专题八 实验与探究——【新教材】2023年高考生物二轮复习专题学案汇编（原卷版+解析版）

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专题八　实验与探究
定考向

(1)能独立完成“生物知识内容表”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综合运用。
(2)具备验证简单生物学事实的能力，能对实验现象和结果进行分析、解释，并能对收集到的数据进行处理。
(3)具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说—演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。
(4)能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。

建网络




判对错

(1)鉴定还原糖、蛋白质和DNA都需要进行水浴加热。(×)
(2)制作细胞的有丝分裂装片时，洋葱根尖解离后直接用甲紫溶液染色。(×)
(3)酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸的产物都能用酸性重铬酸钾溶液来鉴定。(×)
(4)用标记重捕法调查田鼠种群密度及农田土壤小动物的丰富度。(×)
(5)随机扫取表层土取样，可以调查土壤小动物类群丰富度。(×)
(6)检测酵母菌培养过程中是否产生CO2可判断其呼吸方式。(×)
(7)“低温诱导植物染色体数目变化”实验，低温处理的目的是阻断洋葱根尖细胞的DNA复制。(×)
(8)探究酵母菌种群数量变化，应设空白对照排除无关变量的干扰。(×)
(9)探索2，4­D促进插条生根的最适浓度实验时，进行预实验的目的是减少实验误差，确定浓度范围。(×)
回归教材
1.蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。（必修1.P18）无需加热
2.解离—漂洗—染色—制片（必修1.P116）
3.橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇（俗称酒精）发生化学反应，变成灰绿色。（必修1.P116）无氧呼吸产生酒精，有氧呼吸不产生酒精。
4.许多土壤动物有较强的活动能力，而且身体微小，因此不适于用样方法进行调查。在进行这类研究时，常用取样器取样的方法进行采集、调查（选择性必修1.P30）
5.选择取样地点，将表层土上的落叶轻轻拨开，用手来回旋罐子，将其按入土中，按压到罐底与地表几乎齐平，用铲子将罐内的土连同罐子一起挖出。（选择性必修1.P31）
6.有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸。细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。（必修1.P94）有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳，所以不能判断。
7.用低温处理植物的分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是染色体数目发生变化。（必修2.P89）
8.酵母菌数量培养前后自身形成对照，不需要空白对照。（必修2.P11）
9.在进行科学研究时，有时需要在正式实验前先做一个预实验。这样可以为进一步的实验摸索条件，也可以检验实验设计的科学性和可行性。（必修2.P102）
明核心

微专题1　教材基础实验
1.实验中的“一材多用”——洋葱

2.与“洗”有关的实验操作

3.酒精在教材实验中的作用

4.高考常考的“颜色”归纳

考向
1．下列高中生物学实验中，用洋葱植株作为实验材料不合适的是（    ）
A．提取和分离叶绿素 B．DNA 的粗提取与鉴定
C．检测植物组织中的脂肪 D．观察植物的向光性
【答案】C
【详解】A、洋葱绿色管状叶含叶绿体，可以提取和分离叶绿素，A正确；
B、洋葱根尖分生区分裂旺盛，DNA含量丰富，B正确；
C、洋葱组织脂肪含量很低，不适合脂肪的检测，C错误；
D、洋葱管状叶和根都可以用于观察植物的向光性，D正确。
故选C。
2．科学家曾经用透过三棱镜的光照射水绵的临时装片，观察到好氧细菌主要聚集在红光和蓝紫光区域。下列有关该实验的叙述，正确的是（    ）
A．载有水绵和好氧细菌的临时装片应该放在有氧环境中
B．载有水绵和好氧细菌的临时装片应该放在适宜光照下
C．应将不同颜色的光投射到同一细胞叶绿体的不同部位
D．红光和蓝紫光区域聚集的好氧细菌多，说明叶绿体主要吸收红光和蓝紫光
【答案】D
【详解】A、本实验中，载有水绵和好氧细菌的临时装片应该放在无氧环境中，A错误；
B、实验中，载有水绵和好氧细菌的临时装片应该放在黑暗环境中，B错误；
C、要照射同一细胞叶绿体的不同部位，需要用极细的光束，本实验中，同颜色的光照射的范围较大，照射的是不同水绵细胞的叶绿体，C错误；
D、实验结果说明，叶绿体主要吸收红光和蓝紫光，D正确。
故选D。
3．某小组同学为延长苹果的储存时间，对不同温度和O2含量条件下新鲜苹果的CO2释放量进行测量，结果如下表所示（表中数据为相对值）。下列有关叙述错误的是（    ）
温度/℃
CO2释放量
O2含量0.1％
O2含量1％
O2含量3％
O2含量10％
O2含量20％
O2含量40％
3
6.2
3.6
1.2
4.4
5.4
5.3
10
31.2
27.5
5.9
21.5
33.3
32.9
20
46.4
35.2
6.4
38.9
65.5
66.2
30
59.8
41.4
8.8
56.6
100.0
101.6

