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高考生物二輪復習綜合專題3
高中生物常用科學研究方法歸納
同位素示蹤法和熒光標記法歸納
(1)教材中用到同位素示蹤法的地方
① 《必修1》 P48經典實驗“分泌蛋白的合成和運輸”(3H標記亮氨酸)。
② 《必修1》 P102“光合作用的探究歷程”(魯賓和卡門用18O分別標記H2O和CO2;卡爾文用14C標記CO2)。
③ 《必修2》 P44經典實驗“噬菌體侵染細菌的實驗”(35S和32P分別標記噬菌體外殼和DNA)。
④ 《必修2》 P52“DNA半保留復制的實驗證據”(15N標記NH4Cl)。
⑤其他
a.《選修3》 P14“DNA分子雜交技術:用放射性同位素32P標記的探針進行目的基因的檢測”。
b.有氧呼吸消耗的氧氣與還原氫結合生成水(18O標記O2)。
c.生長素的極性運輸,標記物放在形態學上端,在形態學下端能檢測到標記物(14C標記生長素)。
d.細胞增殖過程中各時期的時間(3H標記胸腺嘧啶脫氧核苷即3H-TdR)。
(2)教材中用到熒光標記法的地方
①《必修1》 P67“細胞融合實驗”:這一實驗很有力地證明了細胞膜的結構特點是具有一定的流動性。
②《必修2》 P30“基因位于染色體上的實驗證據”。
1 同位素或熒光標記技術在生物學領域中應用廣泛,下列敘述錯誤的是 (　A　)
A.用18O同時對H2O和CO2中的O進行標記,可用于證明光合作用產生的O2來自H2O
B.用同位素3H標記亮氨酸,追蹤并發現了分泌蛋白的合成和分泌過程
C.用同位素分別標記T和U,可用于探究流感病毒的遺傳物質是DNA還是RNA
D.用熒光標記法進行人鼠細胞融合實驗可證明細胞膜上某些蛋白是可以運動的
[解析] 分別對H2O和CO2中的O用18O進行標記,可以證明光合作用產生的O2來自H2O,A錯誤;用3H標記的亮氨酸注射到動物的胰腺腺泡細胞中,發現3H標記的亮氨酸依次出現在內質網上的核糖體→內質網→高爾基體→細胞外,據此發現了分泌蛋白的合成和分泌的途徑,B正確;T是DNA特有的堿基,U是RNA特有的堿基,所以用同位素分別標記T和U,可用于探究流感病毒的遺傳物質是DNA還是RNA,C正確;用熒光標記法進行人鼠細胞融合實驗可證明細胞膜上某些蛋白是可以運動的,同時結合其他相關實驗證明了細胞膜具有流動性,D正確。
2 熒光標記技術常用于生物科學的研究。利用熒光標記試劑與被研究對象(核酸、蛋白質、多肽等大分子)吸附或共價結合后,其熒光特性發生改變,從而反映出有關研究對象性能的信息。下列有關熒光標記技術應用的說法中,不合理的是(　B　)
A.可采用熒光標記技術研究細胞骨架在細胞中的分布
B.可用熒光標記的亮氨酸研究分泌蛋白的合成和運輸
C.可采用熒光標記技術研究基因在染色體上的位置
D.可采用熒光標記技術研究染色體上端粒的數目
[解析] 細胞骨架由蛋白質纖維組成,可采用熒光標記技術研究細胞骨架在細胞中的分布,A正確;可用同位素標記的亮氨酸研究分泌蛋白的合成和運輸,B錯誤;通過現代分子生物學技術,運用熒光標記的手段,可以很直觀地觀察到基因在染色體上呈現線性排列,C正確;每條染色體的兩端都有一段特殊序列的DNA,稱為端粒,科學家用黃色熒光標記端粒,可以追蹤端粒在每次細胞分裂后的變化,以此研究端粒變化與細胞活動的關系,D正確。
假說—演繹法和類比推理法歸納
　　假說—演繹法,就是預先設定一個假說,通過這個設定的假說去推測結果,如果推測的結果與實際一致,則假說成立。類比推理法,就是兩個具有相同過程或發展規律的事物,通過類比,由一個確定另一個的結果。類比推理法中肯定涉及兩個對象,而演繹推理只有一個對象且以假說作為推理的前提。
