2023届高考生物二轮复习专题7微专题1教材实验学案

这是一份2023届高考生物二轮复习专题7微专题1教材实验学案，共24页。

微专题1　教材实验
概念线索 网络构建


教材基础实验
1．在甘蔗茎的组织样液中加入双缩脲试剂，温水浴后液体由蓝色变成砖红色。 (×)
提示：双缩脲试剂可用来检测蛋白质，不能用来检测还原糖，且甘蔗茎的组织样液中富含的是蔗糖，蔗糖为非还原糖，检测还原糖时不宜选用甘蔗作为实验材料。
2．观察植物细胞的有丝分裂实验时，解离时间要尽量长，以确保根尖组织细胞充分分离。 (×)
提示：解离的目的是用药液将组织中的细胞相互分离开来，解离时间过长，染色体等结构会被破坏，将会影响实验结果。
3．洋葱根尖和小鼠骨髓细胞用于观察细胞有丝分裂时，都需要用盐酸溶液使细胞相互分离。 (×)
提示：观察根尖细胞有丝分裂的实验时需要解离，观察动物细胞有丝分裂时不需要解离。
4．检测花生子叶中脂肪时，可用甲紫溶液对子叶切片进行染色。 (×)
提示：检测脂肪时用苏丹Ⅲ染液进行染色，不能用甲紫溶液。
5．在高倍光学显微镜下，观察不到黑藻叶绿体的双层膜结构。 (√)
6．在“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，从静置的培养液中取适量上清液，用血细胞计数板计数。 (×)
提示：抽样检测时，需将培养液振荡、摇匀后取样。
7．调查身体微小、活动力强的小动物数量时常用标记重捕法。 (×)
提示：标记重捕法适用于调查体型较大、活动能力强、活动范围广的动物的种群密度。
8．转换物镜时应该手握物镜小心缓慢转动。 (×)
提示：应转动转换器。
9．在新鲜黑藻小叶装片中可进行叶绿体形态观察和计数。 (×)
提示：在新鲜黑藻小叶装片中可进行叶绿体形态观察，但不能进行计数。
10．观察植物细胞有丝分裂时，装片制作的步骤是解离→漂洗→染色→制片。
(√)
11．以洋葱鳞片叶内表皮为材料不能观察到质壁分离。 (×)
提示：尽管其液泡无色，但可以将视野亮度调暗进行观察。
12．质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减弱。 (×)
提示：质壁分离过程中，由于原生质体失水，体积缩小，黑藻细胞绿色加深、吸水能力增强。
生物科学史中的实验方法及技术
1．恩格尔曼利用衣藻和好氧细菌证明了光合作用释放氧气需要光照。 (×)
提示：恩格尔曼选用的实验材料为水绵和好氧细菌。
2．噬菌体侵染细菌实验用到的特征元素是14C。 (×)
提示：噬菌体侵染细菌实验用到的特征元素分别为32P、35S。
3．艾弗里实验采用了“加法原理”。 (×)
提示：艾弗里实验采用了“减法原理”。
4．摩尔根实验证明了基因位于染色体上采用了假说—演绎法。 (√)
5．梅塞尔森和斯塔尔运用放射性同位素标记技术证明了DNA分子的半保留复制。 (×)
提示：15N是稳定同位素，不是放射性同位素。

1．什么是同位素标记法？生物学研究中常用的同位素有哪两类？(必修1　P51“科学方法”)
提示：用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，就是同位素标记法。生物学研究中常用的同位素有放射性同位素，如14C、32P、3H、35S等；有的不具有放射性，是稳定同位素，如15N、18O等。
2．什么是自变量、因变量和无关变量？什么是对照实验？(必修1　P78“科学方法”)
提示：实验中人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量；因自变量改变而变化的变量叫作因变量；除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。
3．设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验。对比实验中两组都是实验组，两组之间相互对照。教材中哪些实验是对比实验？(必修1　P92“科学方法”)
提示：探究酵母菌细胞呼吸的方式；鲁宾和卡门的同位素标记法实验；赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验等。
4．自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”是什么？(必修2　P46“科学方法”)
提示：与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”；与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。


1．绿叶中色素的提取和分离的原理分别是___________________________
________________________________________________________________
______________________________________________________________。
提示：色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中；四种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢
2．在“研究土壤中小动物类群的丰富度”实验中不用标记重捕法或样方法，原因是_______________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示：许多土壤动物有较强的活动能力，而且身体微小
3．在“探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度”实验前先做一个预实验的原因有_________________________________________________________
___________________________________________________________________。
提示：为进一步的实验摸索条件，检验实验设计的科学性和可行性

