第8专题实验与探究.ppt

第1专题 主编生物SW-12-XKB-ZT-AH方法规律教材中的经典实验将越来越被重视。以经典实验为背景,重点考查学生的基础知识和基本理论及运用已有知识在新情境下解决问题的能力。因此,在复习时,不仅要重视学生实验,更应重视教材中涉及的经典实验。教材实验不容忽视。考纲中明确划定了所要考查的教材实验,以这些实验内容为命题素材,考查学生对实验技术的掌握,对实验原理、实验程序、实验数据和实验现象、实验结论等内容的分析、归纳和总结能力。在复习中,要注意实验洞察能力与分析推导能力的培养,强化训练运用恰当的语言对实验结果作出科学描述和解释的能力。以实验题为载体,考查综合运用能力。实验题不会只考查实验与探究能力,而是以给出的材料为基础,根据现有条件,设计实验程序、预测实验结果,并对实验结果进行合理的分析和解释,考查学生使用恰当的方法验证简单的生物学实验,并对结果进行解释和分析等综合运用能力。答好实验题的前提是扎实掌握高中生物学知识,因此,考生切不可舍本逐末,盲目陷入实验题海,忽视相关理论的复习。一、观察类实验1.在此类实验中通常运用显微镜对目标进行观察,为使观察的结果更清晰,常借助染色技术、玻片标本制作技术等。归类如下:观察方式实验名称观察对象显微镜玻片标本染色剂生物材料原色观察观察叶绿体叶绿体高倍临时装片无菠菜叶植物细胞的吸水和失水紫色大液泡低倍临时装片无洋葱表皮染色观察观察有丝分裂染色体高倍临时装片龙胆紫(醋酸洋红)洋葱根尖生物组织中脂肪的检测脂肪高倍切片临时装片苏丹或苏丹染液花生种子观察DNA、RNA的分布DNA、RNA高倍临时装片甲基绿和吡罗红人的口腔上皮细胞(或洋葱表皮细胞)观察线粒体线粒体高倍临时装片健那绿人的口腔上皮细胞观察减数分裂染色体高倍固定装片蝗虫精巢固定装片低温诱导染色体加倍染色体高倍临时装片改良苯酚品红溶洋葱根尖细胞2.方法与技巧(1)注意选材与材料的处理:材料的选择以便于观察、便于获得为标准。若观察活体,最好选择颜色鲜明、对比强烈的标本,如“探究植物细胞的吸水和失水”用的是具有紫色大液泡的洋葱表皮细胞;观察“叶绿体的形态和分布”,则选择具有较大叶绿体的细胞;若观察的对象是无色的,则一般需要对材料进行染色,染色时要根据染色剂的特点对材料进行相应的处理,如用龙胆紫(或醋酸洋红)染色时,应先对材料用盐酸解离,解离的目的一方面是为了便于压片,另一方面是为了杀死细胞,便于染液进入细胞与染色体结合,但龙胆紫呈碱性,所以用盐酸解离后还要用水漂洗,去掉盐酸。(2)注意装片的制作:用显微镜观察材料利用的是透射光,为清楚地看到材料中的内容,应尽量使材料变薄,以便透光,于是就要用到一些制片方法。不同材料用不同的制片方法,制片方法可分为:装片法(把整个实验材料制成装片,如用黑藻叶观察叶绿体)、切片法(把材料切成薄片,以便观察,如脂肪鉴定)、压片法(把材料压碎成一薄层,以便观察,如观察根尖有丝分裂)。(3)注意观察的现象:有些现象其实是观察不到的,但可以通过其他指标性现象反映出来。如用液泡的大小变化代表原生质体的大小变化,进而反映细胞是吸水还是失水。(4)注意显微镜的使用:操作步骤:如先低倍镜,再高倍镜;镜筒先下降,后上升。与放大倍数有关的问题:如倍数越大,视野越小,光线越暗,须调节光圈和反光镜;应先调整目标位置,再换高倍镜,等等。与运动有关的问题:装片移动方向与物像移动方向相反;细胞质环流方向与物像相同,等等。 被观察细胞所处的生理状态:观察有丝分裂过程中的细胞都是死细胞,所以不能选择一个细胞观察它有丝分裂的全过程,而只能观察多个细胞的瞬间状态(死亡时的状态);探究植物细胞的吸水和失水过程中的细胞是活细胞,整个实验过程是一个动态的持续过程,但要注意其质壁分离的程度,若质壁分离过度,细胞则会脱水死亡。例1 (2011山东理综)只有在保持细胞活性的条件下,才能显示细胞中某物质或结构的实验是( )A.苏丹染色观察花生种子子叶细胞中的脂肪B.龙胆紫染色观察洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂C.健那绿(詹纳斯绿B)染色观察动物细胞中的线粒体D.