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适用于新高考新教材浙江专版2025届高考生物一轮总复习第10单元实验专题作业60实验设计浙科版
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这是一份适用于新高考新教材浙江专版2025届高考生物一轮总复习第10单元实验专题作业60实验设计浙科版，共11页。
1.为了验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关,请用所给的实验材料,完成下列实验步骤并回答问题。
实验材料:具2片真叶且长势相同的该品种大豆幼苗若干、完全培养液、蒸馏水、适宜浓度的赤霉素溶液、喷壶等。
(1)实验步骤:
①将上述大豆幼苗平均分成A、B两组,A组为对照组,B组为实验组,分别置于等量的完全培养液中培养。
②用喷壶分别将 和 喷洒在A、B两组幼苗上。
③将两组苗置于相同且适宜的温度和光照等条件下培养,一段时间后,测定两组植株的 。
(2)预测实验结果: 。
(3)上述实验中,如果A、B两组各选用1株幼苗进行实验,是否影响实验结果的可靠性?为什么?
(4)该实验原理是 。
2.(2024浙江创新致远协作体适应性考试)已知抗癌药物X通过抑制细胞分裂起到治疗作用。为了研究药物X的作用效果,请根据所给的实验材料完成实验。
实验材料:癌细胞悬液,培养液,药物X溶液,常规药物Y溶液,培养瓶,血细胞计数板,二氧化碳培养箱等。
(1)实验思路
①取培养瓶若干,平均分成3组并编号A、B、C,每组各培养瓶中加入 。
②向B、C组各培养瓶中分别加入适量且等量的药物X溶液、常规药物Y溶液,A组各培养瓶中加入 。
③将各培养瓶置于二氧化碳培养箱中,相同且适宜的条件下培养,每隔一段时间 。
④ 。
(2)实验结果与分析
实验结果表明药物X的疗效好于常规药物Y,请用曲线图表示实验结果。
(3)①在使用血细胞计数板计数时,压在方格线上的细胞只计 上的细胞数。
②进一步观察显示,药物X作用后,分裂期细胞所占比例增加,且染色体数目加倍的细胞数增加,则药物X的作用机理可能是 。
③人体的免疫系统能监控细胞状态,并通过细胞免疫中的 细胞及时清除癌变的细胞。
B组 素能培优
3.接种新冠疫苗是阻断新冠病毒流行的主要手段之一。经研究表明,在接种第二针疫苗6个月之后,抗体浓度逐渐降低至保护浓度之下,应及时接种加强针。若提早或者延迟接种加强针,都会降低疫苗的效果。疫苗效果以抗体浓度为指标。为了验证上述观点,请完善实验思路,预测实验结果,并进行分析和讨论。
实验材料和试剂:若干完成第二针疫苗注射的相同日龄和性别的健康大鼠、新冠疫苗加强针。
(要求与说明:抗体浓度检测具体方法不作要求;不考虑注射操作对实验结果的影响。)
回答下列问题。
(1)完善实验思路:
①将完成第二针疫苗注射的相同日龄和性别的健康大鼠随机均分为4组,分别编号A~D, 。
②实验分组设计(其中A组为对照组,分组和变量操作以表格形式表示,可提前或延迟3个月注射加强针)。
③每隔一段时间跟踪测定各组的抗体浓度变化。
④对实验数据进行统计分析。
(2)预测实验结果(以坐标曲线图形式表示的实验结果)。
(3)已知疫苗溶剂中含有佐剂,佐剂是非特异性免疫增强剂,当与抗原一起注射,可增强机体对抗原的免疫应答。为了验证佐剂的作用,以正常时间注射含有佐剂的加强针为实验组,对照组的处理是 。
(4)分析与讨论:
①抗体浓度通常以抗体滴度表示。抗体滴度用来衡量某种抗体识别特定抗原表位所需要的最低浓度(也即最大稀释度)。如检出的抗体滴度为16,则表示只要血清的稀释度不超过1/16(1份比例的血清和15份比例的稀释液),就能得到阳性结果。据此原理,抗体滴度值越大,血清中抗体的浓度 。
②过早或者延迟注射加强针对抗体滴度的提升效果都不明显,其原因分别可能是 、 。
4.草甘膦是一种广谱灭生性除草剂,对人和动物有一定的毒性。已知在一定浓度范围内,动物应激反应时间与草甘膦浓度呈正相关,动作电位峰值与草甘膦浓度呈负相关。为验证草甘膦经皮肤吸收后随时间对动物坐骨神经的毒害作用,请利用蟾蜍完善实验思路并回答相关问题。
材料用具:生理状态相同的健康蟾蜍若干只,市售草甘膦,任氏液,小型喷雾器,解剖器械,生物信号采集仪(能显示记录电极处的电位变化)及相关设备,玻璃仪器,清水。
(说明:实验中标本需用任氏液浸润;仪器使用方法及测定动作电位的方法不作要求;本实验持续7天,隔天测定)。
(1)完善实验思路:
① ;
②将蟾蜍随机均分为 组并编号, ;
③ ,每组各取3只蟾蜍,剥离出坐骨神经置于 中;
④ ;
⑤统计分析所得数据,得出实验结论。
(2)请用柱形图表示第一次和最后一次测量的动作电位峰值。
(3)分析与讨论:
①若探讨神经冲动传导速度与草甘膦浓度的关系,还需测定 。
②草甘膦使动作电位峰值下降的原因可能是 。草甘膦改变了
细胞的活性,使动作电位的传导由跳跃式传导变为连续传导,造成传导速度变慢,使应激反应时间延长。
5.(2023浙江杭州二模)果蝇繁殖能力强、易饲养,是一种很好的遗传学研究材料。某实验室对从野外采集的果蝇进行了多年的纯化培养,已连续多代全为灰体长翅,因此确认此果蝇为纯种。两个小组用此果蝇继续扩大培养时,一个小组发现了1只灰体残翅(未交配过的雌果蝇),另一小组发现了1只黑体长翅雄果蝇。两个小组欲利用这2只特殊果蝇研究相关性状变化的性质及其遗传方式。已知体色和翅型都分别受一对等位基因控制,且都不在Y染色体上。回答下列问题。