4．对照实验中设置对照组的目的是_________________________________
________________________________________________________________
______________________________________________________________。
提示：利于观察到实验结果的变化，同时还排除无关变量的干扰，充分证明了实验结果的变化是仅由自变量引起的
5．选择淀粉和淀粉酶探究温度影响酶的活性时，检测底物是否被分解的试剂宜选碘液还是斐林试剂？说明理由。
________________________________________________________________
______________________________________________________________。
提示：碘液。因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度
6．绿叶中色素的分离实验中滤纸条看不到色素带的原因有____________
_______________________________________________________________
______________________________________________________________。
提示：忘记画滤液细线；滤液细线接触到层析液，且时间长，色素全部溶解到层析液中
考点1　教材基础实验


1．显微观察类实验
实验名称
观察方式
观察对象
细胞状态
染色剂
常用实验材料
观察细胞的有丝分裂
染色观察
染色体
死
甲紫溶液(或醋酸洋红液)
洋葱根尖
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
染色体
死
甲紫溶液
洋葱根尖
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
原色
观察
叶绿体
活
无
菠菜叶(稍带叶肉的下表皮)、藓类的叶、黑藻叶等
观察植物细胞的质壁分离与复原
紫色大液泡
活
成熟植物细胞，如紫色洋葱鳞片叶外表皮
观察细胞的减数分裂
染色体
死
甲紫溶液
蝗虫精母细胞
(1)显微观察类实验要先制片，不同材料用不同的制片方法。装片法(把整个实验材料制成装片，如用葫芦藓观察叶绿体)；切片法(把材料切成薄片，以便观察，如脂肪的鉴定)；压片法(把材料压成薄层，以便观察，如观察根尖细胞的有丝分裂)。
(2)显微观察类实验的操作流程归纳

2．鉴定类实验
实验名称
试剂
颜色
生物材料
备注
淀粉的
鉴定
碘液
蓝色
脱色的叶片
－
还原糖的鉴定
斐林试剂
砖红色沉淀
苹果或梨匀浆等
现配现用、水浴加热
脂肪的鉴定
苏丹Ⅲ染液
橘黄色
花生种子切片
需用高倍镜观察
蛋白质的鉴定
双缩脲试剂
紫色
豆浆、稀蛋清等
先加A液，后加B液，摇匀后使用
绿叶中色素的提取和分离
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；加入碳酸钙可防止在研磨中色素被破坏
DNA的粗提取与鉴定
二苯胺试剂
蓝色
新鲜洋葱
沸水浴加热5 min
(1)在显色实验(如物质检测)中，选用的材料最好无色或颜色较浅或实验时对有色材料进行脱色处理。
(2)物质鉴定实验中，一般不设置对照实验，若需设置对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质的实验中，对照组可加入稀释的鸡蛋清。
(3)鉴定类实验的操作流程归纳

3．调查类实验
研究性课题
调查对象
统计方法
计算方法
调查人群中某
种遗传病的发
病率　
人类某种遗传病
汇总法
某种遗传病的发病率＝×100%
种群密
度的取
样调查
活动能力
强的动物
标记重捕法
＝
植物或活
动能力弱
的动物
样方法
种群密度＝
土壤中小动物
类群丰富度的
研究
土壤中的小动物
取样器取样法
记名计算法、目测估计法
调查对象：(1)为使实验获得成功，常选用一些容易调查的对象，如植物种群密度的调查，选择容易辨别的双子叶植物；蚜虫、昆虫卵、跳蝻和蚯蚓等活动范围小、活动能力弱的动物，常采用样方法调查其种群密度。
(2)调查人群中常见的遗传病，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病等；调查某种遗传病的发病率时，要随机抽样调查，且要保证调查的群体足够大；调查某种遗传病的遗传方式应在患者家系中展开调查。
4．探究类实验
(1)自变量、因变量、无关变量

(2)探究类实验的变量分析
实验名称
自变量
因变量
无关变量
通过模拟实验探究膜的通透性
半透膜两侧溶液的浓度差
漏斗玻璃管内液面上升的高度
半透膜的种类、开始时的液面高度、温度等条件
探究温度对淀粉酶活性的影响
不同温度(至少三种)
酶的活性(加碘液后溶液颜色的变化)
pH、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
不同pH(至少三种)
酶的活性(气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度)
温度、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等
探究酵母菌细胞呼吸的方式
氧气的有无
CO2生成量(澄清石灰水的浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短)；酒精的产生(用酸性重铬酸钾溶液检测)
葡萄糖溶液的量和浓度、石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的洁净程度等
模拟探究细胞大小与物质运输的关系
细胞体积的大小(琼脂块的大小)
物质运输的效率(NaOH扩散的体积/整个琼脂块的体积)
琼脂块的一致性、NaOH溶液的量、浸泡的时间、测量的准确性等
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
不同浓度的生长素类调节剂
扦插枝条的生根数量或长度
实验材料的一致性、生长素类调节剂浓度的准确性、处理时间的一致性等
探究培养液中酵母菌种群数量的变化
时间
酵母菌种群数量
培养液的成分、培养条件、空间等
(3)探究类实验的基本操作流程