A．本实验的自变量为温度和CO2释放量
B．O2含量为1％时释放的CO2来自有氧呼吸和无氧呼吸
C．3℃、O2含量为3％是测试条件下储存苹果的最佳环境条件
D．储存苹果需要控制温度和氧含量的主要目的是抑制细胞呼吸
【答案】A
【详解】A、分析题表可知：实验的自变量包括氧气浓度和温度，实验的因变量为新鲜苹果的二氧化碳释放量，A错误；
B、O2含量为1％时释放的CO2来自有氧呼吸和无氧呼吸，当氧气浓度增加时，二氧化碳的释放量减少，说明无氧呼吸受到抑制，但无氧呼吸方式依旧存在，B正确；
C、分析表格数据可知，温度为3℃、O2含量为3％时，释放的二氧化碳量最少，细胞呼吸速率最低，此时有机物消耗最少，是储存苹果的最佳环境条件，C正确；
D、温度通过影响酶的活性来影响呼吸速率，所以储存苹果的温度和氧含量应控制在零上低温和低氧条件下，从而降低细胞呼吸强度，减少有机物的消耗，D正确。
故选A。
微专题2　教材中涉及的研究方法和技术
1.同位素标记法和荧光标记法归纳总结：
(1)分泌蛋白的合成和运输(3H标记亮氨酸)
(2)光合作用的探究历程：
①卡尔文循环(14C标记CO2)
②鲁宾和卡门证明光合作用放出的氧气完全来自于水(18O分别标记H2O和CO2)
(3)噬菌体侵染细菌的实验(35S和32P分别标记噬菌体蛋白质外壳和DNA)
(4)DNA半保留复制的实验证据(15N标记NH4Cl)
(5)荧光标记法：人鼠细胞融合实验
2.经典实验的11个研究方法归纳总结：
(1)制作DNA分子双螺旋结构模型—构建物理模型法。
(2)种群数量增长模型—构建数学模型法。
(3)分离各种细胞器—差速离心法。
(4)证明DNA进行半保留复制—同位素标记技术和密度梯度离心法。
(5)分离叶绿体中的色素—纸层析法。
(6)探究酵母菌的呼吸方式—对比实验法和产物检测法。
(7)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验—(放射性)同位素标记法。
(8)摩尔根证明基因在染色体上—假说—演绎法。
(9)调查土壤中小动物类群的丰富度—取样器取样法。
(10)估算种群密度(运动能力强的生物)—标记重捕法。
(11)估算种群密度(运动能力弱的生物)—样方法。
考向
4．下列关于实验方法的叙述，不正确的是（    ）
A．光合作用中C的转移途径和证明DNA半保留复制实验的观察指标都是检测同位素放射性
B．DNA双螺旋结构的发现和种群“J”型增长的研究都采用模型建构的方法
C．探究酵母菌呼吸方式和探究酶的最适温度都采用了对比实验的探究方法
D．人鼠细胞的融合实验和基因在染色体上的定位实验均可采用荧光标记的方法
【答案】A
【详解】A、用14C标记的CO2探明了光合作用中碳的转移途径，用含15N的培养液培养大肠杆菌证明了DNA的半保留复制方式，15N不具有放射性，不能检测同位素放射性，A错误；
B、DNA双螺旋结构的发现和研究某种群“J”型增长规律都采用了模型建构法，前者构建的是物理模型，后者构建的是数学模型，B正确；