(1)把灰体残翅雌果蝇和黑体长翅雄果蝇放入同一容器中培养,使其交配并产生后代。F1全是灰体长翅。这说明:一、残翅或黑体的出现可能是 (填“显性”或“隐性”)突变,且残翅基因位于 染色体上,否则F1的表型和比例为 ;二、残翅或黑体的出现也可能是 变异。
(2)F1雌、雄果蝇相互交配得到F2,若F2中没有黑体和残翅个体,则该现象说明黑体和残体的出现都符合(1)中第 种推论;若F2出现灰体∶黑体=3∶1,长翅∶残翅=3∶1,则支持了(1)中第 种推论,且若 均为 ,则说明控制该性状的基因位于X染色体上,若雌、雄皆有,则位于常染色体上。
(3)最终的实验结论是残翅和黑体的基因都位于常染色体上。若将两个变异亲本分别与野生型杂交,再分别将其F1雌、雄个体相互交配产生F2,通过观察这两组实验的F1和F2的性别和性状, (填“能”或“不能”)得到该结论。
(4)若(2)中F2的表型及比例为灰体长翅∶灰体残翅∶黑体长翅∶黑体残翅=9∶3∶3∶1,则说明 ;若F2的表型及比例为灰体长翅∶灰体残翅∶黑体长翅=2∶1∶1,则说明 。
(5)请分析(1)中将灰体残翅雌果蝇和黑体长翅雄果蝇杂交的目的。
6.(2024浙江东阳模拟)红球藻是一种主要生长在淡水中的单细胞微藻,细胞小但能大量累积虾青素(存在于类囊体膜中)而呈现红色,故名红球藻。虾青素是一种高效的纯天然抗氧化剂,在抗衰老、抗肿瘤和免疫调节等方面具有良好作用。将红球藻在不同条件下培养14 d后,正常(cntrl)条件下藻体仍为绿色;缺氮(-N)或高光(HL)条件下的藻体颜色逐渐变黄;高光且缺氮(HL-N)条件下的藻体由黄色转为红色。下图为红球藻在上述条件下,藻体生物量、总脂肪酸含量和虾青素含量的变化曲线图。请回答下列问题。
甲
乙
丙
(1)本实验中对照组是 条件培养。和对照组相比,红球藻在上述三种实验条件下,光合作用强度变 ,判断依据是 。
(2)红球藻合成脂肪酸的场所是 ,从元素组成分析,缺氮(-N)条件下脂肪酸合成增加的原因是 。
(3)据图分析,在 条件下,虾青素产量最高。若要获取虾青素,需要将细胞 处理,再用 试剂提取。
(4)实验组条件下藻体颜色逐渐变黄甚至变红的原因是 ,
根据题意推测虾青素属于光合色素中的 。
(5)红球藻是地球上光合作用效率最高的生物之一,其光合作用效率是陆生植物光合作用效率的10~50倍,推测可能的原因是下列的哪几项? (A.红球藻数量多 B.叶绿体数量多 C.细胞小,相对表面积大 D.吸收光能力强)
7.(2023浙江高三新高考生物考前冲刺)根瘤菌能够与豆科植物共生形成根瘤,并固定空气中的氮气以供植物利用。科研人员为了研究光照和氮元素的相互作用对大豆生长和光合作用的影响,做了相关实验,结果如表所示。请回答下列问题。
(1)高等植物叶肉细胞的叶绿体中位于 上的光合色素能吸收、传递并转化光能,并通过光反应将光能转化为化学能储存在 中。
(2)遮光组大豆由于净光合速率下降,不能为根瘤菌提供充足的 ,此时固氮酶的活性降低,在该条件下接种根瘤菌几乎不能提高叶肉细胞中叶绿素的含量,其原因可能是 。
(3)实验发现未接种根瘤菌的大豆经遮光处理后,再置于正常光照条件下培养,大豆的光合速率下降了17.6%,但胞间CO2浓度和叶绿素含量却均上升了,未接种根瘤菌的大豆经遮光处理后光合速率下降的原因可能是 (答出一点即可)。
(4)科研人员推测大豆在接种根瘤菌后进行遮光处理会导致其气孔导度明显降低,请你设计实验进行验证,简要写出实验思路并预期实验结果。
答案：
1.答案 (1)②蒸馏水 赤霉素溶液 ③高度 (2)A组(对照组)植株的平均高度小于B组(实验组)植株平均高度 (3)有影响,因为每组实验材料的数量过少(或样本数过少),代表性差 (4)赤霉素有促进细胞伸长,使植株增高的作用,用赤霉素处理植株后,可以显著增加植株的高度,据此可以验证该大豆品种的矮化特征与赤霉素的含量有关
解析 (1)②该实验验证赤霉素的生理作用,所以要设置蒸馏水和赤霉素溶液进行对照。即用喷壶分别将等量蒸馏水和赤霉素溶液喷洒在A、B两组幼苗上。③据单一变量原则,两组苗置于相同且适宜的温度和光照等条件下培养,一段时间后,通过测定两组植株的高度作为验证赤霉素的生理作用的依据。
(2)赤霉素有促进细胞伸长,使植株增高的作用,所以A组(对照组)植株的平均高度小于B组(实验组)植株平均高度。
(3)如果A、B两组各选用1株幼苗进行实验,可能影响实验结果的可靠性。因为每组实验材料的数量过少(或样本数过少),代表性差。
(4)赤霉素有促进细胞伸长,使植株增高的作用,用赤霉素处理植株后,可以显著增加植株的高度,据此可以验证该大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关。
2.答案 (1)①等量的癌细胞悬液 ②等量的生理盐水 ③测定癌细胞数量或癌细胞细胞周期时间 ④对所得实验数据进行统计和分析
(2)
(3)①上线和左线 ②抑制有丝分裂末期细胞分裂 ③细胞毒性T
解析 由题意分析可知,该实验的自变量是不同的药物种类,因变量是药物的治疗效果,实验目的是研究药物X的作用效果。
(1)在设计实验时首先需要明确实验目的,确定实验条件,设立对照组,明确实验步骤。①取培养瓶若干,平均分成3组并编号A、B、C,每组各培养瓶中加入等量的癌细胞悬液。②向B、C组各培养瓶中分别加入适量且等量的药物X溶液、常规药物Y溶液,作为实验组,A组各培养瓶中加入等量的生理盐水作为对照组。③将各培养瓶置于二氧化碳培养箱中,相同且适宜的条件下培养,每隔一段时间测定癌细胞数量或癌细胞细胞周期时间。④对所得实验数据进行统计和分析。