5．辨析有关颜色反应类实验的五种颜色
颜色
原理
红
①还原糖＋斐林试剂砖红色沉淀
②染色体(质)＋醋酸洋红液→红色
黄
①脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色
②叶绿体中色素分离的滤纸条中：胡萝卜素→橙黄色，叶黄素→黄色
③CO2＋溴麝香草酚蓝溶液→由蓝变绿再变黄
绿
①酒精＋橙色的重铬酸钾溶液灰绿色
②叶绿体中色素分离的滤纸条中：叶绿素b→黄绿色，叶绿素a→蓝绿色
蓝
①淀粉＋碘液→蓝色
②DNA＋二苯胺试剂蓝色
紫
①染色体(质)＋甲紫溶液→紫色
②蛋白质＋双缩脲试剂→紫色
6．常用试剂的种类及作用
试剂
体积(质量)分数或/质量(物质的量)浓度
作用
相关实验
酒精
50%
洗去浮色(溶剂)
脂肪的鉴定
75%
消毒
微生物的实验室培养
95%
解离
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂；低温诱导植物细胞染色体数目的变化
100%
溶解、提取色素
绿叶中色素的提取和分离
盐酸
0.01 mol·L－1
营造酸性环境
探究pH对酶活性的影响
15%
解离
观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
NaOH
0.1 g·mL－1
斐林试剂、双缩脲试剂的成分
检测还原糖、蛋白质
0.01 mol·L－1
营造碱性环境
探究pH对酶活性的影响
CuSO4
0.05 g·mL－1
斐林试剂的成分
检测还原糖
0.01 g·mL－1
双缩脲试剂的成分
检测蛋白质

——教材基础实验
1．(2021·福建选择考适应性测试)下列关于高中生物学实验的叙述，错误的是(　　)
A．在“用高倍显微镜观察叶绿体”的实验中，临时装片内的藓类叶片要一直保持有水状态
B．在“探究温度对酶活性的影响”的实验中，将淀粉和淀粉酶混合后置于不同温度处理
C．在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，紫色洋葱外表皮细胞质壁分离过程中液泡颜色逐渐加深
D．在“研究土壤中小动物类群的丰富度”实验中，可用诱虫器采集土壤样品中的小动物
B　[观察叶绿体时，需要保持细胞的活性，故要随时保持装片中有水，A正确；在“探究温度对酶活性的影响”的实验中，将淀粉和淀粉酶分别用不同温度处理后，再将相同温度处理的酶与底物相混合，并置于相应的温度下反应，而后观察实验结果，B错误；在“探究植物细胞的吸水和失水”的实验中，随着质壁分离程度的加深，紫色洋葱外表皮细胞中液泡颜色逐渐加深，C正确；在“研究土壤中小动物类群的丰富度”实验中，可用诱虫器采集土壤样品中的小动物，然后对采集的小动物进行分类、统计，D正确。]
2．(2021·江苏新高考适应性测试)下列与生物学实验相关的叙述，正确的是(　　)
A．探究温度对淀粉酶活性的影响时，用斐林试剂检测，颜色由棕色变为淡蓝色
B．对培养液中的酵母菌进行计数时要先将培养液滴在计数板上，再轻盖盖玻片
C．洋葱根尖经过解离、漂洗、染色和制片后，部分细胞中可观察到染色体
D．调查遗传病的发病率时发现样本太少可扩大调查范围，已获得的原始数据不能再用
C　[探究温度对淀粉酶活性的影响时，一般不用斐林试剂检测，因为斐林试剂在使用过程中需要水浴加热，在水浴加热过程中可能会对实验结果造成影响，且颜色变化应该为蓝色变棕色进而变砖红色，A错误；对培养液中的酵母菌进行计数时要将盖玻片盖在计数室上，再将培养液滴于盖玻片的边缘，等菌液自行渗入并沉降之后再计数，B错误；洋葱根尖经过解离、漂洗、染色和制片后，在显微镜下可观察到部分细胞中有染色体，因为细胞有丝分裂过程是一个连续的过程，且是不同步的，C正确；调查遗传病的发病率时发现样本太少可扩大调查范围，已获得的原始数据可继续使用，D错误。]
3．(2022·广东选择性考试)用洋葱根尖制作临时装片以观察细胞有丝分裂，如图为光学显微镜下观察到的视野。下列实验操作正确的是(　　)

