2023届高考生物二轮复习实验与探究学案

这是一份2023届高考生物二轮复习实验与探究学案，共62页。


[考纲要求]　1.能独立完成《考试大纲》列出的生物实验，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分析、解释和处理　3.具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，学会运用观察、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做出恰当的评价和修订

真题探究——深析真题明考向


1．(2018·全国卷Ⅰ)已知药物X对细胞增殖有促进作用，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　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，A、B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。
2．(2018·全国卷Ⅲ)下列研究工作中由我国科学家完成的是(　　)
A．以豌豆为材料发现性状遗传规律的实验
B．用小球藻发现光合作用暗反应途径的实验
C．证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验
D．首例具有生物活性的结晶牛胰岛素的人工合成
答案　D
解析　以豌豆为材料发现性状遗传规律的实验是奥地利科学家孟德尔完成的，A错误；用小球藻发现光合作用暗反应途径的实验是美国科学家卡尔文完成的，B错误；证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验是美国科学家艾弗里完成的，C错误；首例具有生物活性的结晶牛胰岛素的人工合成是我国科学家在1965年完成的，D正确。
3．(2017·全国卷Ⅰ)下列关于细胞结构与成分的叙述，错误的是(　　)
A．细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测
B．检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色
C．若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色
D．斐林试剂是含有Cu2＋的碱性溶液，可被葡萄糖还原成砖红色
答案　B
解析　台盼蓝是细胞活性染料，常用于检测细胞膜的完整性与细胞的存活率，是组织和细胞培养中最常用的细胞活性鉴定染色剂，A正确；双缩脲试剂的作用原理是Cu2＋在碱性条件下与肽键发生反应生成紫色络合物，因为氨基酸中没有肽键，故不会与双缩脲试剂发生反应，也就不能用双缩脲试剂检测氨基酸的含量，B错误；染色体可被碱性染料染成深色，常用的碱性染料为龙胆紫溶液或醋酸洋红液，C正确；斐林试剂的甲液是质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液，乙液是质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液，应现配现用，可溶性还原糖中含有的醛基或酮基具有弱还原性，在水浴加热的条件下可与氢氧化铜发生氧化还原反应，把Cu2＋还原成砖红色的Cu2O(氧化亚铜)沉淀，D正确。
4．(2019·全国卷Ⅲ)氮元素是植物生长的必需元素，合理施用氮肥可提高农作物的产量。回答下列问题。
(1)植物细胞内，在核糖体上合成的含氮有机物是________，在细胞核中合成的含氮有机物是________，叶绿体中含氮的光合色素是________。
(2)农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮(NH)和硝态氮(NO)。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中NH和NO的吸收具有偏好性(NH和NO同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
答案　(1)蛋白质　核酸　叶绿素
(2)实验思路：配制营养液(以硝酸铵为唯一氮源)，用该营养液培养作物甲，一段时间后，检测营养液中NH和NO剩余量。
预期结果和结论：若营养液中NO剩余量小于NH剩余量，则说明作物甲偏好吸收NO；若营养液中NH剩余量小于NO剩余量，则说明作物甲偏好吸收NH。
解析　(1)在植物细胞中，核糖体是生产蛋白质的机器，蛋白质是一种含氮的有机物；在细胞核中能够通过DNA的复制和转录合成的含氮有机物是核酸(DNA和RNA)；叶绿体中含氮的光合色素是叶绿素。
(2)由于农作物对两种离子的吸收量不同，且硝酸铵溶液中NH和NO的比例为1∶1，所以用该培养液培养作物甲，一段时间后，检测营养液中NO和NH的剩余量即可判断作物甲对NH和NO吸收的偏好性。预期结果和结论：若营养液中NO的剩余量小于NH的剩余量，则说明作物甲偏好吸收NO；若营养液中NH的剩余量小于NO的剩余量，则说明作物甲偏好吸收NH。
5．(2017·全国卷Ⅰ)根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路；(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
答案　(1)思路
甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
(2)结果及结论
若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
解析　该实验的目的是鉴定一种病毒的遗传物质是DNA还是RNA，要求使用的实验方法是同位素标记法。DNA和RNA的元素组成相同，都含有C、H、O、N、P，因此只标记化学元素是不可行的，而DNA和RNA的不同之处在于含氮碱基和五碳糖不同，因此可在培养基中分别加入含有放射性标记的胸腺嘧啶和含有放射性标记的尿嘧啶，看病毒的增殖是利用了含有放射性标记的胸腺嘧啶来合成DNA，还是利用含有放射性标记的尿嘧啶来合成RNA。

6．(2020·山东等级考)黑藻是一种叶片薄且叶绿体较大的水生植物，分布广泛、易于取材，可用作生物学实验材料。下列说法错误的是(　　)
A．在高倍光学显微镜下，观察不到黑藻叶绿体的双层膜结构
B．观察植物细胞的有丝分裂不宜选用黑藻成熟叶片
C．质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小
D．探究黑藻叶片中光合色素的种类时，可用无水乙醇作提取液
答案　C
解析　黑藻叶绿体的双层膜结构属于亚显微结构，需要用电子显微镜来观察，A正确；黑藻成熟叶片为高度分化的细胞，不具有分裂能力，故不能用来观察植物细胞的有丝分裂，B正确；质壁分离过程中，植物细胞失水，原生质层体积变小，绿色会加深，而随着不断失水，细胞液的浓度增大，吸水能力增强，C错误；叶绿体中的色素易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，提取黑藻叶片中光合色素时，可用无水乙醇作提取液，D正确。
7．(2020·天津等级考)鬼箭锦鸡儿(灌木)和紫羊茅(草本)是高寒草甸系统的常见植物。科研人员分别模拟了温室效应加剧对两种植物各自生长的影响。研究结果见下图。

注：相对生物量＝单株干重/对照组(C1T1)单株干重。
据图回答：
(1)CO2浓度和温度都会影响光合作用。植物通过光合作用将大气中的CO2转变为有机物，同时将光能转变为有机物中的化学能，体现了植物在生态系统________和________中的重要作用。
(2)本研究中，仅CO2浓度升高对两种植物的影响分别为__________________________，仅温度升高对两种植物的影响分别为________________________________。
(3)两个实验的C2T2组研究结果表明温室效应加剧对两种植物各自生长的影响不同。科研人员据此推测，在群落水平，温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草甸中的这两种植物比例发生改变。为验证该推测是否成立，应做进一步实验。请给出简单的实验设计思路：____________________________________________________________。若推测成立，说明温室效应加剧可能影响群落________的速度与方向。
答案　(1)物质循环　能量流动
(2)促进两种植物生长　抑制鬼箭锦鸡儿生长，促进紫羊茅生长
(3)将紫羊茅与鬼箭锦鸡儿种在一起，比较温室效应加剧前后相对生物量的变化　演替
解析　(1)生态系统的三大功能分别是能量流动、物质循环、信息传递，植物通过光合作用将大气中CO2转变为有机物，同时将光能转变为有机物中的化学能，体现了植物在生态系统的物质循环和能量流动中起重要作用。
(2)据图可知，相同条件下，提高CO2浓度，鬼箭锦鸡儿和紫羊茅的相对生物量都提高，故仅CO2浓度的升高，可以促进两种植物的生长。若仅提高温度，在鬼箭锦鸡儿实验中，相同条件下常温组的相对生物量都高于高温组，而紫羊茅实验中，相同条件下高温组的相对生物量都高于常温组，因此，仅提高温度，会抑制鬼箭锦鸡儿的生长，而促进紫羊茅的生长。
(3)根据题意，在群落水平上，温室效应加剧可能导致生活在同一高寒草甸中的鬼箭锦鸡儿和紫羊茅的比例发生变化，即导致群落发生了演替。若要验证该推测，则可将鬼箭锦鸡儿和紫羊茅种植在一起，比较温室效应加剧前后该区域两种植物的相对生物量的变化。若推测成立，说明温室效应加剧可能会对群落演替的速度和方向产生影响。

考点
全国Ⅰ卷5年考情分析
热度
2016
2017
2018
2019
2020
教材基
础实验

T2
[6分]


T4
[6分]
★
★
教材科学
史、方法等



T2
[6分]

★
拓展实
验探究
T3
[6分]
T32
[8分]
T29
[10分]
T4
[6分]
T6
[6分]
T31
[8分]
T32(2)
[6分]
T29(3)
[8分]

★
★
★
★
每年本专题考查的分值
14分
16分
26分
14分
6分
五年均分
15．2分
考点
全国Ⅱ卷5年考情分析
热度
2016
2017
2018
2019
2020
教材基
础实验
T4
[6分]
T5
[6分]




★
教材科学
史、方法等




T3
[6分]
★
拓展实
验探究

T30
[9分]
T29
[8分]
T37(3)(4)
[11分]

★
★
★
每年本专题考查的分值
12分
9分
8分
11分
6分
五年均分
9．2分
考点
全国Ⅲ卷5年考情分析
热度
2016
2017
2018
2019
2020
教材基
础实验

T5
[6分]



★
教材科学
史、方法等
T2
[6分]

T1
[6分]


★★
拓展实
验探究

T31
[10分]
T32
[12分]

T29(2)
[6分]
T32(2)
[8分]

★
★
每年本专题考查的分值
6分
28分
6分
14分

五年均分
10．8分

1．淀粉酶是人体消化液中重要的消化酶，在代谢中起到重要作用。为了探究不同物质对胰淀粉酶的活性的影响，研究人员进行如下实验。实验流程如下：
步骤
甲组
乙组
丙组
丁组
1
1 mL淀粉酶溶液；__Ⅰ__
1 mL淀粉酶溶液；
1 mL 2.5%茶花粉提取液；
2 mL磷酸缓冲液
1 mL淀粉酶溶液；
1 mL 2.5%茶花粉提取液；
1 mL 5%芦丁溶液；
1 mL磷酸缓冲液
1 mL淀粉酶溶液；
1 mL 2.5%茶花粉提取液；
1 mL 5% VC溶液；
1 mL磷酸缓冲液
2
混匀后放入37 ℃恒温水浴锅中保温10 min
3
各加入2 mL预热至37 ℃的1%可溶性淀粉溶液
4
__Ⅱ__
5
沸水浴5 min后加入4 mL DNS显色剂，混匀后继续沸水浴8 min
6
观察各组试管颜色变化，并通过仪器测量，转化的实验结果：

