1、專題六實驗與探究熱點題型11開放性實驗設(shè)計題的解題分析考題示例(2017全國，29)根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型。有些病毒對人類健康會造成很大 。通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設(shè)在宿主細胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換，請利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細胞等為材料，設(shè)計實驗以確定一種新病毒的類型，簡要寫出(1)實驗思路。(要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組)答案 實驗思路：甲組：將宿主細胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記尿嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒，培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。乙組：將宿主細胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記胸腺嘧啶的培

2、養(yǎng)基中，之后接種新病毒，培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。解析根據(jù)病毒只能寄生于活宿主細胞中，利用宿主細胞內(nèi)的堿基合成自身的核酸，再根據(jù)DNA和RNA的化學(xué)組成存在差異，如DNA特有的堿基是T，而RNA特有的堿基是U，因此可用放射性同位素分別標(biāo)記堿基T和堿基U，通過檢測子代的放射性可知該病毒的類型。根據(jù)分析，本實驗思路：甲組：將宿主細胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記尿嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。乙組：將宿主細胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。(2)預(yù)期實驗結(jié)果及結(jié)論即可。答案結(jié)果及結(jié)論：若甲組收集

3、的病毒有放射性，乙組無，即為RNA病毒；反之為DNA病毒。解析若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，即為RNA病毒；反之為DNA病毒。規(guī)律方法開放型實驗設(shè)計題是一種思維開放性試題，它的解題思維方向不唯一，試題所引發(fā)的思維是一種呈扇形發(fā)散的思維，可能會有若干種不同的解題方法。此類試題有利于考查多向思維、求異思維以及創(chuàng)新能力，是近年高考題考查的重要題型之一。1. 開放型實驗設(shè)計題可分為條件開放型和結(jié)論開放型(1) 條件開放型試題：特點是題目條件不完備，答題的條件不充足，答題的原理或依據(jù)不明確，可以有多種實驗方案，但最終結(jié)論只有一個。(2) 結(jié)論開放型試題：特點是試題改變了傳統(tǒng)試題“答案唯一”的做法，變

4、“答案唯一”為“答案不唯一”。此類試題的多種答案都符合試題的全部條件和要求。2. 開放性實驗題的解答策略(1) 確定實驗?zāi)康?，找出實驗變量：首先要根?jù)實驗的目的找出實驗的自變量，如： 上面的考題示例中的實驗?zāi)康氖恰疤骄磕撤N病毒的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA”，實驗的變量要體現(xiàn)出二者的差異，很容易想到DNA中特有堿基T，RNA中特有堿基U， 由此確定實驗的自變量是堿基種類不同。(2) 找準(zhǔn)實驗材料，思考實驗方法：結(jié)合給出的實驗材料和試劑等，思考實驗的方法。如：上面的考題示例中明確提出用體外培養(yǎng)的宿主細胞為材料，運用放射性同位素標(biāo)記法進行實驗，聯(lián)想到病毒營寄生生活，只能用活細胞培養(yǎng)，從而確定實驗的方

5、法是先用培養(yǎng)基培養(yǎng)細胞，再用病毒去侵染細胞。(3) 結(jié)合實驗變量，寫出實驗思路：根據(jù)上述分析，寫出基本思路，要點名兩點： “怎么做”和“看什么”，前者緊扣自變量描述，后者緊扣因變量描述。如上面的考題示例中的實驗思路也可以概括為：將宿主細胞分為甲、乙兩組，甲組培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記尿嘧啶的培養(yǎng)基中，乙組培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。(“怎么做”) 培養(yǎng)一段時間后分別收集兩組的病毒并檢測其放射性。(“看什么”)(4) 分析現(xiàn)象結(jié)果，結(jié)論回扣目的：探究性實驗需要討論，運用假設(shè)法確定結(jié)果和結(jié)論的對應(yīng)關(guān)系，推理過程為：“假設(shè)結(jié)論1成立，會出現(xiàn)結(jié)果1；假設(shè)結(jié)論2成立，會出現(xiàn)結(jié)果2；

6、”。然后書寫答案，模式為“若結(jié)果1，則結(jié)論1；若結(jié)果2，則結(jié)論2；”。 驗證性實驗不需要討論，即“結(jié)果，結(jié)論?！鳖}組集訓(xùn)1. RNA病毒有的能利用RNA自我復(fù)制完成增殖，有的需要通過逆轉(zhuǎn)錄才能完成增殖?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)放線菌素D能與DNA形成復(fù)合體，阻礙RNA聚合酶發(fā)揮功能。現(xiàn)有一種新型RNA病毒，請以體外培養(yǎng)的宿主細胞、顯微鏡等材料和用具，設(shè)計實驗確定該種病毒的增殖類型，簡要寫出實驗思路并預(yù)測實驗結(jié)果及結(jié)論。(提示：設(shè)計對照實驗；病毒增殖可使宿主細胞裂解)(1) 實驗思路：將體外培養(yǎng)的宿主細胞均分為甲、乙兩組，甲組用放線菌素D處理，乙組不做任何處理；用新型RNA病毒分別感染甲、乙兩組宿主細胞，在相