甲基绿、派洛宁(吡罗红)染色观察动物细胞中的DNA和RNA【解析】在复习时,要能够独立完成考纲中所列的生物实验,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总结,达到综合运用的目的。观察花生种子子叶细胞中的脂肪时,细胞处于死亡状态不影响观察结果。观察洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂时,需要利用解离液进行解离处理,此时细胞已经死亡。健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料,能把线粒体染成蓝绿色。观察动物细胞DNA和RNA的分布时,需要利用酒精灯进行烘干,以使组织细胞紧紧附着在载玻片上,同时要用到盐酸进行水解处理,增大细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞,经处理后细胞已经死亡。【答案】C二、鉴别类实验1.在此类实验中,常利用某种试剂对生物体或细胞中的成分进行鉴别,针对不同的鉴别对象,采用不同的试剂。归类如下:检测生物组织中的糖类淀粉碘液蓝色无脱色的叶片还原糖斐林试剂砖红色需要含糖量高的白色或近白色的植物组织、尿液、血浆实验名称鉴定对象试剂颜色水浴加热生物材料检测生物组织中的蛋白质蛋白质双缩脲试剂紫色无豆浆、牛奶、鸡蛋清、蛋白质类酶DNA粗提取与鉴定DNA二苯胺试剂蓝色需要鸡血细胞检测生物组织中的脂肪脂肪苏丹橘黄色无花生种子苏丹红色2.方法与技巧(1)实验的结果是观察到某种有颜色的物质产生,其实验结论也就是根据有无特定的颜色反应来判定是否有某物质存在。(2)此类实验一般不设立对照实验,若需设立对照实验,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)注意选择合适的试剂,并注意试剂使用的特殊要求,如加热等。(4)实验材料应注意选择无色或颜色浅的材料,这样可以避免材料本身的颜色掩盖反应产生的物质的颜色,如鉴定还原糖一般不用深色的组织,鉴定蛋白质一般不用血红蛋白等。 生物组织中还原糖的鉴定与蛋白质的鉴定两个实验都要用到CuSO4溶液,但两者的浓度不同,用法也不一样:斐林试剂本质是新制的Cu(OH)2,故应将甲液和乙液混匀后使用,而双缩脲试剂A提供碱性环境,Cu2+与肽键发生紫色反应,故应先加A液再加B液。DNA的鉴定中加入二苯胺后,还需要沸水浴加热,否则不会出现蓝色。鉴定脂肪时不是利用反应生成有特殊颜色的物质,而是利用苏丹或苏丹可溶于脂肪,使脂肪染色的特性。例2 现代工业生产带来的环境污染可能直接或间接地影响动、植物的生理活动。近年来,有许多科学家对此做了研究。下面是某研究者通过“苯酚对甘薯组织中可溶性还原糖含量的影响”(用不同浓度的苯酚溶液定时定量的浇灌同种长势相同的甘薯)的研究获得的有关数据:表一苯酚溶液对甘薯组织中可溶性还原糖含量(%)影响表一苯酚溶液对甘薯组织中可溶性还原糖含量(%)影响处理组处理前第3天第6天第9天第12天第15天清水0.4410.4350.4380.4460.4450.4400.005%苯酚溶液0.4450.4750.4400.4250.4110.3900.01%苯酚溶液0.4400.4910.4360.4230.3980.376表一苯酚溶液对甘薯组织中可溶性还原糖含量(%)影响0.03%苯酚溶液0.4360.5540.4210.4050.3920.3560.05%苯酚溶液0.4420.6910.4150.4020.3690.3240.07%苯酚溶液0.4400.7210.4130.3910.3520.174表一苯酚溶液对甘薯组织中可溶性还原糖含量(%)影响0.08%苯酚溶液0.4380.4080.3870.3190.2750.1500.10%苯酚溶液0.4400.3950.3570.2980.2460.124(1)本实验中 作为对照组;在实验中还应注意控制 等无关变量。(2)检测生物组织中的可溶性还原糖常用 试剂。(3)从上表中你能得出苯酚对甘薯组织中可溶性还原糖的影响有哪些特点? 。(4)请对你总结出的特点作出合理解释: 。