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專題十　實驗與探究
核心問題梳理
核心概念落實
核心素養達成
專題作業
本課結束
0
答案
解析專題十　實驗與探究
[核心素養]　1.通過檢測生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質等，學會歸納與概括的科學思維方法，發展觀察能力和探究能力。2.通過觀察細胞、探究膜特性、觀察葉綠體和胞質流動等活動，發展觀察能力和探究能力。3.通過學習細胞膜結構模型、設計制作細胞結構模型等系列活動，發展批判性思維、模型與建模的科學思維方法。4.通過植物細胞質壁分離復原、光合色素的提取與分離等觀察實驗、酶的特性、酵母菌的呼吸方式、光合作用影響因素等探究實驗，發展觀察能力和探究能力。5.通過模擬探究細胞大小與擴散作用、觀察細胞有絲分裂等活動，發展觀察能力和探究能力。6.認識建立物理模型是表征DNA分子結構的重要方法，通過嘗試制作DNA雙螺旋結構模型，學會構建物理模型的方法。7.認識模擬方法是解釋基因遺傳的重要方法，嘗試運用模擬方法解釋基因的分離和自由組合，學會模擬實驗的方法。8.認識建立物理模型是理解生物學過程的重要方法，通過嘗試制作減數分裂過程模型，學會構建物理模型的方法。9.認識調查與歸納是重要的生物學方法，通過調查常見的人類遺傳病并探討其監測和預防，學會調查與歸納的基本方法，運用遺傳學原理解釋生物學社會議題，關愛生命，承擔社會責任。10.通過探究血漿對pH變化的調節作用實驗，發展實驗設計、數據處理等科學探究能力。11.通過探究2，4－D對插枝生根的作用、乙烯利對水果的催熟作用等活動，學會用生物學知識解決生產生活中的問題。12.在土壤動物類群豐富度的研究中，掌握樣方選擇、顯微觀察、分類和數據記錄等方法，認識這些工作在保證實驗研究結果可靠性中的作用。
核心問題梳理
1.如果在顯微鏡的視野中發現一處污物，如何快速確認該污物位置(裝片、目鏡、物鏡)?
提示：判斷方法如下：
2．檢測還原糖、脂肪和蛋白質的試劑及實驗現象分別是什么？
提示：檢測還原糖的試劑為斐林試劑，出現磚紅色沉淀；檢測脂肪的試劑為蘇丹Ⅲ(Ⅳ)染液，呈橘黃色(紅色)；檢測蛋白質的試劑為雙縮脲試劑，溶液呈紫色。
3．斐林試劑和雙縮脲試劑使用時的區別是什么？為什么利用斐林試劑的甲液、乙液和蒸餾水也能檢測蛋白質？
提示：斐林試劑使用時要水浴加熱，甲、乙液混合均勻后再使用，并且要現用現配；雙縮脲試劑要先使用A液再用B液，且B液不能過量。斐林試劑的甲液、乙液的成分分別與雙縮脲試劑的A液、B液相同，只是斐林試劑的乙液的質量濃度比雙縮脲試劑的B液大，故只需將斐林試劑乙液用蒸餾水稀釋，便可得到雙縮脲試劑的B液，所以可用斐林試劑的甲液、乙液和蒸餾水檢測蛋白質。
4．觀察葉綠體時選用蘚類的葉、黑藻的葉。這些材料有什么優點？用菠菜葉做該實驗應如何處理？
提示：這些材料的葉子薄而小，葉綠體清晰，可取整個小葉直接制片，所以作為實驗的首選材料。若用菠菜葉作實驗材料，要取菠菜葉的下表皮并稍帶些葉肉，因為表皮細胞不含葉綠體。
5．為什么觀察葉綠體的臨時裝片，在實驗過程中要始終保持有水狀態？
提示：防止細胞內的葉綠體失水，如果葉綠體失水，葉綠體就縮成一團，無法觀察葉綠體的形態和分布。
6．成熟的植物細胞發生質壁分離的條件是什么？
提示：內因：原生質層相當于半透膜且伸縮性大于細胞壁；外因：外界溶液濃度高于細胞液的濃度。
7．為什么要用紫色洋蔥鱗片葉外表皮作為植物質壁分離和復原實驗的實驗材料？
提示：紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的細胞液中有花青素，使液泡中的細胞液呈紫色，有利于觀察。
8．觀察植物細胞質壁分離和復原實驗中共涉及三次顯微鏡觀察，其中第一次觀察的目的是什么？
提示：觀察正常洋蔥鱗片葉外表皮細胞的狀態，以便與處理后的狀態形成對照。
9．酶的高效性和專一性實驗驗證：
(1)怎樣設計實驗驗證酶具有專一性？(寫出實驗思路)
(2)怎樣設計實驗驗證酶具有高效性？(寫出實驗思路)
提示：(1)思路1：換底物不換酶(自變量：底物種類；因變量：底物是否被分解)
實驗組：底物＋相應酶液底物分解速率/產物生成速率
對照組：另一底物＋相同酶液底物分解速率/產物生成速率
思路2：換酶不換底物(自變量：酶的種類；因變量：底物是否被分解)
實驗組：底物＋相應酶液底物消耗量(剩余量)/產物生成量
對照組：相同底物＋另一酶液底物消耗量(剩余量)/產物生成量
(2)①H2O2＋新鮮肝臟研磨液→觀察產生氣泡的多少、大小；②H2O2＋Fe3＋→觀察產生氣泡的多少、大小。
10．在探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗中，為什么要將葡萄糖溶液煮沸，且冷卻到常溫后方可加入新鮮的酵母菌？
提示：煮沸的目的是殺菌和除去溶液中的氧，冷卻到常溫的目的是防止高溫殺死酵母菌。
11．鑒定產生CO2和酒精的方法是什么？
提示：CO2可使澄清的石灰水變混濁，也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃。酒精與酸性條件下的重鉻酸鉀溶液反應，發生的顏色變化是由橙色變成灰綠色。
12．色素提取和分離的原理分別是什么？
提示：色素提取原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中。色素分離原理：各種色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的色素隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢，因而色素會隨層析液在濾紙上擴散而分離開。
13．濾液細線要求細而直的原因是什么？濾液細線不能觸及層析液的原因是什么？
提示：濾液細線細而直的目的是防止色素帶重疊而影響分離效果。不能讓濾液細線觸及層析液的原因是濾液細線中的色素會溶解在層析液中影響實驗效果。
14．研磨時加入SiO2和CaCO3的目的是什么？
提示：研磨綠葉時加入SiO2有助于研磨充分，CaCO3可防止研磨時色素被破壞。
15．在探究光照強度對光合作用的影響實驗中，中間盛水玻璃柱的作用是什么？
提示：吸收燈光的熱量，避免光照對燒杯內水溫產生影響，排除溫度的影響。
16．觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂實驗過程是什么？實驗中解離的目的是什么？漂洗的目的是什么？染色所需要的染色劑是什么？
提示：實驗過程：取材、解離、漂洗、染色和制片。解離的目的是使組織中的細胞分散開。漂洗的目的是洗去解離液，防止解離過度。染色劑為龍膽紫溶液或醋酸洋紅液等堿性染料。
17．在探究細胞大小與物質運輸的關系實驗中，在相同時間內，NaOH在每一瓊脂塊內擴散的深度是否相同？說明什么？
提示：基本相同。說明NaOH在每一瓊脂塊內擴散的速率是相同的。
18．在性狀分離比的模擬實驗中，為了保證不同配子間結合機會相等，且所得結果與理論值接近，在實驗過程中應注意哪些問題。
提示：(1)抓取小球時應隨機抓取；(2)雙手同時進行，且閉眼；(3)應將抓取的小球放回原桶；(4)重復多次。
19．在建立減數分裂中染色體變化的模型活動中，用紅色橡皮泥和黃色橡皮泥制成的兩種染色體分別表示什么？讓長度相同，顏色不同的兩條染色體配對代表什么？
提示：該實驗中，紅色和黃色橡皮泥制作的兩種染色體分別表示來自不同的親本；長度相同，顏色不同的兩條染色體配對代表分別來自父方和母方的同源染色體聯會。
20．觀察減數分裂固定裝片宜選用雄性個體的生殖器官的原因是什么？
提示：一般來說，雄性個體產生的雄配子數量遠遠多于雌性個體產生的雌配子的數量。其次是雌性動物排卵前后完成減數第一次分裂，排出的卵子先在輸卵管中發育到減數第二次分裂的中期，只有在受精的過程中才能繼續進行減數第二次分裂，因此在卵巢中看不到完整的減數分裂。
21．在制作DNA雙螺旋結構模型中，有哪些注意事項。
提示：(1)制作磷酸、脫氧核糖和含氮堿基的模型材料時，須注意各分子的大小及比例；
(2)磷酸、脫氧核糖和含氮堿基三者之間的連接部位要正確；
