第35講實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)1．能獨(dú)立完成“選考考試說明”所列的生物實(shí)驗(yàn)(活動(dòng))，包括理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理?a)2．具有對(duì)一些生物學(xué)問題進(jìn)行初步探究的能力，能提出問題、作出假設(shè)和預(yù)期、確認(rèn)變量(a)3．能獨(dú)立完成“選考考試說明”所列的生物實(shí)驗(yàn)(活動(dòng))，包括理解實(shí)驗(yàn)方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技能，并能將這些實(shí)驗(yàn)涉及的方法和技能進(jìn)行綜合運(yùn)用(a)考點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)變量的分析1．實(shí)驗(yàn)中的變量：自變量、因變量和無關(guān)變量。(1)自變量：人為改變的變量。(2)因變量：隨著自變量的變化而變化的變量。(3)無關(guān)變量：除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中可能還會(huì)存在一些可變因素會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，這些變量稱為無關(guān)變量。通常，自變量是原因，因變量是結(jié)果，二者具有因果關(guān)系。2．變量的控制控制變量是指控制其他因素不變，集中研究其中一個(gè)因素的變化，保證實(shí)驗(yàn)不受干擾或?qū)⒏蓴_因素降到最低程度。通過控制變量，盡量減少實(shí)驗(yàn)誤差，以取得較為精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(1)操縱自變量的方法：設(shè)法給研究對(duì)象施加干擾，造成研究對(duì)象的變化，從而使研究對(duì)象在被干擾狀態(tài)中反映出某種現(xiàn)象和屬性。(2)檢測(cè)因變量的方法：因變量有時(shí)不能直接檢測(cè)，實(shí)際操作中根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)條件確定觀察、測(cè)量的指標(biāo)稱為觀察指標(biāo)。具體包括觀察特異性的顏色變化、沉淀反應(yīng)；觀察形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理變化；測(cè)量生長(zhǎng)發(fā)育速度；測(cè)量生化反應(yīng)速率。(3)控制無關(guān)變量的方法(平衡控制)：排除因?qū)嶒?yàn)對(duì)象的個(gè)體差異帶來的影響；設(shè)法創(chuàng)造穩(wěn)定的相同的條件進(jìn)行對(duì)照，以抵消或排除這些因素對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的干擾；設(shè)法提供適宜條件，以排除不利環(huán)境條件對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的影響；重復(fù)實(shí)驗(yàn)，排除偶然因素的干擾，減少實(shí)驗(yàn)誤差。根據(jù)變量的設(shè)置情況，可將高中常見的實(shí)驗(yàn)分為四種類型：?jiǎn)巫宰兞繂我蜃兞?、單自變量多因變量、多自變量單因變量、多自變量多因變量。不論一個(gè)實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)變量，剖析時(shí)都應(yīng)先確定一個(gè)自變量，觀察因變量隨之變化的情況，這就是單一變量原則，它是處理實(shí)驗(yàn)中復(fù)雜關(guān)系的準(zhǔn)則之一。1．為了研究赤霉素對(duì)誘導(dǎo)α-淀粉酶合成的影響，有人利用小麥種子先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)一，然后分別吸取甲～丁中的溶液0.2mL，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)二，實(shí)驗(yàn)思路及結(jié)果見下表。實(shí)驗(yàn)一試管編號(hào)半粒種子緩沖液赤霉素溶液赤霉素作用的抑制劑甲10粒有胚3mL0mL0mL乙10粒無胚3mL0mL0mL丙10粒無胚2mL1mL0mL丁10粒無胚1mL1mL1mL實(shí)驗(yàn)二溶液來源淀粉碘液檢測(cè)結(jié)果甲1mL2mL淺藍(lán)色乙1mL2mL深藍(lán)色丙1mL2mL淺藍(lán)色丁1mL2mL深藍(lán)色回答下列問題。(1)本實(shí)驗(yàn)的自變量為___________，因變量是_________。(2)由此可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_______________________。[答案](1)赤霉素和胚的有無α-淀粉酶的有無(2)赤霉素能促進(jìn)無胚半粒種子產(chǎn)生α-淀粉酶2．某種處于實(shí)驗(yàn)研究階段的止痛藥Q存在一定的副作用，表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的代謝減慢和肝腫大，且連續(xù)服藥兩個(gè)月內(nèi)作用愈加顯著。現(xiàn)科研人員進(jìn)行對(duì)該止痛藥Q的副作用研究：選取生長(zhǎng)發(fā)育狀況相似的成年實(shí)驗(yàn)兔130只，對(duì)其中的10只依次測(cè)定耗氧量和肝臟質(zhì)量；將剩余的成年實(shí)驗(yàn)兔均分為甲、乙兩組；除正常飼養(yǎng)外，甲組實(shí)驗(yàn)兔每天定時(shí)注射適量的止痛藥Q，乙組每天定時(shí)注射等量的生理鹽水；每隔10天分別從甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)兔中各取出10只依次測(cè)定相關(guān)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。