(2)实验结果表明药物X的疗效好于常规药物Y,这说明药物X能够抑制癌细胞数量的增加,抑制效果顺序为:对照组<药物Y<药物X,故时间为横坐标,癌细胞数量为纵坐标,绘制曲线图见答案。
(3)①在使用血细胞计数板计数时,压在方格线上的细胞遵循计上不计下,计左不计右的原则。②进一步观察显示,药物X作用后,分裂期细胞所占比例增加,且染色体数目加倍的细胞数增加,则药物X的作用机理可能是抑制有丝分裂末期细胞分裂。③人体的免疫系统能监控细胞状态,并通过细胞免疫中的细胞毒性T细胞及时清除癌变的细胞。
3.答案 (1)①测定各组的抗体浓度,取平均值
②
(2)
不同时间注射加强针对抗体浓度的影响曲线
(3)注射不含佐剂的加强针
(4)①越高 ②由于注射得太早,体内抗体浓度较高,疫苗(抗原)被抗体大量结合,刺激B淋巴细胞(或者刺激记忆B细胞)的概率下降 由于注射得太迟,体内部分记忆B细胞已经凋亡
解析 (1)本实验的实验目的是验证在接种第二针疫苗6个月之后,抗体浓度逐渐降低至保护浓度之下,应及时接种加强针,若提早或者延迟接种加强针,都会降低疫苗的效果。而疫苗效果用抗体浓度为指标。实验思路:①将完成第二针疫苗注射的相同日龄和性别的健康大鼠随机均分为4组,分别编号A~D,测定各组的抗体浓度,取平均值。②A组为对照组,B、C、D组要设置不同的注射时间,B组提前,C组正常,D组推后,实验分组见答案。
(2)实验结果预测:疫苗两次接种时间间隔6个月的效果最好,即C组的抗体浓度最高;B组间隔时间过短,疫苗中的抗原与初次免疫后存留的抗体结合后被迅速清除,B组抗体浓度低;D组间隔时间过长,记忆细胞和抗体减少,机体抵抗力降低,D组抗体更低。不同时间注射加强针对抗体浓度的影响曲线见答案。
(3)要想验证佐剂的作用,自变量为有无佐剂,实验组为以正常时间注射含有佐剂的加强针,对照组为以正常时间注射不含佐剂的加强针。
(4)①抗体滴度值越大,抗体识别特定抗原表位所需要的最低浓度越大,则血清中抗体的浓度越高。②若加强针注射得太早,体内抗体浓度较高,疫苗(抗原)被抗体大量结合,刺激B淋巴细胞(或者刺激记忆B细胞)的概率下降,疫苗效果下降;若加强针注射得太迟,体内部分记忆B细胞已经凋亡,疫苗效果下降。
4.答案 (1)①将市售草甘膦配制成高、中、低三种浓度备用 ②4 用喷雾器将不同浓度的草甘膦分别均匀喷洒到对应组的蟾蜍体表,对照组喷清水 ③实验的第1、3、5、7天(同一时刻) 任氏液
④(用生物信号采集仪及相关设备)测定动作电位幅度及应激反应时间
(2)
草甘膦对坐骨神经影响的动作电位峰值图
(3)①刺激电极与记录电极之间的距离(或刺激部位与测定部位的距离) ②(抑制了细胞膜上Na+通道的开放)Na+内流减少 髓鞘
解析 (1)①动物应激反应时间与草甘膦浓度呈正相关,动作电位峰值与草甘膦浓度呈负相关。本实验是为了验证草甘膦经皮肤吸收后随时间对动物坐骨神经的毒害作用,故自变量为草甘膦浓度以及作用时间,因变量为动作电位峰值。故可利用市售草甘膦配制低浓度的草甘膦溶液、中浓度的草甘膦溶液、高浓度的草甘膦溶液。②选取生理状态相同的健康蟾蜍若干只,随机均分为4组并编号;用喷雾器将不同浓度的草甘膦分别均匀喷洒到对应组的蟾蜍体表,对照组喷清水。③实验的第1、3、5、7天(同一时刻),定时从每组各取3只蟾蜍,剥离出坐骨神经置于任氏液(任氏液可以维持蟾蜍的生理活性)中,实验共持续7天。④用生物信号采集仪及相关设备测定并记录蟾蜍坐骨神经上动作电位峰值(幅度)及应激反应时间。
(2)动作电位峰值与草甘膦浓度呈负相关,草甘膦对人和动物有一定的毒性,因此随着浓度的增加,动作电位的峰值越小,随着时间的延长,动物电位的峰值也越小,清水组作为对照,动作电位的峰值不变,图形见答案。
(3)①若探讨神经冲动传导速度与草甘膦浓度的关系,还需测定坐骨神经上刺激电极与记录电极之间的距离。②动作电位峰值是由于Na+内流导致的,草甘膦使动作电位峰值下降,可能是抑制了细胞膜上Na+通道的开放,阻止或减弱了Na+内流;跳跃式传导在郎飞氏结之间进行传导,由于传导的路程缩短,导致传导变快,有髓鞘神经纤维的传导方式是一种跳跃式的传导,是从一个郎飞氏结跳到相应的郎飞氏结,草甘膦改变了有髓鞘神经细胞的活性,使得动作电位的传导由跳跃式传导变为连续传导,使应激反应时间延长。
5.答案 (1)隐性 常 残翅雄性∶长翅雌性=1∶1 不可遗传
(2)二 一 黑体 雄性
(3)能
(4)两对基因自由组合(两对基因位于两对同源染色体上) 两对基因位于一对同源染色体上,且不发生互换(交叉互换)
(5)使残翅和黑体集中到一个个体上,从而探究两对基因的遗传是否遵循自由组合定律(或探究两对基因在染色体上的相对位置)
解析 (1)具有相对性状的双亲进行杂交,子一代未表现出来的性状为隐性性状,故灰体残翅雌果蝇和黑体长翅雄果蝇杂交,F1全是灰体长翅,说明残翅或黑体可能是隐性突变;若残翅基因位于X染色体上,F1的表型和比例为残翅雄性∶长翅雌性=1∶1,故残翅基因位于常染色体上;若残翅或黑体是环境因素导致的,则不可遗传给后代,故残翅或黑体的出现也可能是不可遗传变异。
(2)F1雌、雄果蝇相互交配得到F2,若F2没有黑体和残翅个体,说明黑体和残翅不可遗传,符合(1)中第二种推论。若F2出现灰体∶黑体=3∶1,长翅∶残翅=3∶1,说明这两对性状均符合分离定律,则支持了(1)中第一种推论;若黑体均为雄性,说明灰体和黑体这对性状的遗传与性别相关,则说明控制该性状的基因位于X染色体上;若雌、雄皆有,则位于常染色体上。