(3)制作兩條長鏈時，注意每條鏈上堿基總數要一致，互補配對的兩條鏈方向是相反的。
22．調查遺傳病的發病率及遺傳方式時，調查的人群有什么不同？
提示：調查遺傳病發病率時需要在自然人群中隨機抽樣；調查遺傳病遺傳方式時，需要在患者家系中調查。
23．在探究血漿是否具有維持pH穩定的功能實驗中在實驗開始時都應測量三種溶液的pH，其目的是什么？
提示：獲得實驗前數據，以便與實驗后溶液的pH作比較。
24．探究生長素類似物促進扦插枝條生根的最適濃度的實驗中，自變量、因變量和無關變量分別是什么？
提示：實驗的自變量：生長素類似物的濃度。實驗的因變量：插條生根的情況(數量或長度)。實驗的無關變量：處理溶液劑量、處理方法、處理時間、溫度、光照及所用的植物材料等。
25．土壤小動物豐富度調查時調查方法及統計方法分別是什么？這種方法可以統計種群密度嗎？
提示：調查方法：取樣器取樣法。統計方法：記名計算法和目測估計法。可以。
核心概念落實
知識點一　檢測生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質
[例1]　(2020·東城二模)有關下表的分析錯誤的是(　　)
溶液
溶質的元素組成
檢測試劑
顏色反應
溶質的基本單位
甲
C、H、O
①
磚紅色
葡萄糖
乙
C、H、O、N等
雙縮脲試劑
②
③
A．甲可能是麥芽糖溶液
B．①是斐林試劑，使用時需水浴加熱
C．乙液可能是一種酶溶液
D．②是紫色，③是核苷酸
答案　D
解析　斐林試劑用于鑒定還原性糖，麥芽糖屬于還原糖，是由兩個葡萄糖分子脫水縮合形成的二糖，A正確；斐林試劑用于鑒定還原糖，在水浴加熱的條件下，溶液出現磚紅色沉淀，B正確；大多數酶是蛋白質，雙縮脲試劑用于鑒定蛋白質，可與蛋白質發生紫色反應，C正確；蛋白質可與雙縮脲試劑產生紫色反應，其基本組成單位是氨基酸，D錯誤。
知識點二　觀察葉綠體和細胞質流動
[例2]　在用顯微鏡觀察葉綠體和細胞質流動實驗中，不合理的解釋是(　　)
A．通過觀察細胞質流動可判斷細胞的死活，適當提高溫度可提高流動速度
B．在高倍鏡下觀察細胞質流動時可看到細胞質圍繞著葉綠體運動
C.在該實驗中沒有看到細胞膜，是因為液泡比較大，使細胞膜緊貼著細胞壁
D．葉綠體的形態和分布隨光照的強度和方向的改變而改變
答案　B
知識點三　嘗試制作真核細胞的結構模型
[例3]　以下是某小組制作高等植物細胞的三維結構實物模型的描述，其中錯誤的做法是(　　)
A．用不同的顏色區分不同的細胞結構
B．在核膜和細胞膜之間放置內質網
C．細胞核核膜用雙層膜表示，上面有孔洞表示核孔
D．將中心體放置于細胞核附近
答案　D
解析　不同的細胞結構具有相應的生理功能，可以用不同的顏色表示不同的細胞結構，A正確；內質網是具單層膜的細胞器，有的內質網膜與核膜的外膜直接相連，有的內質網膜與細胞膜直接相連，B正確；核膜具有雙層膜，上面有孔是核孔，C正確；中心體存在于動物細胞和低等植物細胞，高等植物細胞不存在中心體，D錯誤。
知識點四　使用光學顯微鏡觀察各種細胞，可結合電鏡照片分析細胞的亞顯微結構
[例4]　下列關于使用高倍顯微鏡的敘述正確的是(　　)
A．因為蘚類植物的葉片大，在高倍顯微鏡下容易找到，所以可以直接使用高倍物鏡觀察
B．若目鏡放大倍數是10，物鏡放大倍數是40，被觀察的細胞面積放大400倍
C．換用高倍鏡后，必須先用粗準焦螺旋調焦，再用細準焦螺旋調至物像最清晰
D．為了使高倍鏡下的視野亮一些，可使用最大的光圈或凹面反光鏡
答案　D
知識點五　通過模擬實驗探究膜的透性
[例5]　為探究膜的透性，設計了如圖所示的實驗裝置，其中E、F、G為用豬膀胱制成的小袋，內盛有溶液甲或溶液乙，上端分別接上直徑相同的小玻璃管，起初3支小玻璃管內的液面高度相同，已知體積VG>VE＝VF，甲、乙、丙三種溶液分別為質量濃度為0.2
g/mL、0.1
g/mL、0.3
g/mL的蔗糖溶液。
(1)幾分鐘后，3支小玻璃管中的液面將________(填“上升”或“下降”)，其液面高度變化的大小排序是____________________。
(2)對比分析e、f小玻璃管中的現象可知，引起實驗差異的原因是______________________。
(3)若將兩組這樣的裝置，一組放于37
℃的恒溫箱中，一組放于0
℃的恒溫箱中，幾分鐘后觀察，可見兩裝置中e玻璃管的液面都下降，且放于37
℃恒溫箱中的較放于0
℃恒溫箱中的下降速率大，說明__________________________。
答案　(1)下降　g管>f管>e管　(2)E、F中溶液濃度不同　(3)溫度影響物質跨膜運輸的速率
解析　(1)溶液丙濃度高于溶液甲、乙濃度，所以3支小玻璃管的液面均下降，由于溶液甲、丙的濃度差小于溶液乙、丙的濃度差，所以e管液面下降幅度最小，由于G體積大于F體積，所以g管液面下降幅度較大。
(2)E和F中溶液濃度不同，所以e和f小玻璃管中的液面下降幅度不同。
(3)與0
℃相比，37
℃條件下液面下降速率大，說明溫度影響物質跨膜運輸的速率。
知識點六　觀察植物細胞的質壁分離和復原
[例6]　(2020·西城一模)在進行“觀察植物細胞的質壁分離及復原”的實驗時，下列相關敘述不正確的是(　　)
A．實驗材料應選擇有活性的且有大液泡的植物細胞
B．在顯微鏡下看到正常細胞后再滴加高濃度蔗糖溶液
C．只有具紫色液泡的洋蔥表皮細胞才能發生質壁分離
D．本實驗不能證實溶質分子進出細胞的方式
答案　C
解析　大液泡中含有大量的水，當外界溶液濃度高于細胞液濃度時，大量水外流，可出現明顯的質壁分離現象，只有活細胞的原生質層才具有選擇透過性，才能出現質壁分離，所以實驗材料應選擇有活性的且有大液泡的植物細胞，A正確；該實驗的第一次顯微觀察是裝片制作完成后，觀察活細胞的正常形態，目的是與滴加蔗糖溶液后發生質壁分離的細胞形態進行對照，所以應在顯微鏡下看到正常細胞后再滴加高濃度蔗糖溶液，B正確；理論上具有大液泡的成熟植物活細胞在一定濃度的蔗糖溶液中都可以發生質壁分離，具紫色液泡的洋蔥表皮細胞因液泡為紫色，在實驗過程中更容易觀察到液泡體積的變化，C錯誤；溶質分子進出細胞的方式有自由擴散、主動運輸等，不能通過植物細胞的質壁分離及復原實驗來證實，D正確。
知識點七　探究酶催化的專一性、高效性及影響酶活性的因素
[例7]　下表是某同學探究溫度對酶活性影響的實驗操作和實驗現象的記錄。請回答下列問題。
(1)為保證實驗的科學性和嚴謹性，該同學在此實驗操作過程中至少需要________支試管。
(2)若實驗結束后，將甲組的溫度調節到37
℃，保溫一段時間后，甲組的實驗現象是________，原因是_________________________________________。
(3)在該實驗的基礎上要進一步探究唾液淀粉酶的最適溫度，實驗設計思路是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)若將實驗中的唾液淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液換為新鮮肝臟研磨液和H2O2溶液，你認為是否科學？________，為什么？________________。
答案　(1)6
(2)藍色褪去　酶在低溫時活性低，在適宜溫度下活性升高(或低溫抑制酶的活性或由0
℃升高到37
℃，酶的活性升高)
(3)在37
℃左右設置一定的溫度梯度實驗，其他條件不變
(4)不科學(或否)　高溫促進H2O2的分解
解析　(1)分析實驗可知，每組實驗的唾液淀粉酶溶液和可溶性的淀粉溶液在混合前應分別加入兩支不同的試管中，保溫到指定溫度后才能混合，以保證酶促反應在設定的溫度下進行，該實驗共分三組，所以至少需要6支試管。
(2)甲組本來的實驗溫度為0
℃，低溫抑制酶的活性，但沒有破壞其空間結構，將甲組的溫度調節到37
℃，酶的活性升高，保溫一段時間后，藍色褪去。
(3)在該實驗的基礎上要進一步探究唾液淀粉酶的最適溫度，應在37
℃左右設置一定的溫度梯度實驗，其他條件不變，重復實驗。
(4)若將實驗中的唾液淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液換為新鮮肝臟研磨液和H2O2溶液，由于高溫也能促進H2O2的分解，所以溫度除影響酶的活性外，還直接影響H2O2的分解速率，無法保證單一變量，實驗設計不科學。