C、在探究酵母菌呼吸方式时，利用了有氧和无氧的两组实验装置进行对比实验，常用“梯度法”来探究酶的最适温度(或pH)，设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对比，C正确；
D、采用荧光标记法标记细胞膜上的蛋白质分子，让小鼠细胞和人细胞融合，表明细胞膜具有流动性；现代分子生物学技术通过荧光标记确定基因在染色体上的位置，D正确。
故选A。
5．生物学实验中常常遇到筛选问题，以下筛选不能够成功的是（    ）
A．用同位素示踪技术筛选融合的原生质体
B．用抗原—抗体杂交技术筛选特定的杂交瘤细胞
C．含高浓度盐的培养基培养愈伤组织筛选耐盐突变体
D．利用纤维素为唯一碳源的培养基筛选纤维素分解菌
【答案】A
【详解】A、同位素示踪技术是从外面加入与生物体内的元素或物质完全共同运行的示踪物，用以追踪生物体内某元素或某物质的运行或变化的一种方法，不能起筛选作用，A符合题意；
B、单克隆抗体的制备过程中，可用抗原—抗体杂交技术筛选能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，B不符合题意；
C、在高浓度盐的培养基上能生长的细胞是耐盐的细胞，所以可用含高浓度盐的培养基培养愈伤组织筛选耐盐突变体，C不符合题意；
D、在以纤维素为唯一碳源的培养基上，能产生纤维素酶分解纤维素的细菌能正常生长和增殖，不能产生纤维素酶的细菌不能存活，因此可以用于筛选纤维素分解菌，D不符合题意。
故选A。
6．研究人员从患病小鼠体内发现一种新病毒，为探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA，研究人员选取生理状况相同的小鼠随机均分为甲、乙、丙、丁四组，并分别向四组小鼠注射等量的该病毒的核酸提取液和RNA酶混合液、该病毒的核酸提取液和DNA酶混合液、该病毒的核酸提取液、生理盐水，在相同条件下培养四组小鼠，观察小鼠的患病情况。下列关于该实验的相关叙述，正确的是（    ）
A．该实验的甲、乙、丙组均为实验组，丁组为对照组
B．若甲组小鼠不发病，乙、丙组小鼠发病，则说明该病毒的遗传物质为DNA
C．若甲、丁组小鼠不发病，乙、丙组小鼠发病，则该病毒的遗传物质中含有碱基T
D．若甲、丙组小鼠发病，乙、丁组小鼠不发病，则该病毒的遗传物质可用二苯胺试剂鉴定
【答案】D
【详解】A、分析题意，本实验目的是探究病毒的遗传物质是DNA还是RNA，该实验的甲（该病毒的核酸提取液和RNA酶混合液，核酸只有DNA）、乙组（该病毒的核酸提取液和DNA酶混合液：核酸只有RNA）为实验组，丙（该病毒的核酸提取液）、丁组（生理盐水）为对照组，A错误；
B、若甲、丁组小鼠不发病，乙、丙组小鼠发病，则说明该病毒的遗传物质为RNA，B错误；
C、若甲、丁组小鼠不发病，乙、丙组小鼠发病，则该病毒的遗传物质为RNA，RNA中含有碱基U，无碱基T，C错误；
D、若甲、丙组小鼠发病，乙、丁组小鼠不发病，则该病毒的遗传物质为DNA，DNA与二苯胺试剂在加热条件下呈蓝色，故DNA可用二苯胺试剂进行鉴定，D正确。
故选D。
微专题3　实验设计题的解题规律
1.牢固掌握实验设计的程序