分析討論：(1)以耗氧量作為檢測(cè)指標(biāo)的原因是_________________，預(yù)期________組的耗氧量比較高。(2)有人認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)選用成年實(shí)驗(yàn)兔比幼年實(shí)驗(yàn)兔更為科學(xué)，理由是______________。(3)測(cè)定耗氧量和肝臟質(zhì)量指標(biāo)的順序能否交換？___________。原因是_______________________________________________________________。[解析](1)止痛藥Q的副作用表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的代謝減慢和肝腫大，耗氧量可以很直觀地體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的代謝速率，故選擇耗氧量作為檢測(cè)指標(biāo)；甲組注射止痛藥Q，為實(shí)驗(yàn)組，乙組注射生理鹽水，為空白對(duì)照組，甲組的代謝減慢，乙組的耗氧量較高。(2)幼年實(shí)驗(yàn)兔處于生長(zhǎng)發(fā)育階段，代謝量會(huì)由于個(gè)體間的差異存在上下波動(dòng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)造成影響，選擇成年實(shí)驗(yàn)兔則可以排除生長(zhǎng)發(fā)育的耗氧量給實(shí)驗(yàn)帶來的影響，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。(3)耗氧量的檢測(cè)是在實(shí)驗(yàn)兔存活的情況下進(jìn)行的，肝臟質(zhì)量的檢測(cè)需要經(jīng)過手術(shù)切除肝臟，無法控制實(shí)驗(yàn)兔的存活狀況，故二者的順序不能改變。[答案](1)止痛藥Q的副作用之一是使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的代謝減慢，代謝需要消耗氧氣乙(2)選用成年實(shí)驗(yàn)兔可避免生長(zhǎng)發(fā)育的耗氧等無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾(3)不能耗氧量需要活體測(cè)量，肝臟質(zhì)量需要手術(shù)切除再測(cè)量考點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡臅鴮?．單自變量雙(多)因變量實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡臅鴮憰鴮懩Ｊ剑簩?shí)驗(yàn)性質(zhì)(探究或驗(yàn)證)＋自變量對(duì)研究對(duì)象＋因變量1和因變量2(和因變量3……)的作用(影響或效果等)。(1)獲得自變量、觀察指標(biāo)和因變量的方法策略隨自變量變化而變化的量稱為因變量(反應(yīng)變量)。如缺氮完全培養(yǎng)液培養(yǎng)的大豆幼苗停止生長(zhǎng)，葉色發(fā)黃，最后死亡，就是因變量。再如，在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)中，過氧化氫的分解速率就是因變量。特別注意：因變量和觀察指標(biāo)的區(qū)別，因變量是由于自變量的改變而引起的變化，這種變化有時(shí)不能直接觀察到，因此要有一定的觀測(cè)數(shù)據(jù)。如“探究pH對(duì)過氧化氫酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)中，自變量是不同pH，因變量是酶的活性，但是酶的活性不是能直接觀察到的，要通過氣泡釋放速率來衡量。這時(shí)的氣泡釋放速率是觀察指標(biāo)而不是因變量。若自變量和因變量是唯一的，則可直接利用兩者的因果關(guān)系來判斷。當(dāng)有多個(gè)自變量或因變量時(shí)，運(yùn)用“分解目的法”。有些實(shí)驗(yàn)題的自變量或因變量從實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡慕嵌确治觯蹩床恢挂粋€(gè)，較難確定，可以用“分解目的法”來確定實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量。如“請(qǐng)根據(jù)以下提供的實(shí)驗(yàn)材料，完善驗(yàn)證生物制劑W對(duì)動(dòng)物不同細(xì)胞(正常體細(xì)胞和癌細(xì)胞)的分裂具有促進(jìn)作用的實(shí)驗(yàn)思路”，可以將實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆纸鉃閮蓚€(gè)：①驗(yàn)證生物制劑W對(duì)動(dòng)物正常體細(xì)胞的分裂具有促進(jìn)作用；②驗(yàn)證生物制劑W對(duì)動(dòng)物癌細(xì)胞的分裂具有促進(jìn)作用。由此得出該實(shí)驗(yàn)的自變量為生物制劑W的有無、細(xì)胞的種類，因變量有兩個(gè)，分別為正常細(xì)胞的分裂情況和癌細(xì)胞的分裂情況。(2)觀察指標(biāo)與因變量的轉(zhuǎn)換策略因變量不能直接觀察或不易檢測(cè)時(shí)就要選定相應(yīng)的容易觀察或易于測(cè)量的觀察指標(biāo)。若在實(shí)驗(yàn)步驟或圖表中找到兩個(gè)觀察指標(biāo)，則需要根據(jù)生物教材所學(xué)內(nèi)容分別轉(zhuǎn)換成兩個(gè)因變量。2．