注：DNS显色剂与还原糖在沸水浴条件下显棕红色。
请分析回答：
(1)胰淀粉酶能将淀粉水解成____________，进而再水解为葡萄糖被人体吸收。
(2)第1步中Ⅰ处应加入__________________，该组作为空白对照的目的是测定_______________________________________________________________。
(3)Ⅱ处的操作步骤是____________________。第5步加入DNS显色剂前、后沸水浴的作用分别是________________________、________________________。
(4)实验结果说明茶花粉提取物对淀粉酶的活性具有________作用，推测服用茶花粉提取物可在________(填“升血糖”或“降血糖”)方面有一定的辅助治疗作用，当与富含________(填“芦丁”或“VC”)的食物共同服用时可增强疗效。
答案　(1)麦芽糖
(2)3 mL磷酸缓冲液　酶在适宜条件下的活性
(3)混匀后在37 ℃条件下保温相同时间　高温使酶失活，终止反应　使DNS显色剂在高温条件下与还原糖反应显色
(4)抑制　降血糖　芦丁
解析　(1)淀粉在淀粉酶的催化作用下先被水解成麦芽糖，进而再被水解成葡萄糖。
(2)分析甲、乙两组，自变量为是否加入1 mL 2.5%茶花粉提取液，依据等量原则，第1步中Ⅰ处应加入3 mL磷酸缓冲液；甲组为空白对照组，作用是测定酶在磷酸缓冲液中的活性，即酶在适宜条件下的活性。
(3)步骤3将预热至37 ℃的底物加入甲、乙、丙、丁不同物质环境条件下，为了让酶与底物充分反应，Ⅱ处的操作步骤是混匀后在37 ℃条件下保温相同时间；为了使各组反应时间相同，故加入DNS显色剂前进行沸水浴，作用为高温使酶失活，终止反应的进行；根据DNS显色剂与还原糖显色条件知，加入DNS显色剂后沸水浴的作用是使DNS显色剂在高温条件下与还原糖反应显色。
(4)分析甲、乙两组实验条件及实验结果(柱形图)可知，茶花粉提取物对淀粉酶的活性具有抑制作用，推测服用茶花粉提取物可在降低血糖方面有一定的辅助治疗作用；分析甲、乙、丙、丁四组实验条件，与实验结果柱形图可推测，茶花粉提取物与富含芦丁的食物共同服用可增强降低血糖的效果。
2．回答下列关于某森林群落的问题。
(1)在群落水平上可研究的问题除种间关系、群落的范围和边界、优势物种外，还有________________________(答出两点即可)。
(2)设计实验探究该森林群落中两种植物(甲和乙)的根系在吸收营养物质方面是否存在竞争关系。
实验步骤：
①在相同环境中选取多株植物甲和植物乙，要求植株大小、生理状况和________大小等基本一致；
②各间隔0.5米种植8株植物甲作为对照组1，________________________作为对照组2，________________作为实验组；
③在相同且适宜的条件下培养一段时间，观察植株根系生长情况。
预期实验结果和分析：
若实验组植株的根系显著小于对照组，则____________________________；
若实验组植株的根系大小与对照组1和2差异不明显，则植物甲和植物乙的根系在吸收营养物质方面也可能存在竞争关系，因为________________过大也会导致竞争现象不明显。
答案　(1)群落的丰富度、群落的演替、群落的空间结构等(答出两点即可)
(2)①根系　②各间隔0.5米种植8株植物乙　间距设为0.5米，植物甲和植物乙间隔种植8株　③两种植物的根系在吸收营养物质方面存在竞争关系　植株间距
解析　(2)依据本实验的目的可知，两种植物的种植方式为自变量，实验组应将两种不同植物间隔种植，因变量是根系的生长情况，依据对照组1的思路，不难得出对照组2的处理应为将8株植物乙以0.5米的间距种植，实验组的处理应为间距0.5米间隔种植甲、乙共8株，而植株根系的大小、植株生长环境、植株大小等均为无关变量，且可能会影响实验结果，所以要求所选植株大小、根系大小等基本一致，这样经过一段时间的共同培养，可以根据根系生长状况得出相应的结论。
3．在细胞周期中，染色体的两条姐妹染色单体之间在相同的位置上可能发生部分交换(SCE)。为研究被动吸烟对小鼠骨髓细胞SCE率的影响，科研小组将小鼠置于密闭小室内，每日两次香烟烟雾染毒30分钟，分别在第9、18、27天采集小鼠骨髓细胞，镜检观察SCE率，结果如下表：
不同染毒时间对小鼠骨髓细胞SCE率的影响
组别
染毒时间/天
SCE率/%
染毒组
9
6.89
18
7.77
27
8.29
对照组
9
5.87
18
5.92
27
5.87
(1)本实验的自变量是__________________________，表中数据表明：________________________________、________________________________。
(2)为镜检小鼠骨髓细胞的SCE，需对染色体进行染色。实验前向小鼠注射BrdU，BrdU与胸腺嘧啶脱氧核苷酸(TdR)结构类似。细胞增殖时，BrdU可取代TdR掺入到新合成的DNA中。用Giemsa染料染色，双链都掺入BrdU的DNA分子所形成的姐妹染色单体着色较浅；而DNA分子中仅有一条链掺入BrdU或两条链都不掺入BrdU，所形成的姐妹染色单体着色深。
两条姐妹染色单体有色差，才可观察到交换现象，如下图。

若要观察某个染色体的两条姐妹染色单体之间是否发生交换，通常选择第________个细胞周期________期的细胞。
(3)通常SCE并不改变遗传物质的组成，原因是________________________。但SCE是染色体发生断裂和重接而产生的，可能造成________的损伤，因此SCE率可作为检测诱变剂致畸变的指标。
(4)综上所述，请提出远离二手烟的理由______________________________
_______________________________________________________________。
答案　(1)染毒时间和是否染毒　染毒可导致小鼠骨髓细胞SCE率升高　随着时间延长，SCE率增加
(2)二　中
(3)两条姐妹染色单体是由一条染色体复制而来，DNA序列相同　DNA
(4)二手烟中的有害物质可能提高SCE率，造成DNA分子的损伤，从而引起细胞畸变
解析　(1)表中数据是实验组和对照组不同时间的SCE率，则本实验的自变量为是否染毒和染毒时间，表中数据表明：染毒可导致小鼠骨髓细胞SCE率升高，且随着时间延长，SCE率增加。
(2)细胞分裂中期的染色体形态固定，数目清晰，适于观察染色体。根据半保留复制的特点，向小鼠注射BrdU，第一次分裂过程中DNA复制后，两条姐妹染色单体所含的DNA均有一条链含有BrdU，着色较深；第二次分裂过程中DNA复制后，两条姐妹染色单体中，一条姐妹染色单体所含的DNA中只有一条链含有BrdU，着色较深，另一条姐妹染色单体所含的DNA两条链均含有BrdU，着色较浅，两条姐妹染色单体有色差，才可观察到交换现象，所以观察某个染色体的两条姐妹染色单体之间是否发生交换，通常选择第二个细胞周期中期的细胞进行对比观察。
(3)两条姐妹染色单体是由一条染色体复制而来的，DNA的碱基序列相同，所以通常SCE并不改变遗传物质的组成；但SCE是染色体发生断裂和重接产生的，可能造成DNA的损伤，因此SCE率可作为检测诱变剂致畸变的指标。
4．为利用某种病毒的减毒株(MV)治疗胰腺癌，科研人员进行了相关研究。
(1)细胞生命活动过程中产生衰老、受损的细胞器或功能丧失的蛋白复合物时，B蛋白在细胞内招募L­Ⅱ蛋白(由细胞质基质中的L­Ⅰ蛋白转变而来)等蛋白，启动自噬过程，形成自噬体，自噬体最终融入________中降解，这有利于保持细胞结构和功能的________________。
(2)科研人员用MV、CQ(自噬抑制剂)和RAPA(自噬诱导剂)处理胰腺癌细胞，96 h后测定细胞内B蛋白、L­Ⅱ蛋白、L­Ⅰ蛋白含量，并以细胞内恒定表达的p­actin蛋白含量作为参照，得到下表所示结果。
组别
变量控制
电泳结果
L­Ⅱ蛋白/
L­Ⅰ蛋白
细胞存
活率(%)
MV
CQ
RAPA
B蛋白
P­actin
1
－
－
－


