江苏专版2021届高考生物二轮复习专题12实验与探究课件

这是一份江苏专版2021届高考生物二轮复习专题12实验与探究课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·三步夯实，①⑤⑦⑧⑨，关键能力·多维提升，名师点拨，观察效果好，4设计思路步骤，专题能力提升练等内容，欢迎下载使用。
1【主干知识 体系构建】
2【易错易混 分点排查】1.下列关于观察或检测类实验的相关判断,正确的是___________①组织切片上滴加苏丹Ⅲ染液,显微观察有橘黄色颗粒说明细胞中含有脂肪。②用显微镜观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂的装片,可观察到分裂末期细胞内细胞板向四周扩展形成新的细胞壁。③制作细胞的有丝分裂装片时,洋葱根尖解离后直接用龙胆紫溶液染色。④低温诱导染色体加倍实验中,将大蒜根尖制成装片后,再进行低温处理。⑤若洋葱表皮细胞滴加蔗糖溶液后,发生质壁分离则说明细胞有活性。⑥向组织样液中滴加斐林试剂,不产生砖红色沉淀说明没有还原糖。
⑦鉴定待测样液中是否含有蛋白质时,先加NaOH溶液,摇匀后再加CuSO4溶液。⑧马铃薯块茎捣碎后的提取液中可检测出蛋白质。⑨在体积分数为95%的乙醇中加入无水Na2CO3后可提高色素的溶解度。⑩检测试管中的梨汁是否含有葡萄糖,可加入适量斐林试剂后,摇匀并观察颜色变化。
2.下列关于模拟调查类实验的相关判断,正确的是_____①用标志重捕法调查田鼠种群密度及农田土壤小动物的丰富度。②随机扫取表层土取样,可以调查土壤小动物类群丰富度。③调查人群中红绿色盲的发生率,应当调查足够大的群体,其中随机取样并统计有助于减小实验误差。④计数酵母菌时,要让细胞全部沉降到计数室底部再计数。⑤将酵母菌培养液滴满计数室,盖上盖玻片,多余培养液用滤纸吸去。
3.下列关于探究类实验的相关判断,正确的是___①可用蛋白质、胰蛋白酶和双缩脲试剂探究pH对酶活性的影响。②探究细胞的呼吸方式时可用溴麝香草酚蓝水溶液检测CO2。③探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验中必须设置空白对照。④在“探究α-萘乙酸促进插条生根的最适浓度”实验中,用高浓度组的α-萘乙酸溶液浸泡插条基部一天后,观察生根情况以确定最适浓度。⑤探索2,4-D促进插条生根的最适浓度,为减少实验误差而采取的措施是预实验确定浓度范围。
3【高考真题 拆项诊断】　根据相关实验的叙述,判断下列说法正误:1.检测花生子叶中的脂肪时,可用龙胆紫溶液对子叶切片进行染色。(2019·江苏高考·T22C)( ) 分析:脂肪需要用苏丹Ⅲ染液染成橘黄色或苏丹Ⅳ染液染成红色。2.在蔗糖溶液中加入适量红墨水,可用于观察白洋葱鳞片叶表皮细胞的质壁分离。(2019·江苏高考·T22B)( )3.用龙胆紫染液染色,观察洋葱根尖分生区细胞中的染色体。(2018·北京高考·T4D)( )
4.首例具有生物活性的结晶牛胰岛素的人工合成是由我国科学家完成的。(2018·全国卷Ⅲ·T1D改编)( )5.黑光灯诱捕的方法可用于探究该农田趋光性昆虫的物种数目。(2018·全国卷Ⅲ·T6D)( )6.红叶杨和绿叶杨两种杨树叶绿体基粒类囊体的差异可用普通光学显微镜观察。(2019·天津高考·T4B改编)( ) 分析:叶绿体基粒类囊体属于亚显微结构,不可用普通光学显微镜观察。7.探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化时,可用台盼蓝染液区分菌体死活。(2019·江苏高考·T22D)( )
8.鉴定还原糖、蛋白质和 DNA都需要进行水浴加热。(2016·江苏高考·T5B)( ) 分析:鉴定还原糖和DNA需进行水浴加热,蛋白质鉴定不需进行水浴加热。
考点一 考纲要求实验(理解能力) 【典型考题 精讲研析】典例 1 (2020·山东等级考)黑藻是一种叶片薄且叶绿体较大的水生植物,分布广泛、易于取材,可用作生物学实验材料。下列说法错误的是(　　)A.在高倍光学显微镜下,观察不到黑藻叶绿体的双层膜结构B.观察植物细胞的有丝分裂不宜选用黑藻成熟叶片C.质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小D.探究黑藻叶片中光合色素的种类时,可用无水乙醇作提取液
【解析】选C。本题主要考查生物实验材料的使用。叶绿体的双层膜结构属于亚显微结构,在高倍光学显微镜下观察不到,A项正确;黑藻成熟叶片不进行有丝分裂,不能用于进行植物细胞的有丝分裂的观察,B项正确;在质壁分离过程中,由于原生质体失水皱缩,黑藻细胞绿色加深、吸水能力增强,C项错误;色素能溶解在无水乙醇等有机溶剂中,可用无水乙醇等溶解和提取叶片中的光合色素,D项正确。
【母题延伸】——长句专项突破观察叶绿体形态和分布为什么选择黑藻作为实验材料?_______________________________________________________________________________。
黑藻的叶片薄,叶绿体清楚,可以直接取整个叶片制片,取材方便、制片简单、
【答题策略】四步法分析观察检测类实验 4.结论→依据原理和观察到的现象得出正确结论重点关注实验材料的选择、处理(死细胞还是活细胞),相关试剂及使用方法和对应的颜色反应。
【答题策略】四步法分析观察检测类实验
【核心知识 精准解读】1.图解探究类实验的一般流程:
2.图解调查类实验一般流程:
【热点预测 精练题组】1.(2020·苏北四市调研)下列关于物质检测与鉴定实验的叙述,正确的是(　　)A.检测脂肪实验常用蒸馏水洗去浮色B.检测还原糖时不能用有色的西瓜汁,应选用无色的蔗糖溶液作为实验材料C.检测蛋白质时应将双缩脲试剂A液和B液混合以后再加入待测样液D.鉴定DNA时应在酸性条件下加入二苯胺试剂,沸水浴处理后呈蓝色