雙(多)自變量單因變量實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡臅鴮憰鴮懩Ｊ剑簩?shí)驗(yàn)性質(zhì)(探究或驗(yàn)證)＋自變量1、自變量2(和自變量3……)對(duì)研究對(duì)象＋因變量的作用(影響或效果等)。獲取雙(多)自變量的常見方法：(1)從實(shí)驗(yàn)步驟中獲取，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟中的描述提取出實(shí)驗(yàn)的自變量。(2)從實(shí)驗(yàn)結(jié)論中獲取，實(shí)驗(yàn)結(jié)論往往體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簿湍軓闹刑崛〕鰧?shí)驗(yàn)的自變量。(3)從實(shí)驗(yàn)給出的曲線、圖表等信息中提取出自變量。1．某科研小組以胃上皮細(xì)胞是否癌變?yōu)橛^察指標(biāo)，研究了地塞米松對(duì)小鼠個(gè)體癌變的影響。材料用具：高、低劑量的地塞米松，發(fā)育狀況相同的雌性小鼠若干，飼料，誘癌藥物，生理鹽水，灌喂器等。[說明：癌變率＝癌變小鼠數(shù)/每組小鼠總數(shù)×100%，抑制癌變率＝(對(duì)照組癌變率－實(shí)驗(yàn)組癌變率)/對(duì)照組癌變率×100%。]實(shí)驗(yàn)思路：(1)給每只小鼠每天灌喂等量的誘癌藥物和飼料，連續(xù)10天后停止。將所有小鼠隨機(jī)均分為六組，分別為A、B、C、D、E、F。(2)A、B組每天灌喂一定量的生理鹽水，C、D組每天灌喂高劑量的地塞米松，E、F組每天灌喂低劑量的地塞米松。其中A、C、E組飼養(yǎng)時(shí)間為70天，B、D、F組飼養(yǎng)時(shí)間為120天。(3)分別檢測(cè)每組小鼠的癌變情況，并計(jì)算癌變率和抑制癌變率，結(jié)果如下表所示：組別癌變率(%)抑制癌變率(%)對(duì)照組A47.4－B59.1－實(shí)驗(yàn)組C9.180.8D35.040.8E69.6－46.8F85.7－45請(qǐng)回答實(shí)驗(yàn)?zāi)康模篲_________________________________________________________________________________________________________________。[答案]探究不同劑量的地塞米松及不同處理時(shí)間對(duì)小鼠癌變(小鼠癌變率和抑制癌變率)的影響2．環(huán)磷酰胺(CP)是常用的化療藥物，研究表明CP對(duì)遺傳物質(zhì)具有損傷效應(yīng)，可導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異產(chǎn)生微核?，F(xiàn)欲以微核率(含微核的細(xì)胞數(shù)占觀察細(xì)胞總數(shù)的比例)為檢測(cè)指標(biāo)，探究輪葉黨參醇提取物水溶部分(WACL)對(duì)CP所致突變的拮抗作用，結(jié)果如圖所示。本實(shí)驗(yàn)的目的是______________________________________________。[解析]本實(shí)驗(yàn)中，自變量是輪葉黨參醇提取物水溶部分(WACL)的濃度和給藥順序，因變量是含微核的細(xì)胞數(shù)占觀察細(xì)胞總數(shù)的比例，即微核率，因此本實(shí)驗(yàn)的目的是探究WACL的濃度和給藥順序?qū)P所致突變的拮抗作用。[答案]探究WACL的濃度和給藥順序?qū)P所致突變的拮抗作用3．下圖是某生物興趣小組所做實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。據(jù)圖分析，他們所做實(shí)驗(yàn)的目的是___________________________________________________________________________________________________。[解析]由圖分析，本實(shí)驗(yàn)的自變量是光質(zhì)和光強(qiáng)度，因變量是光合作用強(qiáng)度，由此得出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。[答案]研究光質(zhì)和光強(qiáng)度對(duì)某植物光合作用強(qiáng)度的影響考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則與要求一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則1．對(duì)照性原則科學(xué)、合理地設(shè)置對(duì)照可以使實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)潔明了，且使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更有說服力。一個(gè)實(shí)驗(yàn)通常分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組(控制組)。實(shí)驗(yàn)組是施加實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組，對(duì)照組是不施加實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組，無關(guān)變量對(duì)兩者的影響是相同的，兩組之間的差別被認(rèn)為是來自實(shí)驗(yàn)變量的影響。