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实验与实验探究【2019年高考考纲解读】1.能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验与技术涉及的方法和技能进行综合运用。2.具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。3.具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。4.能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订。【网络构建】【重点、难点剖析】一、观察、鉴定类实验及调查类实验(一)观察类实验归类比较实验名称细胞的状态染色剂生物材料观察DNA、RNA在细胞中的分布死细胞甲基绿、吡罗红人的口腔上皮细胞观察线粒体活细胞健那绿观察细胞的减数分裂死细胞无(为固定装片)蝗虫精母细胞低温诱导植物染色体数目的变化死细胞改良苯酚品红染液洋葱根尖细胞观察细胞的有丝分裂死细胞龙胆紫(或醋酸洋红)观察多种多样的细胞活或死细胞无(无需染色)酵母菌细胞、水绵细胞、叶的保卫细胞、鱼的红细胞等观察叶绿体活细胞藓类的叶(或菠菜叶、黑藻叶)观察植物细胞的质壁分离与复原活细胞紫色洋葱鳞片叶表皮细胞说明：(1)以上实验除了“观察植物细胞的质壁分离与复原”使用低倍镜即可外，其余均需使用高倍镜。(2)鉴定类实验中的“脂肪的切片法鉴定”、探究性实验中的“培养液中酵母菌种群数量的动态变化”都需用显微镜观察。(二)鉴定类实验归类比较实验名称鉴定对象试剂颜色生物材料备注淀粉的鉴定淀粉碘液蓝色脱色的叶片无还原糖的鉴定还原糖斐林试剂砖红色沉淀苹果或梨的匀浆等甲乙液现配现用、水浴加热脂肪的鉴定脂肪苏丹(或)染液橘黄(或红)色花生种子切片需用高倍镜观察蛋白质的鉴定蛋白质双缩脲试剂紫色豆浆、稀蛋清等先加A液，摇匀后加B液，摇匀尿糖的检测葡萄糖葡萄糖试纸有色水、葡萄糖溶液、三份模拟“尿样”无绿叶中色素的提取和分离四种色素提取液：无水乙醇；分离液：层析液胡萝卜素：橙黄色；叶黄素：黄色；叶绿素a：蓝绿色；叶绿素b：黄绿色新鲜的绿叶(如菠菜叶)加入二氧化硅是为了研磨得更充分；碳酸钙可防止研磨中色素被破坏(三)经典实验、拓展实验的条件控制与结果的显示方法1实验结果的显示方法光合速率：O2释放量、CO2吸收量或淀粉产生量；呼吸速率：O2吸收量、CO2释放量或淀粉减少量；原子转移途径：放射性同位素示踪法；细胞液浓度大小：质壁分离；细胞是否死亡：质壁分离、亚甲基蓝溶液染色；甲状腺激素作用：动物耗氧量、发育速度等；生长激素作用：生长速度(体重变化、身高变化)；胰岛素作用：动物活动状态。 【变式探究】(2016江苏高考)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【举一反三】下图是某同学在观察洋葱根尖细胞有丝分裂时拍摄的显微照片，下列叙述正确的是（ ）A.甲细胞中每条染色体的着丝点排列在细胞板上B.乙细胞中染色体被平均分配，移向细胞两极C.甲和乙细胞中的染色体数目相等，DNA含量相同D.统计图中处于分裂期的细胞数可计算细胞周期长【答案】B【变式探究】为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响,某同学用乙醇提取叶绿体色素,用石油醚进行纸层析,右图为滤纸层析的结果(、为色素条带)。 下列叙述正确的是（ ）A. 强光照导致了该植物叶绿素含量降低B. 类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照C. 色素、吸收光谱的吸收峰波长不同D. 画滤液线时,滤液在点样线上只能画一次【答案】ABC 【解析】图中、分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。图示表明强光照下叶绿素宽度变窄，类胡萝卜素宽度变宽，说明此时叶绿素含量降低，类胡萝卜素增加，有利于抵御强光照，AB正确；胡萝卜素和叶黄素吸收光谱的吸收峰波长不同，C正确；画滤液细线时，滤液在点样线上需画23次，保证色素的含量，D错误。