(5)现将A、B、C三个不同地点采集的水样对甘薯作类似处理,分析所得结果发现:经这些污水处理后,甘薯体内的糖代谢也表现出与苯酚对甘薯组织中可溶性还原糖含量的影响相似的特点,因此可通过测定各种污水处理后,同一时期甘薯组织中可溶性还原糖含量,再由同一时期的“苯酚溶液的浓度甘薯组织可溶性还原糖含量变化曲线”算出该污染相当于多少剂量苯酚的作用效应。请据表一第6天的有关数据画出“曲线”。【解析】该实验为探究不同浓度的苯酚溶液对甘薯组织中可溶性还原糖含量的影响,应设置对照实验;检测可溶性还原糖常用斐林试剂;分析表一中的数据可得出的结论有:在一定浓度范围内,组织中还原糖含量随苯酚溶液浓度增大而增大,超过一定浓度后,还原糖含量则随苯酚溶液的浓度增大而减少;在同一浓度苯酚溶液作用下,随着接触苯酚溶液时间的延长,组织中还原糖含量呈下降趋势。【答案】(1)清水培养土的差异、温度、光照强度(其他合理答案也可) (2)斐林 (3)用0.07%以下浓度的苯酚溶液处理甘薯植株,开始时,组织中可溶性还原糖含量上升,在到一个峰值后则开始下降,下降幅度随苯酚溶液浓度的升高而增大;用0.08%以上浓度的苯酚溶液处理时,组织中可溶性还原糖含量呈现下降的趋势 (4)甘薯受苯酚溶液的刺激时,其糖代谢增强,可溶性还原糖含量上升,但苯酚的持续作用却抑制了糖代谢,可溶性还原糖含量也随之下降(或高浓度的苯酚直接抑制了甘薯的糖代谢)(5)见下图三、探究性实验1.探究性实验的特点探究性实验指实验者在不知晓实验结论的前提下,创造性地运用科学知识和实验手段,有计划地地实施探究性实践的一种科学认知过程。其特点可归纳如下表。 探究性实验题实验目的探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系实验假设假设一般采用“如果A,则B”的形式表述,是根据现有的科学理论、事实,对所研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释(续表)2.科学探究的一般程序科学探究的一般过程可简单地用下图表示。 探究性实验题实验过程应有的实验步骤,实际上并未完成,因探究内容而异实验现象事先未知,可能出现多种现象实验结果预测对应假设,分类讨论实验结论对应各种结果,作出相应结论3.调查是探究性实验的一种常见形式。调查的对象通常不是所有的相关生物(或事物),而只是选中其中的一部分,所以调查的随机性对调查结论的正确性与普适性有重要的意义,归类如下:调查类实验课题调查对象统计方法计算方法调查人群中的遗传病人类某些遗传病 汇总法发病率=100%用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度某地双子叶植物样方法种群密度=患病人数被调查人数所有样方内个体总数样方的总面积调查当地农田生态系统中的能量流动情况农田生态系统汇总法能量传递效率=土壤中小动物类群丰富度的研究土壤中小动物记名计算法或目测估计法丰富度=1nn第营养级同化的总能量第 营养级同化的总能量样地中物种数目多少样地面积4.方法与技巧(1)调查数据的处理常用统计法。(2)为使实验获得成功,常选用一些容易调查的内容,如植物种群密度的调查应选择容易辨别个体的双子叶植物,遗传病的调查选择发病率高的遗传病等。 调查的随机性决定了调查的成败。如标志重捕法要求标志物不能太明显,不能对调查对象生存产生不利和有利的影响等;样方法要求样方的选择严格按取样法取样,不能带个人的爱好,且样方足够大等;调查人类遗传病时不能限定特定人群,且被调查人群足够大等。例3 某地由于引入一种植物,对该地区生物多样性造成了一定影响。科研工作者对此进行了多项研究。请分析回答下列问题:(1)某样方内该植物的分布如右图所示,则此样方内该植物的数量应记为 株。(2)用样方法对该植物和本地原有四种植物的种群密度进行调查,结果如下表(单位:株/m2)。请在相应的坐标图中绘出该引入植物的种群密度变化曲线(在曲线上用字母标注引入植物)。 (3)引入植物造成的后果称为生物入侵,主要的两个原因是 。(4)研究小组利用该植物又进行了种植密度与产量关系的研究。在实验田中划出5块面积和土壤肥力等条件均相同的区域,分别种植数量不等、分布均匀的该植物。