按照對(duì)照方式的不同可分為4種類型：對(duì)照類型定義實(shí)例空白對(duì)照不做任何實(shí)驗(yàn)處理的對(duì)照組如在還原糖鑒定實(shí)驗(yàn)中留一部分樣液不加入本尼迪特試劑，以作對(duì)照相互對(duì)照不設(shè)控制組，只在幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間相互對(duì)比如在植物激素與其向性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，5個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間相互比較條件對(duì)照給對(duì)象施加某種實(shí)驗(yàn)處理，雖不是檢驗(yàn)假設(shè)需要的，但更能充分說明實(shí)驗(yàn)變量的對(duì)照如在用動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)方案中，飼喂甲狀腺激素的為實(shí)驗(yàn)組；飼喂甲狀腺激素抑制劑的是條件對(duì)照組；不飼喂藥劑的是空白對(duì)照組自身對(duì)照實(shí)驗(yàn)與對(duì)照在同一對(duì)象上進(jìn)行如質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)2．等量性原則對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的正確與否，關(guān)鍵就在于如何盡量去保證“其他條件完全相同”。具體有如下四個(gè)方面：生物材料要相同所用生物材料的數(shù)量、質(zhì)量、長(zhǎng)度、體積、來源和生理狀況等方面的特點(diǎn)要盡量相同或至少大致相同實(shí)驗(yàn)器具要相同試管、燒杯、水槽、廣口瓶等器具的大小、型號(hào)要完全一樣實(shí)驗(yàn)試劑要相同試劑的成分、濃度、體積要相同，尤其要注意體積上等量的問題處理方法要相同如保溫或冷卻；光照或黑暗；攪拌或振蕩都要一致3．單一變量原則在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中僅僅改變實(shí)驗(yàn)中的某一項(xiàng)變量，其他因子不變，在此條件下，觀察、研究該變量對(duì)實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。除了整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中要處理的實(shí)驗(yàn)因素外，其他實(shí)驗(yàn)條件要做到前后一致。4．可重復(fù)性原則：指的是控制某種因素的變化幅度，在同樣條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的程度。目的在于盡可能減少非處理因素所造成的實(shí)驗(yàn)誤差，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性。5．簡(jiǎn)約性和可行性原則：指實(shí)驗(yàn)材料容易獲得，實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)化，實(shí)驗(yàn)藥品便宜，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，實(shí)驗(yàn)效果明顯并能在較短時(shí)間內(nèi)完成(用藥少，步驟少，時(shí)間短)。從實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理到材料用品的選擇、實(shí)驗(yàn)操作等，都要符合實(shí)驗(yàn)者的一般認(rèn)知水平，滿足現(xiàn)有的條件，具有實(shí)驗(yàn)和完成實(shí)驗(yàn)的可行性。6．科學(xué)性原則：指實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊鞔_，實(shí)驗(yàn)原理要正確，實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)手段的選擇要恰當(dāng)，整個(gè)設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)方法的確定都不能偏離生物學(xué)基本知識(shí)和基本原理以及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本原則。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求1．下列能證明蛋白酶具有水解蛋白質(zhì)作用的最佳方案是()A．在裝有蛋清的兩個(gè)試管中分別加入等量的蛋白酶和蒸餾水，然后滴加雙縮脲試劑觀察是否變成紫色B．在裝有蛋清的兩個(gè)試管中分別加入等量的蛋白酶和蒸餾水，然后滴加本尼迪特試劑，加熱后觀察是否變成紅黃色C．在裝有煮熟的蛋白塊的兩個(gè)試管中分別加入等量的蛋白酶和蒸餾水，然后滴加雙縮脲試劑觀察是否變成紫色D．在裝有煮熟的蛋白塊的兩個(gè)試管中分別加入等量的蛋白酶和蒸餾水，一段時(shí)間后直接觀察蛋白塊的大小[答案]D2．為測(cè)量植物細(xì)胞膜的透性，以紅甜菜根(液泡中含有花青素)為材料進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：將不同切片放在不同溫度的蒸餾水中處理1min后取出，再分別將切片放在清水中浸泡1h，獲得不同切片的浸出物溶液，通過測(cè)量這些溶液的吸光度計(jì)算浸出物溶液中的花青素含量，結(jié)果如圖所示。下列對(duì)該實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)，正確的是()A．缺乏對(duì)照組實(shí)驗(yàn)B．缺乏對(duì)等量原則的描述C．所選擇的測(cè)量指標(biāo)不能反映浸出物溶液中花青素的含量D．實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菧y(cè)量浸泡時(shí)間對(duì)植物細(xì)胞膜透性的影響B(tài)[根據(jù)題干信息可知，本實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)量不同溫度條件下細(xì)胞膜的透性，實(shí)驗(yàn)通過計(jì)算浸出物溶液中花青素的含量來衡量細(xì)胞膜的透性，不同溫度處理組之間形成了相互對(duì)照，但題干中缺乏對(duì)等量原則的描述，故選B。]