(新高考)高考生物一轮复习课件第十六单元实验与探究(含解析)

这是一份(新高考)高考生物一轮复习课件第十六单元实验与探究(含解析)，共52页。PPT课件主要包含了知识主线思维串联，常见实验材料总结，样方法，标志重捕，单基因，施莱登和施旺，恩格尔曼，鲁宾和卡门，格里菲思，同位素标记法等内容，欢迎下载使用。

微专题1　考纲圈定的教材基础实验
2.与“洗”有关的实验操作
3.常考三类实验的操作流程归纳(1)观察类实验操作流程模板
(2)鉴定类实验的操作流程模板
(3)调查类实验一般操作流程模板
1.(2019·北京卷，1)玉米根尖纵切片经碱性染料染色，用普通光学显微镜观察到的分生区图像如图。对此图像的观察与分析，错误的是(　　)
A.先用低倍镜再换高倍镜观察符合操作规范B.可观察到箭头所指细胞的细胞核和细胞壁C.在图像中可观察到处于分裂期前期的细胞D.细胞不同结构成分与该染料结合能力不同解析　箭头所指为处于有丝分裂后期的细胞，特点是着丝点分裂后，新形成的子染色体分别移向细胞两极，此时核膜已解体，核仁已消失，无法观察到细胞核。答案　B
1.高中生物实验常用的方法技术
微专题2　生物技术方法及生物科学史归纳
2.高中教材涉及的重要人物及相应生物学史实归纳必修1(16条)①列文虎克——用自制显微镜发现活细胞②______________——建立“细胞学说”③欧文顿——用500多种化学物质对植物细胞进行膜通透性实验——膜是由脂质构成的④罗伯特森——电镜下观察细胞膜看到暗—亮—暗三层结构，将细胞膜描述为静态的统一结构
⑤桑格和尼克森——提出细胞膜流动镶嵌模型⑥巴斯德——酿酒中的发酵是由于酵母细胞的存在(无活细胞参与，糖类不可能变成酒精)⑦毕希纳——将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶⑧萨姆纳——证明酶是蛋白质⑨切赫和奥特曼——发现少数RNA也具有生物催化功能⑩___________——用水绵和好氧细菌证明光合作用释放O2及光合作用需要光
必修2(13条)①孟德尔——用豌豆作遗传材料，利用假说—演绎法提出分离定律和自由组合定律(关注孟德尔成功的四大原因)②萨顿——用类比推理法提出基因在染色体上(关注假说—演绎法与类比推理法差异)③摩尔根——用假说—演绎法证明基因在染色体上(用白眼雄果蝇作遗传材料)④道尔顿——第一个提出色盲问题⑤____________——通过肺炎双球菌的体内转化实验证明加热杀死的S型菌中含有某种“转化因子”
必修3(10条)①贝尔纳——内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节②坎农——内环境稳态是神经调节和体液调节的结果(现代观点：内环境稳态主要调节机制为神经—体液—免疫调节机制)③沃泰默——促进胰液分泌的过程只受神经调节④斯他林和贝利斯——促进胰液分泌的过程中可存在“化学调节”(并命名该调节物为“促胰液素”)⑤达尔文——植物向光性实验，验证金丝雀 草胚芽鞘感光部位在尖端，尖端可向下面的伸长区传递某种“影响”造成单侧光下背光面比向光面生长快
⑥鲍森·詹森——胚芽鞘尖端产生的影响可通过琼脂片传递给下部⑦拜尔——胚芽鞘的弯曲生长是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的⑧_______——胚芽鞘的弯曲生长确实是一种化学物质引起的(并将该物质命名为“生长素”)⑨高斯——证明大小两种草履虫间存在着竞争关系⑩美国生态学家林德曼——对赛达伯格湖的能量流动进行定量分析，发现能量流动两大特点：能量流动是单向的、能量在流动过程中逐级递减
1.(2019·考前原创信息卷)下列关于科学探究的方法匹配正确的是(　　)A.调查蝗虫的种群密度——样方法B.提取叶绿体中的色素——纸层析法C.肺炎双球菌的转化实验——同位素标记法D.改良缺乏某种抗病性的水稻品种——诱变育种法
解析　调查蝗虫的种群密度应用标志重捕法，A错误；分离叶绿体中的色素用纸层析法，B错误；肺炎双球菌的转化实验并未用到同位素标记法，C错误；改良缺乏某种抗病性的水稻品种宜采用诱变育种，因为水稻品种缺乏某种抗病性，D正确。答案　D
重点题型5　实验方案的设计分析与评价
2.“五看法”评价实验设计
1.正确写出实验目的实验目的——要探究或者验证的某一事实或者做了该实验后，要解决什么问题。(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)实验目的的确认方法①根据题目信息，直接写出实验目的。②根据实验装置或实验现象，推断实验目的。③根据实验步骤反推实验目的。
[题型1] (2019·北京海淀模拟)科研人员从肿瘤细胞中发现了蛋白S，为研究其功能，进行了如下实验：将DNA模板和RNA聚合酶混合一段时间后加入原料(其中鸟嘌呤核糖核苷酸用32P标记)，一起保温一段时间后加入肝素(可以与RNA聚合酶结合)，然后再加入蛋白S(对照组不加蛋白S)，结果如图所示。