3 假說—演繹法和類比推理法是遺傳學研究中常用的方法,下列說法錯誤的是 (　C　)
A.“豌豆在自然狀態下一般為純種”不屬于孟德爾假說的內容
B.運用假說—演繹法進行驗證,得到的實驗結果不一定與預期相符
C.薩頓利用類比推理法證明了基因在染色體上
D.利用類比推理法得出的推論不具有邏輯的必然性
[解析] “豌豆在自然狀態下一般為純種”這是實驗材料的特點,不屬于孟德爾假說的內容,A正確;運用假說—演繹法驗證的實驗結果不一定與預期相符,實驗結果與預期相同,說明假說正確,可得出結論,若實驗結果與預期不同,需重新設計實驗再驗證,B正確;薩頓利用類比推理法提出基因在染色體上的假說,摩爾根利用果蠅雜交實驗證明基因在染色體上,C錯誤;利用類比推理法得出的推論不具有邏輯必然性,僅是假說,不一定正確,D正確。
4 孟德爾利用假說—演繹法發現了分離定律。下列關于假說—演繹法的敘述,錯誤的是 (　D　)
A.孟德爾在觀察現象階段運用了統計學的方法進行分析
B.“受精時,雌雄配子的結合是隨機的”,這屬于假說內容
C.正確的假說不僅能解釋已有的實驗結果,還能預測另一些實驗結果
D.孟德爾所做的自交實驗的結果與預期結論相符,即可證明他的假說是正確的
[解析] 孟德爾在觀察實驗現象時,運用了統計學的方法進行分析,發現F1自交后代出現3∶1的性狀分離比,A正確;“受精時,雌雄配子的結合是隨機的”,這屬于孟德爾的假說內容,B正確;正確的假說不僅能解釋已有的實驗結果,還能預測另一些實驗結果,C正確;孟德爾所做的測交實驗的結果與預期結論相符,證明他的假說是正確的,D錯誤。
模型與建模
1.物理模型:以實物或圖畫直觀地表達認識對象的特征。最常見的莫過于我們教材上的生物結構圖、示意圖,還有一些人工構建的實體模型。如:制作DNA雙螺旋結構模型;真核生物細胞的三維結構模型等。需要注意的是科學性、準確性應該是第一位的,其次才是模型的美觀與否;生物照片包括實物照片、顯微照片等不是物理模型。
2.概念模型:以抽象文字或化學方程式等形式來表達一個實體的功能,如光合作用的概念和反應式;以分枝狀或圓圈來說明生物知識之間的關系。
3.數學模型:數學模型是用來描述一個系統或它的性質的數學形式。常見的有兩種,①曲線圖:如種群增長的“J”型曲線和“S”型曲線,DNA、RNA、染色體的數目變化的坐標曲線。優點:形象、直觀。②數學公式:如“J”型增長模型,t年后,種群數量為Nt=N0λt。優點:比較準確。
5 模型是人們為了某種特定目的而對認識對象所做的一種簡化的概括性描述,下列有關模型的說法,錯誤的是 (　A　)
A.羅伯特森在電鏡下看到細胞膜暗—亮—暗的三層結構,并拍攝的亞顯微照片是物理模型
B.沃森和克里克制作的DNA分子雙螺旋結構模型是物理模型
C.達爾文在大量觀察的基礎上提出自然選擇學說對生物進化進行解釋,該模型是概念模型
D.種群數量增長的“J”型曲線和“S”型曲線是數學模型的一種表現形式
[解析] 羅伯特森在電鏡下看到細胞膜暗—亮—暗的三層結構,并拍攝的亞顯微照片是細胞膜本身,并不是模型,A錯誤;沃森和克里克制作的DNA分子雙螺旋結構模型,是用實物形式表示DNA分子的結構,屬于物理模型,B正確;自然選擇學說是達爾文對生物進化解釋的核心概念,屬于概念模型,C正確;“J”型曲線和“S”型曲線均是數學模型的一種表現形式,優點是比較形象直觀,缺點是不夠準確,D正確。
6 科學家Keith根據對動物周期波動的研究提出了雪兔及其相關動物10年周期波動的模型(圖H3-1)。其中猞猁喜食雪兔,但也以榛雞為食。據圖分析,錯誤的是 (　C　)
圖H3-1
A.雪兔種群數量的動態變化體現了生態系統的反饋調節機制