【解析】选D。检测脂肪实验常用体积分数50%的酒精洗去浮色,A错误;检测还原糖时不能用有色的西瓜汁,应选用无色的葡萄糖或者麦芽糖溶液作为实验材料,B错误;检测蛋白质时应向组织样液中加入双缩脲试剂A液混合均匀后再加入B液,碱性条件下肽键与铜离子反应生成紫色的络合物,C错误;鉴定DNA时应在酸性条件下加入二苯胺试剂,沸水浴处理后呈蓝色,D正确。
2.(多选)(2020·南京六校联考)下列实验的具体操作中能达到预期目的的有(　　)
【解析】选B、C。观察洋葱根尖有丝分裂,解离时加入体积分数95%的酒精和质量分数15%的盐酸,不需要用纤维素酶,A错误;由于细胞壁具有全透性,而原生质层具有选择透过性,所以如果滴加大分子胭脂红染液,原生质层与细胞壁间为红色,B正确;适当提高水浴的温度,可以加快还原性糖鉴定的速度,C正确;探究酵母菌数量变化的实验中,取样前摇匀的目的是让酵母菌和菌液混合均匀,减少实验误差,D错误。
3.(2020·枣庄一模)有四位同学分别选择花生子叶、紫色洋葱鳞片叶、黑藻叶、菠菜叶进行了四组实验,内容如下:甲:将花生子叶切成薄片,用苏丹Ⅳ染液染色,用清水漂洗,制片后显微镜观察。乙:撕取紫色洋葱鳞片叶外表皮制片,用0.6 g/mL蔗糖溶液引流浸润,显微镜观察。丙:撕取一片幼嫩的黑藻小叶,放在载玻片的水滴中盖上盖玻片,显微镜观察。丁:称取5 g菠菜叶,只用无水乙醇研磨提取色素,用纸层析法分离,肉眼观察。
以下对四位同学的实验评价正确的是(　　)A.甲同学应该用50%的酒精洗去浮色,才能看到细胞中的红色脂肪粒B.乙同学所用蔗糖溶液浓度太大,导致细胞死亡,无法看到质壁分离C.丙同学所用黑藻叶太厚,无法看到叶绿体围绕液泡环形流动D.丁同学用无水乙醇浓度合适时,可以看到四条清晰的色素带
【解析】选A。观察花生子叶中脂肪颗粒时,用苏丹Ⅳ染液染色后应该用50%的酒精洗去浮色,A正确;用0.6 g/mL蔗糖溶液观察紫色洋葱鳞片叶的质壁分离,可以观察到质壁分离的现象,但是质壁分离过程中细胞死亡,无法复原,B错误;黑藻叶为单层细胞排列而成,可以看到叶绿体围绕液泡环形流动,C错误;丁同学研磨提取色素时未加碳酸钙,色素可能会被破坏,导致最终色素带不清晰,D错误。
考点二 教材经典实验(理解能力)【典型考题 精讲研析】典例 2　(2020•浙江1月选考改编)某研究小组用放射性同位素32P、35S分别标记T2噬菌体,然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养,如图所示。一段时间后,分别进行搅拌、离心并检测沉淀物和上清液中的放射性。下列分析正确的是(　　)
A.甲组的上清液含极少量32P标记的噬菌体DNA,但不产生含32P的子代噬菌体B.甲组被感染的大肠杆菌内含有32P标记的噬菌体DNA,也可产生不含32P的子代噬菌体C.乙组的上清液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质,也可产生含35S的子代噬菌体D.乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质,但会产生含35S的子代噬菌体
【解析】选B。甲组实验中,噬菌体被32P标记的DNA在大肠杆菌中进行半保留复制,会产生少数含32P的子代噬菌体,A错误;甲组实验中,噬菌体被32P标记的DNA以大肠杆菌中未被标记的脱氧核苷酸为原料进行多次半保留复制,会产生不含32P的子代噬菌体,B正确;乙组实验中以大肠杆菌中未被标记的氨基酸为原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳,不会产生含35S的子代噬菌体,C错误;噬菌体被标记的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌,以大肠杆菌中未被标记的氨基酸为原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳,不会产生含35S的子代噬菌体,D错误。
【母题延伸】——长句专项突破在规范操作情况下,离心后上清液和沉淀物中的主要成分分别是什么?_______________________________________________________________________。
上清液中的主要成分是噬菌体蛋白质外壳,沉淀物中的主要成分是大肠杆菌菌
【答题策略】图解同位素研究方法的一般流程新教材对接:同位素分为放射性同位素(如3H、14C、32P、35S)和稳定性同位素(如18O、15N),放射性同位素可用其放射性追踪物质去向,而稳定性同位素需要借助其分子量差异进行区分。
【核心知识 精准解读】图解高中生物实验常用的方法技术:
【热点预测 精练题组】1.(2020·青岛一模)下列关于生物学实验的叙述,错误的是(　　)A.在显微镜下能观察到细胞中叶绿体不断移动,则说明细胞质是流动的B.将黑藻叶片放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中,细胞中的绿色部分面积会变小C.探究生长素类似物促进植物插条生根的最适浓度时,通常需要进行预实验D.用洋葱根尖制成装片,可以用来观察同源染色体的联会现象
【解析】选D。显微镜下细胞质的流动可以借助叶绿体作为参照物进行观察,A正确;黑藻叶肉细胞的原生质层因为具有叶绿体而呈绿色,在高于其渗透压的0.3 g/mL的蔗糖溶液中,叶肉细胞发生质壁分离,导致原生质层收缩,B正确;预实验可以为正式实验摸索实验条件和范围,避免人力物力的浪费,C正确;洋葱根尖分生区只发生有丝分裂,不会出现减数分裂中的同源染色体联会现象,D错误。