7、同且適宜條件下培養(yǎng)相同一段時間；用顯微鏡觀察兩組細胞的裂解情況 。(2) 實驗結(jié)果及結(jié)論：若甲、乙兩組細胞均破裂，說明該病毒通過RNA自我復(fù)制完成增殖；若甲組細胞不破裂，乙組細胞破裂，說明該病毒需要通過逆轉(zhuǎn)錄完成增殖。123解析 病毒只能寄生在活宿主細胞內(nèi)，而放線菌素D能與DNA形成復(fù)合體，阻礙RNA聚合酶發(fā)揮功能，因此該實驗的自變量為宿主細胞是否被放線菌素D處理，看看RNA病毒能否增殖。宿主細胞被放線菌素D處理后再感染病毒，若病毒能增殖，宿主細胞會破裂，說明該病毒通過RNA自我復(fù)制完成增殖，否則說明該病毒需要通過逆轉(zhuǎn)錄完成增殖。1232. 已知垂體受到下丘腦和甲狀腺的雙重調(diào)節(jié)，使生物體內(nèi)促甲

8、狀腺激素(TSH)含量保持相對穩(wěn)定。為進一步驗證下丘腦和甲狀腺對垂體TSH分泌量的調(diào)節(jié)作用，請根據(jù)以下提供的實驗材料，設(shè)計實驗并分析。實驗材料：動物細胞培養(yǎng)瓶若干和其他相關(guān)的培養(yǎng)和測定儀器、大白鼠的下丘腦細胞懸液和垂體細胞懸液、動物細胞培養(yǎng)液(不含TSH)、甲狀腺激素溶液。(要求與說明：細胞培養(yǎng)條件適宜；TSH含量測定的具體方法不作要求。)(1) 實驗思路： 取四個動物細胞培養(yǎng)瓶，分別標(biāo)號為A、B、C、D，各加入等量的動物細胞培養(yǎng)液；A：加入垂體細胞懸液；B：加入垂體細胞懸液甲狀腺激素溶液；C：加入垂體細胞懸液下丘腦細胞懸液；D：加入下丘腦細胞懸液；將上述四個動物細胞培養(yǎng)瓶放在相同且適宜的條件

9、下培養(yǎng)相同一段時間；測定各培養(yǎng)瓶中TSH的含量并記錄。123解析 本實驗的目的是驗證下丘腦和甲狀腺對垂體TSH分泌量的調(diào)節(jié)作用。取四個動物細胞培養(yǎng)瓶，分別標(biāo)號為A、B、C、D，各加入等量的動物細胞培養(yǎng)液。A：加入垂體細胞懸液(作為對照)；B：加入垂體細胞懸液甲狀腺激素溶液(驗證甲狀腺對垂體TSH分泌量的調(diào)節(jié)作用)；C：加入垂體細胞懸液下丘腦細胞懸液(驗證下丘腦對垂體TSH分泌量的調(diào)節(jié)作用)；D：加入下丘腦細胞懸液。將上述四個動物細胞培養(yǎng)瓶放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)相同一段時間后測量各培養(yǎng)瓶中TSH的含量。123(2) 預(yù)測實驗結(jié)果：A瓶作為對照組；B瓶TSH的分泌比A瓶減少；C瓶TSH的分泌比

10、 A瓶增加；D瓶檢測不到TSH 。解析預(yù)測實驗結(jié)果：A瓶作為對照組；B瓶加入甲狀腺激素，甲狀腺激素達到一定濃度后，會反饋給垂體抑制TSH的分泌；C瓶下丘腦通過釋放促甲狀腺激素釋放激素(TRH)，來促進垂體合成和分泌促甲狀腺激素(TSH)；D瓶檢測不到TSH。1233.(2019西安調(diào)研)某多年生植物(2n10)莖的高度由一對等位基因(E和e)控制。研究發(fā)現(xiàn)：莖的高度與顯性基因E的個數(shù)有關(guān)(EE為高稈、Ee為中稈、ee為矮稈)，并且染色體缺失會引起花粉不育。育種工作者將一正常純合高稈植株(甲)在花蕾期用射線照射后，讓其自交，發(fā)現(xiàn)子代有幾株中稈植株(乙)，其他均為高稈植株。子代植株(乙)出現(xiàn)的原因

11、有三種假設(shè)：假設(shè)一：僅由環(huán)境因素引起；假設(shè)二：射線照射植株(甲)導(dǎo)致其發(fā)生了隱性突變；假設(shè)三：射線照射植株(甲)導(dǎo)致一個染色體上含有顯性基因的片段丟失。(1) 射線照射花蕾期的植株(甲)后，植株葉芽細胞和生殖細胞均發(fā)生了突變，但在自然條件下，葉芽細胞突變對子代的性狀幾乎無影響，其原因是突變發(fā)生在體細胞中(體細胞突變)，一般不能遺傳給子代 。123解析葉芽細胞屬于體細胞，而體細胞突變一般不遺傳給子代，因此植株葉芽細胞突變對子代的性狀幾乎無影響。123(2) 現(xiàn)欲確定哪個假設(shè)正確，請說明實驗思路并預(yù)期實驗結(jié)果及結(jié)論：實驗思路： 將中稈植株(乙)在環(huán)境條件相同且適宜的自然條件下單株種植，并嚴 格自交，觀察并統(tǒng)計子代的表現(xiàn)型及比例 。實驗結(jié)果及結(jié)論：若子代性狀全為高稈，則假設(shè)一正確；若子代性狀高稈中 稈矮稈121，則假設(shè)二正確；若子代性狀高稈中稈11，則假設(shè)三正確 。123解析 探究中稈植株出現(xiàn)的原因，應(yīng)利用該植株進行實驗，可將中稈植株(乙)在環(huán)境條件相同且適宜的自然條件下單株種植，并嚴格自交，觀察并統(tǒng)計子代的表現(xiàn)型及比例。若假設(shè)一正確，該變異僅由環(huán)境因素引起，則該植株的基因型為EE，自交子代都表現(xiàn)為高稈；若假設(shè)二正確，射線照射植株(甲)導(dǎo)致其發(fā)生了隱性突變，則該植株