1.54
100
2
－
－
＋
1.51
121.13
3
－
＋
－
10.12
36.17
4
＋
－
－
9.58
48.89
①本实验中，作为对照组的是________组。
②L­Ⅱ蛋白是定位在自噬体膜上的蛋白，在自噬过程结束时会重新转变成L­Ⅰ蛋白，因而“L­Ⅱ蛋白/L­Ⅰ蛋白”可作为________________的一个观测指标。
③比较1、2、3组结果，推测自噬过程________(选填“促进”或“抑制”)癌细胞增殖，从物质与能量的角度分析，其原因是________________________
_______________________________________________________________。
(3)综合上述研究，请写出MV影响胰腺癌细胞增殖的机制：________________________________________________________________________________________。MV虽有抗胰腺癌的应用前景，但目前研究结果在很多方面尚不足以支持临床医学应用，请阐述理由：___________________________
______________________________________________________________。
答案　(1)溶酶体　相对稳定
(2)①1、2、3　②自噬过程　③促进　通过自噬降解细胞内衰老或受损的细胞器，获得代谢所需的物质和能量，有利于细胞增殖
(3)MV抑制B蛋白生成，降低其招募功能，降低癌细胞自噬，使其增殖所需物质和能量不足(或“MV阻断自噬体与溶酶体的融合过程，降低癌细胞自噬，使其增殖所需物质和能量不足”)　还需要进行动物实验和临床医学实验(或：胰腺癌种类多样，不知是否对其他类型同样有效；细胞内分子调控通路复杂，MV是否影响其他通路，还需进一步探究；MV是否影响正常细胞的自噬尚不清楚；MV是否引起其他致病风险尚不清楚)
解析　(1)细胞自噬和细胞器溶酶体有关，溶酶体内含有多种水解酶，能水解衰老、损伤的细胞器，因此自噬体最终与溶酶体融合，进入溶酶体中降解，这有利于保持细胞结构和功能的相对稳定。
(2)①本实验研究的是MV对胰腺癌的影响，1是空白对照组，2、3是条件对照组，因此1、2、3均是对照组。
②根据题干信息“L­Ⅱ蛋白是定位在自噬体膜上的蛋白，在自噬过程结束时会重新转变成L－Ⅰ蛋白”，因此“L­Ⅱ蛋白/L­Ⅰ蛋白”可作为自噬过程的一个观测指标。
③1组和2组细胞均能自噬，3组细胞自噬受到抑制，1、2组癌细胞存活率高，3组癌细胞存活率低，由此可知自噬过程促进癌细胞增殖，可能原因是细胞通过自噬降解细胞内衰老或受损的细胞器，获得代谢所需的物质和能量，有利于细胞增殖。
(3)依据题干信息“B蛋白在细胞内招募L­Ⅱ蛋白(由细胞质基质中的L­Ⅰ蛋白转变而来)等蛋白，启动自噬过程”，从表中可以看出，MV处理后，B蛋白不表达，L­Ⅱ蛋白/L­Ⅰ蛋白比值较高，癌细胞的存活率较低，由此可推出MV治疗胰腺癌的机理可能是MV抑制B蛋白生成，降低其招募功能，降低癌细胞自噬，使其增殖所需物质和能量不足。要使MV在临床医学上进行推广，还需要进行动物实验和临床医学实验。

核心考点——重点难点全突破

考点1　教材中涉及的实验
1　观察类实验
(1)观察类实验的操作流程归纳

提示：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。
(2)观察类实验汇总
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DNA和RNA在细胞中的分布
染色
观察
核酸
死
吡罗红
甲基绿
染色剂
人的口腔上皮细胞或洋葱鳞片叶的内表皮细胞
观察线粒体
线粒体
活
健那绿染液
人的口腔上皮细胞
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
染色体
死
龙胆紫溶液(或醋酸洋红液)
洋葱根尖
低温诱导植物染色体数目变化
染色体
死
改良苯酚品红染液
洋葱根尖
观察叶
绿体
直接
观察
叶绿体
活
不需要
新鲜的菠菜叶(稍带叶肉的下表皮)、藓类的叶、黑藻叶
观察植物细胞的质壁分离和复原
紫色大
液泡
活
成熟植物细胞，如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
染色体
死
蝗虫精母细胞减数分裂固定装片

酒精和盐酸在实验中的应用

试剂浓度
实验名称
用途
酒精
体积分数
为50%
检测生物组织中的脂肪
洗去浮色
体积分数
为70%
土壤小动物类群丰富度的调查
杀死并保存小动物；消毒
微生物的实验室培养
消毒
体积分数
为95%
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
与质量分数为15%的盐酸混合用于根尖细胞的解离
低温诱导植物染色体数目的变化
用于冲洗卡诺氏液；与质量分数为15%的盐酸混合用于解离
无水乙醇
绿叶中色素的提取和分离
用于绿叶中色素的提取
盐酸
质量分数
为8%
观察DNA和RNA
在细胞中的分布
①改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞
②使染色质中的DNA与蛋白质分离，有助于DNA与染色剂结合
质量分数
为15%
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂；低温诱导植物染色体数目的变化
与体积分数为95%的酒精按1∶1混合成解离液，使组织中的细胞相互分离
2　鉴定提取类实验
(1)鉴定类实验的操作流程归纳

(2)鉴定提取类实验汇总
实验名称
试剂
颜色
生物材料
备注
淀粉的鉴定
碘液
蓝色
脱色的叶片等
若材料有颜色，需先脱色
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(或Ⅳ)染液
橘黄(或红)色
花生种子切片(或匀浆)
需用显微镜观察(匀浆不需用显微镜观察)
蛋白质的鉴定
双缩脲试剂
紫色
豆浆、稀蛋清溶液等
先加A液，摇匀，后加B液，再摇匀
绿叶中色素的提取和分离
提取液：无水乙醇；
分离液：层析液
①胡萝卜素：橙黄色；
②叶黄素：黄色；
③叶绿素a：蓝绿色；
④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；碳酸钙可防止在研磨中色素被破坏
DNA的粗提取和鉴定
二苯胺试剂
蓝色
鸡血细胞等
沸水浴加热5 min

关注物质检测类实验中的四个问题
(1)在显色实验(如物质检测)中，材料最好不带颜色或颜色较浅，或实验时对有色材料进行脱色处理。
(2)物质检测实验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，对照组可加入稀释的鸡蛋清。
(3)可溶性还原糖检测中不宜选择甜菜、甘蔗等作为实验材料，因为它们所含的糖类主要是蔗糖，为非还原性糖。
(4)颜色深浅与所检测的物质的含量有关，含量越多，颜色越深。
3　探究类实验
(1)探究设计类实验操作流程归纳

(2)探究类实验汇总
实验名称
自变量
因变量及检测指标
无关变量
探究温度对淀粉酶活性的影响
温度
因变量：酶的活性
检测指标：加碘液后溶液颜色的变化
底物量、酶量、pH、反应时间、试管的洁净程度、操作程序等
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
pH
因变量：酶的活性
检测指标：气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度
底物量、酶量、温度、反应时间、试管的洁净程度、操作程序等
探究酵母菌的呼吸方式
氧的
有无
因变量：CO2生成量
检测指标：澄清石灰水的混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短
因变量：酒精产生量
检测指标：重铬酸钾溶液变色情况
葡萄糖溶液的浓度、石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的洁净程度等
通过模拟实验探究细胞大小与物质运输的关系
琼脂块体积的大小
因变量：物质运输的效率
检测指标：NaOH扩散体积
NaOH溶液的量、浸泡的时间、测量的准确性等
探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度
不同浓度的生长素类似物
因变量：扦插枝条的生根数量或长度
实验材料的生长状况、处理时间等
探究培养液中酵母菌种群数量的变化
时间
因变量：酵母菌种群数量
培养条件、培养液的成分、空间等
探究水族箱中的群落演替
时间
因变量：群落的演替情况
水族箱中的培养条件和环境等
4　调查类实验
(1)调查类实验一般操作流程归纳

(2)调查类实验汇总
①丰富度的调查与种群密度调查的比较
实习、研究
性课题
调查对象
方法
计算公式/统计方法
种群密度的
取样调查
活动能力强的动物
标志
重捕法
＝
植物或活动能力弱的动物
样方法

(每个样方密度的平均值)
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
②遗传病发病率与遗传方式的调查的比较
项目
内容
调查
对象
注意事项
结果计算
及分析
遗传病
发病率
自然
人群
最好选择发病率较高的单基因遗传病，随机抽样，群体足够大
患病人数占所调查的总人数的百分比
遗传病
遗传方式
患者
家系
最好选择发病率较高的单基因遗传病
分析致病基因的显隐性及所在的染色体类型
5　科学思想方法类实验
(1)类比推理
①萨顿假说：根据基因和染色体之间存在着明显平行关系，提出假说：基因位于染色体上。
②细胞学说的建立：施莱登首先提出细胞是构成植物体的基本单位，并把研究结果告诉了施旺，施旺通过类比提出，动物体的基本单位也是细胞。
注意：类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。
(2)假说—演绎法
①孟德尔遗传定律的发现过程
孟德尔通过豌豆杂交实验发现性状分离现象和自由组合现象后作出假说，演绎推理后通过测交实验证明假说是正确的，是“假说—演绎法”的经典应用。
②证明基因位于染色体上的历程
摩尔根通过果蝇杂交实验发现F2中白眼果蝇均为雄性，提出了“控制白眼性状的基因位于X染色体上”的假说，演绎推理后通过测交实验证明假说是正确的，也是“假说—演绎法”的经典应用。
③DNA复制方式的提出与证实。
(3)同位素标记法
①常用的示踪元素：如3H、14C、15N、18O、32P、35S(蛋白质的特征元素)等。
②教材应用
分泌蛋白的合成和运输
利用放射性同位素3H标记的亮氨酸研究蛋白质的合成与分泌过程：核糖体→内质网→高尔基体→细胞外
光合作用的探究历程
鲁宾和卡门利用同位素18O分别标记H2O和CO2，然后通过对比实验，证明了光合作用释放的氧气来自水
卡尔文用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，最终探明了碳在光合作用过程中的转移途径为CO2→C3→(CH2O)，这一途径称为卡尔文循环
噬菌体侵染细菌的实验
赫尔希和蔡斯分别用同位素32P和35S标记噬菌体，通过实验证明了DNA是遗传物质
探究DNA的复制方式
用15N标记大肠杆菌的DNA使之变成“重”分子，然后将大肠杆菌转移到14N的普通培养液中，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再结合密度梯度离心，证明了DNA是半保留复制
③荧光标记法
a．是与同位素标记法类似的另一种方法
b．教材应用：
Ⅰ.细胞融合实验：这一实验很有力地证明了细胞膜的结构特点是具有一定流动性。
Ⅱ.基因在染色体上的实验证据：运用荧光标记的手段，可以很直观地观察到某一基因在染色体上的位置。