待成熟后分别统计平均单株荚果数量、每个荚果中的种子数,结果如下表。区域号12345植株数量2004006008001000荚果数/株8.36.14.62.72.1种子数/荚果6.05.96.25.96.0结果反映的规律之一是:平均单株结豆荚数 ;另一规律是:平均单荚中种子数量 。比较不同区域收获种子的总量,说明要获得农作物高产应做到合理密植。【解析】(1)通过样方法进行植物种群密度的调查,样方内的植物数量为15株(方格内的数量+两边及其夹角的数量)。(2)通过表格中数据的分析可知引入的植物为B(种群密度逐年增大,而其他植物都逐年减少,甚至灭绝)。(3)造成生物入侵的主要原因是生存环境适宜、缺少天敌。(4)表格中数据反映出平均单株结豆荚数随种植密度增加而减少,而平均单荚中种子数量不随种植密度变化而改变【答案】(1)15 (2)曲线图见下图(3)生存环境适宜、缺少天敌 (4)随种植密度增加而减少不随种植密度变化而改变 (其他合理答案也可)四、探究性和验证性实验的总结1.基本类型生物探究性和验证性实验的基本题型大致有5种:分析结论型,设计预测型,问题假设型,评价修正型和模仿创新型。这5种基本题型的命题立意遵循科学探究思想,重视考查考生参与科学探究活动的能力,充分贯穿高中生物学新课程改革的精神,有助于推动新一轮课程改革和高考命题改革的进程。近年来主要以分析结论型、设计预测型的题型为主,有的考题包含多种类型,其中以实验设计或分析结论为主干;问题假设型、评价修正型等形式的试题则较少见。(1)分析结论型该题型的特点是试题给出实验的目的、方法和步骤,侧重考查对实验过程的观察与理解、对实验现象的解释和分析以及对实验结论的归纳与总结能力。(2)设计预测型该题型的特点是试题列出生物科学的结论,要求选用适当的实验材料,依据科学的实验原则,设计合理的实验步骤,验证生物科学的结论,对实验可能的结果作出预测,并对预测的结果进行解释和分析,推理出实验的结论,侧重于推理能力的考查。(3)问题假设型该题型的特点是试题陈述生产和生活中的一些生物学问题,要求提出合理的假设,选用恰当的方法验证或解释提出的假设,并根据提出的假设作出合理的预测。此类题型重在考查提出问题、解决问题的探究能力。从命题技术上看,这类题型是开放性的好题,但由于受到高考阅卷的限制,目前,此类试题只能以选择或填空的形式出现,因而选材受到极大的影响。(4)评价修正型该题型的特点是给出实验目的,列出一些实验设计的基本思路,通过对试题给出的实验思路进行分析,评价能否达到试验目的,考查科学思维能力和判断推理能力,同时,要求对题述设计进行评价,并对错误的实验设计加以修正,提出恰当合理的实验思路,是一类较为简单的题型。(5)模仿创新型该题型的特点是试题先进行原型示范和具体指导,考生从考试的过程中获得能力的提升,考查尝试、模仿已有实验的操作,作出进一步创新设计,这类题型增强了实验技能性目标的考查,体现终生学习的理念。2.注意事项此类实验需要对某些生物学现象作出合理化的假设并通过设计实验进行验证。如教材中“比较过氧化氢在不同条件下的分解”、“影响酶活性的条件”、“探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度”、“土壤中小动物类群丰富度的研究”等。这类实验要求高,开放性强。设计探究性和验证性实验要注意的问题:(1)一定要设置对照。(2)遵循实验设计的单一变量原则。(3)注意实验操作步骤的前后顺序要有逻辑性(前因后果),步步有理,环环相扣,各步骤要严密、完整。(4)注意确定实验用具与试剂及需要控制的实验条件。(5)注意实验结果的观察、记录、分析和结论,确定对实验结果的观察内容和合适的观察方法,最后对结果作出科学的解释并得出正确的结论。 验证性实验和探究性实验的辨别,是最容易失误的地方。在结果预测上,如果是验证性实验,假设既定,那么,结果的预测应是与实验的假设相一致的;如果是探究性实验,那么,就要对实验结果进行讨论,而且对各种可能出现的实验现象都必须作出预测和分析。例4 (2011上海高考)分析有关科学探究资料,回答问题。为研究柳条鱼对水生昆虫捕食的选择性,进行如下探究:假设:柳条鱼对实验所选用幼虫无偏好,但对水体表层活动的幼虫具有优先选择性。