(3)若将两个变异亲本分别与野生型杂交,再分别将其F1雌、雄个体相互交配产生F2,若F2的性别与性状无关,则位于常染色体上,若F2的性别与性状有关,则位于性染色体上,故能得到该结论。
(4)由于灰体/黑体与残翅/长翅受两对基因的控制,若(2)中F2的表型及比例为灰体长翅∶灰体残翅∶黑体长翅∶黑体残翅=9∶3∶3∶1,则说明两对基因位于两对同源染色体上,遵循自由组合定律,若F2的表型及比例为灰体长翅∶灰体残翅∶黑体长翅=2∶1∶1,两对性状都符合分离定律,但是灰体基因与残翅基因连锁,黑体与长翅基因连锁,则说明两对基因位于一对同源染色体上,且不发生互换(交叉互换)。
(5)通过杂交可将不同个体的性状集中到同一个个体中,将灰体残翅雌果蝇和黑体长翅雄果蝇杂交,是为了使残翅和黑体集中到一个个体上,从而探究两对基因的遗传是否遵循自由组合定律(或探究两对基因在染色体上的相对位置)。
6.答案 (1)正常 弱 与对照组相比,各实验条件下藻体生物量均下降
(2)叶绿体基质 由于缺氮,蛋白质等含氮物质合成受到限制,而脂肪酸不含N,其合成受到的影响不大,所以在细胞干重中的百分比呈上升趋势
(3)高光(HL) 破碎 95%酒精
(4)缺氮及高光条件下叶绿素合成受阻或被破坏,含量下降 类胡萝卜素
(5)BCD
解析 (1)对照组一般是不做处理的组,而实验组经过自变量的处理,故本实验中对照组是正常条件培养的组。根据图中曲线分析,与对照组相比,各实验条件下藻体生物量均下降,说明红球藻在上述三种实验条件下,光合作用强度变弱。
(2)脂肪酸可以由碳反应合成,红球藻合成脂肪酸的场所是叶绿体基质。由于缺氮,蛋白质等含氮物质合成受到限制,而脂肪酸不含N,其合成受到的影响不大,所以在细胞干重中的百分比呈上升趋势,即缺氮(-N)条件下脂肪酸合成增加。
(3)根据图丙分析,高光(HL)条件下虾青素产量最高。虾青素在细胞内,若要获取虾青素,需要将细胞破碎处理;虾青素存在于类囊体膜,属于光合色素,可用95%酒精提取。
(4)叶绿素的合成受氮元素和光照条件影响,缺氮及高光条件下叶绿素合成受阻或被破坏,叶绿素含量下降导致藻体颜色逐渐变黄甚至变红;因虾青素不易被分解破坏,推测虾青素属于光合色素中的类胡萝卜素。
(5)红藻叶绿体数量多,可利用更多光能;细胞小,相对表面积大,可吸收更多光能;吸收光能力强等原因均可导致光合作用效率高;数量多对光合作用效率没有影响,故选B、C、D三项。
7.答案 (1)类囊体膜 ATP和NADPH
(2)有机物 该条件下根瘤菌中固氮酶活性低,固定的氮素减少,不能为大豆植株提供充足的氮元素用于叶绿素的合成
(3)光合作用中与碳反应有关的酶活性降低或叶肉细胞中缺乏磷等必需元素
(4)实验思路:①选择长势相同的接种过根瘤菌的大豆幼苗若干;②将大豆幼苗均分为甲、乙两组,甲组继续正常光照,乙组进行遮光处理,其他条件保持相同且适宜;③6~7 d后检测甲、乙两组大豆幼苗的气孔导度。预期实验结果:甲组幼苗的气孔导度明显大于乙组
解析 (1)高等植物叶肉细胞的叶绿体中的光合色素分布在类囊体膜上,光合色素能吸收、传递和转化光能,并将光能转化为ATP和NADPH中的化学能。
(2)遮光组大豆的净光合速率下降会导致其不能为根瘤菌提供充足的有机物,此时根瘤菌体内固氮酶的活性降低,该条件下接种根瘤菌几乎不能提高叶肉细胞中叶绿素的含量,其原因可能是该条件下根瘤菌中固氮酶活性低,固定的氮素减少,不能为大豆植株提供充足的氮元素用于叶绿素的合成。
(3)未接种根瘤菌的大豆经遮光处理后,再置于正常光照条件下培养,其光合速率下降,但是胞间CO2浓度反而上升,叶绿素的含量增多,说明胞间CO2浓度和叶绿素的含量不是限制植物光合速率的因素,因此未接种根瘤菌的大豆经遮光处理后光合速率下降的原因可能是光合作用中与碳反应有关的酶活性降低或叶肉细胞中缺乏磷等必需元素。
(4)实验设计如下表所示。
项目
正常光
遮光
未接种根瘤菌
接种根瘤菌
未接种根瘤菌
接种根
瘤菌
固氮酶活性相对值
—
114
—
86
叶绿素相对含量
741
2 135
1 983
1 992
净光合速率相对值
4.25
7.88
3.5
3.6
组别
A
B
C
D
注射试剂种类
-
加强针
加强针
加强针
注射时间
第3个月
-
+
-
-
第6个月
-
-
+
-
第9个月
-
-
-
+
实验目的
验证大豆在接种根瘤菌后进行遮光处理会导致其气孔导度明显降低
实验的
自变量
是否遮光处理
实验的
因变量
气孔导度
实验思路
①选择长势相同的接种过根瘤菌的大豆幼苗若干。②将大豆幼苗均分为甲、乙两组,甲组继续正常光照,乙组进行遮光处理,其他条件保持相同且适宜。③6~7d后检测甲、乙两组大豆幼苗的气孔导度
实验结果
接种根瘤菌后对大豆进行遮光处理会导致其气孔导度明显降低
1.为了验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关,请用所给的实验材料,完成下列实验步骤并回答问题。
实验材料:具2片真叶且长势相同的该品种大豆幼苗若干、完全培养液、蒸馏水、适宜浓度的赤霉素溶液、喷壶等。
(1)实验步骤:
①将上述大豆幼苗平均分成A、B两组,A组为对照组,B组为实验组,分别置于等量的完全培养液中培养。
②用喷壶分别将 和 喷洒在A、B两组幼苗上。
③将两组苗置于相同且适宜的温度和光照等条件下培养,一段时间后,测定两组植株的 。
(2)预测实验结果: 。
(3)上述实验中,如果A、B两组各选用1株幼苗进行实验,是否影响实验结果的可靠性?为什么?