2.(2020·泰安一模)下列对赫尔希和蔡斯用32P、35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验(实验甲)、探究酵母菌细胞呼吸方式(实验乙)、观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片(实验丙)、测量绿色植物光合作用对不同波长光的反应绘制作用光谱(实验丁)的叙述,正确的是(　　)A.实验甲证明了大肠杆菌的遗传物质是DNAB.实验乙为对照实验,有氧组为对照组,无氧组为实验组C.实验丙可以通过显微镜观察染色体形态、位置和数目来判断具体分裂时期D.实验丁吸收光谱中类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
【解析】选C。赫尔希和蔡斯用32P、35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验,证明噬菌体的遗传物质是DNA,A错误;探究酵母菌细胞呼吸方式为对比实验,有氧组、无氧组均为实验组,B错误;观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片,需要通过染色体形态、数目等确定分裂时期,C正确;类胡萝卜素主要在蓝紫光区吸收光能可用于光反应,D错误。
3.(多选)某同学对4种实验的材料进行了观察,记录如表所示,其中错误的有(　　)
【解析】选B、C、D。观察质壁分离与复原的实验中,宜选取含紫色大液泡的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞,A正确;由于受精卵不发生减数分裂,其中的同源染色体不会联会,B错误;神经元不发生有丝分裂,细胞内染色质上的着丝点不会分裂,C错误;大肠杆菌是原核生物,细胞内没有核膜、核仁,D错误。
考点三 高考探究、评价实验(实验探究能力) 【典型考题 精讲研析】典例 3　　(2019·全国卷Ⅲ改编)氮、磷元素是植物生长的必需元素,合理施用氮肥、磷肥可提高农作物的产量。回答下列问题。(1)植物细胞内,在核糖体的成分中含氮有机物是______________,在细胞核中合成的含磷有机物是__________　,叶绿体中合成的不含氮、磷的有机物是____________　。 
(2)农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮 和硝态氮 。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中 和 的吸收具有偏好( 和 同时存在时,对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证,要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
【解析】(1)核糖体成分是蛋白质和RNA,两者都含有氮元素。细胞核内可以进行DNA复制和转录,复制的产物是DNA,转录的产物是RNA,其组成元素均为C、H、O、N、P,故细胞核内合成的含磷有机物是核酸即DNA、RNA。叶绿体通过光合作用合成糖类,糖类仅含C、H、O元素。(2)要验证作物甲对 和 吸收量不同,可以把甲放在以硝酸铵为唯一氮源的培养液中进行培养,通过测定培养前后铵态氮和硝态氮的含量变化即可以得出结论。因此实验思路为:配制营养液(以硝酸铵为唯一氮源),用该营养液培养作物甲,一段时间后,检测营养液中 和 剩余量
可用假设法推理,假设作物甲偏好吸收 ,则营养液中 的剩余量较少;假设作物甲偏好吸收 ,则营养液中 的剩余量较少。因此,预期结果和结论为:若营养液中 剩余量小于 剩余量,则说明作物甲偏好吸收 ;若营养液中 剩余量小于 剩余量,则说明作物甲偏好吸收 。
答案:(1)蛋白质和RNA　核酸(DNA和RNA)　糖类(2)实验思路:配制营养液(以硝酸铵为唯一氮源),用该营养液培养作物甲,一段时间后,检测营养液中 和 剩余量。预期结果和结论:若营养液中 剩余量小于 剩余量,则说明作物甲偏好吸收 ;若营养液中 剩余量小于 剩余量,则说明作物甲偏好吸收 。
【答题策略】“三大要点”总结实验设计技巧
【核心知识 精准解读】1.“五看法”分析 、评价实验方案设计:
2.实验题目类型的思维模板:(1)写出实验目的:实验目的——要探究或者验证的某一事实,或做了该实验后要解决的问题。①实验目的的书写与表达:实验目的的内容包含研究对象、研究现象(因变量)和作用于对象的因素(自变量),格式为“探究(验证)××(自变量)对××(因变量)的影响”或“探究(验证)××(自变量)与××(因变量)的关系”等。②实验目的a.根据题目信息,直接写出实验目的。b.根据实验装置或实验现象,推断实验目的。c.根据实验步骤反推实验目的。
(2)阐明实验原理:实验原理就是进行实验的理论依据,包括选择实验材料的依据、作出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象与结果的依据和确定观测指标的依据。①实验原理一般由三段组成:自变量和因变量的关系+因变量的观测指标+实验过程描述。②实验原理中“因变量的观测指标”可作为实验结果的参考:有些题目要求对实验结果进行分析,其考查的是实验原理,所以对实验结果分析时合理套用实验原理即可。
(3)提出合理假设:假设是指用来说明某种现象但未经证实的论题,是对研究结果的预测,是对实验涉及的主要变量之间相互关系的设想,假设是研究者对研究结果预先赋予的答案,是一种可能的解释和说明。假设的提出可能正确也可能错误,假设要能解释题目现象或与题干相符。一般情况下,若是实验中要求写出假设,我们应根据平时积累的知识,写出认为最可能的一种假设。
(5)预期结果结论:①若为验证性实验,则实验现象与实验原理一致、结果唯一,结论与题目要求(目的)一致。②若为探究性实验,则实验现象与实验原理一致或相反或居中,相应的结论有多种情况。