1．(2020·福建省莆田市高三教学质量检测)下列关于同位素标记法应用的描述，不恰当的是(　　)
A．可用18O2探究有氧呼吸的整个过程
B．可用14CO2探究光合作用中碳的转移途径
C．可用3H标记的亮氨酸研究分泌蛋白合成和分泌过程
D．可用131I研究甲状腺吸收碘量与甲状腺激素合成的关系
答案　A
解析　由于同位素标记法使用的原理是通过检测标记后的物质放射性强弱和位置变化去进行的，所以在有氧呼吸过程中，O2只参与有氧呼吸第三阶段，不能探明有氧呼吸的整个过程，A错误；光合作用的暗反应阶段实际是碳循环的过程，可以通过标记14CO2来探明二氧化碳的固定和C3的还原过程，B正确；亮氨酸可以作为蛋白质合成的原料，当用3H标记亮氨酸，可以通过放射性经历的细胞结构来探明蛋白质的合成和分泌过程，C正确；甲状腺激素中含有特定的I元素，因此使用131I可以研究甲状腺激素的合成量和甲状腺对碘的吸收量，D正确。
2．下列有关实验的材料选择或研究过程或方法思路，正确的是(　　)
A．观察人口腔上皮细胞中的线粒体时，需要先用8%的盐酸溶液处理，再用健那绿染色
B．用于观察质壁分离与复原的紫色洋葱表皮细胞同样可用来观察植物细胞有丝分裂
C．格里菲思的肺炎双球菌转化实验与赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的研究方法都是设法把DNA和蛋白质分开，研究各自的效应
D．观察植物细胞的失水和吸水及叶绿体中色素的提取和分离均可用绿色植物成熟叶肉细胞作为实验材料
答案　D
解析　观察人口腔上皮细胞中的线粒体时，要用健那绿染色，染色时必须是活细胞，用8%的盐酸溶液处理细胞会使细胞死亡，A错误；用于观察质壁分离与复原的紫色洋葱表皮细胞是高度分化的细胞，不分裂，不能用于观察植物细胞有丝分裂，B错误；艾弗里的肺炎双球菌转化实验与赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的研究方法都是设法把DNA和蛋白质分开，研究各自的效应，C错误。
3．(2018·江苏高考改编)下列中学实验均使用光学显微镜进行观察，有关实验操作或现象描述正确的是(　　)
编号
实验名称
实验材料
实验操作或现象
①
观察植物细胞的质壁分离
紫色洋葱外表皮、蔗糖溶液等
原生质层呈紫色，各组成部分结构清晰
②
检测生物组织中的脂肪
花生子叶、苏丹Ⅲ染液等
在高倍镜下可见细胞中被染成橘黄色的脂肪液滴
③
观察细胞有丝分裂
洋葱根尖、龙胆紫溶液等
在高倍镜的同一个视野中，可见分裂前期、中期、后期、末期各时期细胞呈正方形，排列紧密
④
探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化
酵母菌、血细胞计数板等
在10×目镜、40×物镜下的一个视野中完成对整个计数室中酵母菌的计数
A．实验① B．实验②
C．实验③ D．实验④
答案　B
解析　①在观察植物细胞的质壁分离实验中，利用洋葱外表皮细胞、蔗糖溶液作为实验材料，细胞液呈现紫色，实验中可以清晰的看见细胞壁、细胞膜等，但是不能看清楚各个组成部分的结构，A错误；②在检测生物组织中的脂肪的实验中，苏丹Ⅲ染液可以将脂肪染成橘黄色，B正确；③观察细胞有丝分裂时，在高倍镜一个视野中，不一定同时出现各个时期的细胞，C错误；④在利用血细胞计数板对酵母菌进行计数时，应该在10×目镜、40×物镜下计数一个小方格中酵母菌的数量，D错误。
4．(2020·北京丰台区二模)科学家利用模式生物进行科学研究，常见的模式生物有大肠杆菌、爪蟾、果蝇和小鼠等。下列关于模式生物的叙述不正确的是(　　)
A．具有该类生物典型的生理特征
B．仅用于遗传学领域内的科学研究
C．繁殖能力强后代数量相对较多
D．适合在实验室内进行培养和研究
答案　B
解析　模式生物的生理特征能够代表生物界的某一大类群，有利于回答研究者关注的问题，A正确；模式生物不仅仅适用于遗传学领域内的科学研究，如酵母菌和大肠杆菌适用于现代分子生物学和基因工程技术领域，B错误；模式生物应世代短、子代多，易于在实验室内饲养繁殖，遗传背景清楚，C正确；模式生物应容易进行实验操作，特别是遗传操作以及表型分析，D正确。
5．下列关于生物实验中“对照”及“变量”的相关叙述，正确的是(　　)
A．探究酵母菌细胞呼吸的方式实验属于对比实验，无对照
B．比较过氧化氢酶和Fe3＋催化效率实验中，自变量为催化剂种类，因变量只能为气泡的释放量
C．观察紫色洋葱鳞片叶细胞质壁分离与复原实验中，原生质层的形态和位置变化为因变量，有空白对照
D．探究温度对植物光合作用的影响实验中，温度为自变量，光照强度为无关变量，无空白对照
答案　D
解析　探究酵母菌细胞呼吸的方式实验属于对比实验，通入空气组和无氧组相互对照，A错误；比较过氧化氢酶和Fe3＋催化效率实验中，自变量为催化剂种类，因变量为过氧化氢的分解情况，检测指标为气泡的释放量或带火星的卫生香的复燃情况，B错误；观察紫色洋葱鳞片叶细胞质壁分离与复原实验中，原生质层的形态和位置变化为因变量，无空白对照，有自身前后对照，C错误；探究温度对植物光合作用的影响实验中，温度为自变量，光照强度、二氧化碳浓度等为无关变量，应该保持一致，无空白对照，D正确。
6．下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是(　　)
A．格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果
B．格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质
C．赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的
D．赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质
答案　D
解析　格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因重组的结果，A错误；格里菲思实验证明了S型肺炎双球菌中含有转化因子，艾弗里实验证明了DNA是遗传物质，B错误；赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是利用大肠杆菌中含32P的脱氧核苷酸标记的，该实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质，C错误，D正确。
7．调查法是生态学常用的研究方法，下列相关叙述正确的是(　　)
A．用标志重捕法调查种群密度时，部分被标记个体的标记物脱落，将会导致调查结果较实际值偏小
B．调查培养液中酵母菌种群数量变化时，将样液滴入血细胞计数板后盖上盖玻片，显微镜下用高倍镜观察
C．调查土壤中小动物类群丰富度时，用取样器取样法，样品中肉眼难以分辨类群的小动物可以不做统计
D．用样方法调查种群密度时，处在样方边线上的个体，只计数相邻两边及其夹角上的个体
答案　D
解析　用标志重捕法调查种群密度时，部分被标记个体的标记物脱落，将会导致调查结果较实际值偏大，A错误；调查培养液中酵母菌种群数量变化时，先盖上盖玻片，后将样液滴入盖玻片边缘，让其自行渗入，显微镜下用高倍镜观察，B错误；调查土壤中小动物类群丰富度时，用取样器取样法，样品中肉眼难以分辨类群的小动物可以借助于放大镜或低倍显微镜进行统计，C错误。
8．(2020·宁夏银川一中高三一模)下列相关实验中涉及“分离”的叙述正确的是(　　)
A．植物细胞质壁分离实验中，滴加0.3 g/mL蔗糖溶液的目的是使原生质层与细胞壁分离
B．T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，离心的目的是将T2噬菌体中DNA与蛋白质分离
C．观察根尖分生组织细胞有丝分裂实验中，可以观察到同源染色体彼此分离现象
D．绿叶中色素提取和分离实验中，分离色素的原理是不同色素在无水乙醇中溶解度不同
答案　A
解析　植物细胞质壁分离实验中，滴加蔗糖溶液的作用是使原生质层与细胞壁分离，A正确；T2噬菌体侵染细菌实验，离心的目的让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌，B错误；根尖分生组织细胞有丝分裂过程中，没有同源染色体的分离，同源染色体的分离发生在减数分裂过程中，C错误；分离色素原理是各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，溶解度大，扩散速度快，溶解度小，扩散速度慢，从而分离色素，D错误。
9．(2020·湖北八校一模)为探究温度对唾液淀粉酶活性的影响，某研究小组制定了以下实验方案。
实验方案：
①取3支试管，分别加入2 mL质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，然后加入1 mL的缓冲液，再将它们分别置于温度为0 ℃、37 ℃、100 ℃的大烧杯中水浴保温。
②向3支试管中加入已分别保温的1 mL质量分数为2%的唾液淀粉酶溶液，摇匀。
③将3支试管继续水浴保温。
④5 min后分别滴加2滴试剂A，观察试管中颜色变化。
请回答下列问题：
(1)④中的试剂A应是________。
(2)该实验的无关变量是____________________________________(答出两点)。
(3)研究小组将以上实验记为实验一。同时还做了如下实验：将加入试管中的唾液淀粉酶溶液的量减半，重复上述实验，记为实验二。在相同时间内，分别测得两次实验中淀粉相对含量变化并绘制成如图所示的曲线。

曲线________是实验二的结果，原因是___________________________。
(4)100 ℃时唾液淀粉酶失活的原因是______________________。
答案　(1)碘液
(2)pH、淀粉酶的浓度、淀粉溶液的浓度等
(3)甲　甲与乙所用时间相同，但甲分解的淀粉量较少，说明甲中所含酶的量较少(合理即可)
(4)高温破坏酶分子的结构
解析　(1)唾液淀粉酶能催化淀粉水解，检测水解反应是否发生可以检测反应物或产物，但是斐林试剂在使用时需要水浴加热，会改变设定的温度从而影响酶的活性，因此该实验只能用碘液检测淀粉是否分解。
(2)探究温度对唾液淀粉酶活性的影响，实验的自变量是温度，因变量是酶的活性，无关变量是pH、淀粉酶的浓度、淀粉溶液的浓度等。
(3)若将实验中所加的唾液淀粉酶溶液的量减半，则相同时间内淀粉的分解量会减少，淀粉剩余量多，因此曲线甲是实验二的结果。
(4)唾液淀粉酶化学本质是蛋白质，高温条件下蛋白质的空间结构被破坏，会变性失活，故100 ℃时唾液淀粉酶会失活。
考点2　实验设计与分析