【变式探究】下列关于实验现象与结果的分析,错误的是（ ）A. 组织切片上滴加苏丹染液,显微观察有橘黄色颗粒说明有脂肪B. 组织样液中滴加斐林试剂,不产生砖红色沉淀说明没有还原糖C. 洋葱表皮细胞滴加蔗糖溶液后,发生质壁分离说明细胞有活性D. PCR 产物中加入二苯胺试剂,加热变蓝说明有目的 DNA 产生【答案】BD 【变式探究】根据以下实验内容回答问题。生物组织中还原糖的鉴定 叶绿体中色素的提取和分离花生子叶中脂肪的鉴定 观察DNA和RNA在细胞中的分布生物组织中蛋白质的鉴定 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂观察植物细胞的质壁分离和复原 探究酵母菌细胞呼吸的方式(1)在上述实验过程中，必须借助显微镜才能完成的是_(序号)，换用高倍显微镜观察时，应调节_，直至看清楚物像为止。实验中应始终保持生物活性的是_(序号)。(2)由于实验材料用品或试剂所限，有时候需要设法替代。下列各项处理中正确的是_。A做实验时，可用洋葱表皮代替洋葱根尖B做实验时，可用甘蔗代替苹果C做实验时，可用干净的细沙代替二氧化硅D做实验时，可用苏丹代替苏丹染液(3)在实验中，进行色素层析操作时，要注意不能让_触及层析液。(4)进行实验时，在2 mL蛋白质溶液中加入2 mL双缩脲试剂A，摇匀后又加入2 mL双缩脲试剂B，溶液出现蓝色的原因是产生了过多的_。(5)在上述实验中，常用到酒精的实验有，其中酒精所起的作用分别是_、_、_。【答案】(1)细准焦螺旋(2)CD(3)滤液细线(4)Cu(OH)2(5)洗去浮色溶解叶绿体色素与盐酸配制成解离液，使组织细胞分离开来【解析】(1)还原糖的鉴定、生物组织中蛋白质的鉴定、叶绿体中色素的提取和分离及探究酵母菌的呼吸方式都可以用肉眼直接观察，其他实验均需借助显微镜进行观察。换用高倍镜观察时需调节细准焦螺旋。观察植物细胞的质壁分离和复原及探究酵母菌的呼吸方式中细胞应始终保持生物活性。(2)洋葱表皮细胞不分裂，不能作为观察有丝分裂的实验材料。甘蔗中主要含有蔗糖(非还原糖)，不能用于检测还原糖的实验。【变式探究】下列试剂与鉴定的物质及颜色变化的对应关系，不正确的一组是()。A双缩脲试剂蛋白质紫色；健那绿染液线粒体蓝绿色B碘液淀粉蓝色；重铬酸钾溶液酒精灰绿色C二苯胺DNA蓝色；斐林试剂麦芽糖砖红色D醋酸洋红染液染色体红色；苏丹染液脂肪橘黄色【答案】D【解析】苏丹染液将细胞中的脂肪颗粒染成红色，苏丹染液将脂肪颗粒染成橘黄色，D项错误。题型二、探究类实验【例2】（2018全国卷，4）已知药物X对细胞增值有促进作用，药物D可抑制药物X的作用。某同学将同一瓶小鼠皮肤细胞平均分为甲、乙、丙三组，分别置于培养液中培养，培养过程中进行不同的处理（其中甲组未加药物），每隔一段时间测定各组细胞数，结果如图所示。据图分析，下列相关叙述不合理的是（）A乙组加入了药物X后再进行培养B丙组先加入药物X，培养一段时间后加入药物D，继续培养C乙组先加入药物D，培养一段时间后加入药物X，继续培养D若药物X为蛋白质，则药物D可能改变了药物X的空间结构【答案】C【解析】本题考查学生的实验探究能力。根据图示，相同时间内，乙和丙两组中的细胞数目都大于甲组，由于甲组未加药物，且药物X对细胞增殖有促进作用，所以甲组为对照组，乙组和丙组为加入药物组X组，丙组后半段的细胞数目低于乙组，药物D可抑制药物X的作用，说明丙组培养一段时间后又加入了药物D，因此乙组加入了药物X，丙组先加入药物X,后加入药物D,故AB正确，C错误；若药物X为蛋白质, 药物D可抑制药物X的作用,因此D可能改变了药物X的空间结构，使得药物X失去活性，D正确。【变式探究】（2017年海南卷，26）为探究植物生长素对枝条生根的影响，研究人员在母体植株上选择适宜的枝条，在一定部位进行环剥去除树皮（含韧皮部），将一定浓度的生长素涂抹于环剥口上端，并用湿土包裹环剥部位，观察枝条的生根情况，实验的部分结果如表所示。生长素用量（mg/枝）处理枝条数第90天存活枝条数第90天存活时的生根枝条数首次出根所需天数05050127505505040301050504325155050413020504338303050373333回答下列问题：（1）据表可知，生长素用量为0时，有些枝条也生根。