考點(diǎn)4實(shí)驗(yàn)原理的書寫1．題型特點(diǎn)：此類題目通常提供實(shí)驗(yàn)方案、步驟或?qū)嶒?yàn)結(jié)果，要求學(xué)生定性探究(驗(yàn)證)實(shí)驗(yàn)變量的作用，并分析實(shí)驗(yàn)方案、步驟和結(jié)果，從而理解實(shí)驗(yàn)原理。2．實(shí)驗(yàn)原理解讀及書寫實(shí)驗(yàn)原理是在實(shí)驗(yàn)結(jié)果(現(xiàn)象)與實(shí)驗(yàn)結(jié)論之間架起的一座“橋梁”，建立實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理論聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)原理一般應(yīng)包含三部分內(nèi)容。(1)自變量和因變量的關(guān)系＋因變量的觀測(cè)指標(biāo)＋實(shí)驗(yàn)具體過程描述。(2)自變量的作用原理，即“為什么這么做”。要密切關(guān)注實(shí)驗(yàn)?zāi)康募邦}干信息，注意充分利用題干的提示或聯(lián)系教材基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確描述。(3)因變量的檢測(cè)原理(或操作原理、現(xiàn)象原理)，即“為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象”。可參考題中相關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行分析。3．實(shí)驗(yàn)原理書寫歸類例析(1)顯微觀察類實(shí)驗(yàn)的原理書寫書寫該類實(shí)驗(yàn)原理時(shí)，可由實(shí)驗(yàn)課題或?qū)嶒?yàn)?zāi)康闹械年P(guān)鍵詞(核心概念)展開聯(lián)想，其原理書寫模式為實(shí)驗(yàn)材料選擇依據(jù)＋觀測(cè)指標(biāo)確定依據(jù)(有時(shí))，其中實(shí)驗(yàn)材料主要指實(shí)驗(yàn)中的生物材料和實(shí)驗(yàn)試劑。例如：觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂。本實(shí)驗(yàn)課題的核心概念為有絲分裂，實(shí)驗(yàn)材料為分生區(qū)細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)試劑為堿性染料，觀測(cè)指標(biāo)為染色體(或染色質(zhì))的形態(tài)、位置。實(shí)驗(yàn)原理可寫為有絲分裂常見于根尖、芽尖等的分生區(qū)細(xì)胞；染色體易被堿性染料(如龍膽紫染液或醋酸洋紅染液)著色，觀察各個(gè)時(shí)期細(xì)胞內(nèi)染色體(或染色質(zhì))的形態(tài)、位置，就可以判斷細(xì)胞處于有絲分裂的哪個(gè)時(shí)期。(2)生化鑒定類實(shí)驗(yàn)的原理書寫書寫該類實(shí)驗(yàn)原理時(shí)，可由實(shí)驗(yàn)中涉及的重要試劑展開聯(lián)想，其原理書寫模式為主要試劑的作用＋觀測(cè)指標(biāo)(有時(shí))。例如：檢測(cè)生物組織中的糖類、油脂和蛋白質(zhì)。該實(shí)驗(yàn)中用到的主要試劑有本尼迪特試劑、蘇丹Ⅲ染液、雙縮脲試劑，寫原理時(shí)重點(diǎn)寫試劑的作用即可。實(shí)驗(yàn)原理可寫為糖類中的還原糖(如葡萄糖、果糖和麥芽糖)與本尼迪特試劑在熱水浴條件下發(fā)生作用，生成紅黃色沉淀；油脂被蘇丹Ⅲ染液染成橙黃色；蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色反應(yīng)。(3)驗(yàn)證或探究類實(shí)驗(yàn)的原理書寫此類實(shí)驗(yàn)原理書寫時(shí)，難度較大，變化較多，但其共同點(diǎn)均圍繞自變量展開。其實(shí)驗(yàn)原理書寫模式為結(jié)論＋自變量的作用。1．香蕉果實(shí)在成熟過程中，果實(shí)中的貯藏物質(zhì)不斷發(fā)生轉(zhuǎn)化，使香蕉逐漸變甜。為了驗(yàn)證香蕉果實(shí)在成熟過程中貯藏物質(zhì)的轉(zhuǎn)化情況，課外興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案。(一)材料與用具：成熟到第2天的香蕉果肉、成熟到第4天的香蕉果肉、碘－碘化鉀溶液、本尼迪特試劑、蒸餾水、試管、滴管、玻璃缸、酒精燈、量筒、天平等。(二)實(shí)驗(yàn)思路：①制備提取液：取成熟到第2天和第4天的等量香蕉果肉，分別加等量的蒸餾水制成兩種提取液；②實(shí)驗(yàn)分組并編號(hào)：……③實(shí)驗(yàn)觀察：將以上各組試管置于適宜條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察比較它們的顏色變化。該實(shí)驗(yàn)的原理是____________________________________________________________________________________________________________________。[答案]香蕉果實(shí)在成熟過程中會(huì)產(chǎn)生乙烯，乙烯能使果肉細(xì)胞內(nèi)的淀粉分解成還原糖，從而使香蕉逐漸變甜；淀粉和還原糖可分別用碘—碘化鉀溶液和本尼迪特試劑進(jìn)行鑒定且含量越多，相應(yīng)反應(yīng)顏色越深2．紅細(xì)胞懸液為不透明的紅色液體，而紅細(xì)胞發(fā)生溶血(紅細(xì)胞破裂)后，溶液會(huì)逐漸透明。