A．根尖解离后立即用龙胆紫溶液染色，以防解离过度
B．根尖染色后置于载玻片上捣碎，加上盖玻片后镜检
C．找到分生区细胞后换高倍镜并使用细准焦螺旋调焦
D．向右下方移动装片可将分裂中期细胞移至视野中央
C　[根尖解离后需要先漂洗，洗去解离液后再进行染色，A错误；将已经染色的根尖置于载玻片上，加一滴清水后，用镊子将根尖弄碎，盖上盖玻片后需要用拇指轻轻按压盖玻片，使细胞分散开，再进行观察，B错误；在低倍镜下找到分生区细胞(呈正方形，排列紧密)后，再换用高倍镜进行观察，此时为使视野清晰，需要用细准焦螺旋进行调焦，C正确；分裂中期的染色体着丝粒整齐排列在赤道板上，据图可知，图示分裂中期细胞位于左上方，故需要向左上方移动装片将分裂中期的细胞移至视野中央，D错误。]
——基础实验的综合性考查
4．(2021·福建选择性考试)下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”(实验Ⅰ)和“培养液中酵母菌种群数量的变化”(实验Ⅱ)的叙述，正确的是(　　)
A．实验Ⅰ、Ⅱ都要将实验结果转化为数学模型进行分析
B．实验Ⅰ、Ⅱ通气前都必须用NaOH去除空气中的CO2
C．实验Ⅰ中，有氧组和无氧组都能使澄清石灰水变浑浊
D．实验Ⅱ中，可用滤纸在盖玻片另一侧吸引培养液进入计数室
C　[实验Ⅰ不需要将实验结果转化为数学模型进行分析，可以根据液滴的移动情况判断酵母菌的细胞呼吸方式，A错误；实验Ⅱ中CO2不是影响种群数量变化的因素，不会干扰实验结果，所以不需要通气前用NaOH去除空气中的CO2，B错误；实验Ⅰ中，酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产物中都有CO2，所以都能使澄清石灰水变浑浊，C正确；实验Ⅱ中，用血细胞计数板对酵母菌计数时，应先放置盖玻片，在盖玻片的边缘滴加培养液，待培养液从边缘处自行渗入计数室，再吸去多余培养液，最后进行计数，D错误。]
5．(2022·山东潍坊一模)酒精在生物学实验中用途广泛，下列相关说法正确的是(　　)
A．在脂肪的检测和观察实验中，体积分数为50%的酒精用来固定细胞形态
B．体积分数为95%的酒精加入适量无水碳酸钠，可用于提取绿叶中的色素
C．用酒精与盐酸等量混合制成的解离液处理洋葱根尖，可使细胞分散开
D．对微生物进行分离计数时，涂布器应先浸于盛有酒精的烧杯中进行灭菌
B　[在脂肪的检测和观察实验中，体积分数为50%的酒精用来洗去浮色，A错误。叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂无水乙醇中，因此可用无水乙醇提取色素；体积分数为95%的酒精加入适量无水碳酸钠，可获得无水乙醇，也可用于提取绿叶中的色素，B正确。用酒精与盐酸等量混合制成的解离液处理洋葱根尖，可使组织细胞相互分离开，压片能使细胞分散开，C错误。进行涂布平板操作前，要对涂布器进行灭菌，一般做法是先将涂布器浸在盛有70%酒精的烧杯中，然后将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，属于灼烧灭菌，在酒精中不是进行灭菌，D错误。]
6．(2022·厦门质检)下图是以洋葱为实验材料的实验现象或结果，下列相关叙述正确的是(　　)