(1)本实验的自变量是________________。(2)本实验的因变量是________________，可用图示纵坐标表示。(3)本实验的实验目的是_____________________________________________。
解析　实验结果坐标曲线图中两条曲线分别对应“加入蛋白S”和“未加入蛋白S”，说明“蛋白S的有无”是自变量；通过DNA模板和RNA聚合酶以及原料的加入等信息可知本实验要探究的生理过程是转录(其强度对应因变量)，转录的产物是RNA，RNA中放射性的大小(因变量具体观测指标)反映转录过程的强度。可以与RNA聚合酶结合的肝素加入后，产物中放射性不再增加(转录停止)，但与没有加入蛋白S相比，加入蛋白S后产物中放射性明显增加，说明蛋白S具有促进转录过程的作用。实验目的的一般表述模式为探究(验证)＋自变量＋因变量，故本实验的实验目的可以表述为探究蛋白S对转录过程的影响。答案　(1)蛋白S的有无　(2)转录过程的强度　(3)探究蛋白S对转录过程的影响
2.准确写出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。
[题型2] (2017·全国卷Ⅰ，29改编)某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质进行研究。请回答下列问题：(1)可用化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，原理是_________________________________________________________________________。(2)可以用同位素标记法研究该病毒遗传物质种类，将宿主细胞放在含某种有放射性标记的核苷酸的培养基中培养，再用该病毒侵染被标记的宿主细胞；一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。培养基中的各种核苷酸______(填“是”或“不是”)都需要标记，理由是___________________________________________________________________________________________________。
解析　本实验的目的是探究该新型病毒遗传物质的种类。(1)病毒只有一种核酸，DNA或者RNA，二者在化学组成上的不同是DNA含有的五碳糖是脱氧核糖，RNA含有的五碳糖是核糖；DNA特有的碱基是T，RNA特有的碱基是U，因此，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒的五碳糖或含氮碱基的种类，从而判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA。(2)核苷酸包括两类，一类是脱氧核糖核苷酸，另一类是核糖核苷酸，培养基中，只需将脱氧核糖核苷酸或者核糖核苷酸进行放射性标记，如果都进行放射性标记，那么无论新型病毒的遗传物质是DNA还是RNA，收集到的子代病毒中均能检测到放射性，无法得出实验结论。
答案　(1)DNA含有的五碳糖是脱氧核糖且含碱基T，RNA含有的五碳糖是核糖且含碱基U，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒遗传物质中五碳糖或含氮碱基的种类，据此判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA(2)不是　若对各种核苷酸都进行放射性标记，则无论该新型病毒是DNA病毒还是RNA病毒，在子代病毒中均能检测到放射性
3.规范写出实验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，是对课题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。
[题型3] 用浓度为2%的秋水仙素溶液处理植物分生组织5～6小时，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温(如4 ℃)处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体的加倍呢？请对这个问题进行实验探究。(1)针对以上问题，根据所学知识可作出的假设是_________________________________________________________________________________________。(2)提出上述假设的依据是_____________________________________________________________________________________________________________。