一、实验目的的考查
　为了探究某物质(X)的作用，研究者提出了以下实验思路：
(1)实验分组：
甲组：培养液＋Y细胞＋3H­TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)＋生理盐水。
乙组：培养液＋Y细胞＋3H­TdR＋X(用生理盐水配制)。每组设置若干个重复样品。
(2)分别测定两组的CRD(细胞内的放射性强度)，求每组的平均值。
(3)将各样品在相同且适宜的条件下培养合适时间后，测定其CRD，求每组平均值并进行统计分析。
(要求与说明：答题时用X、CRD、3H­TdR表示相关名词；Y细胞是能增殖的高等动物体细胞。)
请回答：
实验目的：____________________________________________________。
答案　探究X对Y细胞增殖的影响
解析　分析实验分组可知，自变量为是否加入X物质，检测指标为CRD的大小，且3H­TdR是合成DNA的原料，DNA的合成主要在细胞分裂的过程中发生，由此可以判断本实验的目的是探究X对Y细胞增殖的影响。

变量法寻找实验目的
(1)根据题目信息，直接写出实验目的。
此类题目中往往含有“验证×××”或“探究×××”的字眼，此即该实验的目的。
(2)根据实验装置或实验现象，推断实验目的。
此类试题首先确定实验的自变量和因变量，再寻找自变量和因变量之间的关系，此即实验的目的。通常写法有：探究××(自变量)的作用、探究××(自变量)对××(因变量)的影响、探究××(自变量)与××(因变量)的关系等。
[练1]　下图表示3株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的长势相同的同种植株放在透光的不同钟罩内。

写出该实验目的的推导过程：_____________________________________。
答案　
⇒实验目的
[练2]　选取同品种、同日龄的健康大鼠若干只，实施切除手术，一段时间后随机等分成四组，分别注射激素及生理盐水30天，称重。实验结果如下图曲线。

该实验的目的是探究__________________________________。
答案　探究胰岛素和生长激素对大鼠生长的影响
解析　根据图中曲线可以判断该题的自变量为是否加入生长激素、胰岛素，检测指标为大鼠的平均体重，则该实验的目的是探究胰岛素、生长激素对大鼠生长的影响。
二、实验假设的考查
　用质量分数为2%的秋水仙素处理植物分生组织5～6 h，能够诱导细胞内染色体数目加倍。那么，用一定时间的低温(如4 ℃)处理水培的洋葱根尖(2n＝16)，是否也能诱导细胞内染色体数目加倍呢？请对这个问题进行实验探究。针对以上的问题，你作出的假设是______________________________________________________________。你提出此假设的依据是______________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案　用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体数目加倍　低温能够影响酶的活性(或纺锤体的形成)，使细胞不能正常进行有丝分裂
解析　假设的提出应该具有一定的科学根据，提出的假设应该是最有可能的而不是随意猜测，所以探究的课题在题干中也应具有一定的指向性。因此针对题干问题，作出的假设是：用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体数目加倍。依据是低温能够影响酶的活性(或纺锤体的形成)，使细胞不能正常进行有丝分裂。

实验假设的确定方法
对探究性实验来说，假设是对所要研究的对象设想一种或几种可能的答案或解释，提出可能的实验原理。
[练]　将植物细胞置于外界溶液中可以发生渗透失水和吸水现象，针对这一现象回答下列问题：
(1)水分子进出植物细胞要经过原生质层，原生质层是选择透过性膜，那么原生质层是否相当于半透膜？请针对这个问题作出假设：_________________________________________________________________。
(2)某小组用紫色洋葱鳞片叶、刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜、质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液、清水为实验材料，观察植物细胞质壁分离及复原实验。回答下列问题：
①如果成功完成这个实验，所观察到的结果能否支持该小组提出的假设？
②如果不能支持，请解释原因；如果能支持，阐述得出“原生质层相当于一层半透膜”的合理推理。(可以结合教材的相关知识)
答案　(1)原生质层相当于半透膜
(2)①能支持。
②渗透作用发生的两个条件：一是有半透膜，二是半透膜两侧存在浓度差。水分子可以自由透过半透膜，当半透膜两侧有浓度差时，水分子会从低浓度溶液流向高浓度溶液，即表现出渗透作用。成熟植物细胞大部分被液泡占据，水分子进出需要经过原生质层，如果原生质层相当于半透膜，将植物细胞浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，植物细胞会失水，原生质层会与细胞壁分离，当质壁分离的细胞又浸润到清水中，细胞吸水，发生质壁分离的复原。那么反推，当看到质壁分离及复原现象，说明植物细胞在发生渗透作用，植物细胞水分进出需要经过原生质层，即原生质层就相当于一层半透膜。
解析　“观察植物细胞质壁分离及复原实验”说明成熟的植物细胞是一个渗透系统，可以证明原生质层相当于一层半透膜。论证的逻辑前提有两方面，一是细胞吸水和失水需要经过原生质层，如果原生质层是半透膜，同时原生质层两侧有浓度差，就可以发生渗透作用。二是植物细胞发生渗透作用失水，原生质层就会收缩，而细胞壁收缩性小，这样就可以观察到质壁分离现象，而将质壁分离的细胞放在清水中时，又可观察到植物细胞质壁分离的复原。因此，如果看到质壁分离及复原现象就可以证明发生了渗透作用，即原生质层相当于一层半透膜。
三、实验原理的考查
　库尔勒香梨果实中存在游离态和结合态两大类呈香物质。结合态呈香物质大部分以糖苷形式存在，本身没有香气，但在β－D－葡萄糖苷酶的作用下能分解释放出具有挥发性的游离态呈香物质。若香梨在贮藏期间上述转变过程迅速，会导致部分香气成分丧失，影响果实的风味和品质。科研人员进行了相关实验，并对β­D­葡萄糖苷酶的含量进行检测(实验结果如图所示)，请分析回答：

(1)本实验的目的是_____________________________________________。
(2)本实验的原理
对硝基苯­β­D－葡萄糖苷(pNPG)对硝基苯酚
①对硝基苯­β­D－葡萄糖苷(pNPG)与香梨中的________________分子结构相似，能在β­D－葡萄糖苷酶作用下生成对硝基苯酚，对硝基苯酚在碱性条件下显黄色。
②由于不同香梨中的________________不同，以上反应完成后，在碱性条件呈现的黄色深浅不同，在对硝基苯酚的最佳吸收波长处测定的吸光值也不同。与事先配制好的对硝基苯酚标准溶液的________进行比较，确定________含量，然后推算出______________________。
(3)实验步骤
提取样液：定期称取不同贮藏条件下的香梨10.0 g，立即在液氮下研磨成粉末，加入适量经预冷的pH＝6.0的缓冲液，在冰浴下研磨成匀浆，于4 ℃条件下离心获得的上清液即为β­D－葡萄糖苷酶粗提取液，用pH＝6.0的缓冲液定容至10 mL，置于4 ℃条件下保存备用。
检测样液：在10 mL试管中依次加入0.6 mL缓冲液、1.0 mL酶粗提取液和0.2 mL 10 mmol/L对硝基苯­β­D－葡萄糖苷混合均匀，迅速盖上试管塞后立即放到37 ℃条件下反应60 min后，加入Na2CO3终止反应，反应后有对硝基苯酚生成，且对硝基苯酚在碱性环境下显黄色。然后在对硝基苯酚的最佳吸收波长处测定其吸光值。
①提取样液过程必须在低温条件下进行的原因是____________________。
②检测样液时，酶促反应需控制在pH＝6.0、37 ℃条件下完成，其最可能的原因是____________________________________________。
(4)实验结论：在四种不同条件下贮藏的香梨中游离态呈香物质均在贮藏________天时相对较多，在________贮藏时，香梨的风味和品质最佳。
答案　(1)研究不同贮藏条件下β­D－葡萄糖苷酶含量的变化规律或探究不同贮藏条件对β­D－葡萄糖苷酶含量的影响
(2)①结合态呈香物质　②β­D－葡萄糖苷酶的含量　颜色(或吸光值)　对硝基苯酚　β­D－葡萄糖苷酶的含量
(3)①保持β­D－葡萄糖苷酶含量(或防止β­D－葡萄糖苷酶失活，排除温度对酶活性的影响)　②此条件下酶的活性最高(或pH＝6.0是β­D－葡萄糖苷酶的最适pH，37 ℃是β­D－葡萄糖苷酶的最适温度)
(4)40　1%涂膜
解析　(1)该实验的自变量是库尔勒香梨果实的贮藏条件，因变量是β­D－葡萄糖苷酶含量变化，因此，此实验的目的是研究不同贮藏条件下β­D－葡萄糖苷酶含量的变化规律或探究不同贮藏条件对β­D－葡萄糖苷酶含量的影响。
(2)①β­D­葡萄糖苷酶既可以催化香梨中的结合态呈香物质的分解也可以催化对硝基苯­β­D­葡萄糖苷在一定条件下生成对硝基苯酚，说明对硝基苯­β­D－葡萄糖苷(pNPG)与香梨中的结合态呈香物质的分子结构相似。②由于不同香梨中的β­D－葡萄糖苷酶的含量不同，以上反应完成后，在碱性条件下呈现的黄色深浅不同，在对硝基苯酚的最佳吸收波长处测定的吸光值也不同，与事先配制好的对硝基苯酚标准溶液的颜色进行比较，确定对硝基苯酚含量，然后推算出β­D－葡萄糖苷酶的含量。
(4)根据曲线变化规律可知，在四种不同条件下贮藏的香梨中，游离态呈香物质均约在贮藏40天时相对较多，在1%涂膜贮藏时，游离态呈香物质含量最低，香气成分丧失最少，香梨的风味和品质最佳。

