个基本环节。利用该方法，孟德尔发现了两个遗传规律。下列关于孟德尔研究过程的分析正确的是 ()A提出问题是建立在豌豆纯合亲本杂交和F1自交遗传实验的基础上B孟德尔所作假设的核心内容是“生物体能产生数量相等的雌雄配子”C为了验证作出的假设是否正确，孟德尔设计并完成了正、反交实验D孟德尔发现的遗传规律可以解释所有有性生殖生物的遗传现象解析：选A。孟德尔通过豌豆纯合亲本杂交、F1自交的遗传实验提出问题并进行分析、验证，其验证所用的方法是测交；生物体产生的雌、雄配子数量不等，雌配子数量少于雄配子；孟德尔遗传规律只能解释位于不同对同源染色体上基因的遗传现象，不能解释位于同对同源染色体上的非等位基因的遗传情况。7(2017衢州质检)某同学为验证胰岛素能降低血糖浓度、胰高血糖素能升高血糖浓度，设计了以下实验步骤：实验材料：健康、生长状况相似的小白鼠若干、适宜浓度的胰岛素溶液、适宜浓度的胰高血糖素溶液、生理盐水、注射器等。实验步骤：将健康、生长状况相似的小白鼠均分为A、B、C三组，检测小白鼠的血糖浓度，并计算平均值。给A、B组中的每只小白鼠注射适量适宜浓度的胰岛素溶液，给C组的每只小白鼠注射_。半小时后检测小白鼠的血糖浓度，并计算平均值。给A、C组中的每只小白鼠注射一定量的生理盐水，_。请回答相关问题。(1)请将实验步骤补充完整。_；_。(2)画出坐标曲线图并表示实验过程中三组小白鼠的血糖浓度变化过程。(小白鼠生命活动对血糖的影响忽略不计)(3)胰岛素能降低血糖浓度的原因是_。高等动物体内的胰高血糖素由_细胞分泌。解析：(1)根据题意，A、B组为实验组，C组为对照组，需要注射等量的生理盐水。根据题意，A、B两组为低血糖模型，给A、C组中的每只小白鼠注射一定量的生理盐水，则需要观察B组的低血糖恢复情况，即需要给B组的每只小白鼠注射等量适宜浓度的胰高血糖素溶液，半小时后检测小白鼠的血糖浓度，并计算平均值。(2)根据三组小鼠的处理方法分析其血糖浓度变化，然后可以画出坐标曲线图。(3)由于胰岛素能促进细胞摄取、贮存、利用葡萄糖，抑制氨基酸转化成葡萄糖，所以具有降低血糖的作用。高等动物的胰岛A细胞可以分泌胰高血糖素。答案：(1)等量的生理盐水(少写等量的不可)给B组的每只小白鼠注射等量的适宜浓度的胰高血糖素溶液，半小时后检测小白鼠的血糖浓度，并计算平均值(2)如图所示(横坐标必须注明两次注射)(3)胰岛素能促进细胞摄取、贮存、利用葡萄糖，抑制氨基酸转化成葡萄糖，具有降低血糖的作用胰岛A8某雌雄同株植物花的颜色由两对基因(A和a，B和b)控制，A基因控制色素的合成(A：出现色素，AA和Aa的效应相同)，该花的颜色随细胞液pH降低而变浅。其基因型与表现型的对应关系如表所示。回答下列问题：基因型A_BbA_bbA_BB、aa_ _表现型粉色红色白色(1)B基因控制合成的蛋白质可能位于_上，该蛋白质的作用是_，BB和Bb的效应_(填“相同”或“不同”)。(2)纯合白色植株和纯合红色植株作亲本杂交，子一代全部是粉色植株。推测该亲本杂交组合可能为_。(3)为了探究两对基因(A和a，B和b)是否位于同一对同源染色体上，某课题小组选用基因型为AaBb的粉色植株进行自交实验。实验步骤：第一步，粉色植株(AaBb)自交；第二步，_。预期实验结果(不考虑交叉互换)及结论：a若子代植株花色及比例为粉色白色11，则两对基因位于一对同源染色体上；b若子代植株花色及比例为_，则两对基因位于两对同源染色体上；c若子代植株花色及比例为_，则两对基因位于一对同源染色体上。(4)若上述两对基因位于两对同源染色体上，则粉色植株(AaBb)自交后代中，白色植株的基因型有_种。解析：(1)由表可知：A基因存在的情况下，没有B基因，花表现为红色，出现一个B基因，花表现为粉色，出现两个B基因，花表现为白色，说明B基因为修饰基因，负责淡化颜色，而且Bb和BB的效应不同。再结合题干信息，该花的颜色随细胞液pH降低而变浅，说明B基因可降低细胞液pH，增强细胞液的酸性，进一步推测应该是B基因控制合成的蛋白质将H运输进了液泡，那么该蛋白质只能是载体蛋白，位于液泡膜上。