其首次出根需要天数较多的原因是_。（2）表中只提供了部分实验结果，若要从表中所列各生长素用量中确定促进该植物枝条生根效果最佳的用量，你认为需要提供的根的观测指标还有_（答出两点即可）。（3）从激素相互作用的角度分析，高浓度生长素抑制植物生长的原因是_。【答案】（1）枝条自身产生的生长素较少，积累到生根所需浓度时间长 （2）每个枝条的生根数量 根的长度 （3）生长浓度高时会促进乙烯的合成，乙烯能够够抑制植物的生长【举一反三】（2017年江苏卷，13）研究小组探究了萘乙酸（NAA）对某果树扦插枝条生根的影响，结果如下图。下列相关叙述正确的是（） A自变量是NAA，因变量是平均生根数B不同浓度的NAA 均提高了插条生根率C生产上应优选320 mg/ L NAA 处理插条D400 mg/ L NAA 具有增加生根数的效应【答案】D 【变式探究】(2016江苏高考)过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是()管号1%焦性没食子酸(mL)2%H2O2(mL)缓冲液(mL)过氧化物酶溶液(mL)白菜梗提取液(mL)煮沸冷却后的白菜梗提取液(mL)1222222232224222A.1号管为对照组，其余不都是实验组B2号管为对照组，其余都为实验组C若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶D若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶解析：选A根据实验目的“探究白菜梗中是否存在过氧化物酶”，可确定加入白菜梗提取液的3号管为实验组，1号、2号和4号管都为对照组；若3号管显橙红色，还需要与2号管、4号管对照才能证明白菜梗中存在过氧化物酶；若4号管不显橙红色，可能是因为高温使过氧化物酶失活，而不能证明白菜梗中不存在过氧化物酶。 【变式探究】（2017年北京卷，31）疟原虫是一种单细胞动物。它能使人患疟疾，引起周期性高热、寒战和出汗退热等临床症状，严重时致人死亡。（1）在人体内生活并进行细胞分裂的过程中，疟原虫需要的小分子有机物的类别包括_（写出三类）。（2）进入血液循环后，疟原虫选择性地侵入红细胞，说明它能够_并结合红细胞表面受体。（3）疟原虫大量增殖后胀破红细胞进入血液，刺激吞噬细胞产生致热物质。这些物质与疟原虫的代谢产物共同作用于宿主下丘脑的_中枢，引起发热。（4）疟原虫的主要抗原变异频繁，使疟原虫能避免被宿主免疫系统_性清除，从而使该物种得以_。（5）临床应用青蒿素治疗疟疾取得了巨大成功，但其抗疟机制尚未完全明了。我国科学家进行了如下实验。1、2组结果表明_；由3、4组结果可知青蒿素对仓鼠细胞线粒体膜电位无明显影响。据此可以得出的结论是_。将实验中仓鼠细胞的线粒体替换为_，能为临床应用青蒿素治疗疟疾提供直接的细胞生物学实验证据。【答案】（1）单糖、氨基酸、核苷酸、脂肪酸（其中三类）（2）识别（3）体温调节 （4）特异生存与繁衍 （5）青蒿素能显著降低疟原虫线粒体膜电位青蒿素对线粒体膜电位的影响存在物种间差异人体细胞的线粒体 【变式探究】(2016全国2，31，8分)BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的绿色溶液分别加入7支试管中，其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。试管编号1234567水草无有有有有有有距日光灯的距离/cm20遮光*1008060402050 min后试管中溶液的颜色浅绿色X浅黄色黄绿色浅绿色浅蓝色蓝色*遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100 cm 的地方。若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：(1)本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由_引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是_ (填“可靠的”或“不可靠的”)。