知識點八　提取和分離葉綠體色素
[例8]　提取光合色素，進行紙層析分離。下列對該實驗中各種現象的解釋中，不正確的是(　　)
A．未見色素帶，說明分離時可能層析液沒過了濾液細線
B．色素始終在濾紙上，是因為色素不溶于層析液
C．提取液呈綠色是由于含有葉綠素a和葉綠素b
D．胡蘿卜素處于濾紙最前方，是因為其在層析液中的溶解度最高
答案　B
解析　色素可以溶于層析液。
知識點九　探究不同環境因素對光合作用的影響
[例9]　(2020·山東等級考一卷)龍須菜是生活在近岸海域的大型經濟藻類，既能給海洋生態系統提供光合產物，又能為人類提供食品原料。某小組研究CO2濃度和光照強度對龍須菜生長的影響，實驗結果如圖所示。已知大氣CO2濃度約為0.03%，實驗過程中溫度等其他條件適宜，下列相關說法正確的是(　　)
A．實驗中CO2濃度為0.1%的組是對照組
B．增加CO2濃度能提高龍須菜的生長速率
C．高光照強度下光反應速率快從而使龍須菜生長較快
D．選擇龍須菜養殖場所時不需考慮海水的透光率等因素
答案　C
解析　由題意可知，大氣CO2濃度約為0.03%，則CO2濃度為0.03%的組為對照組，CO2濃度為0.1%的組是實驗組，A錯誤；由圖1可知，高光和低光條件下，兩種CO2濃度條件下，龍須菜的生長速率相差不大，即增加CO2濃度，龍須菜生長速率基本不變，B錯誤；由圖2可知，與低光條件相比，高光條件下龍須菜光反應速率顯著增加，C正確；綜合兩圖可知，龍須菜生長主要受到光強的影響，因此選擇龍須菜養殖場所時需考慮海水的透光率等因素，D錯誤。
知識點十　探究酵母菌的呼吸方式
[例10]　某實驗小組為“探究酵母菌呼吸方式”設計了如右圖所示的實驗裝置。實驗中，先向氣球中加入10
mL酵母菌培養液，再向氣球中注入一定量的氧氣，扎緊氣球，置于裝有20
℃溫水的燒杯中。再將整個裝置置于20
℃的恒溫水浴中，記錄實驗開始30
min后燒杯中液面變化量。下列說法錯誤的是(　　)
A.若酵母菌進行了無氧呼吸，則液面應該下降
B．該裝置還可以用來“探究酵母菌進行無氧呼吸的最適溫度”
C．還應設置一個氣球中加入等量煮沸過的酵母菌培養液的相同裝置作為對照
D．若30
min后液面沒有變化是因為酵母菌只進行了有氧呼吸
答案　A
解析　若酵母菌進行了無氧呼吸，無氧呼吸不吸收氧氣，但是釋放二氧化碳，因此會導致氣球的體積增大，燒杯中的液面應該上升，A錯誤；可設置多個該實驗裝置，自變量為不同梯度的溫度，觀察指標為燒杯液面上升的高度，用來“探究酵母菌進行無氧呼吸的最適溫度”，B正確；需設置一個氣球中加入等量煮沸過的酵母菌培養液的相同裝置作為對照，以校對物理因素對細胞呼吸速率的影響，C正確；有氧呼吸過程中吸收的氧氣量等于釋放的二氧化碳量，而無氧呼吸只釋放二氧化碳，因此若30
min后液面沒有變化是因為酵母菌只進行了有氧呼吸，D正確。
知識點十一　制作和觀察根尖有絲分裂簡易裝片，或觀察其永久裝片
[例11]　如圖為實驗小組同學探究月季莖尖細胞分裂的實驗過程中在顯微鏡下拍攝的一張照片，莖尖取材時間為上午10時。下列相關說法不正確的是(　　)
A．上午10時取材是因為此時細胞分裂旺盛，處于分裂期細胞多
B．制片時漂洗的目的是洗去解離液，防止解離過度，便于著色
C．①細胞處于分裂中期，②細胞中同源染色體正在分離
D．據圖可知在月季細胞周期中分裂后期時間長于分裂中期
答案　C
解析　②細胞處于有絲分裂后期，此時不會發生同源染色體的分離，同源染色體的分離發生在減數第一次分裂后期，C錯誤。
知識點十二　運用模型、裝片或視頻觀察模擬減數分裂過程中染色體的變化
[例12]　下列關于觀察減數分裂實驗的敘述中，錯誤的是(　　)
A．可用蝗蟲精母細胞的固定裝片觀察減數分裂
B．用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的裝片容易觀察到減數分裂現象
C．能觀察到減數分裂現象的裝片中，可能觀察到同源染色體聯會現象
D．用洋蔥根尖制成裝片，能觀察到同源染色體聯會現象
答案　D
解析　洋蔥根尖細胞進行的是有絲分裂，不會發生同源染色體聯會現象。
[例13]　下圖中編號①～⑤的圖像是在顯微鏡下拍到的二倍體百合(2n＝24)的減數分裂不同時期的圖像。請回答問題：
(1)將搗碎的花藥置于載玻片上，滴加________染色1～2
min，制成臨時裝片。在光學顯微鏡下可通過觀察細胞中________的形態、數目和位置的變化來判斷該細胞所處的分裂時期。
(2)據圖分析，圖②中細胞的特點是同源染色體________，非同源染色體________。圖③中細胞的特點是同源染色體________，并且_______________間發生交叉互換。請將上述觀察到的細胞圖像按減數分裂的時序進行排序：①→________________________。
(3)圖②中的細胞有________個染色體組，圖⑤的每個細胞中含姐妹染色單體________條。
答案　(1)醋酸洋紅(龍膽紫)　(同源)染色體
(2)分離　自由組合　聯會　同源染色體的非姐妹染色單體　③→②→⑤→④
(3)2　0
知識點十三　制作DNA分子雙螺旋結構模型
[例14]　在制作DNA雙螺旋結構模型時，如圖為兩個脫氧核苷酸的模型。其中圓代表磷酸，下列說法正確的是(　　)
A．方形可能代表A、T、C、U四種含氮堿基
B．兩個圓可用別針(代表共價鍵)連接，以形成DNA的側鏈
C.別針(代表共價鍵)應連接在一個核苷酸的五邊形和另一個核苷酸的圓上
D．如果兩個脫氧核苷酸分別位于鏈的兩側，兩個模型方向相同
答案　C
解析　方形表示的是含氮堿基，有A、T、G、C四種，沒有U，圓表示的是磷酸，五邊形表示的是脫氧核糖，在DNA單鏈中，脫氧核糖(五邊形)和磷酸(圓)交替連接，而不是兩個圓之間連接，兩條DNA單鏈模型的位置關系應為反向平行。
知識點十四　模擬植物或動物性狀分離的雜交實驗
[例15]　如圖表示對孟德爾一對相對性狀的遺傳實驗的模擬實驗過程，對該實驗過程的敘述不正確的是(　　)
A．該實驗須重復多次
B．甲、乙兩桶內兩種顏色小球大小、輕重須一致
C．甲、乙兩桶內小球總數不一定要相等，但每個小桶內兩種顏色的小球數目一定要相等
D．抓取完一次并記錄好組合情況后，應將兩桶內剩余小球搖勻后繼續實驗
答案　D
解析　該實驗須重復多次，以減小實驗誤差，A正確；甲、乙兩桶內兩種顏色小球大小、輕重須一致，這樣可以避免人為的誤差，B正確；甲、乙兩桶內小球總數不一定要相等，但每個小桶內兩種顏色的小球數目一定要相等，且每次抓取的彩球都要放回原桶中，C正確，D錯誤。
知識點十五　調查常見的人類遺傳病并探討其預防措施
[例16]　由苯丙氨酸羥化酶基因突變引起的苯丙酮尿癥是常染色體隱性遺傳病，我國部分地市對新生兒進行免費篩查并為患兒提供低苯丙氨酸奶粉。下列敘述正確的是(　　)
A．若一對夫婦中妻子患病丈夫正常，則其兒子一定患病
B．在某群體中發病率為1/10000，則攜帶者的頻率為1/100
C．通過染色體檢查及系譜圖分析，可明確診斷攜帶者和新生兒患者
D．減少苯丙氨酸攝入可改善新生兒患者癥狀，說明環境能影響表現型
答案　D
解析　苯丙酮尿癥是常染色體隱性遺傳病，丈夫正常，其一定有顯性正常基因，這對夫妻所生兒子可能患病也可能不患病，A錯誤；若群體發病率為1/10000，則致病基因頻率為1/100，正常基因頻率為99/100，攜帶者的頻率為2×1/100×99/100＝198/10000，B錯誤；致病基因為正常基因發生基因突變所得，無法通過染色體檢查及系譜圖分析進行診斷，C錯誤；基因和環境共同決定表現型，可以通過提供低苯丙氨酸奶粉改善新生兒患者癥狀，D正確。
知識點十六　用數學方法討論自然選擇使種群的基因頻率發生改變
[例17]　雜交實驗表明，樺尺蠖體色受到一對等位基因S和s的控制，黑色S對淺色s為顯性。在曼徹斯特地區，19世紀中葉以前，種群中S基因的頻率很低，隨著英國工業的發展，樺尺蠖中S基因的頻率提高了很多，如下表所示，請分析回答問題。
(1)從遺傳的角度分析：
最初的S基因是通過________產生的。它為生物進化提供了________。
(2)試用現代生物進化理論分析這一變化的原因：
①19世紀，樺尺蠖的棲息地(樹干)長滿了地衣，在此環境下，種群s基因頻率高的原因是________________________________________________________。