【热点预测 精练题组】 1.(多选)(2020·泰安一模)某实验小组探究一定浓度的萘乙酸(NAA)溶液和激动素(KT)溶液对棉花主根长度及单株侧根数的影响,结果如图所示。据此分析,下列叙述正确的是(　　)
A.空白对照中主根长度大于侧根数,说明在生长过程中主根具有顶端优势B.乙、丙组分别与甲组比较,说明NAA抑制主根生长,KT则促进主根生长C.丙、丁组的实验结果与甲组比较,可以说明KT对侧根的发生具有两重性D.甲、乙、丁组实验结果比较,说明KT能增强NAA对侧根生长的促进作用
【解析】选B、D。顶端优势是顶芽优先生长而侧芽受抑制的现象,空白对照中主根长度大于侧根数,两者比较的变量不同,不能体现顶端优势,A错误;乙、丙组分别与甲组比较,说明NAA抑制主根生长和促进侧根发生,KT则相反,B正确;实验并未进行不同浓度KT对侧根发生的影响,因此不能说明KT对侧根的发生具有两重性,C错误;通过比较甲组空白对照、乙组使用NAA、丁组同时使用NAA和KT的实验结果,说明KT能增强NAA对侧根生长的促进作用,D正确。
2.(多选)(2020·威海一模)拟南芥种子中的隐花色素(CRY1)是感受光的受体。研究发现,CRY1能作用于脱落酸(ABA)从而影响种子萌发。为了进一步探究其作用机制,研究人员将野生型拟南芥的种子和CRY1突变体(无法合成CRY1)的种子,分别放在MS培养基和含有不同浓度ABA的MS培养基中,适宜光照条件下培养,一段时间后测得种子的发芽率如图所示。下列叙述正确的是(　　)A.脱落酸与赤霉素在调节种子萌发方面存在拮抗效应B.相同浓度的ABA条件下,野生型种子发芽率比突变体高C.黑暗条件下重复上述实验也能得到相同的实验结果D.CRY1对拟南芥种子萌发的影响可能是通过降低种子对ABA的敏感性来实现的
【解析】选A、B、D。脱落酸抑制种子萌发,赤霉素促进种子萌发,两者在调节种子萌发方面存在拮抗效应,A正确;据图可知,相同浓度的ABA条件下,野生型种子发芽率比突变体高,B正确;该实验在适宜光照下进行,黑暗条件下得到的实验结果可能不同,C错误;据图中数据可知,ABA处理会导致种子发芽率下降,且CRY1突变体发芽率下降更多,故推测CRY1对拟南芥种子萌发的影响可能是通过降低种子对ABA的敏感性来实现的,D正确。
3.(2020·常州一模)探究温度对胃蛋白酶活性的影响,材料有pH=2的多酶片溶液,pH=2的盐酸、10%的蛋清溶液,测定不同温度下,蛋清被胃蛋白酶水解(变澄清)所需要的时间。实验分甲、乙、丙三组,甲组为27 ℃,乙组为37 ℃;丙组为47 ℃, 实验步骤如下:①每组四支试管,编号1、2、3、4。②1号和2号试管各注入一滴管蛋清溶液,3号试管注入一滴管多酶片溶液,4号试管注入一滴管盐酸溶液。③把4支试管同时放入所测温度水浴锅中保温2～3分钟。④将1号试管与3号试管混合摇匀、2号试管与4号试管混合摇匀。
⑤把实验组和对照组同时放入相应温度的水浴锅中,计时。⑥每隔2分钟取出观察蛋清澄清度的变化,记录变澄清的时间。请回答下列问题:(1)实验步骤④中,2号试管与4号试管混合摇匀的作用是____________________　　　　　　　　　　　。 (2)为避免偶然因素的干扰,对实验的改进方案是__________________________　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)多酶片是由胃蛋白酶和胰酶共同组成的复方制剂。其中胰酶主要含胰蛋白酶、胰脂肪酶及胰淀粉酶,在小肠中发挥作用。胰酶对上述实验　　　　(填“有”或“无”)影响,原因是　　　　　　　　　　　。 (4)多酶片的成分:胰酶、胃蛋白酶、糖衣层(遇酸易溶化),肠溶衣层(遇碱易溶化)。 为了让多酶片在胃和小肠都发挥作用,多酶片自外而内的成分依次是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
【解析】(1)实验步骤④中,2号试管与4号试管混合摇匀的作用是与1号、3号试管现象对照。(2)每组实验增加重复实验,这样减少实验因偶然因素产生的干扰。(3)胰酶主要含胰蛋白酶、胰脂肪酶及胰淀粉酶,在小肠中发挥作用。胰酶对上述实验无影响,原因是胰酶的适宜pH为碱性,而上述实验是酸性,在这样的环境中胰酶已经变性失活。(4)多酶片的成分:胰酶、胃蛋白酶、糖衣层(遇酸易溶化),肠溶衣层(遇碱易溶化)。 为了让多酶片在胃和小肠都发挥作用,多酶片自外而内的成分依次是糖衣层、胃蛋白酶、肠溶衣层、胰酶,使多酶片逐一酶解而发挥功能。
答案:(1)与1号、3号试管现象对照(2)每组增加重复实验(3) 无　胰酶的适宜pH为碱性(4)糖衣层、胃蛋白酶、肠溶衣层、胰酶
4.(2020·绵阳三模)将生长在水分含量正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理,将发生一系列形态与生理的适应性变化,而脱落酸(ABA)在植物干旱胁迫反应中起重要作用。回答下列问题:(1)干旱处理后叶片气孔开度变小,________　减弱 (填过程),这是由于叶片中ABA作用于保卫细胞(如图所示),使其渗透压改变的原因是_______(填“吸水”或“失水”)造成的。
(2)干旱处理后根系也将变得更加发达(数目更多,长度更长),研究表明这也是由ABA引起的。请以该植物ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验验证该结论,要求简要写出实验思路和预期结果。