解析　(1)本题中，从实验程序上看，用秋水仙素溶液处理植物分生组织能够诱导细胞内染色体加倍是通过实验得到的结论(秋水仙素可诱导细胞染色体加倍)；而低温(如4 ℃)处理水培的洋葱根尖是否也能诱导细胞内染色体的加倍是进一步提出的问题，针对这个问题的假设只有两种情况：能或不能。由于我们在人教版生物教材必修2第88页实验中学习过“用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化”。根据这一科学知识，可提出的假设应是用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖，能够诱导细胞内染色体加倍。(2)考查实验原理，“低温能诱导染色体加倍”只是答题的方向，所写答案是否得分则取决于叙述是否准确、全面，要表达出“洋葱根尖具有分生区”“分生区细胞可以通过有丝分裂进行增殖”“用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成”三个要点。
答案　(1)用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖，能够诱导细胞内染色体加倍(2)洋葱根尖具有分生区，分生区细胞可以通过有丝分裂进行增殖，用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，使染色体不能被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，导致细胞内染色体数目加倍
4.完整写出实验思路与实验步骤实验思路是较为“粗线条”的思考过程，而实验步骤是更为“细节化”的行为流程。但都要注意“无关变量”的描述，尤其是写出实验步骤类试题。(1)应牢记实验步骤的“三步曲”，即取材(共性处理)→处理(变量处理)→(培养)观察记录(实验结果处理)。
(2)实验设计中“使用恰当的语言表述”应注意的问题①实验材料的选择植物：如大小相似、长势相同的同种植株。动物：如体重(体长)、年龄、生长趋势相同，有时甚至要“性别”相同。有时可以叙述为“生长状况基本相同的个体”。②试剂的选择在量上难以做到准确的量化描述时，应尽可能用“定性”的语言表达，要注意“等浓度”“等体积”“适量的”“一定量的”等词的运用。实验时间和条件上用“一段时间”“适宜的温度、pH”等语言。
[题型4] (2019·湖北襄阳五中调研)关于抗原和抗体的关系存在两种学说。一种是“教导说”，即淋巴细胞最初并无区别，只有在它们接触不同的抗原之后，在抗原的影响下才分化，分化后的细胞可分泌与相应抗原互补的抗体，进而发生免疫反应；另一种是“克隆选择学说”，即一种抗原侵入人体后，在无数淋巴细胞中，只有表达本来就带有能和这种抗原互补结合的受体的少数淋巴细胞能和此抗原结合，进而发生免疫反应。请你利用同种、健康和体重相近的小白鼠(能正常发生免疫反应)若干，高剂量放射性同位素标记的抗原A(能杀死带有互补受体的淋巴细胞)，未被标记的抗原A和抗原B，注射器等，设计一个能相互印证的实验进行探究。(要求：简要写出实验思路和预期结果及结论即可)
(1)实验思路：①__________________________________________________________________；②_________________________________________________________________；③_________________________________________________________________。(2)结果及结论：_____________________________________________________________________________________________________________________________。
解析　根据题干信息中“教导说”和“克隆选择学说”的含义可知，前者认为淋巴细胞分泌抗体的特异性是在接触相应抗原之后获得的，即所有的淋巴细胞在与抗原结合后才开始分化、分化后的细胞分泌与相应抗原特异性结合的抗体；后者认为不同的淋巴细胞表面天然存在着不同的能与相应类别的抗原结合的受体，在抗原入侵时，只有表面含有能与该种抗原特异性结合的受体的淋巴细胞能识别抗原，进而分化，产生特异性免疫反应。根据以上分析可知：如果淋巴细胞表面先天存在能识别某一种抗原的受体，则先用高剂量放射性同位素标记的抗原杀死全部带有互补受体的淋巴细胞后，再次用相同的抗原入侵，小白鼠不会发生特异性免疫反应，而若用另一种抗原入侵则仍会发生特异性免疫反应；若淋巴细胞分泌抗体的特异性是抗原诱导产生的，则先用高剂量放射性同位素标记的抗原杀死全部与抗原接触过的淋巴细胞，当再次用相同的抗原入侵时，小白鼠仍会发生特异性免疫反应。具体实验思路和预期结果及结论见答案。