(2)纯合白色植株和纯合红色植株作为亲本进行杂交，子一代全部是粉色植株，而粉色植株的基因型为A_Bb，纯合红色植株的基因型只能是AAbb，由此推测纯合白色植株的基因型为AABB或aaBB。(3)若两对基因(A和a，B和b)位于两对同源染色体上，根据基因的自由组合定律，则基因型为AaBb的个体的自交后代基因型及比例为AABBAaBBaaBBAABbAaBbaaBbAAbbAabbaabb1白色2白色1白色2粉色4粉色2白色1红色2红色1白色，因此，红色粉色白色(12)(24)(12121)367；当基因A、B在同一条染色体上，基因a、b在另一条染色体上时，则AaBb自交后代基因型及比例为AABBAaBbaabb121，即白色粉色11；若A、b在同一条染色体上，a、B在另一条染色体上时，AaBb自交后代的基因型及比例为AAbbAaBbaaBB121，即红色粉色白色121。(4)若这两对基因位于两对同源染色体上，则粉色植株(AaBb)自交后代中白色植株的基因型有AABB、AaBB、aaBB、aaBb、aabb 5种。答案：(1)液泡膜将H运输进液泡不同(2)AABBAAbb或aaBBAAbb(3)观察并统计子代植株花的颜色和比例b.粉色红色白色637c粉色红色白色211(4)5四、同位素示踪法的应用知识整合在解答同位素示踪法应用问题时，首先需分清所标记的化合物，根据示踪元素的移动位置判断生化反应的进程，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。【知识整合】1标记某元素，追踪其转移途径如用18O标记H2O，光合作用只产生18O2，再用18O标记CO2，光合作用只产生O2。证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O，而不是来自于CO2。卡尔文等用14C 标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性，证明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳。用同位素14C标记，研究生长素的极性运输问题等。2标记特征元素，探究化合物的作用如T2噬菌体侵染细菌的实验中，用32P标记噬菌体的DNA，发现大肠杆菌体内有放射性物质；用35S标记蛋白质，大肠杆菌体内未发现放射性物质。由此证明了DNA是噬菌体的遗传物质。3标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用3H标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究有丝分裂过程中染色体的变化规律；用15N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保留复制。【即时突破】9(2017昆明三中、玉溪一中联考)用3H标记蚕豆根尖分生区细胞的DNA分子双链，再将这些细胞转入含秋水仙素但不含3H的普通培养基中培养。若秋水仙素对细胞连续发挥作用，则相关叙述不正确的是()A秋水仙素可抑制纺锤体的形成，但不影响着丝点的正常分裂B通过对细胞中不含染色单体时的染色体计数，可推测DNA复制的次数C通过检测DNA链上3H标记出现的情况，可推测DNA的复制方式D细胞中DNA第二次复制完成时，每条染色体的染色单体均带有3H标记解析：选D。秋水仙素可抑制纺锤体形成，使着丝点分裂后染色体不能移向细胞两极，从而使细胞染色体数目加倍，故A正确；1个DNA分子复制n次后的DNA数目为2n个，细胞中不含染色单体时的染色体数目等于DNA分子数目，所以通过对细胞中不含染色单体时的染色体计数，可推测DNA复制的次数，B正确；DNA复制一次，所有的DNA分子都有一条单链含3H标记，DNA第二次复制完成后，一半的DNA分子没有3H标记，由此可以推测DNA的复制方式为半保留复制，C正确；细胞中DNA第二次复制完成时，每条染色体的染色单体中只有一条带有3H标记，D错误。10(2017江西南昌一模)苹果成熟过程中积累的糖类主要依靠果实下第一张叶片的光合作用提供。