【解析】(1)植物水分散失的主要方式是蒸腾作用,蒸腾作用的主要途径是气孔蒸腾;干旱导致气孔开度减小,从而减弱蒸腾作用有利于植物保持水分。据图比较可知,当气孔关闭时,保卫细胞体积变小,说明其渗透压改变后导致其失水收缩。(2)结合题目要求,把握清楚实验材料——ABA缺失突变植株,自变量——有无ABA处理,因变量——植株根数目及长度,设计对照方法——分组对照。写出实验思路:取正常水分条件下的ABA缺失突变植株若干,统计根的数量和长度,随机均分为甲、乙两组。甲组用干旱和适量ABA处理,乙组用干旱处理;一段时间后,测定两组植株根的数量和长度(或观察两组植株根的生长状况)。结果是甲组比乙组植株根的长度更长,数目更多。
答案:(1)蒸腾作用(水分散失)　失水(2)实验思路:取正常水分条件下的ABA缺失突变植株若干,统计根的数量和长度,随机均分为甲、乙两组。甲组用干旱和适量ABA处理,乙组用干旱处理;一段时间后,测定两组植株根的数量和长度(或观察两组植株根的生长状况)(其他合理答案也可)。预期结果:甲组比乙组植株根的长度更长,数目更多(根系发达)。
5.(2020·青岛模拟)兴趣小组研究温度及氮肥(硝酸盐)使用量对植物总光合速率的影响。他们将生理状态相同的实验植物随机分成9组,分别设置不同的温度和施氮量,给予适宜的光照,一段时间后分别测量实验容器内CO2的减少量。结果如图所示,请回答问题:
(1) 被植物根细胞吸收的方式是_______。氮元素吸收后被运送到叶肉细胞内,可用于合成多种化合物,其中NADPH的作用是________________________。 (2)与其他组比较,3、6、9组结果出现的最可能原因是__________________。 (3)上述实验数据不足以得出实验结论,原因是____________　,完善的方法是____________________。 
【解析】(1)植物细胞吸收无机盐离子的方式是主动运输。光合作用光反应产生NADPH用于C3的还原,同时NADPH属于高能化合物,因此NADPH的作用是为光合作用暗反应阶段提供还原剂和部分能量。(2)图中的3、6、9组是不同温度下的高施氮量处理,据图可知,3、6、9组的净光合速率还要低于对照组,可能原因是所施氮肥浓度过高,导致根细胞渗透失水,从而影响植株的生命活动。(3)本实验研究的是温度及氮肥(硝酸盐)使用量对植物总光合速率的影响,图中仅仅测量了实验条件下的净光合速率,还缺少呼吸速率的值,因此还需要在黑暗条件下重复上述实验,测量获得各组实验条件下的呼吸速率,进而计算总光合速率。
答案:(1)主动运输　为光合作用暗反应阶段提供还原剂(和部分能量)(2)所施氮肥浓度过高,根细胞渗透失水,影响植株的生命活动(3)仅测量获得实验条件下的净光合速率在黑暗条件下重复上述实验,测量获得各组实验条件下的呼吸速率,进而计算总光合速率
专题12　实验与探究(30分钟　100分)一、单项选择题(共6小题,每小题6分,共36分)1.(2020·常州一模)如表有关科学家的研究成果、研究方法与事实相符的是(　　)
【解析】选C。摩尔根通过假说演绎法证明了基因在染色体上,A错误;艾弗里通过物质分离提纯的方法,证明肺炎双球菌的转化因子是DNA,B错误;沃森、克里克通过模型构建法,证明了DNA的双螺旋结构,C正确;达尔文通过实验,没有得出胚芽鞘尖端产生促进生长的物质这样的结论,只是提出尖端产生的某种刺激传递到尖端下部,造成背光面比向光面生长快,因而出现向光性弯曲,D错误。
2.(2020·东莞一模)某课题组研究了植物生长调节剂甲和乙对微型月季插枝生根的影响,结果如图。叙述错误的是(　　)
A.该实验的自变量是植物生长调节剂的种类和浓度B.该实验表明在一定浓度范围内甲促进生根的效果好于乙C.该实验表明植物生长调节剂的作用具有两重性D.甲可能是生长素类似物
【解析】选C。横坐标“浓度”是一个自变量,图例“植物生长调节剂甲”“植物生长调节剂乙”是第二个自变量,实验结果画在一起,就可以比较同样浓度的甲、乙对生根数的不同影响,A正确。在实验浓度范围内,甲对生根数的影响好于乙,B正确。在实验浓度范围内,不同浓度的甲均有促进作用,而不同浓度的乙均有抑制作用,即促进、抑制的作用是由甲、乙分别产生的,不能称为两重性,C错误。生长素类似物是指人工合成的、具有与生长素相似生理效应的物质,是植物生长调节剂的一类。在相对较低浓度范围内,浓度越高,甲促进生根的效果越好;在相对较高浓度范围内,浓度越高,甲促进生根的效果越差,与生长素的生理效应相似,所以甲可能是生长素类似物,D正确。
【易错警示】单一变量原则和等量原则不同(1)单一变量原则强调的是自变量的单一性,即实验组和对照组相比只能有一个变量。(2)等量原则强调除了自变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量,必须严格控制在适宜且等量条件下,以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。
3.(2020·南京一模)下列有关生物学实验的叙述,正确的是(　　)A.提取绿叶中的色素时,至少需要破坏细胞膜和核膜B.用花生子叶细胞进行脂肪鉴定实验时,常用无水乙醇洗去浮色C.进行人类遗传病调查实验时,最好选取发病率较高的单基因遗传病D.用澄清的石灰水检验CO 2 是否生成,可探究酵母菌的呼吸方式
【解析】选C。叶绿体中的色素均分布于类囊体薄膜上,提取绿叶中的叶绿素和类胡萝卜素时,至少需要破坏细胞膜和叶绿体膜,A错误;用花生子叶为实验材料进行脂肪鉴定时,需用50%酒精溶液洗去浮色,B错误;进行人类遗传病调查实验时,最好选取发病率较高的单基因遗传病,C正确;酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都产生二氧化碳,不能通过检验CO2是否生成,来探究酵母菌的呼吸方式,D错误。
4.(2020·厦门模拟)下列关于生物学实验的叙述,错误的是(　　)A.在洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离过程中,细胞的吸水能力逐渐增强B.探究酶活性的最适温度和pH时,进行预实验可减少实验误差C.分离细胞器、噬菌体侵染细菌实验、DNA半保留复制的探究实验均用到离心技术D.DNA双螺旋结构的发现、种群数量增长曲线均采用了模型建构法