2.描述实验设计步骤的“四步曲”

3.“五看法”评价实验设计的方案


考向
7．为探究细胞分裂素（BA）对苹果丛状苗生根的影响进行了相关实验，实验组分别选取在“MS培养基+NAA”培养了0h、24h、48h、72h、96h、120h的丛状苗，用“MS培养基+NAA+BA”各处理24h后，再转入“MS培养基+NAA”继续培养。各组都在丛状苗培养的第14d和第28d观察并统计生根率，NAA和BA的浓度均为1mol·L-1，实验结果如下图所示。回答下列问题。

(1)该实验对照组的处理方法是____________。
(2)由实验结果可知，在实验组培养第72h用BA处理对丛状苗的生根起____________作用，随培养时间延长各组丛状苗的生根率均____________。该实验____________（填“能”或“不能”）说明BA和NAA共同促进生根。
(3)某同学为了确定NAA促进扦插枝条生根的适宜浓度，用两种浓度的生长素类似物分别处理扦插枝条作为两个实验组，用蒸馏水处理作为对照组讲行实验，结果发现三组扦插枝条生根无差异。参考该同学的实验，在下一步实验中你应该如何改进，才能达到本实验的目的？请说明理论依据。
改进方法：________________________；
理论依据：________________________。
【答案】(1)不用BA处理
(2)     抑制     低于对照组     不能
(3)     在某同学使用的两种浓度生长素类似物的基础上，分别在低于低浓度的范围设置一组浓度梯度、高于高浓度的范围设置一组浓度梯度，以及两浓度之间设置一组浓度梯度进行实验，从而找到促进枝条生根的适宜浓度     生长素促进枝条生根的浓度范围是一定的，浓度过高或过低都不能促进生根
【详解】（1）该实验自变量为培养不同阶段用 BA 处理，对照组应为自然状态，即不用BA处理。
（2）由实验结果可知，在实验组培养第72h用BA处理，第14d和第28d的生根率均低于对照组，可知在实验组培养第72h用BA处理对丛状苗的生根起抑制作用，由实验结果可知，随培养时间延长，第14d时和第28d时，各实验组的生根率均低于对照组。在培养不同阶段用 BA 处理的实验组的生根率均低于不用BA处理的对照组，故该实验不能说明BA具有和NAA共同促进生根的作用。
（3）该同学的实验结果发现三组扦插枝条生根无差异，由于生长素促进枝条生根的浓度范围是一定的，浓度过高或过低都不能促进生根，所以应在某同学使用的两种浓度生长素类似物的基础上，分别在低于低浓度的范围设置一组浓度梯度、高于高浓度的范围设置一组浓度梯度，以及两浓度之间设置一组浓度梯度进行实验，从而找到促进枝条生根的适宜浓度。
8．在 DNA 甲基转移酶（Dnmt）的作用下，甲基基团能够被加到 DNA 的胞嘧啶上，此过程称DNA 甲基化。科学家发现用富含甲基的饲料饲喂动物，其后代甲基化水平明显升高，会引起后代性状改变，且甲基化位点还可随 DNA 的复制而遗传。科研小组为验证小鼠体色会受所喂的饲料的影响以及变异性状会遗传给下一代，利用若干体色为黄色、灰色（一对相对性状，受一对等位基因 B、b 控制）的纯种小鼠，做了如下的实验∶
第 1 组∶多对（黄色×灰色），只喂适量的标准饲料→F1 黄色
第 2 组∶多对（黄色×黄色），只喂等量的标准饲料→F1 黄色
第 3 组∶多对（黄色×黄色），雌鼠受孕前两周起投喂等量的添加了叶酸、乙酰胆碱等富含甲基的标准饲料→F1棕褐色
请根据上述杂交组合及杂交结果回答以下问题∶
(1)据题分析，第 3 组中 F1小鼠表现为棕褐色的原因是________________。请设计实验验证该变化会遗传给下一代（写出实验思路及预期结果）。
实验思路∶____________________________；
预期结果∶____________________________。
【答案】(1)      小鼠体内控制体色的相关基因被甲基化修饰     让第 3 组 F1的棕褐色雌雄小鼠相互交配，期间只喂标准饲料，观察子代体色。     结果后代出现棕褐色（说明 甲基化位点可随 DNA 的复制而遗传）
【详解】实验的自变量食物不同 ，第3组基因型都为bb的小鼠饲喂的食物中富含甲基，引起了表现型的改变，说明小鼠体内控制体色的相关基因被甲基化修饰。若要设计实验验证该变化会遗传给下一代，需让第3组F1的棕褐色雌雄小鼠相互交配，期间只喂标准饲料结果后代出现棕褐色，说明不是单纯饲料影响的结果。
9．系统性红斑狼疮（SLE）属于一种常见的免疫失调疾病，患者血清中存在的一种或多种大量抗体，会引起多器官，多系统损伤，重症甚至威胁生命安全。研究发现，SLE发病过程是与一种连接非特异性免疫和特异性免疫桥梁的重要蛋白质分子TLR有关，TLR能促进B细胞刺激因子（BLyS）的产生，BLyS促进B细胞大量增殖分化，能诱导产生B细胞存活因子，形成正反馈循环，糖皮质激素（GCs）作为治疗SLE的基础药物，是临床上使用最为广泛而有效的抗炎和免疫抑制剂。
(1)SLE属于______病，是免疫系统的______功能异常导致。
(2)异常活化的B细胞在SLE复杂病变中有重要作用，从B细胞角度分析，推测糖皮质激素的治疗SLE的机理是______、______。（答出两点即可）
(3)50%以上的SLE患者可引起狼疮性肾炎，主要表现为尿检异常：蛋白尿、血清炎性因子增加。药物X属于BLyS抑制剂，为研究药物X联合糖皮质激素治疗对狼疮性肾炎的缓解作用，根据提供的实验材料，完善实验思路并预测实验结果。
实验材料：狼疮性肾炎模型鼠若干只，药物X（用生理盐水配制），GCs（用生理盐水配制），生理盐水，注射器等。
要求与说明：实验中涉及的剂量不做要求，饲养条件适宜。
①选取模型鼠若干只，随机分成甲、乙、丙三组，______。②______。③______。
预测实验结果：__________________。
【答案】(1)     自身免疫     免疫自稳
(2)     阻断B细胞的增殖、分化     诱导B细胞凋亡
(3)     选取模型鼠若干只，随机分成甲乙丙三组，正常饲养数天，每天测量小鼠的尿蛋白和血清炎症因子，计算平均值，获取三组初值；（强调测尿蛋白和血清炎症因子即可）     甲组每天每只小鼠注射一定量的生理盐水，乙组每天每只小鼠注射一定量的GCs，丙组每天每只小鼠注射一定量的药物X和GCs联合制剂     连续处理若干天，每天测量小鼠的尿蛋白和血清炎症因子，计算平均值，即为B、C、D     D