图1　　　　　 图2　　　　图3
A．图1中紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞正发生质壁分离，可判断A处浓度小于C处
B．用洋葱根尖做有丝分裂实验，图2中细胞D与细胞E的染色体数之比为1∶1
C．图1是低倍镜下观察到的图像，转动转换器换到高倍镜可观察到图2的图像
D．图3是分离洋葱绿叶中色素得到的滤纸条，可观察到条带3的颜色为蓝绿色
D　[图1中紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞正发生质壁分离或质壁分离复原，A处浓度和C处浓度大小无法确定，A错误；根据图像判断，D为处于有丝分裂中期的细胞，E为处于有丝分裂后期的细胞，所以细胞D与细胞E的染色体数之比为1∶2，核DNA数之比为1∶1，B错误；能发生图1现象的细胞为成熟细胞，而能发生图2现象的细胞为能进行分裂的不成熟细胞，因此转动转换器换到高倍镜无法观察到图2的图像，C错误；图3是分离洋葱绿叶中色素得到的滤纸条，滤纸条1、2、3、4分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b，D正确。]
——实验方法及应用
7．(2022·山东淄博一模)生物学实验常用对照原则，通过设置对照实验，可增加实验结果的可信度和说服力。下列说法错误的是(　　)
A．“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验是对比实验，也叫相互对照实验
B．“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，实验组添加肝脏研磨液体现了“加法原理”
C．“探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度”的正式实验，必须设置空白对照
D．“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”的实验中，在时间上形成了自身前后对照
C　[“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验是对比实验，也叫相互对照实验，A正确；“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，实验组添加肝脏研磨液，体现了“加法原理”，B正确；“探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度”，预实验需要设置空白对照，以初步确定促进或抑制的生长素浓度范围，正式实验时不需设置空白对照，C错误；“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”的实验中，在时间上形成了自身前后对照，D正确。]
8．(不定项)(2021·江苏选择性考试)数据统计和分析是许多实验的重要环节，下列实验中获取数据的方法合理的是(　　)
编号
实验内容
获取数据的方法
①
调查某自然保护区灰喜鹊的种群密度
使用标记重捕法，尽量不影响标记动物的正常活动，个体标记后立即释放
②
探究培养液中酵母菌种群数量的变化
摇匀后抽取少量培养物，适当稀释，用台盼蓝染液染色，血细胞计数板计数
③
调查高度近视(600度以上)在人群中的发病率
在数量足够大的人群中随机调查
④
探究唾液淀粉酶活性的最适温度
设置0 ℃、37 ℃、100 ℃三个温度进行实验，记录实验数据
A．实验①　 B．实验②
C．实验③ D．实验④
ABC　[灰喜鹊属于活动范围广、活动能力强的动物，应使用标记重捕法调查灰喜鹊的种群密度，且尽量不影响标记动物的正常活动，个体标记后立即释放，A正确；探究培养液中酵母菌种群数量的变化时，摇匀后抽取少量培养物，适当稀释，用台盼蓝染液染色，血细胞计数板计数，被染成蓝色的酵母菌为死细胞，在观察计数时只计不被染成蓝色的酵母菌，B正确；调查高度近视(600度以上)在人群中的发病率，应在群体中抽样调查，选取的样本要足够的多，且要随机取样，C正确；探究唾液淀粉酶活性的最适温度时，应围绕37 ℃在梯度为0.5 ℃的不同温度下进行实验，若设置0 ℃、37 ℃、100 ℃三个温度进行实验，不能说明唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃，D错误。]
——实验选材及方法创新
9．(2022·武汉调研)获得足够薄的生物材料是显微观察实验的关键之一，下列做法与获得薄的显微观察材料无关的是(　　)
A．撕取菠菜叶稍带些叶肉的下表皮，用于观察细胞中的叶绿体
B．在浸泡过的花生子叶横断面上平行切下若干切片，用于观察脂肪颗粒
C．待洋葱根尖长至约5 cm时，只剪取根尖2～3 mm，用于观察细胞的有丝分裂
D．将蛙放在无水环境2～3 h，再移入有水环境，获取脱落的上皮膜，用于观察细胞形态
C　[观察细胞中的叶绿体常选用藻类叶片或菠菜叶片，是因为这些材料的叶片很薄而且带有叶绿体，A不符合题意；在浸泡过的花生子叶横断面上平行切下若干切片，用于观察脂肪颗粒的实验时，为防止细胞重叠不易观察，因此要求切片要薄一些，B不符合题意；观察细胞的有丝分裂实验时，由于实验过程中要对实验材料进行解离和制片等过程，因此该实验不要求实验材料的薄厚，C符合题意；观察细胞形态实验时，为防止细胞重叠不易观察，因此要求实验材料要薄，D不符合题意。]
10．(2021·江苏选择性考试)分析黑斑蛙的核型，需制备染色体标本，流程如下，相关叙述正确的是(　　)
―→―→―→
A．可用蛙红细胞替代骨髓细胞制备染色体标本
B．秋水仙素处理的目的是诱导染色体数加倍
C．低渗处理的目的是防止细胞过度失水而死亡
D．染色时常选用易使染色体着色的碱性染料
D　[蛙红细胞只能进行无丝分裂，因此不能用蛙红细胞替代骨髓细胞制备染色体标本，A错误；秋水仙素处理的目的是固定细胞，不是诱导染色体数目加倍，B错误；等渗溶液是为了防止细胞过度失水而死亡，低渗处理的目的是使组织细胞充分吸水膨胀，染色体分散，C错误；染色时常选用易使染色体着色的碱性染料，如甲紫染液，D正确。]
考点2　生物科学史及经典实验的方法挖掘