【解析】选B。在洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离过程中,随着细胞的失水,细胞液的浓度逐渐增加,细胞的吸水能力逐渐增强,A正确;预实验可以为正式实验摸索实验条件和范围,避免人力物力的浪费,但是不能减少实验误差,B错误;分离各种细胞器常用差速离心法,噬菌体侵染细菌实验中需要通过离心将亲代噬菌体的蛋白质外壳与被感染的大肠杆菌分离,DNA半保留复制的探究实验采用的是同位素标记法和密度梯度离心法,C正确;DNA双螺旋结构的研究和某种群数量变化规律的研究分别用到了物理模型、数学模型,D正确。
5.洋葱是生物学实验常用的材料,下列有关洋葱及其相关实验的叙述,错误的是(　　)A.撕取紫色洋葱鳞片叶的外表皮,用于观察质壁分离和复原B.用光学显微镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞时,可观察到原生质层的位置C.做观察细胞有丝分裂实验时,应提前一天用解离液充分浸泡洋葱根尖D.制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片时,可用按压方式使细胞分散开来
【解析】选C。紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞具有紫色大液泡,可用于观察质壁分离和复原,A正确;光学显微镜观察时,可观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞原生质层的位置,B正确;观察细胞有丝分裂实验解离时间不能过长,不然会导致细胞结构被破坏,无法观察到分生区细胞,C错误;制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片时,前期通过解离液使细胞相互分离开,后期制片时可用按压方式使细胞分散开来,D正确。
【知识总结】洋葱在生物实验中的“一材多用”
6.(新题预测)已知海藻糖能提高植物抗盐、抗旱能力。为了解高温环境下,海藻糖对番茄叶片光合作用的影响,研究人员将番茄植株分为等量的4组。向其中3组喷施不同浓度(T0.50.5%;T1.01.0%;T1.51.5%)的海藻糖,第4组设置为对照组(CK)。对各组处理9天后测得番茄叶片胞间CO2浓度及净光合作用速率如图所示。下列有关该实验的叙述正确的是(　　)
A.该实验证明喷施海藻糖能提高番茄植株净光合作用速率,且是通过提高胞间CO2浓度来实现的B.对照组的实验处理是在正常温度下无海藻糖喷施C.实验组结果说明1.0%海藻糖是提高番茄植株净光合作用速率和胞间CO2浓度的最适浓度D.该实验的自变量是海藻糖的浓度,因变量是番茄植株的净光合作用速率和胞间CO2浓度
【解析】选D。图中结果显示喷施海藻糖与番茄植株净光合作用速率、胞间CO2浓度并不是简单的线性关系,且两者在此实验中均为因变量,该实验未研究两者间的关系,A错误;该实验目的是了解高温环境下,海藻糖对番茄叶片光合作用的影响,所以对照组的实验处理是在与实验组相同的高温下无海藻糖喷施,B错误;仅仅通过三组实验的数据,并不能说明1.0%海藻糖是提高番茄植株净光合作用速率和胞间CO2浓度的最适浓度,C错误;依据题意可知,该实验自变量是海藻糖的浓度,因变量是番茄植株的净光合作用速率和胞间CO2浓度,D正确。
二、多项选择题(共3小题,每小题6分,共18分)7.(2020·南京二模)下列有关生物实验研究课题与实验方法的对应关系,正确的是(　　)A.卡尔文循环的发现、DNA复制的方式——同位素标记法B.DNA双螺旋结构的发现、种群数量的增长曲线——模型构建法C.细胞器的分离、叶绿体中色素的分离——差速离心法D.洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离的观察——对比实验法
【解析】选A、B、D。卡尔文等用14C标记CO2,供小球藻进行光合作用,然后追踪检测其放射性,最终探明了CO2中碳元素在光合作用中转化为有机物中的碳的转移途径。用同位素标记法和密度梯度离心法可验证DNA半保留复制,A正确;DNA双螺旋结构的发现采用了物理模型构建法,种群数量的增长曲线采用了数学模型构建法,B正确;分离各种细胞器常用差速离心法,而分离叶绿体中的色素采用纸层析法,C错误;质壁分离实验前的初始状态与实验后的结束状态形成对比,D正确。
8.(2020·青岛一模)藿香作为一种常见的中药,可以有效缓解患者出现的肠胃不适现象。某研究小组进行实验,探究不同浓度赤霉素(GA3)以及6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)对藿香种子发芽率的影响,有关结果如表所示,下列相关叙述不正确的是(　　)
A.本实验缺少对照组,实验结果的说服力不强B.浓度低于或高于300 mg/L的GA3对藿香种子发芽的促进作用减弱C.GA3和6-BA对藿香种子发芽的影响都没有体现两重性D.300 mg/L的GA3与50 mg/L的6-BA共同作用,效果最佳
【解析】选A、B、D。激素浓度为0 mg/L为本实验的空白对照组,A错误;本实验所研究的浓度值仅有4个,不能说明浓度低于或高于300 mg/L的GA3对藿香种子发芽的促进作用减弱,B错误;根据表中所给的各种浓度,其发芽率均高于空白对照组,没有体现出两重性,C正确;本实验是研究不同浓度的GA3、6-BA对藿香种子发芽率的影响,没有对两者的共同作用进行研究,D错误。
9.(2020·泰安三模)某同学于黑暗中在某植物的A、D、F处涂抹等量的14C-IAA溶液,实验初始时14C-IAA溶液的放射性强度为100%,一段时间后,分别检测B、C、E处的相对放射性强度,结果如表所示。下列叙述正确的是(　　)