②隨著英國工業的發展，工廠排出的煤煙使地衣不能生長，樹皮暴露，并被煤煙熏成黑褐色，在此環境條件下，種群S基因頻率升高的原因是
__________________________________________________________________。
③上述事實說明，種群中產生的變異是________，經過長期的__________，其中不利變異留下后代的機會________，有利變異的個體有更多機會產生后代，種群中相應基因的頻率會不斷________，從而使種群的________發生定向改變，導致生物朝著一定方向緩慢地進化。
答案　(1)基因突變　原材料
(2)①淺色(ss)樺尺蠖的體色與環境色彩一致，不易被天敵捕食，繁殖的個體中生存下來的多，導致s基因頻率升高
②黑色個體在被污染成黑褐色的樹皮上不易暴露，從而生存下來并繁殖后代，導致S基因頻率升高
③不定向的　自然選擇　少　提高　基因頻率
知識點十七　探討耐藥菌的出現與抗生素濫用的關系
[例18]　利用“抗生素紙片擴散法”觀察某細菌在含有抗生素的培養基上的生長狀況，可探究抗生素對細菌的選擇作用。下列關于該實驗的說法，錯誤的是(　　)
A．實驗中應將不含抗生素的紙片和抗生素紙片分別放置在培養基的不同區域
B．實驗結果顯示在抗生素紙片的區域出現抑菌圈，不能支持基因突變是普遍存在的
C．從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌繼續培養，連續選擇幾代后抑菌圈的直徑會變大
D．在本實驗條件下，細菌產生耐藥性的變異是有利變異
答案　C
知識點十八　比較清水、緩沖液、體液對pH變化的調節作用
[例19]　某同學分別以清水、緩沖液和血漿為實驗材料進行“探究血漿是否具有維持pH穩定的功能”的實驗，實驗結果如圖所示。下列相關敘述，錯誤的是(　　)
A．起對照作用的是清水組和緩沖液組
B．所得結果不合理的是清水組
C．該實驗結果說明血漿組緩沖物質的緩沖能力是有限的
D．圖中的結果表明緩沖液組維持pH穩定的能力強于血漿組
答案　D
解析　本實驗探究的是血漿是否具有維持pH穩定的功能，所以血漿組為實驗組，清水組和緩沖液組為對照組，A正確；加入HCl后，清水組的pH應降低，清水組的結果不合理，B正確；當加入的HCl達到一定量后，血漿組不能繼續維持pH的相對穩定，說明血漿組緩沖物質的緩沖能力是有限的，C正確；緩沖液組的曲線較血漿組先下降，說明緩沖液組維持pH穩定的能力低于血漿組，D錯誤。
知識點十九　探究植物生長調節劑對扦插枝條生根的作用
[例20]　(2020·湖南省長郡中學、雅禮中學高三聯考)某農科院研究不同生長素類似物對月季插條生根的影響，選擇用含蔗糖的磷酸鹽緩沖液配制的A、B兩種生長素類似物溶液浸泡月季插條基部，結果如下表所示。下列有關說法正確的是(　　)
A．實驗過程中需用清水處理等量的月季插條作為對照組
B．該實驗需在遮陰和空氣濕度較高的地方對插條進行處理
C．兩種生長素類似物對插條生根的作用均存在兩重性
D．探究B生長素類似物促進插條生根的最適濃度需在0.01～0.1
mg·L－1的范圍內進一步進行
答案　B
解析　實驗過程中需用含蔗糖的磷酸鹽緩沖液處理等量的月季插條作為對照組，A錯誤；為降低枝條蒸騰作用失水對實驗結果的影響，該實驗需在遮陰和空氣濕度較高的地方對插條進行處理，B正確；與對照組相比A組既出現了促進，又出現了抑制，體現了A種生長素類似物對插條生根作用的兩重性，B種生長素類似物與對照組相比只體現了促進作用，C錯誤；由表中數據不能看出，B生長素類似物促進插條生根的最適濃度，需在0.01～0.1
mg·L－1的范圍內，小于0.01
mg·L－1濃度對插條生根的影響還不明確，因此還需有小于0.01
mg·L－1濃度對插條生根的影響的實驗，D錯誤。
知識點二十　探究培養液中某種酵母菌種群數量的動態變化
[例21]　(2020·遼寧六校協作體開學考)下列關于“培養液中酵母菌種群數量的變化”實驗的相關操作，正確的是(　　)
A．先向計數室內滴加培養液，然后再將蓋玻片放在計數室上
B．從瓶中吸出培養液進行計數之前，不必搖勻培養瓶中的培養液
C．培養用具必須經過嚴格的滅菌處理，培養液則不需滅菌
D．為了方便酵母菌計數，培養后期的培養液應先稀釋后再計數
答案　D
解析　在“培養液中酵母菌種群數量的變化”實驗中，應該先將蓋玻片放在計數室上，再向蓋玻片邊緣滴加培養液使其自行滲入，A錯誤；從瓶中吸出培養液進行計數之前，必須搖勻培養瓶中的培養液，使酵母菌均勻分布于培養液中，B錯誤；培養用具必須經過嚴格的滅菌處理，培養液也需要用高壓蒸汽滅菌法處理，C錯誤；酵母菌的繁殖能力很強，培養一段時間后酵母菌數量較多，為了方便酵母菌計數，培養液應先稀釋后再計數，D正確。
知識點二十一　研究土壤中動物類群的豐富度
[例22]　關于“土壤中小動物類群豐富度的研究”，下列說法正確的是(　　)
A．取樣時輕輕撥開表層土上的落葉，在土壤2
cm深度處取樣
B．采集的小動物可放在體積分數為97%的酒精溶液中
C．采集的時間會影響采集的物種數和個體總數
D．個體較大、數量有限的動物采用記名計算法取樣
答案　C
解析　取樣時，將表土上的落葉輕輕撥開，用手來回旋轉取樣罐，將其按入土中，按壓到罐底幾乎與地面平齊，而罐的高度約5
cm，A錯誤；采集的小動物可放在體積分數為70%的酒精溶液中，B錯誤；有的土壤小動物具有避光性，因此不同時間內活動的小動物種類和數量不同，故采集時間會影響采集的物種數和個體總數，C正確；記名計算法是統計方法，而不是取樣方法，D錯誤。
知識點二十二　設計并制作生態缸，觀察和比較不同生態缸中生態系統的穩定性，撰寫報告分析其原因
[例23]　某同學為觀察生態系統的穩定性，設計了4個密閉、透明的生態瓶，各瓶內的微型生態系統組成和條件如表所示。
經過一段時間后，會發生如下所示變化，其中不正確的是(　　)
A．丁瓶與甲瓶相比，氧氣含量少
B．丙瓶中的分解者數量較少
C．乙瓶中藻類的數量下降
D．甲瓶中的生物種類迅速減少
答案　D
解析　生態系統的組成成分包括非生物的物質和能量、生產者、消費者、分解者。可根據這四種成分來衡量表格中甲、乙、丙、丁各缺少什么成分，再推理各自發生的變化。甲瓶中有生產者、消費者、分解者，還有非生物的物質和能量，所以甲瓶中的微型生態系統在短時間內能維持相對穩定，生物種類不會迅速減少。
核心素養達成
一、實驗目的的考查
　為了探究某物質(X)的作用，研究者提出了以下實驗思路：
(1)實驗分組：
甲組：培養液＋Y細胞＋3H?TdR(3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷)＋生理鹽水。
乙組：培養液＋Y細胞＋3H?TdR＋X(用生理鹽水配制)。每組設置若干個重復樣品。
(2)分別測定兩組的CRD(細胞內的放射性強度)，求每組的平均值。
(3)將各樣品在相同且適宜的條件下培養合適時間后，測定其CRD，求每組平均值并進行統計分析。
(要求與說明：答題時用X、CRD、3H?TdR表示相關名詞；Y細胞是能增殖的高等動物體細胞。)
請回答：
實驗目的：__________________________________________________。
答案　探究X對Y細胞增殖的影響
解析　分析實驗分組可知，自變量為是否加入X物質，檢測指標為CRD的大小，且3H?TdR是合成DNA的原料，DNA的合成主要在細胞分裂的過程中發生，由此可以判斷本實驗的目的是探究X對Y細胞增殖的影響。
　變量法尋找實驗目的
(1)根據題目信息，直接寫出實驗目的。
此類題目中往往含有“驗證×××”或“探究×××”的字眼，此即該實驗的目的。
(2)根據實驗裝置或實驗現象，推斷實驗目的。
此類試題首先確定實驗的自變量和因變量，再尋找自變量和因變量之間的關系，此即實驗的目的。通常寫法有：探究××(自變量)的作用、探究××(自變量)對××(因變量)的影響、探究××(自變量)與××(因變量)的關系等。
[練1]　下圖表示3株脫淀粉(經充分“饑餓”處理)的長勢相同的同種植株放在透光的不同鐘罩內。
寫出該實驗目的的推導過程：___________________________________。
答案　?