掌握实验原理确定方法
(1)实验原理就是进行实验的理论依据，包括选择实验材料的依据、作出假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象结果的依据(或原因)、确定观测指标的依据(或原因)。因此，要熟知教材实验中涉及的各种试剂的选择依据及相应的生理过程，进而确定实验原理。
(2)实验原理可以从三个方面来书写
①自变量作用的科学依据。实验中涉及的科学依据必须是经证明的科学理论，往往来源于教材，如胰岛素能降低血糖浓度，还原糖与斐林试剂水浴加热时产生砖红色沉淀等。
②因变量的获得。因变量是实验现象与结果出现的原因，如在验证甲状腺激素具有促进动物新陈代谢的作用时，甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，从而使耗氧量和活动量加大。
③因变量检测指标，如观察特异性颜色变化、溶液混浊度等，观察形态结构、生理特征变化等，测量生长发育速度、生化反应速度等。实验原理一般由三段组成：自变量和因变量的关系＋因变量的观测指标＋实验具体过程概括。在表述时一般使用陈述句而不用疑问句，用肯定句而不用否定句。
[练]　为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠的活动状况为观察指标设计实验。某同学的实验方案如下：
①将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。
②A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组小鼠注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组小鼠活动状况无变化。
③A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组小鼠活动状况无变化。
请回答：
该实验的原理：___________________________________________________
________________________________________________________________。
答案　胰岛素具有降低血糖的作用。体内胰岛素含量过高引起血糖下降，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解
解析　该实验的原理由实验目的“验证胰岛素具有降低血糖的作用”得出，即胰岛素能够降低血糖。
四、变量控制与实验设计思路
　(2019·全国卷Ⅰ)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。回答下列问题。
(1)经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力________。
(2)与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会________，出现这种变化的主要原因是________________________________。
(3)有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
答案　(1)增强
(2)降低　气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少
(3)取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。
再将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。
解析　(1)经干旱处理后，该植物根细胞中溶质浓度增大，渗透压增大，对水分子的吸引力增大，则该植物根细胞的吸水能力增强。
(2)与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的叶片气孔开度减小，从而影响光合作用所需的CO2的供应，暗反应减弱，其光合速率降低。
(3)欲设计实验验证“干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的”，则自变量为是否干旱处理、ABA的有无，那么该实验选用的材料是该种植物的ABA缺失突变体植株，在干旱处理前后都测定叶片的气孔开度，预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。再将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下进行对照实验，一组用ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度，预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。

1.实验思路确定方法
实验思路不同于实验步骤，实验步骤是详细的可操作性较强的实验过程(填写实验步骤要求学生对实验的选材、分组、处理等均要写出具体要求及详细内容)，而实验思路不需要写出具体的可直接操作的步骤，只需要有一个大致的实验设计过程即可。实验思路一般用一句话表述为：用某方法处理某材料，观察其对某方面的影响效果。描述实验思路的要点是答出自变量、因变量、对照思想、检测指标，而不是具体可操作性的设计。在控制无关变量时，实验思路中只要提到“相同且适宜”即可，具体操作时不同的实验者可以采用不同的方法去控制。
2．实验设计的“变量”有三种
自变量、因变量、无关变量。通常所说的实验设计遵循单一变量原则中的“单一变量”就是指自变量。在实验设计时，无关变量控制的方法如下：
消除法
排除或隔离无关变量对实验结果的影响。例如，探究“光照强弱对光合作用强度的影响”的实验中，通过小烧杯与光源的距离来调节光照强度时，在台灯与烧杯之间放置盛水玻璃杯可排除温度对实验现象的影响
恒定法
在整个实验中，尽量使所有的实验条件、实验处理、实验对象等都恒定不变。例如，在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”实验中，始终将试管处于恒温水浴中，以消除温度这一无关变量对实验的影响
平衡法
设立对照组，除自变量外，无关变量对实验组与对照组的影响都是均等的，从而可平衡无关变量的影响，得到实验单一变量的效果
[练1]　谷类种子和油料种子分别以淀粉和脂肪为主要储能物质，种子萌发时这两种物质都可氧化分解为CO2和H2O。请回答问题：
(1)淀粉和脂肪两种物质中，________是细胞内更优良的储能物质，从元素组成上看，原因是____________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)现有谷类种子和油料种子各一组，请根据种子在适宜条件下萌发时的O2消耗量与CO2释放量的关系，设计实验以确定种子的类型，简要写出：①实验思路；②预期实验结果及结论。
答案　(1)脂肪　脂肪分子中氧的含量远远少于淀粉，而氢的含量更多
(2)①分别检测这两组种子萌发时O2消耗量和CO2释放量的比值(或分别检测这两组种子萌发时CO2释放量和O2消耗量的比值)，比较两组比值的大小。②萌发时O2消耗量和CO2释放量的比值低(或CO2释放量和O2消耗量的比值高)的一组为谷类种子；萌发时O2消耗量和CO2释放量的比值高(或CO2释放量和O2消耗量的比值低)的一组为油料种子。
[练2]　为了研究脱落酸对植物叶柄的脱落效应，某同学利用某植物茎段(如图)进行了相关实验探究，其中不同浓度的脱落酸是用蒸馏水配制的。请回答下列问题：

(1)请补充对脱落酸浓度的设置：10 μg/mL、1 μg/mL、________、0.01 μg/mL、0 μg/mL。
(2)选择生长状况相同的该植物茎段若干，将其叶片切去，仅剩叶柄，这样做的目的是__________________________________。然后用脱脂棉将切口包好。
(3)实验步骤：将切去叶片的植物茎段均分为五组，分别放在盛有等量蒸馏水的小烧杯中，记为甲、乙、丙、丁、戊，分别在甲、乙、丙、丁叶柄脱脂棉上滴加__________________________________，戊的叶柄滴加等量的蒸馏水。
(4)用玻璃棒轻触叶柄，以________________为观察指标，每天定时观察。请设计一个记录实验结果的表格。
答案　(1)0.1 μg/mL
(2)防止自身产生的脱落酸对实验结果产生影响
(3)适量且等量的不同浓度的脱落酸溶液
(4)叶柄脱落时间　如表
脱落酸浓度(μg/mL)
0
0.01
0.1
1
10
叶柄脱落时间
　
　
　
　
　
解析　(1)根据已经给出的浓度可以推出，空缺的浓度为0.1 μg/mL。
(2)脱落酸的合成部位是根冠、萎蔫的叶片等，实验过程中应排除无关变量对实验结果的干扰，故去除叶片是为了防止自身产生的脱落酸对实验结果产生影响。
(3)实验应遵循单一变量原则和对照原则，本实验的自变量是脱落酸浓度，故对实验组的处理应是在脱脂棉上滴加适量且等量的不同浓度的脱落酸溶液，对照组应滴加等量的蒸馏水。
(4)经分析可知，本实验应以叶柄脱落的时间为观察指标，在设计记录实验结果的表格时，应注意将自变量与实验结果(观察指标)体现出来，具体见答案。
[练3]　酶是活细胞产生的一类有机物，在细胞代谢中发挥重要的作用。请回答与酶有关的问题：
(1)真核细胞内酶的合成场所有____________，细胞内酶的合成________(填“能”或“不能”)影响生物的性状。
(2)酶的特性可通过实验进行验证。现有质量分数为10%的淀粉溶液、质量分数为10%的蔗糖溶液、质量分数为10%的麦芽糖溶液、蔗糖酶溶液、清水；半透膜(只允许水分子通过)；长颈漏斗、烧杯、底部中央可放置半透膜的U形管各一个。请根据渗透作用的原理，选用一套装置以及实验材料设计实验，实验现象能支持酶的催化作用具有专一性，要体现等量原则等实验设计的基本原则。请写出最合理的实验思路及实验预期。
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
答案　(1)细胞核、核糖体　能
(2)实验思路：在底部中央放置半透膜的U形管两侧分别加入等量的质量分数为10%的蔗糖溶液和质量分数为10%的麦芽糖溶液，再在两侧各加等量的蔗糖酶溶液，适宜温度下一段时间后，观察两侧液面的变化。
实验预期：蔗糖溶液一侧液面明显升高，则支持酶的催化作用具有专一性(或麦芽糖溶液一侧液面明显降低，则支持酶的催化作用具有专一性)
解析　(1)酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，因此真核细胞内酶的合成场所有细胞核和核糖体，酶具有催化作用，细胞内酶的合成能影响细胞内的化学反应，从而影响生物的性状。
(2)根据题目要求及材料用具，等体积的质量分数相同的蔗糖溶液和麦芽糖溶液中溶质微粒数目相同，多于等体积同质量分数的淀粉溶液，实验中应将等体积的质量分数为10%的蔗糖溶液和麦芽糖溶液置于U形管半透膜的两侧，根据都加入等量蔗糖酶溶液保温一段时间后液面的变化判断酶的催化作用。因为酶的催化具有专一性，1分子的蔗糖被蔗糖酶分解为1分子的葡萄糖和1分子的果糖，溶质数量多，溶液浓度高，水分会由麦芽糖溶液一侧进入到蔗糖溶液一侧，导致蔗糖溶液一侧液面升高。
五、实验步骤及方案设计的考查
　研究证实，多巴可以在人体内转化形成多巴胺；药物利血平可完全消耗神经末梢中的多巴胺。为验证“多巴胺缺乏是引起运动震颤的原因”，请依据所给材料和用品补充实验步骤。
(1)主要实验材料和用品：小鼠、生理盐水、用生理盐水配制的一定浓度的利血平溶液、用生理盐水配制的一定浓度的多巴溶液等。
(2)实验步骤
①把________________的同性别健康小鼠随机分为数量相等的A、B两组。
②A组注射一定浓度的利血平溶液，B组注射____________。随后在相同的条件下饲养，观察并记录小鼠的运动状况。
③继续实验：A组________________________，B组____________________，继续饲养，观察并记录小鼠的运动状况。
答案　(2)①生长发育状况相同　②等量的生理盐水　③注射适量一定浓度的多巴溶液　注射等量的生理盐水
解析　(2)①该实验的自变量是多巴胺的有无，据题意要先完全消除多巴胺，观察小鼠症状，而后恢复多巴胺的水平，观察小鼠症状有无变化，同时将该组小鼠与另一组体内多巴胺水平始终保持稳定的小鼠对照。在实验过程中要体现单一变量原则和对照原则等，故分组时要将生长发育状况相同的同性别小鼠均等分组；②A组(实验组)注射一定浓度的利血平溶液，B组作为对照组要注射等量的生理盐水；③观察记录小鼠运动情况后，要恢复多巴胺水平，进一步验证结论，所以，A组注射适量一定浓度的多巴溶液，B组注射等量的生理盐水，继续观察小鼠运动情况。