為探究不同物質(zhì)進(jìn)入紅細(xì)胞的速度大小，科研人員分別將人的紅細(xì)胞置于蒸餾水和其他幾種等滲溶液中，測(cè)定紅細(xì)胞溶血所需的時(shí)間，得到如下結(jié)果：不同物質(zhì)的溶液在10min內(nèi)造成人的紅細(xì)胞溶血所需的時(shí)間編號(hào)1234567溶液蒸餾水氯化銨(NH4Cl)醋酸銨(NH4C2H3O2草酸銨[(NH4)2C2O4甘油乙醇丙酮溶血時(shí)間(min)1.009.677.655.227.172.041.65請(qǐng)問本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是什么？_____________________________________________________________________________________________________。[解析]本實(shí)驗(yàn)的目的是探究不同物質(zhì)進(jìn)入紅細(xì)胞的速度大小，物質(zhì)進(jìn)入紅細(xì)胞的速度越快，紅細(xì)胞內(nèi)溶液濃度上升就越快，越容易發(fā)生溶血，從而使溶液變透明的時(shí)間就越短，由此概括出實(shí)驗(yàn)原理。[答案]外界等滲溶液中的溶質(zhì)進(jìn)入紅細(xì)胞后引起紅細(xì)胞內(nèi)溶液濃度升高，導(dǎo)致紅細(xì)胞吸水最終發(fā)生溶血；紅細(xì)胞發(fā)生溶血(紅細(xì)胞破裂)后，溶液會(huì)逐漸透明，所以可通過紅細(xì)胞懸液變透明的速度判斷紅細(xì)胞溶血速度，進(jìn)而根據(jù)紅細(xì)胞溶血速度來判斷物質(zhì)進(jìn)入紅細(xì)胞的速度考點(diǎn)5實(shí)驗(yàn)結(jié)論的獲得1．解讀表格類(1)題型特點(diǎn)：此類題目通常提供相關(guān)實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)測(cè)定的原始數(shù)據(jù)(通常以表格的形式呈現(xiàn))，要求學(xué)生分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。(2)模板呈現(xiàn)2．解讀統(tǒng)計(jì)圖類(1)題型特點(diǎn)：此類題目通常提供一定的實(shí)驗(yàn)思路、方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果(以柱形圖、曲線圖的形式呈現(xiàn))，要求學(xué)生分析圖形(柱形、曲線)，得出相關(guān)結(jié)論。(2)模板呈現(xiàn)1．在細(xì)胞分裂間期，線粒體的數(shù)目增多，研究人員對(duì)其增多的方式提出了3種假設(shè)：Ⅰ．細(xì)胞利用磷脂、蛋白質(zhì)等重新合成；Ⅱ．細(xì)胞利用其他生物膜裝配形成；Ⅲ．線粒體分裂增殖形成。有人通過放射性標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，對(duì)上述假設(shè)進(jìn)行了探究，方法如下：首先將一種鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變株(自身不能合成膽堿)放在加有3H標(biāo)記的膽堿(磷脂的前體)的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，然后轉(zhuǎn)入另一種培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，定期取樣，檢測(cè)細(xì)胞中線粒體的放射性。結(jié)果如下，請(qǐng)回答。標(biāo)記后細(xì)胞增殖的代數(shù)1234測(cè)得的相對(duì)放射性2.01.00.50.25(1)實(shí)驗(yàn)中采用鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變株的目的是_____________________。(2)實(shí)驗(yàn)中所用的“另一種培養(yǎng)基”在配制成分上的要求是____________________________________________________________________。(3)通過上述實(shí)驗(yàn)，初步得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_________________________。[答案](1)排除細(xì)胞內(nèi)自身合成的膽堿對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾(2)成分與前一步驟的培養(yǎng)基相同，只是膽堿沒有被3H標(biāo)記(3)線粒體的數(shù)目增多是由于線粒體分裂增殖形成的2．環(huán)磷酰胺(CP)是常用的化療藥物，研究表明CP對(duì)遺傳物質(zhì)具有損傷效應(yīng)，可導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異產(chǎn)生微核?，F(xiàn)欲以微核率(含微核的細(xì)胞數(shù)占觀察細(xì)胞總數(shù)的比例)為檢測(cè)指標(biāo)，探究輪葉黨參醇提取物水溶部分(WACL)的濃度和給藥順序?qū)P所致突變的拮抗作用，請(qǐng)根據(jù)以下提供的實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)思路進(jìn)行分析。材料與用具：大鼠外周血淋巴細(xì)胞懸液，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液，濃度為4mg/mL的WACL溶液，20μg/mL的CP溶液，生理鹽水，培養(yǎng)瓶若干個(gè)，顯微鏡，血細(xì)胞計(jì)數(shù)板等。[要求與說明：微核是喪失著絲粒的染色體斷片于末期之后單獨(dú)形成的一個(gè)或幾個(gè)規(guī)則的次核(如圖所示)；染色和制作裝片的具體方法不作要求；實(shí)驗(yàn)條件適宜。](1)實(shí)驗(yàn)思路(其中實(shí)驗(yàn)分組用表格形式表示)①利用濃度為4mg/mL的WACL溶液配制0.25mg/mL、1mg/mL的WACL溶液。