实验步骤:1.选择在水体表层活动的甲幼虫和乙幼虫,以及在水底部生活的丙幼虫和丁幼虫为代表,作为柳条鱼捕食对象;2.在每个水缸中放入相同数量的柳条鱼若干,以及4种幼虫各20条;3.分别记录水缸13中柳条鱼在水表层对幼虫的捕食量,以及水缸46中柳条鱼在水底部对幼虫的捕食量。(1)为记录柳条鱼在水表层对幼虫的捕食量,设置水缸13的目的是 。A.防止意外B.减少误差C.控制变量D.设置对照结果:柳条鱼在水表层捕食量的原始记录(单位:条):【水缸1】甲幼虫:14,乙幼虫:15,丙幼虫:4,丁幼虫:2【水缸2】甲幼虫:13,乙幼虫;15,丙幼虫:3,丁幼虫:2【水缸3】甲幼虫:13,乙幼虫:14,丙幼虫:3,丁幼虫:2柳条鱼在水底部捕食量的原始记录(单位:条):【水缸4】甲幼虫:7,乙幼虫:6,丙幼虫:3,丁幼虫:2【水缸5】甲幼虫:7,乙幼虫:7,丙幼虫:3,丁幼虫:2【水缸6】甲幼虫:8,乙幼虫:6,丙幼虫:2,丁幼虫:1(2)针对假设需要对原始数据进行统计处理。本实验记录的捕食量,需要计算 ,依据处理后的数据画柱状图。(3)用简要的文字分析实验结果,并得出结论。分析: 。结论: 。(4)为获得客观、准确的实验结果,需对本题中的假设进一步探究,则在实验设计中应考虑的问题是 。(选用下列一个或多个关键词编制答案)关键词:柳条鱼体重数量性状两种幼虫 pH梯度水温梯度不同比例胃蛋白酶 柳条鱼过量【解析】此题要求较高,考查学生对实验结果的处理与分析能力。设计实验时要用多组或多个,防止偶然因素对实验结果的影响,并减少误差,因为只是实验对象数量的增多,实验条件是相同的,所以不是对照实验。对同类多组数据处理时,要先求出其平均值,这样才有科学价值。用图示表达具体信息时要注意标明具体数值。【答案】(1)B (2)平均值柱状图(如下)(3)分析:实验结果显示柳条鱼在水表层捕食的幼虫较水底部捕食的幼虫数量多结论:柳条鱼对水表层的幼虫具有优先选择性 (4)投放不同比例的两种幼虫作为柳条鱼的捕食对象五、生物实验中的变量与设计原则分析1.变量在实验中,变量是指可被操纵的特定因素或条件。根据其在实验中的作用,可分为两类:(1)实验变量与反应变量 实验变量,也称自变量,指实验中由实验者所操纵的因素或条件。反应变量,也称因变量,指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常,实验变量是原因,反应变量是结果,二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如,在“温度对唾液淀粉酶活性的影响”的实验中,可设定的低温(冰块)、适温(37 )、高温(沸水浴)就是实验变量。而由于低温、适温、高温条件变化,唾液淀粉酶水解淀粉的反应速率也随之变化,这就是反应变量,该实验即在于获得和解释温度变化(实验变量)与酶活性(反应变量)的因果关系。(2)无关变量与额外变量无关变量,也称控制变量,指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。额外变量,也称干扰变量,指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然,额外变量会对反应变量起干扰作用。例如,上述实验中除实验变量(低温、适温、高温)以外,试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉溶液浓度和纯度;试剂溶液的剂量、浓度和纯度;实验操作程序、温度处理的时间长短等等,都属于无关变量;如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件,对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定,则会对实验结果造成干扰,产生误差。在实验设计和操作中,要尽量减少无关变量,而且不同的实验组中的无关变量应完全相同,这就可避免实验结果的差异是由于无关变量引起的可能性,便于清晰地研究实验变量与反应变量的关系。2.