1．教材涉及的科学史汇总
(1)“细胞学说”的建立
①罗伯特·胡克——细胞的发现者和命名者。
②列文虎克——用自制显微镜观察细胞。
③施莱登和施旺——建立“细胞学说”。
④魏尔肖——总结出“细胞通过分裂产生新细胞”。
(2)流动镶嵌模型的建立过程
①欧文顿——用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行实验——细胞膜是由脂质组成的。
②罗伯特森——电镜下观察细胞膜看到清晰的暗—亮—暗的三层结构，将细胞膜描述为静态的统一结构。
③辛格和尼科尔森——提出细胞膜的流动镶嵌模型。
(3)酶的发现过程
①巴斯德——酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致(无活细胞参与，糖类不可能变成酒精)。
②毕希纳——将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶。
③萨姆纳——提取出脲酶并证明脲酶是蛋白质。
④切赫和奥特曼——发现少数RNA也具有生物催化功能。
(4)光合作用的发现过程
①恩格尔曼——用水绵和需氧细菌证明光合作用释放O2及光合作用需要光照。
②鲁宾和卡门——用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。
③卡尔文——用14C标记CO2，探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，即卡尔文循环：14CO2→14C3→(14CH2O)。
(5)遗传规律的发现史
①孟德尔——用豌豆作为遗传实验材料，利用假说—演绎法提出遗传的两条基本规律，即分离定律和自由组合定律(关注孟德尔成功的原因)。
②摩尔根——用假说—演绎法证明基因在染色体上(用白眼雄果蝇作为遗传材料)。
(6)遗传物质的发现史
①格里菲思——通过肺炎链球菌的体内转化实验证明了加热杀死的S型细菌中含有某种“转化因子”。
②艾弗里——通过肺炎链球菌的体外转化实验证明了肺炎链球菌的遗传物质是DNA不是蛋白质(转化因子为DNA)。
③赫尔希和蔡斯——用放射性同位素标记法(32P、35S)分别标记T2噬菌体，证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA。
④威尔金斯和富兰克林——获得了高质量的DNA衍射图谱。
⑤查哥夫——腺嘌呤(A)的量＝胸腺嘧啶(T)的量，胞嘧啶(C)的量＝鸟嘌呤(G)的量。
⑥沃森和克里克——构建DNA双螺旋结构模型(克里克还提出中心法则：
⑦梅塞尔森和斯塔尔运用同位素标记技术，证明了DNA分子的半保留复制。
(7)生物进化的发现史
①拉马克——第一个提出比较完整的进化学说(中心思想：用进废退、获得性遗传)。
②达尔文——自然选择学说(四个要点：过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存)。
(8)动物生命活动调节机制的发现史
①贝尔纳——内环境的稳定是生命能独立和自由存在的首要条件，内环境保持稳定主要是依赖神经系统的调节。
②坎农——提出稳态的概念。
③沃泰默——胰液的分泌只受神经调节。
④斯他林和贝利斯——胰液的分泌存在“化学调节”(并命名该调节物质为“促胰液素”)。
⑤巴甫洛夫——建立了条件反射学说，但对失去促胰液素的发现深表遗憾。
(9)植物生长素的发现史
①达尔文——植物向光性实验，验证金丝雀草胚芽鞘感光部位在尖端，尖端可向下面的伸长区传递某种“影响”，造成单侧光下背光面比向光面生长快。
②鲍森·詹森——胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部。
③拜尔——胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。
④温特——进一步证明胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的，并把这种物质命名为生长素。
(10)生态学的发现史
①高斯——证明大小两个物种的草履虫间存在着种间竞争关系。
②林德曼——对赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析，发现能量流动的两个明显的特点：单向流动，逐级递减。
2．教材中涉及的研究方法和技术
(1)假说—演绎法——孟德尔两大遗传定律的发现，摩尔根证明基因在染色体上(以白眼雄果蝇为材料)，DNA半保留复制方式的证明，温特对生长素的发现实验。
(2)创立假说——膜的成分和结构的初步阐明；达尔文提出植物向光性假说；萨顿提出基因在染色体上的假说。
(3)模型构建法——构建细胞亚显微结构物理模型，构建DNA双螺旋结构物理模型，构建光合作用、种群特征、细胞分裂等概念模型，构建种群增长两种数学模型(公式、“J”形与“S”形曲线)，构建减数分裂、血糖调节过程物理模型；构建细胞膜流动镶嵌模型。
(4)显微观察法——观察多种多样的细胞，观察线粒体和叶绿体，观察细胞的有丝分裂、减数分裂，观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象，观察染色体变异等。
(5)差速离心法——分离各种细胞器、制备细胞膜等。
(6)对比实验法——设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的分析比较，探究某种因素对实验结果的影响，如探究酵母菌细胞呼吸的方式、酶作用特性相关的实验。
(7)密度梯度离心法——用15N标记DNA，证明DNA半保留复制(重带、轻带、中带等)。
(8)荧光标记法——细胞融合实验。
(9)同位素标记法——研究分泌蛋白的合成和运输实验(3H)，噬菌体侵染细菌实验(32P、35S)，卡尔文实验(14C)为放射性同位素标记法；鲁宾和卡门实验(16O、18O)，梅塞尔森和斯塔尔实验(14N、15N)为稳定性同位素标记法。
(10)纸层析法——绿叶中色素的提取与分离。
(11)浓度梯度设置实验——探索生长素类植物生长调节剂促进插条生根的最适浓度，探究影响酶活性的最适温度和最适pH。
(12)样方法——估算植物及活动能力弱、活动范围小的动物(如蚯蚓、蚜虫、昆虫卵)等的种群密度。
(13)标记重捕法——估算活动能力强、活动范围广的动物种群密度。
(14)黑光灯诱捕法——有趋光性的昆虫。
(15)抽样检测法——探究培养液中酵母菌种群数量的变化。
(16)取样器取样法——土壤中小动物类群丰富度的研究。
(17)人群中随机抽样调查遗传病——调查遗传病的发病率。
(18)患者家系中调查遗传病——调查某种遗传病的遗传方式。
(19)遗传杂交法(包括正交、反交、测交、自交、回交等)——确定显隐性、基因位置、遵循的遗传规律。
(20)横缢法、切割法、嫁接法、核移植法——探究细胞核的功能。
(21)暗盒开孔法、云母片插入法、旋转法、遮盖法等——探究植物的向性运动。
(22)系谱图分析法——确定遗传病类型。
(23)电泳鉴定——在一定的pH下，带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动。
(24)平板划线法——微生物的分离方法。
(25)稀释涂布平板法——微生物的分离和计数方法。