[練2]　選取同品種、同日齡的健康大鼠若干只，實施切除手術，一段時間后隨機等分成四組，分別注射激素及生理鹽水30天，稱重。實驗結果如下圖曲線。
該實驗的目的是探究__________________________________。
答案　探究胰島素和生長激素對大鼠生長的影響
解析　根據圖中曲線可以判斷該題的自變量為是否加入生長激素、胰島素，檢測指標為大鼠的平均體重，則該實驗的目的是探究胰島素、生長激素對大鼠生長的影響。
二、實驗假設的考查
　用質量分數為2%的秋水仙素處理植物分生組織5～6
h，能夠誘導細胞內染色體數目加倍。那么，用一定時間的低溫(如4
℃)處理水培的洋蔥根尖(2n＝16)，是否也能誘導細胞內染色體數目加倍呢？請對這個問題進行實驗探究。針對以上的問題，你作出的假設是______________________________________________________________。你提出此假設的依據是_______________________________________________________
_________________________________________________________________。
答案　用一定時間的低溫處理水培的洋蔥根尖能夠誘導細胞內染色體數目加倍　低溫能夠影響酶的活性(或紡錘體的形成)，使細胞不能正常進行有絲分裂
解析　假設的提出應該具有一定的科學根據，提出的假設應該是最有可能的而不是隨意猜測，所以探究的課題在題干中也應具有一定的指向性。因此針對題干問題，作出的假設是：用一定時間的低溫處理水培的洋蔥根尖能夠誘導細胞內染色體數目加倍。依據是低溫能夠影響酶的活性(或紡錘體的形成)，使細胞不能正常進行有絲分裂。
　實驗假設的確定方法
(1)假設的確定依據
對探究性實驗來說，假設是對所要研究的對象設想一種或幾種可能的答案或解釋，提出可能的實驗原理。
(2)假設的描述
①句式一：“如果……現象，則……結論”。
②句式二：“當條件X存在時，事件P(實驗現象)會發生”或“當條件X存在時，事件P(實驗現象)不發生”或“當條件X存在時，對事件P(實驗現象)沒有影響”。
[練3]　將植物細胞置于外界溶液中可以發生滲透失水和吸水現象，針對這一現象回答下列問題：
(1)水分子進出植物細胞要經過原生質層，原生質層是選擇透過性膜，那么原生質層是否相當于半透膜？請針對這個問題作出假設：__________________________________________________________________。
(2)某小組用紫色洋蔥鱗片葉、刀片、鑷子、滴管、載玻片、蓋玻片、吸水紙、顯微鏡、質量濃度為0.3
g/mL的蔗糖溶液、清水為實驗材料，觀察植物細胞質壁分離及復原實驗。回答下列問題：
①如果成功完成這個實驗，所觀察到的結果能否支持該小組提出的假設？
②如果不能支持，請解釋原因；如果能支持，闡述得出“原生質層相當于一層半透膜”的合理推理。(可以結合教材的相關知識)
答案　(1)原生質層相當于半透膜
(2)①能支持。
②滲透作用發生的兩個條件：一是有半透膜，二是半透膜兩側存在濃度差。水分子可以自由透過半透膜，當半透膜兩側有濃度差時，水分子會從低濃度溶液流向高濃度溶液，即表現出滲透作用。成熟植物細胞大部分被液泡占據，水分子進出需要經過原生質層，如果原生質層相當于半透膜，將植物細胞浸潤在0.3
g/mL的蔗糖溶液中，植物細胞會失水，原生質層會與細胞壁分離，當質壁分離的細胞又浸潤到清水中，細胞吸水膨脹，發生質壁分離的復原。那么反推，當看到質壁分離及復原現象，說明植物細胞在發生滲透作用，植物細胞水分進出需要經過原生質層，即原生質層就相當于一層半透膜。
解析　“觀察植物細胞質壁分離及復原實驗”說明成熟的植物細胞是一個滲透系統，可以證明原生質層相當于一層半透膜。論證的邏輯前提有兩方面，一是細胞吸水和失水需要經過原生質層，如果原生質層是半透膜，同時原生質層兩側有濃度差，就可以發生滲透作用。二是植物細胞發生滲透作用失水，原生質層就會收縮，而細胞壁收縮性小，這樣就可以觀察到質壁分離現象，而將質壁分離的細胞放在清水中時，又可觀察到植物細胞質壁分離的復原。因此，如果看到質壁分離及復原現象就可以證明發生了滲透作用，即原生質層相當于一層半透膜。
三、實驗原理的考查
　庫爾勒香梨果實中存在游離態和結合態兩大類呈香物質。結合態呈香物質大部分以糖苷形式存在，本身沒有香氣，但在β－D－葡萄糖苷酶的作用下能分解釋放出具有揮發性的游離態呈香物質。若香梨在貯藏期間上述轉變過程迅速，會導致部分香氣成分喪失，影響果實的風味和品質。科研人員進行了相關實驗，并對β?D?葡萄糖苷酶的含量進行檢測(實驗結果如圖所示)，請分析回答：
(1)本實驗的目的是_____________________________________________。
(2)本實驗的原理
對硝基苯?β?D－葡萄糖苷(pNPG)對硝基苯酚
①對硝基苯?β?D－葡萄糖苷(pNPG)與香梨中的________________分子結構相似，能在β?D－葡萄糖苷酶作用下生成對硝基苯酚，對硝基苯酚在堿性條件下顯黃色。
②由于不同香梨中的________________不同，以上反應完成后，在堿性條件呈現的黃色深淺不同，在對硝基苯酚的最佳吸收波長處測定的吸光值也不同。與事先配制好的對硝基苯酚標準溶液的________進行比較，確定________含量，然后推算出______________________。
(3)實驗步驟
提取樣液：定期稱取不同貯藏條件下的香梨10.0
g，立即在液氮下研磨成粉末，加入適量經預冷的pH＝6.0的緩沖液，在冰浴下研磨成勻漿，于4
℃條件下離心獲得的上清液即為β?D－葡萄糖苷酶粗提取液，用pH＝6.0的緩沖液定容至10
mL，置于4
℃條件下保存備用。
檢測樣液：在10
mL試管中依次加入0.6
mL緩沖液、1.0
mL酶粗提取液和0.2
mL
10
mmol/L對硝基苯?β?D－葡萄糖苷混合均勻，迅速蓋上試管塞后立即放到37
℃條件下反應60
min后，加入Na2CO3終止反應，反應后有對硝基苯酚生成，且對硝基苯酚在堿性環境下顯黃色。然后在對硝基苯酚的最佳吸收波長處測定其吸光值。
①提取樣液過程必須在低溫條件下進行的原因是____________________。
②檢測樣液時，酶促反應需控制在pH＝6.0、37
℃條件下完成，其最可能的原因是____________________________________________。
(4)實驗結論：在四種不同條件下貯藏的香梨中游離態呈香物質均在貯藏________天時相對較多，在________貯藏時，香梨的風味和品質最佳。
答案　(1)研究不同貯藏條件下β?D－葡萄糖苷酶含量的變化規律或探究不同貯藏條件對β?D－葡萄糖苷酶含量的影響
(2)①結合態的呈香物質　②β?D－葡萄糖苷酶的含量　顏色(或吸光值)　對硝基苯酚　β?D－葡萄糖苷酶的含量
(3)①保持β?D－葡萄糖苷酶含量(或防止β?D－葡萄糖苷酶失活，排除溫度對酶活性的影響)　②此條件下酶的活性最高(或pH＝6.0是β?D－葡萄糖苷酶的最適pH，37
℃是β?D－葡萄糖苷酶的最適溫度)
(4)40　1%涂膜
解析　(1)該實驗的自變量是庫爾勒香梨果實的貯藏條件，因變量是β?D－葡萄糖苷酶含量變化，因此，此實驗的目的是研究不同貯藏條件下β?D－葡萄糖苷酶含量的變化規律或探究不同貯藏條件對β?D－葡萄糖苷酶含量的影響。
(2)①對硝基苯?β?D－葡萄糖苷(pNPG)與香梨中的結合態呈香物質的分子結構相似。②由于不同香梨中的β?D－葡萄糖苷酶的含量不同，以上反應完成后，在堿性條件下呈現的黃色深淺不同，在對硝基苯酚的最佳吸收波長處測定的吸光值也不同，與事先配制好的對硝基苯酚標準溶液的顏色進行比較，確定對硝基苯酚含量，然后推算出β?D－葡萄糖苷酶的含量。