1.实验过程设计
(1)取材、分组、编号——共性处理
[方法]　将若干生长状况、大小等相同的材料均分为若干组，并用A、B、C……或甲、乙、丙……进行标号；
[语言描述]　①若实验材料为植物，可描述为“选择长势相同、大小相似的某种植物随机等量分组，分别编号为A、B、C……”；
②若实验材料为动物，可描述为“选择年龄、体重、健康状况相同的某种动物随机等量分组，分别编号为1、2、3……”；
③若实验材料为溶液，可描述为“取两支(或多支)试管，分别编号为甲、乙(或甲、乙、丙……)，各加入等量的某溶液”。
(2)相同处理和不同处理——变量控制
[方法]　第一，不施加实验变量(自然条件或模拟自然条件)的设为对照组；施加实验变量的设为实验组(或是相互对照组)。第二，控制无关变量，即其他条件相同且适宜，试剂等量且适量；
[语言描述]　可通过“适量”和“等量”表达出来，如“在A、B两组均加入等量的(或相同的)……”；A组加适量的……(实验处理)，B组加等量的……(对照处理)；其他条件相同且适宜(实验组进行处理——主要是描述“自变量”，平衡“无关变量”)。
(3)检测、观察、统计、比较——结果处理
[方法]　反应(生化鉴定类)或培养(生理实验类)相同时间后，观察指标(颜色变化、沉淀反应；形态结构、生理特征变化等)或测定指标(生长发育速度、生化反应速度等)并记录数据；
[语言描述]　将两套(或多套)装置放在相同且适宜的环境中培养(或用相应方法处理，如振荡、加热等)一段时间后，观察(或测定)……记录数据并进行相关处理(求平均值等)。实验结果处理——主要描述因变量，如：A组中出现了……现象，B组中出现了……现象。
2．实验设计就是对单因子做加法和减法

[练1]　植物生理学家希尔发现，将叶绿体分离后置于试管中，在试管中加入适当的“氢受体”，如二氯酚吲哚酚(简称DCPIP)，那么照光后便会使水分解并放出氧气，这个反应被称为“希尔反应”。反应的过程如下(注：DCPIP是一种可以接受氢的化合物，在氧化态时是蓝色，在还原态时是无色)
DCPIP(蓝色)＋H2ODCPIP－H2(无色)＋O2
为验证“希尔反应”需要光能和叶绿体，现提供如下材料和用品：试管若干、离体叶绿体、0.5 mol/L蔗糖溶液、1%DCPIP溶液、蒸馏水、量筒、锡箔纸、离心机。
请依据“希尔反应”涉及的实验原理，把下面的实验设计补充完整，并回答有关问题：
(1)方法步骤
第一步：离体叶绿体溶解于0.5 mol/L蔗糖溶液制备成叶绿体悬浮液；
第二步：选取3支试管，编上1号、2号和3号；
第三步：
①向1号试管中加入1% DCPIP溶液0.5 mL和叶绿体悬浮液5 mL，给予光照处理。
②向2号试管中加入________________________________，__________________处理。
③向3号试管中加入________________________________________，____________处理。
第四步：将上述试管放置在温度等其他条件相同且适宜的环境中一段时间。
第五步：一段时间后，对各试管用离心机离心5分钟，观察试管内上清液的颜色。
(2)实验结果及相应的结论
观察结果：离心后1～3三支试管内上层清液的颜色依次为：________________________；为什么不直接观察试管内的溶液颜色而是要在离心后观察上清液的颜色？__________________________。
实验结论：“希尔反应”需要光能和叶绿体。
答案　(1)②1% DCPIP溶液0.5 mL和叶绿体悬浮液5 mL　用锡箔纸遮光(或黑暗)　③1% DCPIP溶液0.5 mL和0.5 mol/L蔗糖溶液5 mL　给予光照
(2)1号无色，2号、3号蓝色　排除叶绿体颜色的干扰
解析　本实验的目的是验证“希尔反应”需要光能和叶绿体，所以实验的自变量分别是是否有光照和叶绿体，通过观察二氯酚吲哚酚是否褪色来确定“希尔反应”是否发生。
(1)1号试管为对照组(处于正常状态下)，根据单一变量原则和对照原则可推知，应向2号试管中加入1% DCPIP溶液0.5 mL和叶绿体悬浮液5 mL，用锡箔纸遮光(或黑暗)处理；应向3号试管中加入1% DCPIP溶液0.5 mL和0.5 mol/L蔗糖溶液5 mL，给予光照处理。
(2)根据三支试管中加入的物质和条件可以判断1号试管进行了“希尔反应”，2号试管、3号试管不能进行“希尔反应”。1号试管由于可以进行“希尔反应”导致二氯酚吲哚酚褪色，所以1号试管无色；2号试管和3号试管由于不能进行“希尔反应”，二氯酚吲哚酚不褪色，仍然显示蓝色。叶绿体本身为绿色，为排除叶绿体颜色的干扰，不能直接观察试管内的溶液颜色而是要在离心后观察上清液的颜色。
[练2]　大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。
(1)查询资料得知，18 ℃时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。由图可知，在各自最适pH下。三种蛋白酶催化效率最高的是________________。

(2)资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15～18 ℃之间。学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在15～18 ℃之间。他们设置15 ℃、16 ℃、17 ℃、18 ℃的实验温度，探究三种酶的最适温度。
①探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是________，可用________试剂鉴定。
②胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在________。
③为了控制实验温度，装有酶底物的试管应________以保持恒温。单位时间内________________可以表示蛋白酶催化效率的高低。
④实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？________。理由是____________________________________________________。
(3)研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低。所以人工养殖投放的饲料成分中要注意降低________________的比例，以减少对海洋的污染。
答案　(1)幽门盲囊蛋白酶
(2)①蛋白质　双缩脲　②2和8　③水浴　底物消耗量(或产物生成量)　④不能　据图可知酶活性随温度提高逐步升高，酶活性峰值未出现
(3)淀粉、脂肪
解析　(1)由坐标图中三种酶的活性可知，在最适pH时，幽门盲囊蛋白酶的活性最高，因此幽门盲囊蛋白酶的催化效率最高。
(2)①本实验是探究蛋白酶的最适温度，因此实验需要的底物为蛋白质，鉴定蛋白质可用双缩脲试剂，该试剂可与蛋白质发生紫色反应。②pH为无关变量，应设置为最适pH，由图1可知，胃蛋白酶和幽门盲囊蛋白酶的最适pH分别是2和8。③蛋白酶催化效率的高低可用单位时间内底物消耗量或产物生成量表示。④由图2可以看出，温度从15～18 ℃梯度变化过程中，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，没有出现下降的变化，因此，不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度在15～18 ℃之间。
六、预测实验结果和结论的考查
　一对相对性状可受多对等位基因控制，如某种植物花的紫色(显性)和白色(隐性)这对相对性状就受多对等位基因控制。科学家已从该种植物的一个紫花品系中选育出了5个基因型不同的白花品系，且这5个白花品系与该紫花品系都只有一对等位基因存在差异。某同学在大量种植该紫花品系时，偶然发现了1株白花植株，将其自交，后代均表现为白花。
回答下列问题：
(1)假设上述植物花的紫色(显性)和白色(隐性)这对相对性状受8对等位基因控制，显性基因分别用A、B、C、D、E、F、G、H表示，则紫花品系的基因型为________________________；上述5个白花品系之一的基因型可能为______________________________(写出其中一种基因型即可)。
(2)假设该白花植株与紫花品系也只有一对等位基因存在差异，若要通过杂交实验来确定该白花植株是一个新等位基因突变造成的，还是属于上述5个白花品系中的一个，则：
①该实验的思路：________________________________________________
_______________________________________________________________；
②预期实验结果和结论：_________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案　(1)AABBCCDDEEFFGGHH
aaBBCCDDEEFFGGHH(或8对等位基因中任意1对等位基因为隐性纯合，且其他等位基因为显性纯合)
(2)①用该白花植株的后代分别与5个白花品系杂交，观察子代花色　②在5个杂交组合中，如果子代全部为紫花，说明该白花植株是新等位基因突变造成的；在5个杂交组合中，如果4个组合的子代为紫花，1个组合的子代全为白花，说明该白花植株属于这5个白花品系之一
解析　(1)植株的紫花和白花是由8对等位基因控制的，紫花为显性性状，且5种已知白花品系与该紫花品系都只有一对等位基因存在差异，据此可推断该紫花品系为8对等位基因的显性纯合子，上述5种白花品系都是只有一对基因为隐性纯合，另外7对等位基因为显性纯合，如aaBBCCDDEEFFGGHH、AAbbCCDDEEFFGGHH等。
(2)该紫花品系的后代中出现了1株能稳定遗传的白花植株，且与紫花品系也只有一对等位基因存在差异，若已知5种白花品系中隐性纯合的那对基因分别为aa、bb、cc、dd、ee，则该突变白花植株的基因型可能与上述5种白花品系之一相同，也可能出现隐性纯合基因是ff或gg或hh的新突变。判断这两种情况的方法是让该白花植株的后代分别与5个白花品系杂交，若为新等位基因突变，则5种杂交组合中的子代应全为紫花；若该白花植株为上述5个白花品系之一，则和与之基因型相同的一组杂交子代全为白花，其余4组杂交子代均为紫花。由此可判断该突变白花植株的类型。

1.探究性实验
探究性实验的结果及结论是不唯一的，解题时要把各种可能的结果全部列出。探究性实验结果的预测对应假设，需分类讨论，可以先分析可能的结论，进而根据各种结论逆推出各种预期结果，最后再将预期结果和结论的顺序理清，语言组织好，按照“若出现……(实验结果)，则说明……(实验结论)”的模式来书写即可。具体分析流程如下：
→→→
2．验证性实验
验证性实验的结果与相应结论只需考虑一种情况。一般只有一个结果和一个相应的结论，且结论就在题目中，如“验证……”“证明……”等。因此，只要依据此结论，结合实验过程推测出应有的结果，最后正向表述为“出现某结果，则某结论成立。”
具体分析流程如下：
→→→
[练1]　在寒冷环境中，人的体温调节机理如图所示。请据图回答下列问题：