——科学史实验的思路和技术方法
1．(2021·福建选择性考试)生物科学史蕴含科学研究的思路和方法，下列科学史实验与结论不相符的叙述是(　　)
选项
科学史实验
结论
A
用伞形帽和菊花形帽伞藻进行嫁接和核移植实验
伞藻的帽形建成主要与细胞核有关
B
绿叶经暗处理后，一半遮光，另一半曝光，碘蒸气处理后观察叶片颜色变化
淀粉是光合作用的产物
C
不同颜色荧光染料标记人和小鼠的细胞膜蛋白进行细胞融合实验
细胞膜具有流动性
D
将狗的小肠黏膜和稀盐酸混合磨碎后制成的提取液注入狗的静脉，检测胰液的分泌情况
胰液的分泌是神经调节的结果
D　[结合分析可知，用伞形帽和菊花形帽伞藻进行嫁接和核移植实验说明伞藻的帽形建成主要与细胞核有关，A正确；萨克斯的实验是对照实验，遮光和不遮光的叶片形成了对照，碘蒸气是要排除叶片中原来的淀粉影响，实验结果遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝，说明淀粉是光合作用的产物，B正确；不同颜色荧光染料标记人和小鼠的细胞膜蛋白进行细胞融合实验，荧光染料与细胞膜组成成分蛋白质结合，随着该组成成分的移动而移动，细胞膜上荧光物质的移动表明了细胞膜组成成分的移动，可推知膜上的蛋白质分子具有流动性，C正确；将狗的小肠黏膜和稀盐酸混合磨碎后制成的提取液注入狗的静脉，检测胰液分泌情况，因本实验中小肠黏膜神经被彻底破坏，但有胰液的分泌，故可说明胰液分泌不是神经调节的结果，D错误。]
2．(2022·黄冈高三调研)下表是生物科学史上一些经典实验的叙述，表中“方法与结果”和“结论或观点”能匹配的是(　　)
选项
方法与结果
结论或观点
A
施莱登通过研究植物的生长发育，提出细胞是构成植物体的基本单位
施莱登是细胞的发现者和命名者
B
将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核取出来，移植到白色美西螈的去核卵细胞中，植入核的卵细胞发育成的美西螈全部是黑色的
细胞核是细胞代谢的主要场所
C
欧文顿通过用500多种物质对植物细胞的通透性进行的实验中发现，可以溶于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜
细胞膜中的脂质是由磷脂双分子层构成的
D
将天竺葵的叶片黑暗处理后，一半遮光，一半曝光。一段时间后，用酒精脱色，再分别用碘液处理，曝光组呈蓝色，遮光组无蓝色
绿色植物的光合作用可以合成淀粉
D　[罗伯特·胡克是细胞的发现者，也是细胞的命名者，A错误；细胞核是遗传信息库，细胞代谢的主要场所是细胞质基质，B错误；19世纪末欧文顿根据易溶于脂质的物质容易通过细胞膜的现象提出：细胞膜是由脂质组成的，但并未得出细胞膜中的脂质是由磷脂双分子层构成的结论，C错误；淀粉可以与碘液反应呈蓝色，将天竺葵的叶片黑暗处理后，一半遮光，一半曝光，一段时间后，用酒精脱色，再分别用碘液处理，曝光组呈蓝色，遮光组无蓝色，说明绿色植物的光合作用可以合成淀粉，D正确。]
——科学史实验的设计和分析
3．科学家鲁宾和卡门用同位素18O标记水和碳酸氢盐，将两者加入三组小球藻培养液中。在适宜光照下进行实验，结果如表所示，下列叙述错误的是(　　)