(4)该实验原理是 。
2.(2024浙江创新致远协作体适应性考试)已知抗癌药物X通过抑制细胞分裂起到治疗作用。为了研究药物X的作用效果,请根据所给的实验材料完成实验。
实验材料:癌细胞悬液,培养液,药物X溶液,常规药物Y溶液,培养瓶,血细胞计数板,二氧化碳培养箱等。
(1)实验思路
①取培养瓶若干,平均分成3组并编号A、B、C,每组各培养瓶中加入 。
②向B、C组各培养瓶中分别加入适量且等量的药物X溶液、常规药物Y溶液,A组各培养瓶中加入 。
③将各培养瓶置于二氧化碳培养箱中,相同且适宜的条件下培养,每隔一段时间 。
④ 。
(2)实验结果与分析
实验结果表明药物X的疗效好于常规药物Y,请用曲线图表示实验结果。
(3)①在使用血细胞计数板计数时,压在方格线上的细胞只计 上的细胞数。
②进一步观察显示,药物X作用后,分裂期细胞所占比例增加,且染色体数目加倍的细胞数增加,则药物X的作用机理可能是 。
③人体的免疫系统能监控细胞状态,并通过细胞免疫中的 细胞及时清除癌变的细胞。
B组 素能培优
3.接种新冠疫苗是阻断新冠病毒流行的主要手段之一。经研究表明,在接种第二针疫苗6个月之后,抗体浓度逐渐降低至保护浓度之下,应及时接种加强针。若提早或者延迟接种加强针,都会降低疫苗的效果。疫苗效果以抗体浓度为指标。为了验证上述观点,请完善实验思路,预测实验结果,并进行分析和讨论。
实验材料和试剂:若干完成第二针疫苗注射的相同日龄和性别的健康大鼠、新冠疫苗加强针。
(要求与说明:抗体浓度检测具体方法不作要求;不考虑注射操作对实验结果的影响。)
回答下列问题。
(1)完善实验思路:
①将完成第二针疫苗注射的相同日龄和性别的健康大鼠随机均分为4组,分别编号A~D, 。
②实验分组设计(其中A组为对照组,分组和变量操作以表格形式表示,可提前或延迟3个月注射加强针)。
③每隔一段时间跟踪测定各组的抗体浓度变化。
④对实验数据进行统计分析。
(2)预测实验结果(以坐标曲线图形式表示的实验结果)。
(3)已知疫苗溶剂中含有佐剂,佐剂是非特异性免疫增强剂,当与抗原一起注射,可增强机体对抗原的免疫应答。为了验证佐剂的作用,以正常时间注射含有佐剂的加强针为实验组,对照组的处理是 。
(4)分析与讨论:
①抗体浓度通常以抗体滴度表示。抗体滴度用来衡量某种抗体识别特定抗原表位所需要的最低浓度(也即最大稀释度)。如检出的抗体滴度为16,则表示只要血清的稀释度不超过1/16(1份比例的血清和15份比例的稀释液),就能得到阳性结果。据此原理,抗体滴度值越大,血清中抗体的浓度 。
②过早或者延迟注射加强针对抗体滴度的提升效果都不明显,其原因分别可能是 、 。
4.草甘膦是一种广谱灭生性除草剂,对人和动物有一定的毒性。已知在一定浓度范围内,动物应激反应时间与草甘膦浓度呈正相关,动作电位峰值与草甘膦浓度呈负相关。为验证草甘膦经皮肤吸收后随时间对动物坐骨神经的毒害作用,请利用蟾蜍完善实验思路并回答相关问题。
材料用具:生理状态相同的健康蟾蜍若干只,市售草甘膦,任氏液,小型喷雾器,解剖器械,生物信号采集仪(能显示记录电极处的电位变化)及相关设备,玻璃仪器,清水。
(说明:实验中标本需用任氏液浸润;仪器使用方法及测定动作电位的方法不作要求;本实验持续7天,隔天测定)。
(1)完善实验思路:
① ;
②将蟾蜍随机均分为 组并编号, ;
③ ,每组各取3只蟾蜍,剥离出坐骨神经置于 中;
④ ;
⑤统计分析所得数据,得出实验结论。
(2)请用柱形图表示第一次和最后一次测量的动作电位峰值。
(3)分析与讨论:
①若探讨神经冲动传导速度与草甘膦浓度的关系,还需测定 。
②草甘膦使动作电位峰值下降的原因可能是 。草甘膦改变了
细胞的活性,使动作电位的传导由跳跃式传导变为连续传导,造成传导速度变慢,使应激反应时间延长。
5.(2023浙江杭州二模)果蝇繁殖能力强、易饲养,是一种很好的遗传学研究材料。某实验室对从野外采集的果蝇进行了多年的纯化培养,已连续多代全为灰体长翅,因此确认此果蝇为纯种。两个小组用此果蝇继续扩大培养时,一个小组发现了1只灰体残翅(未交配过的雌果蝇),另一小组发现了1只黑体长翅雄果蝇。两个小组欲利用这2只特殊果蝇研究相关性状变化的性质及其遗传方式。已知体色和翅型都分别受一对等位基因控制,且都不在Y染色体上。回答下列问题。
(1)把灰体残翅雌果蝇和黑体长翅雄果蝇放入同一容器中培养,使其交配并产生后代。F1全是灰体长翅。这说明:一、残翅或黑体的出现可能是 (填“显性”或“隐性”)突变,且残翅基因位于 染色体上,否则F1的表型和比例为 ;二、残翅或黑体的出现也可能是 变异。
(2)F1雌、雄果蝇相互交配得到F2,若F2中没有黑体和残翅个体,则该现象说明黑体和残体的出现都符合(1)中第 种推论;若F2出现灰体∶黑体=3∶1,长翅∶残翅=3∶1,则支持了(1)中第 种推论,且若 均为 ,则说明控制该性状的基因位于X染色体上,若雌、雄皆有,则位于常染色体上。
(3)最终的实验结论是残翅和黑体的基因都位于常染色体上。若将两个变异亲本分别与野生型杂交,再分别将其F1雌、雄个体相互交配产生F2,通过观察这两组实验的F1和F2的性别和性状, (填“能”或“不能”)得到该结论。