实验设计中遵循的有关原则(1)科学性原则:指设计实验时必须有充分的科学根据,即设计实验时要以前人的实验、公式或自己的实验为基础,不能凭空想象。包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性。(2)严谨性原则:欲使实验设计完整、无漏洞,必须注意严谨性。如在某些实验中要设计对照实验(包括某一处理前的正常对照或对照组),进行实验前后对比或组间对比。有些实验要建立在严谨的推理基础之上。(3)平行重复原则:任何实验都必须要有足够的实验次数,才能判断结果的可靠性,设计的实验不能只进行一次,在无法重复的情况下就得出“正式结论”,这样是不科学的。(4)单一变量原则:为了使实验结论更精确,说理性更强,实验设计中一定要注意只有确立一个变量,才能得出该结论是由此变量决定的。其含义是:不论一个实验有几个实验变量,都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量;实验中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。(5)对照性原则对照性原则是中学实验设计中最常用的原则,如有关酶的高效性和影响酶活性的条件的实验,观察植物细胞的质壁分离和复原实验等采用了对照。通过设置对照实验,既可排除无关变量的干扰,又可增加实验结果的可信度和说服力。对于对照实验,一个实验可包括实验组和对照组,实验组是接受自变量处理的,对照组(控制组)是不接受自变量处理的。常用的对照类型有以下几种:a.空白对照,对照组为不做任何处理。b.自身对照,实验组与对照组在同一对象上进行,不另设对照组,如“探究植物细胞的吸水和失水”的实验,实验处理前后的对象状况分别为对照组和实验组。c.条件对照,给实验组某种处理,给对照组另一条件的处理。如在艾弗里证明DNA是遗传物质的实验中,“R型活菌+S型菌的DNA混合培养”(实验组),“R型活菌+S型菌的DNA和DNA酶混合培养”(条件对照组);目的是通过对比得出相对立的结论,以验证实验结论的正确性。d.相互对照,指不另设对照组,而是设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素与实验对象的关系,这样的实验叫做对比实验。如在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中,需要设置有氧和无氧两种条件,探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式,这两个实验组的结果都是事先未知的,通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。(6)可行性与简便性原则可行性原则是指在设计生物学实验时,从实验原理、实验的实施到实验结果的产生,都具有可行性。简便性原则是指设计实验时,要考虑到实验材料容易获得,实验装置比较简单,实验药品比较便宜,实验操作过程比较简便,实验步骤比较少,实验时间比较短等。例5 (2011江苏高考)为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响,研究者设计并进行了相关实验,实验步骤及结果如下:鲈鱼的驯养:将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14 d,用普通饲料投喂,备用。饲料的配制:在每千克普通饲料中添加200 mg植酸酶,配制成加酶饲料;并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒,烘干后储存。鲈鱼的饲养:挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组,放养于规格相同的浮式海水网箱中,放养密度为60尾/箱。给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料,给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料。