水中18O比例(%)
碳酸氢盐中18O比例(%)
反应时间(min)
释放的氧气中18O比例(%)
第一组
0.85
0.61
45
0.86
第二组
0.20
0.40
110
0.20
第三组
0.20
0.57
225
0.20
A．小球藻进行光合作用所需的二氧化碳可由碳酸氢盐提供
B．氧气中18O比例不受光合作用反应时间的影响
C．鲁宾和卡门研究该实验的目的是验证光合作用产物中有氧气
D．卡尔文也利用小球藻进行实验，其用14C标记二氧化碳研究暗反应中的物质变化
C　[碳酸氢盐能释放二氧化碳，可为小球藻进行光合作用提供二氧化碳，A正确；分析表格数据，三组实验中在反应分别进行45 min、110 min、225 min时，释放的氧气中18O比例均与相应的水中18O起始比例基本保持一致，说明氧气中18O比例不受光合作用反应时间的影响，B正确；鲁宾和卡门研究该实验的目的是探究光合作用中氧气的来源，C错误；卡尔文用14C标记二氧化碳，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径(即暗反应中物质变化)，这一途径称为卡尔文循环，D正确。]
4．下面是与促胰液素发现过程有关的四个实验，下列分析错误的是(　　)
①稀盐酸→小肠肠腔→胰腺分泌胰液
②稀盐酸→静脉血液→胰腺不分泌胰液
③稀盐酸→小肠肠腔(去除神经)→胰腺分泌胰液
④小肠黏膜＋稀盐酸＋砂子研磨制成提取液→注入静脉血液→胰腺分泌胰液
A．①与②对比说明胰液分泌不是稀盐酸直接作用的结果
B．①与③对比说明胰液分泌不受神经的调节
C．①②③④对比说明胰液分泌受小肠黏膜产生的物质(由血液运输)调节
D．要证明胰液分泌受不受神经的调节应该再设计实验继续探究
B　[①与②的自变量是稀盐酸刺激的部位，因变量是胰腺是否分泌胰液，其结果说明稀盐酸是通过小肠肠腔起作用的，不是稀盐酸直接作用的结果，A项正确；①与③的自变量是有无通向小肠的神经，因变量是胰腺是否分泌胰液，其结果说明有无神经参与均有胰液分泌，不能证明胰液分泌不受神经的调节，要证明胰液分泌受不受神经的调节应该再设计实验继续探究，B项错误，D项正确；①②③④对比说明胰液分泌受小肠黏膜产生的物质(由血液运输)调节，C项正确。]
——科学史实验的挖掘
5．(2022·汕头模拟)在光合作用的研究过程中，陆续发现了以下事实：
事实1：在人们对光合作用的认识达到一定程度时，以反应式6CO2＋6H2O→C6H12O6＋6O2表示光合作用。
事实2：1937年，植物生理学家希尔发现，将叶绿体分离后置于含有一定浓度蔗糖溶液的试管中，制备成叶绿体悬浮液，若在试管中加入适当的“电子受体”，给予叶绿体一定强度的光照，在没有CO2时就能放出O2，同时电子受体被还原。希尔反应式是H2O＋氧化态电子受体→还原态电子受体＋1/2O2。
事实3：在希尔反应的基础上，Amon又发现，处于光下的叶绿体在不供给CO2时，既能积累还原态电子受体也能积累ATP；若撤去光照，供给CO2 ，则还原态电子受体和ATP被消耗，并有有机物的产生。根据以上事实，回答下列相关问题。
(1)基于以上3个事实推测，光合作用反应式中的C6H12O6中的O可能来自________。
(2)希尔反应模拟了叶绿体光合作用中________阶段的部分变化，该阶段中电子受体由氧化态变成还原态的____________________(填物质名称)，希尔实验中配制叶绿体悬浮液时加入一定浓度的蔗糖溶液的目的是_____________________
_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)Amon的实验说明有机物的生成可以不需要光，但需要__________________(不考虑水)。
(4)若向叶绿体悬浮液中加入C3且提供光照、不提供CO2，则短时间内ATP和NADPH________(填“会”或“不会”)出现积累。
[解析]　(1)根据事实2和事实3可知，植物在没有CO2的条件下就能放出O2，参考化学式可知，水中的O全部转化成了O2中的O，则光合作用产物C6H12O6中的O来自CO2；(2)希尔反应模拟了叶绿体光合作用中光反应阶段的部分变化，电子受体由氧化态变为还原态的NADPH；为维持叶绿体的正常形态和功能，需保持细胞液内外的渗透压平衡，即需要形成等渗溶液，故配制叶绿体悬浮液时应加入一定浓度的蔗糖溶液；(3)由事实3可以推测暗反应的进行可以不需要光，但需要有光反应阶段的产物NADPH和ATP以及外界提供的CO2；(4)因光反应产物NADPH和ATP可用于暗反应中C3的还原，故在提供了C3的前提下，NADPH和ATP不断被利用，短时间内不会出现积累。
[答案]　(1)CO2　(2)光反应　NADPH　形成等渗溶液，维持叶绿体的正常形态和功能　(3)CO2、ATP、NADPH　(4)不会