答案　(1)①将小白鼠随机均分为两组，编号甲、乙②甲、乙两组小白鼠均注射等量且适量的高剂量同位素标记的抗原A　③甲组小白鼠注射等量的未被标记的抗原A，乙组注射等量的未被标记的抗原B，一段时间后分别检测两组小白鼠是否发生免疫反应(2)若甲、乙两组小白鼠均发生特异性免疫反应，则“教导说”合理；若甲组小白鼠不发生特异性免疫反应，乙组小白鼠发生特异性免疫反应，则“克隆选择学说”合理
5.实验结果与结论的预测与分析首先要明确该实验是验证性实验还是探究性实验。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；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。
[题型5] (2017·北京卷，31改编)疟原虫是一种单细胞动物。它能使人患疟疾，引起周期性高热、寒战和出汗退热等临床症状，严重时致人死亡。临床应用青蒿素治疗疟疾取得了巨大成功，但其抗疟机制尚未完全明了。我国科学家进行了如下实验。
(1)1、2组结果表明________________________________________________________________________________________________________________________；由3、4组结果可知青蒿素对仓鼠细胞线粒体膜电位无明显影响。据此可以得出的结论是____________________________________________________________。(2)将实验中仓鼠细胞的线粒体替换为____________________________________，能为临床应用青蒿素治疗疟疾提供直接的细胞生物学实验证据。
解析　通过题干文字信息可知，该实验的目的是探究青蒿素的抗疟机制，通过表格信息可知该探究性实验的自变量为青蒿素的有无和生物的种类，因变量具体指标为“线粒体膜电位的相对值”，1组和2组为一组对照实验，实验材料为疟原虫的线粒体，3组和4组为一组对照实验，实验材料为仓鼠细胞的线粒体，表格内容只体现了实验思路，且没有列出无关变量，实验结果为具体数值。1、2组结果表明青蒿素能显著降低疟原虫线粒体膜电位(实验结论)。由3、4组实验结果可知青蒿素对仓鼠细胞线粒体膜电位无明显影响。所以，综合分析四组实验可得出结论：青蒿素能降低疟原虫和仓鼠细胞线粒体膜电位，但降低作用存在差异。这一结论，可以用更为简洁的语言表述，即青蒿素对线粒体膜电位的影响存在物种间的差异。通过第(2)小问文字内容可知，接下来的实验目的是“为临床应用青蒿素治疗疟疾提供直接的细胞生物学实验证据”，因此，实验材料必然来自人，即人体细胞的线粒体。
答案　(1)青蒿素能显著降低疟原虫线粒体膜电位　青蒿素对线粒体膜电位的影响存在物种间的差异　(2)人体细胞的线粒体
6.实验方案的分析与评价[题型6] (人教必修3 P49“技能训练”改编)某研究者取一段金丝雀虉草的胚芽鞘，切去项端2 mm，使胚芽鞘不再产生生长素，在形态学上端放一块有生长素的琼脂，形态学下端放一块不含生长素的琼脂，将胚芽鞘形态学上端朝上，过一段时间同时检测形态学上端和形态学下端的琼脂块，发现形态学上端的琼脂块生长素含量明显减少，形态学下端的琼脂块含有了生长素且含量随时间延长而增加。该研究者认为可以得出实验结论：生长素在胚芽鞘内只能由形态学的上端运输到形态学的下端。该实验设计是否严谨？理由是什么？
解析　分析和评价某实验的关键是明确实验目的。若题干已经给出实验目的，则以自变量为突破口，从“三种变量”的角度进行评价；若试题没有给出实验目的，则需要结合实验信息，进行实验目的的提炼(因为任何与探究性实验有关的内容，都是围绕实验目的进行的，也都能体现出实验目的)，之后再继续寻找自变量。本题中，由实验结论“生长素在胚芽鞘内只能由形态学的上端运输到形态学的下端”可知，该实验的实验目的是验证生长素在胚芽鞘内只能从形态学的上端运输到形态学的下端，不能从形态学的下端运输到形态学的上端，即需要证明生长素在“两个方向上的运输”，而试题中的研究者只进行了一组实验，不可能得出两个运输方向的实验结论。
答案　不严谨。因为实验结论若为“生长素在胚芽鞘内只能由形态学的上端运输到形态学的下端”，研究者需要进行两组实验，除题干已有的实验外，还应该有一组实验：在胚芽鞘的形态学下端放一块含有生长素的琼脂，形态学上端放一块不含生长素的琼脂，其他操作不变。