有人将这片叶包在一透明的袋中，袋中始终保持25 及充足的14CO2，在该叶基部安装一个可调节叶基部温度的套环，并将茎的一段树皮(内含韧皮部)与木质部分离后用蜡纸隔开，如图甲所示。实验开始时，套环温度调节到20 ，测定30分钟内透明袋中的CO2吸收量、叶片水分散失量，同时测定含14C的糖在茎中各部分的分布。然后将套环温度调节到5 时，发现含14C的糖从叶向果实运输的过程被抑制，继续测定30分钟内透明袋中的CO2吸收量和叶片水分散失量，测得的结果如图乙所示：(1)CO2参与光合作用的_阶段，写出该阶段CO2参与的反应式：_。(2)停止供给14CO2时，叶绿体中C5的浓度变化是_(箭头处表示停止供给)。 (3)叶片基部温度变化对袋内叶片蒸腾作用有无影响？_。(4)叶片基部处于低温(5 )状态后CO2的吸收速率下降的主要原因是_。(5)图甲中的实验结果：在蜡纸隔开的韧皮部有大量14C而木质部没有；在没有蜡纸隔开的部分，韧皮部和木质部均含有14C。实验结果表明，光合产物是通过_来进行运输的。为了使实验更有说服力，应做的对照实验是_。解析：(1)CO2参与光合作用暗反应阶段的CO2的固定过程，其反应式为CO2C52C3。(2)当停止CO2供应时，短时间内C5消耗减少，C3继续还原生成C5，所以细胞内C5含量增加，当C3被还原越来越少时，C5的生成也会不断减少，C5含量最终不再变化。(3)由图乙可以看出，在60分钟内叶片水分的散失量始终保持不变，说明叶片基部温度变化对袋内叶片蒸腾作用无影响。(4)由题干和图分析可知，低温影响的是葡萄糖的运输，叶内的葡萄糖向外运输受到抑制后，葡萄糖在叶片内不断积累进而影响叶片的光合作用，使叶片吸收CO2的速率下降。(5)实验结果表明，韧皮部是运输葡萄糖的通道，木质部的葡萄糖也来自韧皮部，要想证明此结论还需要再设置一组对照实验，即将韧皮部和木质部分离，但不用蜡纸隔开，使实验结果更具说服力。答案：(1)暗反应CO2C52C3(2)C(3)无(4)葡萄糖由叶向果实运输被抑制，叶片中含14C的糖增加(5)韧皮部韧皮部和木质部分离后重新密切接触(分离而不用蜡纸隔开)11在生命科学研究中，“放射性同位素示踪法”是常用的研究手段。请分析下列几个科学实验，回答有关问题：(1)将大肠杆菌的DNA分子用3H标记后，放在普通培养基上繁殖两代，如图所示。该实验有力地证明了DNA分子的复制方式是_。若在此过程中，共消耗了游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则亲代DNA分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸_个。(2)鲁宾和卡门用放射性18O分别标记H2O和CO2分子，证明了光合作用过程中产生的O2来自_；卡尔文用14C标记的CO2研究光合作用暗反应过程中C的转移途径，14C在化合物中出现的顺序依次是：14CO2_(化合物)_。(3)用含放射性元素的氨基酸培养豚鼠的胰腺细胞，研究豚鼠分泌蛋白的合成和分泌过程，放射性在核糖体出现后，依次经过_、_和_，最后出现在细胞外。解析：(1)用放射性同位素示踪法可以有力地证明DNA分子的复制方式为半保留复制。DNA分子复制两次，净增加3个DNA分子，此过程共消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则每个DNA分子中含胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目为183361(个)，双链DNA分子中，腺嘌呤脱氧核苷酸数目与胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目相等。(2)卡尔文用14C标记的CO2研究光合作用暗反应过程中C的转移途径，含有14C的CO2先与C5形成14C3，然后在ATP供能和H作为还原剂的作用下生成了(14CH2O)。(3)分泌蛋白形成的过程是：先在核糖体中将氨基酸合成多肽链，然后进入内质网中加工，再运输到高尔基体中进一步加工、包装，最后分泌到细胞膜外。答案：(1)半保留复制61(2)H2O14C3(14CH2O)(3)内质网高尔基体细胞膜10