(1)图中激素b指的是____________。图中①②③分别为________、________、________(填“＋”或“－”，其中“＋”表示促进，“－”表示抑制)。
(2)当血液中激素c的含量增加到一定程度时，机体会通过相应的调节，使该激素的含量不至于过高。请用箭头及“＋”或“－”表示激素c对相应器官的调节。(用图中文字和字母表示)____________________________。
(3)为验证小白鼠体温调节中枢是器官A而不是脊髓，某同学用生理状况相同的小白鼠若干，随机均分为甲、乙、丙三组，并测量三组小白鼠的体温，请帮他完善实验思路并预测实验结果。_________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案　(1)促甲状腺激素　＋　＋　＋
(2)激素c器官A　激素c器官B
(3)实验思路：甲组不做处理，乙组破坏器官A(下丘脑)，丙组破坏脊髓；将三组小白鼠放在相同的寒冷环境中，一段时间后，测量三组小白鼠的体温并比较体温是否变化。
预测实验结果：甲组小白鼠体温不变化，乙组小白鼠体温变化，丙组小白鼠体温不变化
解析　(1)由图可知，器官A为下丘脑、器官B为垂体，激素a为促甲状腺激素释放激素、激素b为促甲状腺激素、激素c为甲状腺激素。激素a促进器官B合成并分泌促甲状腺激素，激素b促进甲状腺合成并分泌甲状腺激素，激素c促进机体产热。
(2)机体通过负反馈调节的方式来维持机体内甲状腺激素的相对稳定。当体内甲状腺激素含量增加到一定程度时会抑制下丘脑和垂体合成并释放促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素。
(3)根据实验目的“验证小白鼠体温调节中枢是器官A而不是脊髓”，设置对照组与实验组，甲组为空白对照，即不做处理，乙、丙两组分别破坏下丘脑与脊髓。三组小白鼠应置于相同的寒冷环境中，比较体温的变化情况。下丘脑是体温调节中枢，所以甲组和丙组小白鼠体温应不变化，而乙组小白鼠体温应发生变化。
[练2]　某二倍体植物宽叶(M)对窄叶(m)为显性，红花(R)对白花(r)为显性(基因M、m与基因R、r在2号染色体上)。现有一宽叶红花突变体，推测其体细胞内与该表现型相对应的基因组成为图甲、乙、丙中的一种，其他同源染色体数目及结构正常。现只有各种缺失一条染色体的植株可供选择，请设计一步杂交实验，确定该突变体的基因组成是哪一种。(注：各型配子活力相同；控制某一性状的基因都缺失时，幼胚死亡)

实验步骤：①____________________________________________________
________________________________________________________________。
②观察、统计后代表现型及比例。
结果预测：①若________________________________________，则为图甲所示的基因组成。
②若__________________________________________，则为图乙所示的基因组成。
③若__________________________________________，则为图丙所示的基因组成。
答案　方案一实验步骤：①用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交
结果预测：①宽叶红花与宽叶白花植株的比例为1∶1
②宽叶红花与宽叶白花植株的比例为2∶1
③宽叶红花与窄叶白花植株的比例为2∶1
方案二实验步骤：①用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶红花植株杂交
结果预测：①宽叶红花与宽叶白花植株的比例为3∶1
②后代全部为宽叶红花植株
③宽叶红花与窄叶红花植株的比例为2∶1
解析　根据实验目的，确定该突变体的基因组成即探究该突变体的基因型，而且用于杂交的实验材料只有各种缺失一条染色体的植株。因探究的基因均位于2号染色体上，因此若选择一种缺失2号染色体以外的染色体与该突变体杂交，则不能区分三种情况，应选择缺失一条2号染色体的窄叶白花或窄叶红花植株与该突变体杂交。若选择一种缺失一条2号染色体的宽叶白花或宽叶红花植株与该突变体杂交，则不能区分三种情况。方案一：现以选择缺失一条2号染色体的窄叶白花植株(mOrO)与该宽叶红花突变体进行杂交。若为图甲所示的基因组成，即MMRr与mOrO杂交，后代为MmRr、MORO、Mmrr、MOrO，宽叶红花∶宽叶白花＝1∶1；若为图乙所示的基因组成，即MMRO与mOrO杂交，后代为MmRr、MORO、MmrO、MOOO(幼胚死亡)，后代宽叶红花∶宽叶白花＝2∶1；若为图丙所示的基因组成，即MORO与mOrO杂交，后代为MmRr、MORO、mOrO、OOOO(幼胚死亡)，宽叶红花∶窄叶白花＝2∶1。
方案二：选择缺失一条2号染色体的窄叶红花植株(mORO)与该宽叶红花突变体进行杂交。若为图甲所示的基因组成，即MMRr与mORO杂交，后代为MmRR、MORO、MmRr、MOrO，宽叶红花∶宽叶白花＝3∶1；若为图乙所示的基因组成，即MMRO与mORO杂交，后代为MmRR、MORO、MmRO、MOOO(幼胚死亡)，后代全部为宽叶红花；若为图丙所示的基因组成，即MORO与mORO杂交，后代为MmRR、MORO、mORO、OOOO(幼胚死亡)，宽叶红花∶窄叶红花＝2∶1。
七、实验方案的评价与修订
　两位同学围绕酶的特性进行了如下探究实验，请你运用所学知识，指出两位同学在实验中存在的问题，并提出修正方案。
(1)同学甲验证酶具有高效性，取2支试管，均加入2 mL H2O2 溶液，再分别加入2滴蒸馏水和2滴新鲜土豆研磨液，观察到加新鲜土豆研磨液的试管有大量气泡产生，用带火星的卫生香检测，卫生香猛烈燃烧，证明酶具有高效性。
存在问题：____________________________________________________。
修正方案：____________________________________________________
______________________________________________________________。
(2)同学乙探究温度对酶活性的影响：①取6支试管，编号为A、A1、B、B1、C、C1。在试管A、B、C中都加入等量的淀粉溶液。在试管A1、B1、C1中都加入等量淀粉酶溶液。
②将试管A、A1放入60 ℃水中，将试管B、B1放入100 ℃水中，将试管C、C1放入冰水中，维持5 min。
③分别将等量的淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，在相应温度下维持5 min。
④取出试管，用斐林试剂检测实验结果。
存在问题：____________________________________________________。
修正方案：____________________________________________________。
答案　(1)对照组设置不对　应将加入“2滴蒸馏水”改为加入“2滴FeCl3溶液”，其余条件都相同
(2)④检测结果的试剂不合适　应该是取出试管，各加入等量的碘液
解析　(2)利用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，不宜用斐林试剂作检测试剂，因为斐林试剂在使用过程中需要水浴加热，会影响反应温度，应该使用碘液作检测试剂。

“五看法”评价实验设计

[练1]　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：①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 kg·hm－2)、氮肥(255 kg·hm－2)、保水剂(60 kg·hm－2)＋氮肥(255 kg·hm－2)，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。
②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10：00～11：00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
CO2吸收量/μmol·m－2·s－1
　叶绿素含量/mg·g－1
A
10.66
3.07
B
13.04
3.02
C
15.91
3.05
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①________________________________________；
步骤②______________________________________。
(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________(填“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)①没有对照组，应另设不施保水剂和氮肥的一组作为对照　②取材方法不科学，选取的叶片还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吸收量是光合作用过程中CO2实际消耗量与呼吸作用CO2释放量之差　O2
解析　(1)实验中要遵循对照原则和单一变量原则，所以步骤①应该增加正常生长，不做特殊处理的对照组；步骤②要保证无关变量相同，所以取相同部位的叶片。
(2)影响光合作用的内在因素有色素和酶。根据题目表格信息，叶绿素含量几乎没有差别，所以保水剂和氮肥配施可能影响酶的数量和活性。
(3)实验测得的CO2吸收量是光合作用过程中CO2消耗量与呼吸作用CO2释放量之差，因此实验测得的CO2吸收量小于光合作用过程中CO2实际消耗量。根据光合作用的化学反应式，光合作用强度可以用单位时间内反应物CO2的消耗量或生成物O2的释放量来表示。
[练2]　如表所示为某小组为“探究过氧化氢酶的活性是否受pH影响”而设计的实验操作步骤，据表回答下列问题：
操作步骤
操作方法
试管甲
试管乙
1
加体积分数为3%的过氧化氢溶液
2 mL
2 mL
2
加质量分数为5%的盐酸
1 mL
—
3
加质量分数为5%的氢氧化钠溶液
—
1 mL
4
加质量分数为20%的猪肝研磨液
2滴
2滴
5
观察
较少气泡
较多气泡
(1)本实验的自变量是________，因变量是______________，可观测的指标是____________________________。
(2)上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)为了将此次多余的猪肝研磨液保留到下次使用，应对它进行________(填“高温”或“冷藏”)处理。
(4)如果用出现同一结果所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越________(填“高”或“低”)。
答案　(1)pH　过氧化氢分解速率　相同时间内气泡的产生量　(2)①应将步骤1与4交换顺序，②增设试管丙，加2 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液和1 mL蒸馏水后，再加入2滴猪肝研磨液，与试管甲、乙对照，其他步骤与试管甲、乙相同　(3)冷藏　(4)低
解析　(1)由题干可知，本实验的实验目的是探究过氧化氢酶的活性是否受pH影响，故实验的自变量为pH，结合表中信息可知，因变量是过氧化氢分解速率，可观测的指标是(相同时间内)试管中产生气泡的数量。
(2)本实验应将步骤1与4交换顺序并增加试管丙，将加盐酸或氢氧化钠溶液的步骤换为加1 mL蒸馏水，其他步骤与试管甲、乙相同。
(3)过氧化氢酶的化学本质是蛋白质，在高温下，会变性失活，而低温下，只是酶活性受到抑制，在适宜条件下，其活性仍能恢复，因此可冷藏处理。
(4)如果用出现同一结果所需要的时间来表示酶的活性，那么所需时间越长，说明酶促反应速率越慢，即酶的活性越低。