(4)根據曲線變化規律可知，在四種不同條件下貯藏的香梨中，游離態呈香物質均約在貯藏40天時相對較多，在1%涂膜貯藏時，游離態呈香物質含量最低，香氣成分喪失最少，香梨的風味和品質最佳。
　掌握實驗原理確定方法
(1)實驗原理就是進行實驗的理論依據，包括選擇實驗材料的依據、作出假設的依據、設置實驗步驟的依據、分析現象結果的依據(或原因)、確定觀測指標的依據(或原因)。因此，要熟知教材實驗中涉及的各種試劑的選擇依據及相應的生理過程，進而確定實驗原理。
(2)實驗原理可以從三個方面來書寫
①自變量作用的科學依據。實驗中涉及的科學依據必須是經證明的科學理論，往往來源于教材，如胰島素能降低血糖濃度，還原糖與斐林試劑水浴加熱時產生磚紅色沉淀等。
②因變量的獲得。因變量是實驗現象與結果出現的原因，如在驗證甲狀腺激素具有促進動物新陳代謝的作用時，甲狀腺激素能促進新陳代謝，加速體內物質的氧化分解，從而使耗氧量和活動量加大。
③因變量檢測指標，如觀察特異性顏色變化、溶液混濁度等，觀察形態結構、生理特征變化等，測量生長發育速度、生化反應速度等。實驗原理一般由三段組成：自變量和因變量的關系＋因變量的觀測指標＋實驗具體過程概括。在表述時一般使用陳述句而不用疑問句，用肯定句而不用否定句。
[練4]　為了驗證胰島素具有降低血糖的作用，以小鼠的活動狀況為觀察指標設計實驗。某同學的實驗方案如下：
①將正常小鼠隨機分成A、B兩組，觀察并記錄其活動狀況。
②A組小鼠注射適量胰島素溶液，B組小鼠注射等量生理鹽水。一段時間后，A組小鼠會出現四肢無力，活動減少，甚至昏迷等低血糖癥狀，B組小鼠活動狀況無變化。
③A組小鼠出現低血糖癥狀后，分別給A、B兩組小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段時間后，A組小鼠低血糖癥狀緩解，B組小鼠活動狀況無變化。
請回答：
該實驗的原理：_______________________________________________。
答案　胰島素具有降低血糖的作用。體內胰島素含量過高引起血糖下降，機體出現活動減少，甚至昏迷等低血糖癥狀，此癥狀可以通過補充葡萄糖溶液得到緩解
解析　該實驗的原理由實驗目的“驗證胰島素具有降低血糖的作用”得出，即胰島素能夠降低血糖。
四、變量控制與實驗設計思路
　已知垂體受到下丘腦和甲狀腺的雙重調節，使生物體內促甲狀腺激素(TSH)含量保持相對穩定。為進一步驗證下丘腦和甲狀腺對垂體TSH分泌量的調節作用，請根據以下提供的實驗材料，設計實驗并分析。
實驗材料：動物細胞培養瓶若干和其他相關的培養和測定儀器、大白鼠的下丘腦細胞懸液和垂體細胞懸液、動物細胞培養液(不含TSH)、甲狀腺激素溶液。
(要求與說明：細胞培養條件適宜；TSH含量測定的具體方法不作要求。)
(1)實驗思路：____________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)預測實驗結果：________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)①取四個動物細胞培養瓶，分別標號為A、B、C、D，各加入等量的動物細胞培養液
②A：加入垂體細胞懸液；B：加入垂體細胞懸液＋甲狀腺激素溶液；C：加入垂體細胞懸液＋下丘腦細胞懸液；D：加入下丘腦細胞懸液
③將上述四個動物細胞培養瓶放在相同且適宜的條件下培養相同一段時間；
④測定各培養瓶中TSH的含量并記錄
(2)A瓶作為對照組；B瓶TSH的分泌比A瓶減少；C瓶TSH的分泌比A瓶增加；D瓶檢測不到TSH
解析　(1)本實驗的目的是驗證下丘腦和甲狀腺對垂體TSH分泌量的調節作用。取四個動物細胞培養瓶，分別標號為A、B、C、D，各加入等量的動物細胞培養液。A：加入垂體細胞懸液(作為對照)；B：加入垂體細胞懸液＋甲狀腺激素溶液(驗證甲狀腺對垂體TSH分泌量的調節作用)；C：加入垂體細胞懸液＋下丘腦細胞懸液(驗證下丘腦對垂體TSH分泌量的調節作用)；D：加入下丘腦細胞懸液。將上述四個動物細胞培養瓶放在相同且適宜的條件下培養相同一段時間后測量各培養瓶中TSH的含量。
(2)預測實驗結果：A瓶作為對照組；B瓶加入甲狀腺激素，甲狀腺激素達到一定濃度后，會反饋給垂體抑制TSH的分泌；C瓶下丘腦通過釋放促甲狀腺激素釋放激素(TRH)，來促進垂體合成和分泌促甲狀腺激素(TSH)；D瓶檢測不到TSH。
1．實驗思路確定方法
實驗思路不同于實驗步驟，實驗步驟是詳細的可操作性較強的實驗過程(填寫實驗步驟要求學生對實驗的選材、分組、處理等均要寫出具體要求及詳細內容)，而實驗思路不需要寫出具體的可直接操作的步驟，只需要有一個大致的實驗設計過程即可。實驗思路一般用一句話表述為：用某方法處理某材料，觀察其對某方面的影響效果。描述實驗思路的要點是答出自變量、因變量、對照思想、檢測指標，而不是具體可操作性的設計。在控制無關變量時，實驗思路中只要提到“相同且適宜”即可，具體操作時不同的實驗者可以采用不同的方法去控制。
2．實驗設計的“變量”有三種
自變量、因變量、無關變量。通常所說的實驗設計遵循單一變量原則中的“單一變量”就是指自變量。在實驗設計時，無關變量控制的方法如下：
消除法
排除或隔離無關變量對實驗結果的影響。例如，驗證“生長素能促進果實發育”的實驗中，有一組要求無生長素，需開花前用紙袋將雌花套住，隔離外來花粉的干擾
恒定法
在整個實驗中，盡量使所有的實驗條件、實驗處理、實驗對象等都恒定不變。例如，在“探究淀粉酶對淀粉和蔗糖水解的作用”實驗中，始終將試管處于恒溫水浴中，以消除溫度這一無關變量對實驗的影響
平衡法
設立對照組，除自變量外，無關變量對實驗組與對照組的影響都是均等的。從而可平衡無關變量的影響，得到實驗單一變量的效果
[練5]　谷類種子和油料種子分別以淀粉和脂肪為主要儲能物質，種子萌發時這兩種物質都可氧化分解為CO2和H2O。請回答問題：
(1)淀粉和脂肪兩種物質中，________是細胞內更優良的儲能物質，從元素組成上看，原因是____________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)現有谷類種子和油料種子各一組，請根據種子在適宜條件下萌發時的O2消耗量與CO2釋放量的關系，設計實驗以確定種子的類型，簡要寫出：①實驗思路；②預期實驗結果及結論。
答案　(1)脂肪　脂肪分子中氧的含量遠遠少于淀粉，而氫的含量更多
(2)①分別檢測這兩組種子萌發時O2消耗量和CO2釋放量的比值(或分別檢測這兩組種子萌發時CO2釋放量和O2消耗量的比值)，比較兩組比值的大小。②萌發時O2消耗量和CO2釋放量的比值低(或CO2釋放量和O2消耗量的比值高)的一組為谷類種子；萌發時O2消耗量和CO2釋放量的比值高(或CO2釋放量和O2消耗量的比值低)的一組為油料種子。
[練6]　為了研究脫落酸對植物葉柄的脫落效應，某同學利用某植物莖段(如圖)進行了相關實驗探究，其中不同濃度的脫落酸是用蒸餾水配制的。請回答下列問題：
(1)請補充對脫落酸濃度的設置：10
μg/mL、1
μg/mL、________、0.01
μg/mL、0
μg/mL。
(2)選擇生長狀況相同的該植物莖段若干，將其葉片切去，僅剩葉柄，這樣做的目的是__________________________________。然后用脫脂棉將切口包好。
(3)實驗步驟：將切去葉片的植物莖段均分為五組，分別放在盛有等量蒸餾水的小燒杯中，記為甲、乙、丙、丁、戊，分別在甲、乙、丙、丁葉柄脫脂棉上滴加__________________________________，戊的葉柄滴加等量的蒸餾水。
(4)用玻璃棒輕觸葉柄，以________________為觀察指標，每天定時觀察。請設計一個記錄實驗結果的表格。
答案　(1)0.1