(4)若(2)中F2的表型及比例为灰体长翅∶灰体残翅∶黑体长翅∶黑体残翅=9∶3∶3∶1,则说明 ;若F2的表型及比例为灰体长翅∶灰体残翅∶黑体长翅=2∶1∶1,则说明 。
(5)请分析(1)中将灰体残翅雌果蝇和黑体长翅雄果蝇杂交的目的。
6.(2024浙江东阳模拟)红球藻是一种主要生长在淡水中的单细胞微藻,细胞小但能大量累积虾青素(存在于类囊体膜中)而呈现红色,故名红球藻。虾青素是一种高效的纯天然抗氧化剂,在抗衰老、抗肿瘤和免疫调节等方面具有良好作用。将红球藻在不同条件下培养14 d后,正常(cntrl)条件下藻体仍为绿色;缺氮(-N)或高光(HL)条件下的藻体颜色逐渐变黄;高光且缺氮(HL-N)条件下的藻体由黄色转为红色。下图为红球藻在上述条件下,藻体生物量、总脂肪酸含量和虾青素含量的变化曲线图。请回答下列问题。
甲
乙
丙
(1)本实验中对照组是 条件培养。和对照组相比,红球藻在上述三种实验条件下,光合作用强度变 ,判断依据是 。
(2)红球藻合成脂肪酸的场所是 ,从元素组成分析,缺氮(-N)条件下脂肪酸合成增加的原因是 。
(3)据图分析,在 条件下,虾青素产量最高。若要获取虾青素,需要将细胞 处理,再用 试剂提取。
(4)实验组条件下藻体颜色逐渐变黄甚至变红的原因是 ,
根据题意推测虾青素属于光合色素中的 。
(5)红球藻是地球上光合作用效率最高的生物之一,其光合作用效率是陆生植物光合作用效率的10~50倍,推测可能的原因是下列的哪几项? (A.红球藻数量多 B.叶绿体数量多 C.细胞小,相对表面积大 D.吸收光能力强)
7.(2023浙江高三新高考生物考前冲刺)根瘤菌能够与豆科植物共生形成根瘤,并固定空气中的氮气以供植物利用。科研人员为了研究光照和氮元素的相互作用对大豆生长和光合作用的影响,做了相关实验,结果如表所示。请回答下列问题。
(1)高等植物叶肉细胞的叶绿体中位于 上的光合色素能吸收、传递并转化光能,并通过光反应将光能转化为化学能储存在 中。
(2)遮光组大豆由于净光合速率下降,不能为根瘤菌提供充足的 ,此时固氮酶的活性降低,在该条件下接种根瘤菌几乎不能提高叶肉细胞中叶绿素的含量,其原因可能是 。
(3)实验发现未接种根瘤菌的大豆经遮光处理后,再置于正常光照条件下培养,大豆的光合速率下降了17.6%,但胞间CO2浓度和叶绿素含量却均上升了,未接种根瘤菌的大豆经遮光处理后光合速率下降的原因可能是 (答出一点即可)。
(4)科研人员推测大豆在接种根瘤菌后进行遮光处理会导致其气孔导度明显降低,请你设计实验进行验证,简要写出实验思路并预期实验结果。
答案：
1.答案 (1)②蒸馏水 赤霉素溶液 ③高度 (2)A组(对照组)植株的平均高度小于B组(实验组)植株平均高度 (3)有影响,因为每组实验材料的数量过少(或样本数过少),代表性差 (4)赤霉素有促进细胞伸长,使植株增高的作用,用赤霉素处理植株后,可以显著增加植株的高度,据此可以验证该大豆品种的矮化特征与赤霉素的含量有关
解析 (1)②该实验验证赤霉素的生理作用,所以要设置蒸馏水和赤霉素溶液进行对照。即用喷壶分别将等量蒸馏水和赤霉素溶液喷洒在A、B两组幼苗上。③据单一变量原则,两组苗置于相同且适宜的温度和光照等条件下培养,一段时间后,通过测定两组植株的高度作为验证赤霉素的生理作用的依据。
(2)赤霉素有促进细胞伸长,使植株增高的作用,所以A组(对照组)植株的平均高度小于B组(实验组)植株平均高度。
(3)如果A、B两组各选用1株幼苗进行实验,可能影响实验结果的可靠性。因为每组实验材料的数量过少(或样本数过少),代表性差。
(4)赤霉素有促进细胞伸长,使植株增高的作用,用赤霉素处理植株后,可以显著增加植株的高度,据此可以验证该大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关。
2.答案 (1)①等量的癌细胞悬液 ②等量的生理盐水 ③测定癌细胞数量或癌细胞细胞周期时间 ④对所得实验数据进行统计和分析
(2)
(3)①上线和左线 ②抑制有丝分裂末期细胞分裂 ③细胞毒性T
解析 由题意分析可知,该实验的自变量是不同的药物种类,因变量是药物的治疗效果,实验目的是研究药物X的作用效果。
(1)在设计实验时首先需要明确实验目的,确定实验条件,设立对照组,明确实验步骤。①取培养瓶若干,平均分成3组并编号A、B、C,每组各培养瓶中加入等量的癌细胞悬液。②向B、C组各培养瓶中分别加入适量且等量的药物X溶液、常规药物Y溶液,作为实验组,A组各培养瓶中加入等量的生理盐水作为对照组。③将各培养瓶置于二氧化碳培养箱中,相同且适宜的条件下培养,每隔一段时间测定癌细胞数量或癌细胞细胞周期时间。④对所得实验数据进行统计和分析。
(2)实验结果表明药物X的疗效好于常规药物Y,这说明药物X能够抑制癌细胞数量的增加,抑制效果顺序为:对照组<药物Y<药物X,故时间为横坐标,癌细胞数量为纵坐标,绘制曲线图见答案。