②取11個(gè)培養(yǎng)瓶，分組編號(hào)，并在瓶中加入等量且適量的大鼠外周血淋巴細(xì)胞懸液和培養(yǎng)液。③實(shí)驗(yàn)分組見下表：給藥方法WACL溶液濃度00.25mg/mL1mg/mL4mg/mL先加CP，后加WACL－第1組第2組第3組先加WACL，后加CP－第4組第5組第6組同時(shí)加WACL和CP－第7組第8組第9組只加生理鹽水第10組－－－只加CP第11組－－－④按上述分組，在各培養(yǎng)瓶中加入等量的相關(guān)溶液，培養(yǎng)一段時(shí)間。⑤取適量各培養(yǎng)瓶中的培養(yǎng)液，在顯微鏡下統(tǒng)計(jì)微核細(xì)胞數(shù)和細(xì)胞總數(shù)，記錄數(shù)據(jù)并計(jì)算微核率。(2)分析與討論①異常細(xì)胞的細(xì)胞周期中，觀察計(jì)數(shù)微核的最佳時(shí)期應(yīng)是________。②若本實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果如圖所示。據(jù)此可以得出的結(jié)論是：a．___________________________________________________；b．__________________________________________________。[解析](2)①由題中“微核是喪失著絲粒的染色體斷片于末期之后單獨(dú)形成的一個(gè)或幾個(gè)規(guī)則的次核”可知，異常細(xì)胞的細(xì)胞周期中，觀察計(jì)數(shù)微核的最佳時(shí)期應(yīng)是間期。②分析柱形圖呈現(xiàn)的信息可知，本實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論：a．不同濃度的WACL均對(duì)CP所致突變有拮抗作用；b．中低濃度先加WACL的效果好于其他兩種加藥順序。[答案](2)①間期②a．不同濃度的WACL均對(duì)CP所致突變有拮抗作用b．中低濃度先加WACL的效果好于其他兩種加藥順序1．(2021·浙江1月選考)1897年德國(guó)科學(xué)家畢希納發(fā)現(xiàn)，利用無細(xì)胞的酵母汁可以進(jìn)行乙醇發(fā)酵；還有研究發(fā)現(xiàn)，乙醇發(fā)酵的酶發(fā)揮催化作用需要小分子和離子輔助。某研究小組為驗(yàn)證上述結(jié)論，利用下列材料和試劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。材料和試劑：酵母菌、酵母汁、A溶液(含有酵母汁中的各類生物大分子)、B溶液(含有酵母汁中的各類小分子和離子)、葡萄糖溶液、無菌水。實(shí)驗(yàn)共分6組，其中4組的實(shí)驗(yàn)處理和結(jié)果如下表。組別實(shí)驗(yàn)處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果①葡萄糖溶液＋無菌水－②葡萄糖溶液＋酵母菌＋③葡萄糖溶液＋A溶液－④葡萄糖溶液＋B溶液－注：“＋”表示有乙醇生成，“－”表示無乙醇生成?；卮鹣铝袉栴}：(1)除表中4組外，其他2組的實(shí)驗(yàn)處理分別是________________，________________。本實(shí)驗(yàn)中，這些起輔助作用的小分子和離子存在于酵母菌、______________。(2)若為了確定B溶液中是否含有多肽，可用________試劑來檢測(cè)。若為了研究B溶液中離子M對(duì)乙醇發(fā)酵是否是必需的，可增加一組實(shí)驗(yàn)，該組的處理是_________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)制備無細(xì)胞的酵母汁，酵母菌細(xì)胞破碎處理時(shí)需加入緩沖液，緩沖液的作用是______________________，以確保酶的活性。(4)如何檢測(cè)酵母汁中是否含有活細(xì)胞？(寫出2項(xiàng)原理不同的方法及相應(yīng)原理)_________________________________________________________。[解析](1)為驗(yàn)證“無細(xì)胞的酵母汁可以進(jìn)行乙醇發(fā)酵”及“乙醇發(fā)酵的酶發(fā)揮催化作用需要小分子和離子輔助”的結(jié)論，還需要加設(shè)兩組實(shí)驗(yàn)，一組實(shí)驗(yàn)處理為葡萄糖溶液＋酵母汁，另外一組實(shí)驗(yàn)處理為葡萄糖溶液＋A溶液＋B溶液，兩組預(yù)期結(jié)果均為有乙醇生成。本實(shí)驗(yàn)中，起輔助作用的小分子和離子可在酵母菌、酵母汁和B溶液中存在。(2)多肽用雙縮脲試劑進(jìn)行檢測(cè)。據(jù)題干信息可知，離子M存在于B溶液中，故為驗(yàn)證離子M對(duì)乙醇發(fā)酵是否是必需的，則應(yīng)加設(shè)一組實(shí)驗(yàn)，該組的處理是葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了離子M的B溶液，若有乙醇生成，則證明離子M不是必需的，若無乙醇生成，則證明離子M是必需的。(3)酶的作用條件較溫和，需要適宜的溫度和pH等條件，實(shí)驗(yàn)中緩沖液的作用是保護(hù)酶分子空間結(jié)構(gòu)和提供酶促反應(yīng)的適宜pH。(4)檢測(cè)酵母汁中是否含有活細(xì)胞的方法有染色后鏡檢，原理是細(xì)胞膜具有選擇透過性，若為死細(xì)胞，則能被染色；還可以將酵母汁接種培養(yǎng)觀察，原理是酵母菌可以繁殖，一段時(shí)間后若酵母菌數(shù)量增加，則為活細(xì)胞。[答案](1)葡萄糖溶液＋酵母汁葡萄糖溶液＋A溶液＋B溶液酵母汁和B溶液(2)雙縮脲葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了離子M的B溶液(3)保護(hù)酶分子空間結(jié)構(gòu)和提供酶促反應(yīng)的適宜pH(4)染色后鏡檢，原理是細(xì)胞膜具有選擇透過性；酵母汁接種培養(yǎng)觀察，原理是酵母菌可以繁殖2．