2021版高考生物（人教版）一轮复习学案：第五单元 实验技能（四） 实验的假设和结论
展开实验技能(四) 实验的假设和结论
[典例引领]
(2017·高考全国卷Ⅲ)已知某种昆虫的有眼(A)与无眼(a)、正常刚毛(B)与小刚毛(b)、正常翅(E)与斑翅(e)这三对相对性状各受一对等位基因控制。现有三个纯合品系：①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee。假定不发生染色体变异和染色体交换，回答下列问题：
(1)若A/a、B/b、E/e这三对等位基因都位于常染色体上，请以上述品系为材料，设计实验来确定这三对等位基因是否分别位于三对染色体上。
(要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结论)
___________________________________________________________________________。
(2)假设A/a、B/b这两对等位基因都位于X染色体上，请以上述品系为材料，设计实验对这一假设进行验证。
(要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结论)
___________________________________________________________________________。
解析：(1)实验思路：要确定三对等位基因是否分别位于三对染色体上，根据实验材料，可将其拆分为判定每两对等位基因是否位于两对染色体上，如利用①和②杂交，得到F1，再让F1雌雄个体自由交配，观察F2的表现型及比例来判定基因A/a和B/b是否位于两对染色体上。同理用②和③杂交判定基因E/e和B/b是否位于两对染色体上，用①和③杂交判定基因E/e和A/a是否位于两对染色体上。
预期实验结果(以判定基因A/a和B/b是否位于两对染色体上为例，假定不发生染色体变异和染色体交换)：①aaBBEE×②AAbbEE→F1→F2，F2个体中关于刚毛和眼的表现型及比例为有眼正常刚毛∶有眼小刚毛∶无眼正常刚毛∶无眼小刚毛＝9∶3∶3∶1。同理②×③杂交、①×③杂交后再进行F1雌雄个体自由交配，F2中均出现四种表现型，且比例为9∶3∶3∶1。
实验结论：①×②杂交→F1→F2，等位基因A/a和B/b位于两对染色体上。②×③杂交→F1→F2，等位基因E/e和B/b位于两对染色体上。①×③杂交→F1→F2，等位基因E/e和A/a位于两对染色体上。综合上述情况，得出A/a、B/b、E/e这三对等位基因分别位于三对染色体上。
(2)实验思路：要验证A/a和B/b这两对等位基因都位于X染色体上，可通过①aaBBEE、②AAbbEE两种实验材料，利用正反交实验，观察F1雄性个体中刚毛和眼两对性状，如果正反交结果均不相同，则A/a、B/b这两对等位基因都位于X染色体上。
预期实验结果：正交♀①EEXaBXaB× ♂②EEXAbY→F1：♀全部为有眼正常刚毛正常翅， ♂全部为无眼正常刚毛正常翅。反交 ♂①EEXaBY×♀②EEXAbXAb→F1：♀全部为有眼正常刚毛正常翅， ♂全部为有眼小刚毛正常翅。
实验结论：A/a、B/b这两对等位基因都位于X染色体上。
答案：(1)选择①×②、②×③、①×③三个杂交组合，分别得到F1和F2，若各杂交组合的F2中均出现四种表现型，且比例为9∶3∶3∶1，则可确定这三对等位基因位于三对染色体上；若出现其他结果，则可确定这三对等位基因不是分别位于三对染色体上 (2)选择①×②杂交组合进行正反交，观察F1中雄性个体的表现型。若正交得到的F1中雄性个体与反交得到的F1中雄性个体有眼/无眼、正常刚毛/小刚毛这两对相对性状的表现均不同，则证明这两对等位基因都位于X染色体上
[要点整合]
1．假设与结论
假设是根据现有的科学理论、事实，对所研究的对象设想出的一种或几种可能性的答案和解释。若实验结果与预期结果一致，则得出与先前的假设一致的结论，即假设成立；反之，假设不成立。
2．探究性实验和验证性实验的区别
比较项目 | 探究性实验 | 验证性实验 |
概念 | 指实验者在不知实验结果的前提下，通过自己进行实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动 | 指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验 |
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 | 验证已知对象的已知属性、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”的形式表达，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出一种或几种可能的答案和解释 | 因结论是已知的，故不存在假设问题 |
[针对训练]
1．哺乳动物体温的相对恒定是完善的调节机制使机体产热量和散热量保持动态平衡的结果。动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。为了探究哺乳动物随外界环境温度升高，细胞呼吸强度是升高还是降低，某校生物兴趣小组制定了以下实验方案：
(1)实验假设：___________________________________________________________。
(2)材料用具：略。
(3)实验步骤：
①将4个恒温培养箱分别调节成10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃恒温，并编号为甲、乙、丙、丁四组；
②取四只400克、健康的、性别与生理状况相同的成年小白鼠分别放入4个不同温度的恒温培养箱中；
③一段时间后，用仪器测量小鼠耗氧量，做好记录并计算。