(2)表中X代表的颜色应为_(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”)，判断依据是_。(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草_。【答案】(1)不同光强下水草光合作用和呼吸作用不可靠的(2)黄色水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号试管(3)光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等 【举一反三】下列是以酵母菌为材料进行的实验，有关叙述错误的是（）A探究酵母菌的呼吸方式，可用溴麝香草酚蓝检测产生的CO2B用酵母菌发酵酿制果酒，选择酸性重铬酸钾检测产生的酒精 C探究酵母菌种群数量变化，应设空白对照排除无关变量干扰D用稀释涂布平板法培养计数，应选择有30300菌落数的平板【答案】C【解析】酵母菌呼吸作用产生的CO2可使橙色的溴麝香草酚蓝水溶液来检测，颜色变化：由蓝变绿再变黄；A正确。在酸性条件下，酒精可与重铬酸钾反应呈灰绿色；B正确。探究酵母菌种群数量变化时可形成自身前后对照，无需设置空白对照；C错误。用稀释涂布平板法培养计数，为保证实验结果可靠，应选择有30300菌落数的平板进行计数；D正确。【变式探究】下列有关生物学实验的叙述，正确的是（ ）A. 叶绿体色素滤液细线浸入层析液，可导致滤纸条上色素带重叠B. 低温诱导大蒜根尖时间过短，可能导致难以观察到染色体加倍的细胞C. 用显微镜观察洋葱根尖装片时，需保持细胞活性以便观察有丝分裂过程D. 将洋葱表皮放入0.3g/mL蔗糖溶液中，水分交换平衡后制成装片观察质壁分离过程【答案】B【变式探究】下面是某研究性学习小组的同学为证明农田土壤中的微生物对某种农药具有分解作用而提出的实验方案。(如何检测农药的含量不做要求)他们在同一块农田的不同地点取等量的土壤，将其标记为甲、乙两组；将甲组土壤进行灭菌，待用。实验开始时向两组分别加入等量的用无菌水配制的某种农药，并与土壤混匀，放在自然条件下(暴露在空气中)。一段时间后，多次取样检测甲、乙两组土壤中农药的浓度并求平均值，比较两组农药含量的差异。(1)请指出并改正实验中两处明显的错误，并说明原因。错误一：_，改正：_，原因是_。错误二：_，改正：_，目的是_。(2)上述改正遵循的主要是实验设计的什么原则？_。【答案】(1)不同地点同一地点不同地点的土壤微生物含量和种类可能有差异，可能对结果造成干扰放在自然条件下放在无菌条件下防止空气中的微生物对结果造成干扰(2)单一变量原则【解析】选择不同地点的土壤，由于湿度、有机物含量的差异等可能导致土壤中含有的微生物含量和种类有差异；空气中含有大量的微生物，为了使结果准确，必须在无菌条件下进行实验。上述两点遵循的主要原则就是单一变量原则。【变式探究】保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物兴趣小组为探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行了以下实验：材料用具：相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干、保水剂、氮肥等。方法步骤：选取长势一致的小麦幼苗若干，平均分为A、B、C三组，分别施用适量的保水剂(60 kghm2)、氮肥(255 kghm2)、保水剂(60 kghm2)氮肥(255 kghm2)，置于相同的轻度干旱条件下培养，其他培养条件相同且适宜。在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10：0011：00从每组选取相同数量的叶片，进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定。结果(均值)如下表：组号叶绿素含量/(mgg1)A10.663.07B13.043.02C15.913.05实验结论：适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。(1)请指出上述方法步骤的缺陷并改正：步骤_；步骤_。