(3)①在使用血细胞计数板计数时,压在方格线上的细胞遵循计上不计下,计左不计右的原则。②进一步观察显示,药物X作用后,分裂期细胞所占比例增加,且染色体数目加倍的细胞数增加,则药物X的作用机理可能是抑制有丝分裂末期细胞分裂。③人体的免疫系统能监控细胞状态,并通过细胞免疫中的细胞毒性T细胞及时清除癌变的细胞。
3.答案 (1)①测定各组的抗体浓度,取平均值
②
(2)
不同时间注射加强针对抗体浓度的影响曲线
(3)注射不含佐剂的加强针
(4)①越高 ②由于注射得太早,体内抗体浓度较高,疫苗(抗原)被抗体大量结合,刺激B淋巴细胞(或者刺激记忆B细胞)的概率下降 由于注射得太迟,体内部分记忆B细胞已经凋亡
解析 (1)本实验的实验目的是验证在接种第二针疫苗6个月之后,抗体浓度逐渐降低至保护浓度之下,应及时接种加强针,若提早或者延迟接种加强针,都会降低疫苗的效果。而疫苗效果用抗体浓度为指标。实验思路:①将完成第二针疫苗注射的相同日龄和性别的健康大鼠随机均分为4组,分别编号A~D,测定各组的抗体浓度,取平均值。②A组为对照组,B、C、D组要设置不同的注射时间,B组提前,C组正常,D组推后,实验分组见答案。
(2)实验结果预测:疫苗两次接种时间间隔6个月的效果最好,即C组的抗体浓度最高;B组间隔时间过短,疫苗中的抗原与初次免疫后存留的抗体结合后被迅速清除,B组抗体浓度低;D组间隔时间过长,记忆细胞和抗体减少,机体抵抗力降低,D组抗体更低。不同时间注射加强针对抗体浓度的影响曲线见答案。
(3)要想验证佐剂的作用,自变量为有无佐剂,实验组为以正常时间注射含有佐剂的加强针,对照组为以正常时间注射不含佐剂的加强针。
(4)①抗体滴度值越大,抗体识别特定抗原表位所需要的最低浓度越大,则血清中抗体的浓度越高。②若加强针注射得太早,体内抗体浓度较高,疫苗(抗原)被抗体大量结合,刺激B淋巴细胞(或者刺激记忆B细胞)的概率下降,疫苗效果下降;若加强针注射得太迟,体内部分记忆B细胞已经凋亡,疫苗效果下降。
4.答案 (1)①将市售草甘膦配制成高、中、低三种浓度备用 ②4 用喷雾器将不同浓度的草甘膦分别均匀喷洒到对应组的蟾蜍体表,对照组喷清水 ③实验的第1、3、5、7天(同一时刻) 任氏液
④(用生物信号采集仪及相关设备)测定动作电位幅度及应激反应时间
(2)
草甘膦对坐骨神经影响的动作电位峰值图
(3)①刺激电极与记录电极之间的距离(或刺激部位与测定部位的距离) ②(抑制了细胞膜上Na+通道的开放)Na+内流减少 髓鞘
解析 (1)①动物应激反应时间与草甘膦浓度呈正相关,动作电位峰值与草甘膦浓度呈负相关。本实验是为了验证草甘膦经皮肤吸收后随时间对动物坐骨神经的毒害作用,故自变量为草甘膦浓度以及作用时间,因变量为动作电位峰值。故可利用市售草甘膦配制低浓度的草甘膦溶液、中浓度的草甘膦溶液、高浓度的草甘膦溶液。②选取生理状态相同的健康蟾蜍若干只,随机均分为4组并编号;用喷雾器将不同浓度的草甘膦分别均匀喷洒到对应组的蟾蜍体表,对照组喷清水。③实验的第1、3、5、7天(同一时刻),定时从每组各取3只蟾蜍,剥离出坐骨神经置于任氏液(任氏液可以维持蟾蜍的生理活性)中,实验共持续7天。④用生物信号采集仪及相关设备测定并记录蟾蜍坐骨神经上动作电位峰值(幅度)及应激反应时间。
(2)动作电位峰值与草甘膦浓度呈负相关,草甘膦对人和动物有一定的毒性,因此随着浓度的增加,动作电位的峰值越小,随着时间的延长,动物电位的峰值也越小,清水组作为对照,动作电位的峰值不变,图形见答案。
(3)①若探讨神经冲动传导速度与草甘膦浓度的关系,还需测定坐骨神经上刺激电极与记录电极之间的距离。②动作电位峰值是由于Na+内流导致的,草甘膦使动作电位峰值下降,可能是抑制了细胞膜上Na+通道的开放,阻止或减弱了Na+内流;跳跃式传导在郎飞氏结之间进行传导,由于传导的路程缩短,导致传导变快,有髓鞘神经纤维的传导方式是一种跳跃式的传导,是从一个郎飞氏结跳到相应的郎飞氏结,草甘膦改变了有髓鞘神经细胞的活性,使得动作电位的传导由跳跃式传导变为连续传导,使应激反应时间延长。
5.答案 (1)隐性 常 残翅雄性∶长翅雌性=1∶1 不可遗传
(2)二 一 黑体 雄性
(3)能
(4)两对基因自由组合(两对基因位于两对同源染色体上) 两对基因位于一对同源染色体上,且不发生互换(交叉互换)
(5)使残翅和黑体集中到一个个体上,从而探究两对基因的遗传是否遵循自由组合定律(或探究两对基因在染色体上的相对位置)
解析 (1)具有相对性状的双亲进行杂交,子一代未表现出来的性状为隐性性状,故灰体残翅雌果蝇和黑体长翅雄果蝇杂交,F1全是灰体长翅,说明残翅或黑体可能是隐性突变;若残翅基因位于X染色体上,F1的表型和比例为残翅雄性∶长翅雌性=1∶1,故残翅基因位于常染色体上;若残翅或黑体是环境因素导致的,则不可遗传给后代,故残翅或黑体的出现也可能是不可遗传变异。
(2)F1雌、雄果蝇相互交配得到F2,若F2没有黑体和残翅个体,说明黑体和残翅不可遗传,符合(1)中第二种推论。若F2出现灰体∶黑体=3∶1,长翅∶残翅=3∶1,说明这两对性状均符合分离定律,则支持了(1)中第一种推论;若黑体均为雄性,说明灰体和黑体这对性状的遗传与性别相关,则说明控制该性状的基因位于X染色体上;若雌、雄皆有,则位于常染色体上。