(2018·浙江11月選考)以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物蛙為材料，開展神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的研究。(要求與說明：簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路，具體實(shí)驗(yàn)操作過程不作要求，實(shí)驗(yàn)條件適宜)回答下列問題：(1)關(guān)于反射弧分析的實(shí)驗(yàn)及有關(guān)問題如下：為驗(yàn)證脊蛙屈腿反射(屬于屈反射)的反射弧是完整的，實(shí)驗(yàn)思路是用1%H2SO4溶液刺激蛙一側(cè)后肢的趾尖，出現(xiàn)屈腿，說明反射弧完整。驗(yàn)證刺激感受器與產(chǎn)生屈腿不是同時(shí)發(fā)生的實(shí)驗(yàn)思路是_____________________________________________________________________________________________________________________________。刺激感受器與產(chǎn)生屈腿不是同時(shí)發(fā)生的主要原因有_______、________。若某反射從刺激感受器到效應(yīng)器出現(xiàn)反應(yīng)的時(shí)間比屈腿反射的長(zhǎng)，其主要原因是________________________。若用5%H2SO4溶液刺激蛙一側(cè)后肢的趾尖后，再用1%H2SO4溶液刺激該趾尖，沒有觀察到屈腿，其原因是________________________________________________________________。(2)神經(jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)Na＋濃度均低于細(xì)胞外，K＋濃度均高于細(xì)胞外，但這兩種細(xì)胞內(nèi)的Na＋濃度不同，K＋濃度也不同。實(shí)驗(yàn)證明蛙下肢的一條肌肉直接與該肌肉相連的神經(jīng)接觸，引起該肌肉收縮，其主要原因是____________。若取上述一段神經(jīng)，用某種藥物處理阻斷了Na＋通道，然后刺激該神經(jīng)，其動(dòng)作電位將________________。(3)將蛙坐骨神經(jīng)纖維置于生理溶液中，測(cè)得其靜息膜電位為－70mV。若在一定范圍內(nèi)增加溶液中的K＋濃度，并測(cè)量膜電位變化。預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果(以坐標(biāo)曲線圖形式表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果)。[解析](1)要驗(yàn)證刺激感受器與產(chǎn)生屈腿不是同時(shí)發(fā)生的，只需測(cè)定兩者之間存在時(shí)間差即可，故實(shí)驗(yàn)思路為用1%H2SO4溶液刺激該蛙一側(cè)后肢的趾尖，測(cè)定刺激感受器開始到出現(xiàn)屈腿的時(shí)間，有時(shí)間差，說明兩者不是同時(shí)發(fā)生的。刺激感受器和發(fā)生屈腿之間存在時(shí)間差的主要原因：興奮通過突觸的傳遞需要時(shí)間、興奮在神經(jīng)元上的傳導(dǎo)需要時(shí)間，而兩者中前者的時(shí)間遠(yuǎn)大于后者。若某反射從刺激感受器到效應(yīng)器出現(xiàn)反應(yīng)的時(shí)間比屈腿反射長(zhǎng)，主要原因是該反射的反射弧中的突觸比屈腿反射多，也就是說組成該反射弧的神經(jīng)元級(jí)數(shù)(神經(jīng)元數(shù)量)比屈腿反射的反射弧多。若用5%H2SO4溶液刺激蛙一側(cè)后肢的趾尖后，再用1%H2SO4溶液刺激該趾尖，沒有觀察到屈腿，則考慮該反射的反射弧中的某環(huán)節(jié)受損。從實(shí)驗(yàn)處理可知，感受器可能出現(xiàn)了損傷(因H2SO4濃度過高，導(dǎo)致趾尖皮膚受損)。(2)實(shí)驗(yàn)證明蛙下肢的一條肌肉直接與該肌肉相連的神經(jīng)接觸，會(huì)引起肌肉收縮，也就是說肌肉細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作電位。由題干可知，神經(jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)Na＋濃度不同、K＋濃度也不同，而神經(jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞所處的內(nèi)環(huán)境均為組織液，故細(xì)胞外的Na＋、K＋濃度相同。因此，兩者靜息電位不同。因?yàn)閮烧叽嬖陔娢徊睿苯咏佑|時(shí)相當(dāng)于神經(jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞之間形成了電突觸，使肌肉細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位，從而導(dǎo)致肌肉興奮收縮。神經(jīng)元未受刺激時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞膜對(duì)K＋的通透性大，K＋大量外流，導(dǎo)致膜內(nèi)外電位表現(xiàn)為外正內(nèi)負(fù)。神經(jīng)元受刺激時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞膜對(duì)Na＋的通透性增大，Na＋大量?jī)?nèi)流，導(dǎo)致膜內(nèi)外電位表現(xiàn)為外負(fù)內(nèi)正，產(chǎn)生動(dòng)作電位，也就是說Na＋通道的開放與動(dòng)作電位的產(chǎn)生之間不僅有時(shí)間上先后的關(guān)系，還有因果上的聯(lián)系。所以用某種藥物阻斷了Na＋通道，刺激該神經(jīng)，其動(dòng)作電位將無法產(chǎn)生。(3)題干中的膜電位指的是靜息