μg/mL
(2)防止自身產生的脫落酸對實驗結果產生影響
(3)適量且等量的不同濃度的脫落酸溶液
(4)葉柄脫落時間　如表
脫落酸濃度(μg/mL)
0
0.01
0.1
1
10
葉柄脫落時間
　
　
　
　
　
解析　(1)根據已經給出的濃度可以推出，空缺的濃度為0.1
μg/mL。
(2)脫落酸的合成部位是根冠、萎蔫的葉片等，實驗過程中應排除無關變量對實驗結果的干擾，故去除葉片是為了防止自身產生的脫落酸對實驗結果產生影響。
(3)實驗應遵循單一變量原則和對照原則，本實驗的自變量是脫落酸濃度，故對實驗組的處理應是在脫脂棉上滴加適量且等量的不同濃度的脫落酸溶液，對照組應滴加等量的蒸餾水。
(4)經分析可知，本實驗應以葉柄脫落的時間為觀察指標，在設計記錄實驗結果的表格時，應注意將自變量與實驗結果(觀察指標)體現出來，具體見答案。
[練7]　酶是活細胞產生的一類有機物，在細胞代謝中發揮重要的作用。請回答與酶有關的問題：
(1)真核細胞內酶的合成場所有____________，細胞內酶的合成________(填“能”或“不能”)影響生物的性狀。
(2)酶的特性可通過實驗進行驗證。現有質量分數為10%的淀粉溶液、質量分數為10%的蔗糖溶液、質量分數為10%的麥芽糖溶液、蔗糖酶溶液、清水；半透膜(只允許水分子通過)；長頸漏斗、燒杯、底部中央可放置半透膜的U形管各一個。請根據滲透作用的原理，選用一套裝置以及實驗材料設計實驗，實驗現象能支持酶的催化作用具有專一性，要體現等量原則等實驗設計的基本原則。請寫出最合理的實驗思路及實驗預期。
______________________________________________________________。
答案　(1)細胞核、核糖體　能
(2)實驗思路：在底部中央放置半透膜的U形管兩側分別加入等量的質量分數為10%的蔗糖溶液和質量分數為10%的麥芽糖溶液，再在兩側各加等量的蔗糖酶溶液，適宜溫度下一段時間后，觀察兩側液面的變化。
實驗預期：蔗糖溶液一側液面明顯升高，則支持酶的催化作用具有專一性(或麥芽糖溶液一側液面明顯降低，則支持酶的催化作用具有專一性)
解析　(1)酶絕大多數是蛋白質，少數是RNA，因此真核細胞內酶的合成場所有細胞核和核糖體，酶具有催化作用，細胞內酶的合成能影響細胞內的化學反應，從而影響生物的性狀。
(2)根據題目要求及材料用具，等體積的質量分數相同的蔗糖溶液和麥芽糖溶液中溶質微粒數目相同，多于等體積同質量分數的淀粉溶液，實驗中應將等體積的質量分數為10%的蔗糖溶液和麥芽糖溶液置于U形管半透膜的兩側，根據都加入等量蔗糖酶溶液保溫一段時間后液面的變化判斷酶的催化作用。因為酶的催化具有專一性，1分子的蔗糖被蔗糖酶分解為1分子的葡萄糖和1分子的果糖，溶質數量多，溶液濃度高，水分會由麥芽糖溶液一側進入到蔗糖溶液一側，導致蔗糖溶液一側液面升高。
五、實驗步驟及方案設計的考查
　研究證實，多巴可以在人體內轉化形成多巴胺；藥物利血平可完全消耗神經末梢中的多巴胺。為驗證“多巴胺缺乏是引起運動震顫的原因”，請依據所給材料和用品補充實驗步驟。
(1)主要實驗材料和用品：小鼠、生理鹽水、用生理鹽水配制的一定濃度的利血平溶液、用生理鹽水配制的一定濃度的多巴溶液等。
(2)實驗步驟
①把________________的同性別健康小鼠隨機分為數量相等的A、B兩組。
②A組注射一定濃度的利血平溶液，B組注射____________。隨后在相同的條件下飼養，觀察并記錄小鼠的運動狀況。
③繼續實驗：A組________________________，B組____________________，繼續飼養，觀察并記錄小鼠的運動狀況。
答案　(2)①生長發育狀況相同　②等量的生理鹽水　③注射適量一定濃度的多巴溶液　注射等量的生理鹽水
解析　(2)①該實驗的自變量是多巴胺的有無，據題意要先完全消除多巴胺，觀察小鼠癥狀，而后恢復多巴胺的水平，觀察小鼠癥狀有無變化，同時將該組小鼠與另一組體內多巴胺水平始終保持穩定的小鼠對照。在實驗過程中要體現單一變量原則和對照原則等，故分組時要將生長發育狀況相同的同性別小鼠均等分組；②A組(實驗組)注射一定濃度的利血平溶液，B組作為對照組要注射等量的生理鹽水；③觀察記錄小鼠運動情況后，要恢復多巴胺水平，進一步驗證結論，所以，A組注射適量一定濃度的多巴溶液，B組注射等量的生理鹽水，繼續觀察小鼠運動情況。
1．實驗過程設計
(1)取材、分組、編號——共性處理
[方法]　將若干生長狀況、大小等相同的材料均分為若干組，并用A、B、C……或甲、乙、丙……進行標號；
[語言描述]　①若實驗材料為植物，可描述為“選擇長勢相同、大小相似的同種植物隨機等量分組，分別編號為A、B、C……”；
②若實驗材料為動物，可描述為“選擇年齡、體重、健康狀況相同的某種動物隨機等量分組，分別編號為1、2、3……”；
③若實驗材料為溶液，可描述為“取兩支(或多支)試管，分別編號為甲、乙(或甲、乙、丙……)，各加入等量的某溶液”。
(2)相同處理和不同處理——變量控制
[方法]　第一，不施加實驗變量(自然條件或模擬自然條件)的設為對照組；施加實驗變量的設為實驗組(或是相互對照組)。第二，控制無關變量，即其他條件相同且適宜，試劑等量且適量；
[語言描述]　可通過“適量”和“等量”表達出來，如“在A、B兩組均加入等量的(或相同的)……”；A組加適量的……(實驗處理)，B組加等量的……(對照處理)；其他條件相同且適宜(實驗組進行處理——主要是描述“自變量”，平衡“無關變量”)。
(3)檢測、觀察、統計、比較——結果處理
[方法]　反應(生化鑒定類)或培養(生理實驗類)相同時間后，觀察指標(顏色變化、沉淀反應；形態結構、生理特征變化等)或測定指標(生長發育速度、生化反應速度等)并記錄數據；
[語言描述]　將兩套(或多套)裝置放在相同且適宜的環境中培養(或用相應方法處理，如振蕩、加熱等)一段時間后，觀察(或測定)……記錄數據并進行相關處理(求平均值等)。實驗結果處理——主要描述因變量，如：A組中出現了……現象，B組中出現了……現象。
2．實驗設計就是對單因子做加法和減法
[練8]　植物生理學家希爾發現，將葉綠體分離后置于試管中，在試管中加入適當的“氫受體”，如二氯酚吲哚酚(簡稱DCPIP)，那么照光后便會使水分解并放出氧氣，這個反應被稱為“希爾反應”。反應的過程如下(注：DCPIP是一種可以接受氫的化合物，在氧化態時是藍色，在還原態時是無色)
DCPIP(藍色)＋H2ODCPIP－H2(無色)＋O2
為驗證“希爾反應”需要光能和葉綠體，現提供如下材料和用品：試管若干、離體葉綠體、0.5
mol/L蔗糖溶液、1%DCPIP溶液、蒸餾水、量筒、錫箔紙、離心機。
請依據“希爾反應”涉及的實驗原理，把下面的實驗設計補充完整，并回答有關問題：
(1)方法步驟
第一步：離體葉綠體溶解于0.5
mol/L蔗糖溶液制備成葉綠體懸浮液。
第二步：選取3支試管，編上1號、2號和3號。
第三步：
①向1號試管中加入1%
DCPIP溶液0.5
mL和葉綠體懸浮液5
mL，給予光照處理。
②向2號試管中加入____________________________，__________________處理。
③向3號試管中加入_________________________________，____________處理。
第四步：將上述試管放置在溫度等其他條件相同且適宜的環境中一段時間。
第五步：一段時間后，對各試管用離心機離心5分鐘，觀察試管內上清液的顏色。
(2)實驗結果及相應的結論
觀察結果：離心后1～3三支試管內上層清液的顏色依次為：________________________；為什么不直接觀察試管內的溶液顏色而是要在離心后觀察上清液的顏色？__________________________。
實驗結論：“希爾反應”需要光能和葉綠體。