(3)若将两个变异亲本分别与野生型杂交,再分别将其F1雌、雄个体相互交配产生F2,若F2的性别与性状无关,则位于常染色体上,若F2的性别与性状有关,则位于性染色体上,故能得到该结论。
(4)由于灰体/黑体与残翅/长翅受两对基因的控制,若(2)中F2的表型及比例为灰体长翅∶灰体残翅∶黑体长翅∶黑体残翅=9∶3∶3∶1,则说明两对基因位于两对同源染色体上,遵循自由组合定律,若F2的表型及比例为灰体长翅∶灰体残翅∶黑体长翅=2∶1∶1,两对性状都符合分离定律,但是灰体基因与残翅基因连锁,黑体与长翅基因连锁,则说明两对基因位于一对同源染色体上,且不发生互换(交叉互换)。
(5)通过杂交可将不同个体的性状集中到同一个个体中,将灰体残翅雌果蝇和黑体长翅雄果蝇杂交,是为了使残翅和黑体集中到一个个体上,从而探究两对基因的遗传是否遵循自由组合定律(或探究两对基因在染色体上的相对位置)。
6.答案 (1)正常 弱 与对照组相比,各实验条件下藻体生物量均下降
(2)叶绿体基质 由于缺氮,蛋白质等含氮物质合成受到限制,而脂肪酸不含N,其合成受到的影响不大,所以在细胞干重中的百分比呈上升趋势
(3)高光(HL) 破碎 95%酒精
(4)缺氮及高光条件下叶绿素合成受阻或被破坏,含量下降 类胡萝卜素
(5)BCD
解析 (1)对照组一般是不做处理的组,而实验组经过自变量的处理,故本实验中对照组是正常条件培养的组。根据图中曲线分析,与对照组相比,各实验条件下藻体生物量均下降,说明红球藻在上述三种实验条件下,光合作用强度变弱。
(2)脂肪酸可以由碳反应合成,红球藻合成脂肪酸的场所是叶绿体基质。由于缺氮,蛋白质等含氮物质合成受到限制,而脂肪酸不含N,其合成受到的影响不大,所以在细胞干重中的百分比呈上升趋势,即缺氮(-N)条件下脂肪酸合成增加。
(3)根据图丙分析,高光(HL)条件下虾青素产量最高。虾青素在细胞内,若要获取虾青素,需要将细胞破碎处理;虾青素存在于类囊体膜,属于光合色素,可用95%酒精提取。
(4)叶绿素的合成受氮元素和光照条件影响,缺氮及高光条件下叶绿素合成受阻或被破坏,叶绿素含量下降导致藻体颜色逐渐变黄甚至变红;因虾青素不易被分解破坏,推测虾青素属于光合色素中的类胡萝卜素。
(5)红藻叶绿体数量多,可利用更多光能;细胞小,相对表面积大,可吸收更多光能;吸收光能力强等原因均可导致光合作用效率高;数量多对光合作用效率没有影响,故选B、C、D三项。
7.答案 (1)类囊体膜 ATP和NADPH
(2)有机物 该条件下根瘤菌中固氮酶活性低,固定的氮素减少,不能为大豆植株提供充足的氮元素用于叶绿素的合成
(3)光合作用中与碳反应有关的酶活性降低或叶肉细胞中缺乏磷等必需元素
(4)实验思路:①选择长势相同的接种过根瘤菌的大豆幼苗若干;②将大豆幼苗均分为甲、乙两组,甲组继续正常光照,乙组进行遮光处理,其他条件保持相同且适宜;③6~7 d后检测甲、乙两组大豆幼苗的气孔导度。预期实验结果:甲组幼苗的气孔导度明显大于乙组
解析 (1)高等植物叶肉细胞的叶绿体中的光合色素分布在类囊体膜上,光合色素能吸收、传递和转化光能,并将光能转化为ATP和NADPH中的化学能。
(2)遮光组大豆的净光合速率下降会导致其不能为根瘤菌提供充足的有机物,此时根瘤菌体内固氮酶的活性降低,该条件下接种根瘤菌几乎不能提高叶肉细胞中叶绿素的含量,其原因可能是该条件下根瘤菌中固氮酶活性低,固定的氮素减少,不能为大豆植株提供充足的氮元素用于叶绿素的合成。
(3)未接种根瘤菌的大豆经遮光处理后,再置于正常光照条件下培养,其光合速率下降,但是胞间CO2浓度反而上升,叶绿素的含量增多,说明胞间CO2浓度和叶绿素的含量不是限制植物光合速率的因素,因此未接种根瘤菌的大豆经遮光处理后光合速率下降的原因可能是光合作用中与碳反应有关的酶活性降低或叶肉细胞中缺乏磷等必需元素。
(4)实验设计如下表所示。
项目
正常光
遮光
未接种根瘤菌
接种根瘤菌
未接种根瘤菌
接种根
瘤菌
固氮酶活性相对值
—
114
—
86
叶绿素相对含量
741
2 135
1 983
1 992
净光合速率相对值
4.25
7.88
3.5
3.6
组别
A
B
C
D
注射试剂种类
-
加强针
加强针
加强针
注射时间
第3个月
-
+
-
-
第6个月
-
-
+
-
第9个月
-
-
-
+
实验目的
验证大豆在接种根瘤菌后进行遮光处理会导致其气孔导度明显降低
实验的
自变量
是否遮光处理
实验的
因变量
气孔导度
实验思路
①选择长势相同的接种过根瘤菌的大豆幼苗若干。②将大豆幼苗均分为甲、乙两组,甲组继续正常光照,乙组进行遮光处理,其他条件保持相同且适宜。③6~7d后检测甲、乙两组大豆幼苗的气孔导度
实验结果
接种根瘤菌后对大豆进行遮光处理会导致其气孔导度明显降低
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