称重并记录:投喂8周后,从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重。结果显示,对照组、实验组鱼体平均增重率分别为859.3%、947.2%。制备鲈鱼肠道中消化酶样品,并分别测定消化酶的活性,结果如下表:根据上述实验,回答下列问题:(1)步骤中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是 ;实验前的驯 蛋白酶活性(Umg-1)脂肪酶活性(Umg-1)淀粉酶活性(Umg-1)对照组1.090.080.12实验组1.710.100.13养是为了 。(2)步骤中将配制好的饲料进行烘干要特别注意 ,其原因是 。(3)步骤中还应控制好的无关变量主要有 。(4)本实验得出的初步结论是 。(5)推测鲈鱼的食性并说明理由: 。【解析】本题考查植酸酶对鲈鱼生长、消化酶活性的影响实验中变量的确定、实验材料选择、实验步骤设计、温度对酶活性的影响等。(1)探究植酸酶对鲈鱼生长的影响,实验中应选择生长发育明显的个体进行实验,故不能选择成体而是选择鱼苗。实验中要在浮式海水网箱养殖,同时要用普通饲料喂养,实验前提前驯养是为了使鲈鱼逐渐适应该养殖环境。(2)要防止烘干时的高温会破坏酶的结构导致酶失活,影响实验结果的准确。(3)实验中无关变量为水温、饲料的种类及含量、盐度、溶解氧、鲈鱼鱼苗的大小等,这些变量也会影响实验结果。(4)根据表格信息判断,植酸酶能提高蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的活性。(5)鲈鱼为肉食性鱼类,因为鲈鱼消化酶中蛋白酶活性高于脂肪酶、淀粉酶,说明鲈鱼主要摄食含蛋白质较多的动物。【答案】(1)成体生长缓慢,实验效果不明显让鲈鱼适应实验养殖环境 (2)温度不能过高高温会使植酸酶变性而失去活性 (3)水温、盐度和溶解氧等 (4)添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长;植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性,而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小 (5)肉食性,其肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶六、中学生物实验方法技术小结1.化学物质的检测方法(1)O2余烬复燃(2)CO2火焰熄灭、Ca(OH)2溶液或酸碱指示剂(3)乳酸pH试纸(4)淀粉稀碘液或碘酒(5)还原糖斐林试剂、班氏试剂(6)蛋白质双缩脲试剂(7)脂肪苏丹或苏丹染液(8)DNA二苯胺试剂(9)染色体龙胆紫溶液、醋酸洋红染液(10)酒精重铬酸钾溶液2.实验结果的显示方法或观测指标(1)光合速率O2释放量或CO2吸收量或淀粉产生量(2)呼吸速率O2吸收量或CO2释放量或淀粉减少量(3)原子转移途径放射性同位素示踪法(4)细胞液浓度大小初始质壁分离时的外界溶液浓度(5)细胞是否死亡质壁分离(6)甲状腺激素的作用动物耗氧量、发育速度等(7)生长激素的作用生长速度(体重变化、身高变化)(8)胰岛素的作用动物活动状态(9)菌量菌落数或亚甲基蓝溶液褪色程度3.实验条件的控制方法(1)增加水中氧气泵入空气或吹气或放入绿色植物(2)减少水中氧气容器密封或油膜覆盖或用凉开水(3)除去水中的CO2NaOH溶液(4)除去叶片中原有淀粉置于黑暗环境中(5)除去叶片中叶绿素与酒精溶液共煮(6)除去光合作用对细胞呼吸的干扰给植株遮光(7)如何得到单色光棱镜色散或彩色薄膜滤光(8)血液抗凝加入柠檬酸钠(9)线粒体提取细胞匀浆离心4.实验中温度的控制(1)恒温技术:水浴保温,如酶促反应的水浴保温;恒温箱保温,如植物组织的培养等。(2)加热技术:水浴加热,如还原糖的鉴定和DNA鉴定中的水浴加热等。5.其他(1)物质分离技术:纸层析法分离叶绿体中的色素。(2)研磨、过滤技术(如叶绿体中色素的提取和分离):在研磨过程中加入SiO2是为了研磨充分,提取色素时加CaCO3是为了避免色素被破坏。例6 以下方法可达到实验目的的是( )A.