B.第3年榛雞數量急劇下降的原因是植物嫩枝的減少
C.第8年,猞猁數量的下降提高了雪兔的出生率
D.猞猁對維持該生態系統的穩定有重要作用
[解析] 雪兔及其相關動物種群的數量在一定范圍內波動,體現了生態系統的負反饋調節機制,A正確;由于榛雞以植物枝葉為食,第3年植物嫩枝減少導致榛雞種群數量下降,B正確;猞猁以雪兔為食,猞猁數量下降,主要降低了雪兔種群死亡率,使種群數量得到恢復,C錯誤;猞猁的存在制約雪兔的種群數量,使得植物嫩枝→雪兔→猞猁食物鏈保持相對穩定,進而使另一些以植物為生的動物數量及其食物鏈相對穩定,因而猞猁對維持該生態系統的穩定有重要作用,D正確。
其他方法
7 下列關于科學探究的方法匹配正確的是 (　D　)
A.分離細胞中的各種細胞器——密度梯度離心法
B.提取葉綠體中的色素——紙層析法
C.肺炎雙球菌的轉化實驗——同位素標記法
D.改良缺乏某種抗病性的水稻品種——誘變育種法
[解析] 研究細胞內各種細胞器的組成成分和功能,需要將這些細胞器分離出來,常用的方法是差速離心法,A錯誤;分離葉綠體中的色素用紙層析法,B錯誤;肺炎雙球菌的轉化實驗并未用到同位素標記法,C錯誤;改良缺乏某種抗病性的水稻品種宜用誘變育種法,D正確。
8 通過設置兩個或兩個以上的實驗組,對結果進行比較分析,來探究某種因素與實驗對象的關系,這樣的實驗叫作對比實驗。對比實驗和對照實驗都是科學探究中常用的方法。下列關于生物科學實驗的敘述,正確的是 (　C　)
A.對比實驗的各個組都是實驗組,需要再設置一組空白對照組
B.比較過氧化氫在不同條件下分解的實驗中加酶的組為實驗組,其余均為對照組
C.魯賓和卡門設計對比實驗證明了光合作用釋放的氧氣來自水
D.探究紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的吸水和失水實驗屬于對比實驗
[解析] 對比實驗中各組都是實驗組,符合對照實驗中的相互對照,空白對照不是必需的,A錯誤;比較過氧化氫在不同條件下分解的實驗中,加酶組、加無機催化劑組、加熱組均為實驗組,常溫下反應組為對照組,B錯誤;魯賓、卡門所設計的實驗中兩組均為實驗組,是對比實驗,證明了光合作用釋放的氧氣來自水,C正確;探究紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的吸水和失水實驗屬于自身前后對照,不是對比實驗,D錯誤。
【題后歸納】 教材經典實驗的14個研究方法
(1)制作DNA分子雙螺旋結構模型——構建物理模型法。
(2)種群數量增長模型——構建數學模型法。
(3)分離各種細胞器——差速離心法。
(4)證明DNA進行半保留復制——密度梯度離心法。
(5)分離葉綠體中的色素——紙層析法。
(6)觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂——死體染色法。
(7)觀察線粒體——活體染色法。
(8)探究酵母菌的呼吸方式——對比實驗法和產物檢測法。
(9)赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌的實驗——同位素標記法。
(10)摩爾根證明基因在染色體上——假說—演繹法。
(11)薩頓提出“基因位于染色體上”的假說——類比推理法。
(12)調查土壤中小動物類群的豐富度——取樣器取樣法。
(13)估算種群密度(運動能力強的生物)——標志重捕法。
(14)估算種群密度(運動能力弱的生物)——樣方法。

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