(2)如不考虑方法步骤中的缺陷，从影响光合作用的内在因素分析，保水剂与氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是_。(3)实验测得的CO2吸收量_(大于、等于或小于)光合作用过程中CO2实际消耗量，理由是_。光合作用强度可通过测定CO2吸收量，也可以通过测定_释放量计算。【答案】(1)没有对照组，应另设一组不施保水剂和氮肥作为对照组取材方法不科学，选取的叶片应取自植株的相同部位(2)提高了光合作用有关酶的含量与活性(3)小于实验测得的CO2吸收量是光合作用中CO2实际消耗量与呼吸作用CO2释放量之差O2(2)影响光合作用的内部因素，应从光合色素和光合酶进行，从表中发现，加保水剂与氮肥配施对叶绿素影响不大，那么提高了CO2吸收量的原因可能是提高了光合作用有关酶的含量与活性。(3)实验测得的CO2吸收量小于光合作用过程中CO2实际消耗量，这是因为实验测得的CO2吸收量是光合作用中CO2实际消耗量与呼吸作用CO2释放量之差。光合作用强度可通过测定CO2吸收量，也可以通过测定O2释放量来完成。题型四、验证性实验【例4】回答下列问题：（1）将贮藏的马铃薯（块茎）放入蒸馏水中，水分通过的方式进入马铃薯细胞，引起马铃薯鲜重增加。随着蒸馏水处理时间延长，该马铃薯鲜重不再增加，此时，马铃薯细胞的渗透压比处理前的。（2）将高温杀死的马铃薯细胞放入高浓度的NaCl溶液中，（填“会”或“不会”）发生质壁分离现象。（3）将发芽的马铃薯制成匀浆，使其与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀，说明该马铃薯匀浆中含有。【答案】（1）自由扩散（被动运输） 低 （2）不会 （3）可溶性还原糖（2）高温杀死的马铃薯细胞其原生质层的选择透过性功能丧失，放入高浓度的NaCl溶液中，不会发生质壁分离现象。（3）可溶性还原糖与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀；将发芽的马铃薯制成匀浆，使其与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀，说明该马铃薯匀浆中含有可溶性还原糖。 ，酒精灯等。(2)方法步骤：(提示：腹腔注射给药，剂量不作实验要求，给药1 h后，从小白鼠膀胱处穿刺取尿液)第一步：_；第二步；将两支试管编号为A和B，分别加入等量的斐林试剂；第三步：_；第四步：将两支试管摇匀后，放入盛有开水的烧杯内进行水浴加热35 min，观察两支试管中溶液颜色的变化。(3)实验结果的预测、分析及结论：实验结果的预测及分析：A试管：_；B试管：_。结论：_。【答案】(2)第一步：一组小白鼠为实验鼠，腹腔注射适量适宜浓度的胰高血糖素溶液；另一组小白鼠为对照鼠，腹腔注射等量的生理盐水第三步：给药l h后，分别用注射器在两组小白鼠膀胱处穿刺取得它们的尿液，将实验鼠的尿液放进A试管内，对照鼠的尿液放进B试管内(3)A试管：出现砖红色沉淀，说明实验鼠尿液中含有葡萄糖B试管：溶液仍为蓝色，说明对照鼠尿液中无葡萄糖(注：试管内的尿液来源要与颜色反应相对应)实验鼠血糖含量升高，超过一定数值而出现糖尿，这是由于胰高血糖素具有升高血糖含量的生理作用【变式探究】为了验证甲状腺激素具有促进机体新陈代谢的作用，以耗氧量为测定指标，请你根据以下提供的实验材料与用具，设计实验步骤和表格，将预期的实验结果填入表中。材料与用具：体重相同的正常同龄雌性小鼠若干只、适宜浓度的甲状腺激素溶液、生理盐水、耗氧量测定仪等。(要求：答题时具体注射剂量不作要求)(1)实验步骤：_(2)设计一张表格，将预期的实验结果填入表中。【答案】(1)将小鼠随机分成甲、乙两组，用耗氧量测定仪测定每只小鼠单位时间内的耗氧量甲组每只注射等量甲状腺激素溶液；乙组每只注射等量生理盐水，作为对照一段时间后，用耗氧量测定仪测定甲、乙两组每只小鼠单位时间内的耗氧量对所测得的耗氧量数据进行统计分析(2)甲状腺激素对小鼠耗氧量的影响组别注射前注射后甲组耗氧量平均值与乙组相近耗氧量平均值明显增加乙组耗氧量平均值耗氧量平均值无明显变化
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