适当提高蔗糖溶液的浓度,可使质壁分离速率减慢B.利用口腔上皮细胞观察DNA和RNA在细胞中的分布C.在酸性条件下,用重铬酸钾溶液检测是否存在CO2 D.在提取绿叶中的色素时,加入二氧化硅防止色素被破坏【解析】在植物细胞的质壁分离实验中,适当提高蔗糖溶液的浓度,可使质壁分离速率加快;在酸性条件下,用重铬酸钾溶液检测是否存在酒精;在提取绿叶中的色素时,加入二氧化硅可以使研磨更充分。【答案】B七、遗传实验的几种题型1.与遗传两大基本规律有关的实验设计(1)与基因分离定律有关的实验方法自交法:观察是否出现性状分离,可用于验证基因分离定律和F1是否为杂合子;还可用于提纯显性纯合子。测交法:观察后代表现型及比例,可用于验证基因分离定律和F1是否为杂合子等。花粉鉴定法:非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同颜色,杂合子非糯性水稻的花粉遇碘液呈现两种不同的颜色,且比例为1 1,从而直接证明了杂合子非糯性水稻产生的花粉为两种:一种含显性基因,一种含隐性基因,且数量均等。(2)与基因自由组合定律有关的实验方法自交法:与(1)同。测交法:与(1)同。 有的植物既可自交又可杂交(或测交),但最简单的方法是应用自交。对于动物只能用杂交(或测交)的方法。对于高等动物因后代个体少,要想使结果准确,最好用该个体与多个异性个体交配产生较多后代,进行统计分析。2.确定基因位置的实验设计方法1选择合适亲本杂交以确定基因位置在常染色体上还是在性染色体上。XY型性别决定生物选隐性性状个体作母本;选显性性状个体作父本,即XbXbXBYZW型性别决定生物选隐性性状个体作父本;选显性性状个体作母本,即ZbZbZBW规律:两条同型性染色体(XX、ZZ)的亲本选隐性性状,两条异型性染色体(XY、ZW)的亲本选显性性状。应用:由于性染色体上的基因遗传时与性别相联系,在生产实践中可巧妙利用这种基因与染色体的连锁关系,对伴性遗传的性状进行品种的选育。例如:家蚕的正常蚕(A)对“油蚕”(a)是显性,正常蚕幼虫的皮肤不透明,“油蚕”幼虫的皮肤透明,基因A、a位于Z染色体上,家蚕的性别决定为ZW型,我们可设计方案只根据皮肤特征即可区分雌雄蚕,从而选出高产量的雄蚕:ZaZaZAW。方法2若已知某一性状在子代雌雄个体中出现的比例或数量,则依据该性状在雌雄个体中的比例是否一致即可确定。若某相对性状在雌性与雄性中的分离比相同,一般可判断为常染色体遗传,若不同,可判断为伴性遗传。3.可遗传变异与不可遗传变异的鉴定方法:自交后代是否发生性状分离或在相同环境下进行比较鉴定。4.几种育种方法的归纳与比较(本专题略,见第5专题)例7 正常小鼠体内常染色体上的B基因编码胱硫醚-裂解酶(G酶),体液中的H2S主要由G酶催化产生。为了研究G酶的功能,需要选育基因型为B-B-的小鼠。通过将小鼠一条常染色体上的B基因去除,培育出一只基因型为B+B-的雄性小鼠(B+表示具有B基因,B-表示去除了B基因,B+和B-不是显隐性关系)。请回答:(1)B基因控制G酶的合成,其中翻译过程在细胞质的 上进行,通过tRNA上的 与mRNA上的碱基识别,将氨基酸转移到肽链上。(2)右图表示不同基因型小鼠血浆中G酶浓度和H2S浓度的关系。据图描述B+B+和B+B-个体的基因型、G酶浓度与H2S浓度之间的关系: 。B-B-个体的血浆中没有G酶而仍有少量H2S产生,可能的原因是 。(3)以该B+B-雄性小鼠与正常小鼠(B+B+)为亲本,进行杂交育种,选育B-B-雌性小鼠。请将育种过程补充完整。第一步:(用遗传图解表示,其中表现型不作要求)。第二步:(用遗传图解表示,其中表现型不作要求)。第三步:从子二代雌性小鼠中选出B-B-小鼠,选择的方法是 。【解析】分析柱形图可以看出:细胞中B+基因数目与体液中的H2S的相对含量呈正相关;由于是酶促反应,在无酶的情况下可能自发进行,只是非常慢。可以用杂交育种的方法,用B+B-小鼠来获取B-B-小鼠。【答案】(1)核糖体反密码子 (2)基因越多,酶浓度越高,产物越多反应本身能进行,酶只是改变了反应的速度(答案合理即可)(3)第一步: 第二步: 第三步:测量体液中的H2S的浓度