A.该实验证明生长素可进行极性运输和非极性运输B.黑暗条件可以排除光照对生长素运输的影响C.B、E对照说明生长素非极性运输的速率明显快于极性运输的速率D.随着能量供应增多、时间延长,B、C、E处的14C-IAA将持续增多
【解析】选A、B、C。在A处涂抹14C-IAA溶液,一段时间后在B处检测到了放射性,说明生长素可进行极性运输,在D、F处涂抹14C-IAA溶液,一段时间后在C、E处检测到了放射性,说明生长素可进行非极性运输,A正确;由于芽尖能感受单侧光,并在单侧光下进行横向运输而引起生长素分布不均,所以黑暗条件可以排除光照对生长素运输的影响,B正确;根据表格中B、E放射性的含量可说明生长素非极性运输的速率明显快于极性运输的速率,C正确;由于实验在A、D、F处涂抹的14C-IAA溶液的量是一定的,故随着能量供应增多、时间延长,B、C、E处的14C-IAA不会持续增多,D错误。
三、非选择题(共3小题,共46分)10.(15分)(2020·南京三模)如图表示用洋葱作为实验材料的三个实验的操作流程。回答下列问题:
(1)步骤A表示研磨提取洋葱叶肉细胞中的色素,研磨后过滤获得滤液。从安全和实验效果角度考虑,在研钵中可以加入的以及要将色素提取液进行过滤时漏斗中要放入的分别是　　　　　　　　(填序号)。 ①弄碎的洋葱叶　　②少量的二氧化硅③少量的碳酸钙　　④无水乙醇⑤丙酮　　　　　　⑥单层尼龙布⑦定性滤纸　　　　⑧单层纱布
步骤A、B按规范要求进行操作,一段时间后滤纸条出现的现象如图中①所示,造成这一结果的原因可能是　　　　　　　　　　　　。 (2)用洋葱根尖做有丝分裂实验中的C操作包括　　　　　　　　　　等步骤,视野中观察到最多的是应处于　　　　　　　　期的细胞。 (3)假设图②是利用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞进行的相关实验,图示现象显示细胞所处的状态以及③处此时充满的溶液分别为　　　　　　　　　　,某学生在进行D步骤时,发现实验现象无明显变化,可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)在利用洋葱提取DNA时,在切碎的洋葱中加入一定量的　　　　　　　　,进行充分的搅拌和研磨过滤后,收集研磨液,以便进行DNA的提取和鉴定。除了上述实验以外,洋葱可作为实验材料并在光学显微镜下观察的实验有　　　　　　　(填序号)。 ①探究根尖细胞中是否含有脂肪②探究细胞的呼吸方式③探究DNA和RNA在细胞中的分布④探究种群数量的动态变化⑤观察多种多样的细胞
(5)有资料表明,赤霉素能促进大麦种子萌发。现欲探究300 mg/L赤霉素溶液对花生种子萌发的影响,请你简要写出实验的主要思路:　　　　　　　　　　。 
【解析】(1)在研磨提取洋葱叶肉细胞中的色素时,应向研钵中加入洋葱的绿叶并用剪刀剪碎,再加入少量二氧化硅使研磨更充分,加入碳酸钙防止色素被破坏,加入无水乙醇提取色素,研磨后过滤时,漏斗基部放一块单层尼龙布。图中①所示滤纸条上只有叶黄素和胡萝卜素两条色素带,缺少叶绿素a和叶绿素b的色素带,已知步骤A、B按规范要求进行操作,则造成这一结果的原因可能是洋葱叶放置时间过久,叶绿素被分解而导致叶片发黄。(2)用洋葱根尖做有丝分裂的实验中,制作装片的步骤包括解离→漂洗→染色→制片,由于细胞周期中分裂间期的时间最长,故视野中观察到最多的应是处于细胞分裂间期的
细胞。(3)图②显示细胞正处于质壁分离状态,③处为细胞壁和原生质层之间的空隙,由于细胞壁具有全透性,故③处充满的是外界溶液,即蔗糖溶液。D步骤为将质壁分离的细胞放入清水中,若不能复原,可能的原因是细胞失水过多(细胞质壁分离时间过长)死亡。(4)在利用洋葱提取DNA时,在切碎的洋葱中加入一定量的洗涤剂,可溶解细胞膜有利于DNA的释放,加入食盐有利于DNA的溶解。除了上述实验以外,洋葱可作为实验材料并在光学显微镜下观察的实验有:用无色的根尖细胞探究是否含有脂肪,用无色的洋葱鳞片叶内表皮细胞探究DNA和RNA在细胞中的分布,紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞可用来观察多种多样
的细胞。(5)欲探究300 mg/L赤霉素溶液对花生种子萌发的影响,该实验的自变量为是否加入300 mg/L赤霉素溶液,因变量为花生种子的萌发率,种子情况和培养条件等无关变量要相同且适宜。实验的主要思路是取同种花生种子若干,随机均分成两组,分别用等量的300 mg/L赤霉素溶液、蒸馏水进行相同处理,在相同且适宜条件下培养,定时观察并统计两组花生种子的萌发率。
答案:(1)①②③④、⑥　洋葱叶放置时间过久发黄(叶绿素没有了或因缺光、缺镁导致叶绿素不能合成或被强光分解了)(2) 解离→漂洗→染色→制片　细胞分裂间(3)质壁分离、蔗糖溶液　细胞失水过多(细胞质壁分离时间过长)死亡(4)洗涤剂和食盐　①③⑤(5)取同种花生种子若干,随机均分成两组,分别用等量的300 mg/L赤霉素溶液、蒸馏水进行相同处理,在相同且适宜条件下培养,定时观察并统计两组花生种子的萌发率(要有选材、分组、处理条件——含自变量及无关变量控制、观察因变量五个点)
11.(15分)(新题预测)德国生理学家Ott Lewi研究发现,当用电流刺激青蛙的迷走神经时,青蛙的心脏跳动就会减慢。Lewi提出疑问:迷走神经受到刺激后,电信号直接传导造成心脏跳动减慢的效应,还是其他可能原因。1921年他设计了双蛙心灌流实验。取两只蛙心甲、乙离体处理,其中甲上保留迷走神经,乙上的迷走神经剥离。使灌流液依次经过甲和乙。记录蛙心的心搏曲线,一段时间后用电流刺激蛙心甲上迷走神经,结果如图所示,请据图回答:
注:图中的“↑”为开始电刺激的时刻。(1)结合实验设计,Lewi提出的导致蛙心减慢的假说是　　　　　　　　　　　　　　　　　,为排除无关变量对实验结果的影响,Lewi采取的措施是　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)实验中用的灌流液是一种溶有NaCl、KCl、CaCl2等多种盐类的复合溶液(任氏液),推测其起的作用有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (至少答出两项)。电刺激后,蛙心乙出现与蛙心甲的类似的变化时间滞后,原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)通过实验,Lewi揭开了神经细胞通讯的秘密,他把这种物质称为迷走素。进一步研究发现迷走素为乙酰胆碱。迷走神经释放该物质的运输方式是　　　　,从功能上看乙酰胆碱和激素的共同点是　　　　　　　　　　　　,与1928年温特发现生长素相比,乙酰胆碱的发现从实验设计上的相同点是　　　　　　　　　　　　　　　。 
【解析】(1)心脏跳动减慢的效应可能是由于电信号直接传导造成的,还有可能是迷走神经自身分泌了某种化学物质造成了蛙心脏跳动减慢。(2)结合无机盐的相关生理功能可知任氏液的作用。 电刺激后,蛙心乙出现与蛙心甲的类似的变化时间滞后,原因可能是灌流液离开甲到乙的运输过程需要一段时间。(3)突触前膜释放递质的方式是胞吐。乙酰胆碱(神经递质的一种)和激素从功能上的共同点是均能在细胞间传递信息。温特发现生长素与乙酰胆碱的发现从实验设计上的相同点都是破坏相关结构的完整性以研究其对生理活动的影响,从而证明相关物质的产生与被破坏的结构有关。
答案:(1)迷走神经受刺激后分泌了某种化学物质,造成了蛙心脏跳动减慢的效应　将蛙心离体(或“剥除了蛙心乙上的迷走神经”,其他答案合理也可) (2)维持心肌细胞的渗透压,维持心肌细胞的pH,维持心肌细胞的兴奋性等　灌流液离开甲到乙的运输过程需要一段时间(如果答“递质的产生、分泌,感受刺激需要时间”,均不可) (3)胞吐　在细胞间传递信息(或“参与生命活动的调节”)　 都通过破坏相关结构的完整性进行研究
12.(16分)(能力挑战题)豌豆幼苗的生长需要有活性的赤霉素GA1,GA1缺乏会导致豌豆植株节间较短,植株矮化。科研人员探究了生长素(IAA)对GA1合成的影响。
(1)科研人员在图1豌豆幼苗的c点处用IAA运输抑制剂处理后,ab段GA1含量显著降低。由于豌豆幼苗的　　　　　　部位产生的IAA通过　　　运输至c点以下,因此可以作出两种假设,请补充完成假设二。 假设一:GA1在ab段中合成,来自c点以上的生长素促进合成过程。 假设二:GA1在c点以上合成并向下运输,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 
(2)已知豌豆幼苗中GA1的合成途径如图2所示,酶1催化无活性的GA20转变成GA1。酶2催化则使GA20转变成无活性的GA29。为验证上述假设一,科研人员做了图3所示实验,三组豌豆都用放射性GA20处理d处叶片,一段时间后,测定ab段放射性强度。
①据图可知,第2组去除顶端导致ab段GA1含量　　　　　　　　　,第3组与第1组结果比较, IAA处理导致GA1含量比未处理时增加了约　　　　　倍。 ②分析第2组和第3组结果,结合图2推测　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 ③第2组ab段放射性总量明显高于第1组,且GA29含量显著高于GA1,其原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________
(3)若从蛋白质水平进一步验证假设一成立,请写出实验思路并预期结果:________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【解析】(1)考查植物 IAA的合成部位及运输方式,通过在c点处用IAA运输抑制剂处理,导致ab段GA1含量显著降低,说明是c点以上部位合成的 IAA对ab段GA1含量的影响。对比两种假设,区别在于GA1的合成部位或运输对ab段GA1含量降低的影响,所以一种假设为GA1的合成部位在ab段,但合成需要c点以上的IAA促进;另外一种假说为GA1的合成部位在c点以上,但是运输到ab段被c点处的IAA运输抑制剂抑制。(2)①据图1、2中数据比较可知,第2组去除顶端导致ab段GA1含量显著降低。第3组GA1含量约为2.0个单位值,而第1组GA1含量约为0.5个单位值,增加了1.5个单位值,故IAA处理导致GA1含量比未处理时增加了约3倍。
②分析第2组和第3组结果,在含IAA的羊毛脂作用下,GA1含量显著升高,而GA29 含量显著降低,且两者总含量基本保持不变,说明IAA可以提高酶1活性,促进 GA20转变为GA1;同时抑制酶 2 活性,减少GA20 转变成 GA29 。③三组豌豆实验都用放射性GA20处理d处叶片,但是测定的是ab段放射性强度,说明实验证明的是不同处理对于GA20从d处转运到ab段的影响。第2组ab段放射性总量明显高于第1组,说明2组ab段从d处叶片转运了更多的 GA20,导致ab段放射性更高。但同时2组的GA29含量显著高于GA1,说明2组ab段细胞中酶1活性(或数量)低,GA20只能少量生成 GA1,而大部分转变成 GA29。
(3)结合第(2)问中GA1的合成途径,要从蛋白质分子水平证明GA1在ab段中合成,来自c点以上的生长素促进合成过程。需要测定1、2、3 组ab段细胞中酶1活性(或“含量”)即可。根据上述假设,结合3组实验数据,可知缺乏IAA会导致酶1活性(或数量)下降,进而得出预期结果:第2组酶1活性(或“含量”)低于第1组,第3组酶1活性(或“含量”)高于第1组。