答案：哺乳动物随外界环境温度的升高，细胞呼吸强度降低
2．细菌具有细胞壁，某研究小组欲设计实验探究其化学成分(已知糖类加硫酸水解后用碱中和，再加斐林试剂加热有砖红色沉淀生成；蛋白质与双缩脲试剂作用，生成紫色物质；且二者单独检验时互不干扰)。请你帮他们完成实验过程：
(1)实验假设：____________________________________________________。
(2)实验步骤：
①将细菌细胞粉碎后，用高速离心机分离得到细菌细胞壁。
②将细菌细胞壁分成两等份，编号为A、B。
③取A加硫酸水解后用碱中和，再加斐林试剂并加热，取B加双缩脲试剂，摇匀。
④观察并记录实验现象。
(3)预测实验结果及结论：
①若A________________，B________________，则细菌细胞壁中含有糖类和蛋白质。
②若A________________，B________________，则细菌细胞壁中________________。
③若A________________，B________________，则细菌细胞壁中________________。
④若A________________，B________________，则细菌细胞壁中________________。
解析：(1)该实验的目的是探究细菌细胞壁的主要化学成分，原理是糖类加硫酸水解后用碱中和，再加斐林试剂加热有砖红色沉淀生成；蛋白质与双缩脲试剂作用，生成紫色物质，且二者单独检验时互不干扰。探究细菌细胞壁中是否有糖类和蛋白质，可能的假设有4种：同时含有糖类和蛋白质，只含糖类，只含蛋白质，既不含糖类也不含蛋白质。
(3)4种情况对应的结论及结果：
①若细菌细胞壁中含有糖类和蛋白质，则实验结果是A出现砖红色沉淀，B出现紫色。
②若细菌细胞壁中含有糖类而不含蛋白质，则实验结果是A出现砖红色沉淀，B不出现紫色。
③若细菌细胞壁中含有蛋白质而不含糖类，则实验结果是A不出现砖红色沉淀，B出现紫色。
④若细菌细胞壁中不含糖类和蛋白质，则实验结果是A不出现砖红色沉淀，B不出现紫色。
答案：(1)细菌细胞壁中含有糖类和蛋白质(或“细菌细胞壁中含有糖类而不含蛋白质”或“细菌细胞壁中含有蛋白质而不含糖类”或“细菌细胞壁中不含糖类和蛋白质”)
(3)①出现砖红色沉淀 出现紫色 ②出现砖红色沉淀 不出现紫色 含有糖类而不含蛋白质 ③不出现砖红色沉淀 出现紫色 含蛋白质，不含糖类 ④不出现砖红色沉淀 不出现紫色 不含糖类和蛋白质
3．某种植物的花色有紫色和白色两种。为探究该植物花色的遗传规律，某生物兴趣小组用该植物的纯种进行杂交实验，实验结果如下：
亲本 | F1 | F2 |
紫花×白花 | 全为紫花 | 紫花∶白花＝63∶1 |
对此实验结果，兴趣小组内进行了讨论和交流，对该植物的花色遗传最后得出了如下解释：
①由一对基因(A、a)控制的，但含a的雄配子(花粉)部分不育；
②由多对基因(A、a，B、b，C、c……)共同控制的。
(1)如果假设①正确，上述实验F1紫花植株产生的可育雄配子中a配子的概率是________。
(2)为验证上述假设，该小组一致同意对F1进行测交实验，请预测两种假设的实验结果：
假设①：(F1♀)___________________________________________________________，(F1♂)________________________________________________________________________。
假设②：(F1♀)___________________________________________________________，(F1♂)________________________________________________________________________。
如果实验证明假设②是正确的，则上述实验F2中的紫花植株中纯种占________。
(3)有同学认为还有其他的假设可以解释上述现象，请提出第三种假设并作简单的合理解释：________________________________________________。
解析：根据题意可知，紫花和白花杂交，F1全为紫花植株，F1自交，F2中有紫花和白花，说明紫色对白色为显性。(1)若植株的花色由一对等位基因(A、a)控制，且含a的雄配子(花粉)部分不育，则F1的基因型为Aa，F1♀产生的配子有1/2A、1/2a，F2中白花植株aa占1/64，aa＝1/2a(雌)×雄配子，则F1紫花植株产生的可育雄配子中a＝1/32。
(2)根据假设①，F1的基因型为Aa，F1♀测交即Aa×aa，子代表现型及比例为紫花(Aa)∶白花(aa)＝1∶1；F1♂产生配子为1/32a、31/32A，测交结果为紫花(Aa)∶白花(aa)＝31∶1。
根据假设②：若植物的花色是由多对基因(A、a、B、b、C、c……)共同控制的，根据F2中白花植株占1/64，推测花色由3对等位基因控制，F1紫花植株的基因型为AaBbCc，F2白花植株的基因型为aabbcc，其他为紫花，据此分析，F1♀与F1♂产生配子相同，F1测交子代白花aabbcc所占比例为(1/2)×(1/2)×(1/2)＝1/8，则子代紫花为7/8，故F1♀与F1♂测交产生子代均为紫花∶白花＝7∶1。据题意，假设②F2中共有8种纯合子，且各占1/64，其中表现为紫色的有7种，所以紫花植株中纯种占7/63，即1/9。
(3)由一对基因(A、a)控制，但含a的雌、雄配子均部分不育，雌、雄可育配子中a配子的概率均为1/8时，也会得出题中结果。
答案：(1)1/32
(2)紫花∶白花＝1∶1 紫花∶白花＝31∶1 紫花∶白花＝7∶1 紫花∶白花＝7∶1 1/9
(3)由一 对基因(A、a)控制，但含a的雌、雄配子均部分不育；当雌、雄可育配子中a配子的概率均为1/8时，也会得出题中结果