答案　(1)②1%
DCPIP溶液0.5
mL和葉綠體懸浮液5
mL　用錫箔紙遮光(或黑暗)　③1%
DCPIP溶液0.5
mL
和0.5
mol/L蔗糖溶液5
mL　給予光照
(2)1號無色，2號、3號藍色　排除葉綠體顏色的干擾
解析　本實驗的目的是驗證“希爾反應”需要光能和葉綠體，所以實驗的自變量分別是是否有光照和葉綠體，通過觀察二氯酚吲哚酚是否褪色來確定“希爾反應”是否發生。
(1)1號試管為對照組(處于正常狀態下)，根據單一變量原則和對照原則可推知，應向2號試管中加入1%
DCPIP溶液0.5
mL和葉綠體懸浮液5
mL，用錫箔紙遮光(或黑暗)處理；應向3號試管中加入1%
DCPIP溶液0.5
mL和0.5
mol/L蔗糖溶液5
mL，給予光照處理。
(2)根據三支試管中加入的物質和條件可以判斷1號試管進行了光反應，2號試管、3號試管不能進行光反應。1號試管由于可以進行光反應導致二氯酚吲哚酚褪色，所以1號試管無色；2號試管和3號試管由于不能進行光反應，二氯酚吲哚酚不褪色，仍然顯示藍色。葉綠體本身為綠色，為排除葉綠體顏色的干擾，不能直接觀察試管內的溶液顏色而是要在離心后觀察上清液的顏色。
[練9]　大菱鲆是我國重要的海水經濟魚類。研究性學習小組嘗試對大菱鲆消化道中蛋白酶的活性進行研究。
(1)查詢資料得知，18
℃時，在不同pH條件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如圖1。由圖可知，在各自最適pH下。三種蛋白酶催化效率最高的是________________。
(2)資料表明大菱鲆人工養殖溫度常年在15～18
℃之間。學習小組假設：大菱鲆蛋白酶的最適溫度在15～18
℃之間。他們設置15
℃、16
℃、17
℃、18
℃的實驗溫度，探究三種酶的最適溫度。
①探究實驗中以干酪素為底物。干酪素的化學本質是________，可用________試劑鑒定。
②胃蛋白酶實驗組和幽門盲囊蛋白酶實驗組的pH應分別控制在________。
③為了控制實驗溫度，裝有酶底物的試管應________以保持恒溫。單位時間內________________可以表示蛋白酶催化效率的高低。
④實驗結果如圖2，據此能否確認該假設成立？________。理由是____________________________________________________。
(3)研究還發現大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低。所以人工養殖投放的飼料成分中要注意降低________________的比例，以減少對海洋的污染。
答案　(1)幽門盲囊蛋白酶
(2)①蛋白質　雙縮脲　②2和8　③水浴　底物消耗量(或產物生成量)　④不能　據圖可知酶活性隨溫度提高逐步升高，酶活性峰值未出現
(3)淀粉、脂肪
解析　(1)由坐標圖中三種酶的活性可知，在最適pH時，幽門盲囊蛋白酶的活性最高，因此幽門盲囊蛋白酶的催化效率最高。
(2)①本實驗是探究蛋白酶的最適溫度，因此實驗需要的底物為蛋白質，鑒定蛋白質可用雙縮脲試劑，該試劑可與蛋白質發生紫色反應。②pH為無關變量，應設置為最適pH，由圖1可知，胃蛋白酶和幽門盲囊蛋白酶的最適pH分別是2和8。③蛋白酶催化效率的高低可用單位時間內底物消耗量或產物生成量表示。④由圖2可以看出，溫度從15～18
℃梯度變化過程中，隨著溫度的升高，蛋白酶的活性一直在增強，沒有出現下降的變化，因此，不能得出大菱鲆蛋白酶的最適溫度在15～18
℃之間。
六、預測實驗結果和結論的考查
　(2013·全國卷Ⅰ)一對相對性狀可受多對等位基因控制，如某種植物花的紫色(顯性)和白色(隱性)這對相對性狀就受多對等位基因控制。科學家已從該種植物的一個紫花品系中選育出了5個基因型不同的白花品系，且這5個白花品系與該紫花品系都只有一對等位基因存在差異。某同學在大量種植該紫花品系時，偶然發現了1株白花植株，將其自交，后代均表現為白花。
回答下列問題：
(1)假設上述植物花的紫色(顯性)和白色(隱性)這對相對性狀受8對等位基因控制，顯性基因分別用A、B、C、D、E、F、G、H表示，則紫花品系的基因型為________________________；上述5個白花品系之一的基因型可能為______________________________(寫出其中一種基因型即可)。
(2)假設該白花植株與紫花品系也只有一對等位基因存在差異，若要通過雜交實驗來確定該白花植株是一個新等位基因突變造成的，還是屬于上述5個白花品系中的一個，則：
①該實驗的思路：_________________________________________________
_______________________________________________________________；
②預期實驗結果和結論：__________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)AABBCCDDEEFFGGHH
aaBBCCDDEEFFGGHH(或8對等位基因中任意1對等位基因為隱性純合，且其他等位基因為顯性純合)
(2)①用該白花植株的后代分別與5個白花品系雜交，觀察子代花色　②在5個雜交組合中，如果子代全部為紫花，說明該白花植株是新等位基因突變造成的；在5個雜交組合中，如果4個組合的子代為紫花，1個組合的子代全為白花，說明該白花植株屬于這5個白花品系之一
解析　(1)植株的紫花和白花是由8對等位基因控制的，紫花為顯性性狀，且5種已知白花品系與該紫花品系都只有一對等位基因存在差異，據此可推斷該紫花品系為8對等位基因的顯性純合子，上述5種白花品系都是只有一對基因為隱性純合，另外7對等位基因為顯性純合，如aaBBCCDDEEFFGGHH、AAbbCCDDEEFFGGHH等。
(2)該紫花品系的后代中出現了1株能穩定遺傳的白花植株，且與紫花品系也只有一對等位基因存在差異，若已知5種白花品系中隱性純合的那對基因分別為aa、bb、cc、dd、ee，則該突變白花植株的基因型可能與上述5種白花品系之一相同，也可能出現隱性純合基因是ff或gg或hh的新突變。判斷這兩種情況的方法是讓該白花植株的后代分別與5個白花品系雜交，若為新等位基因突變，則5種雜交組合中的子代應全為紫花；若該白花植株為上述5個白花品系之一，則與之基因型相同的一組雜交子代全為白花，其余4組雜交子代均為紫花。由此可判斷該突變白花植株的類型。
1.探究性實驗
探究性實驗的結果及結論是不唯一的，解題時要把各種可能的結果全部列出。探究性實驗結果的預測對應假設，需分類討論，可以先分析可能的結論，進而根據各種結論逆推出各種預期結果，最后再將預期結果和結論的順序理清，語言組織好，按照“若出現……（實驗結果），則說明……（實驗結論）”的模式來書寫即可。具體分析流程如下：
→→→
2．驗證性實驗
驗證性實驗的結果與相應結論只需考慮一種情況。一般只有一個結果和一個相應的結論，且結論就在題目中，如“驗證……”“證明……”等。因此，只要依據此結論，結合實驗過程推測出應有的結果，最后正向表述為“出現某結果，則某結論成立。”
具體分析流程如下：
→→→
[練10]　在寒冷環境中，人的體溫調節機理如圖所示。請據圖回答下列問題：
(1)圖中激素b指的是____________。圖中①②③分別為________、________、________(填“＋”或“－”，其中“＋”表示促進，“－”表示抑制)。
(2)當血液中激素c的含量增加到一定程度時，機體會通過相應的調節，使該激素的含量不至于過高。請用箭頭及“＋”或“－”表示激素c對相應器官的調節。(用圖中文字和字母表示)____________________________。
(3)為驗證小白鼠體溫調節中樞是器官A而不是脊髓，某同學用生理狀況相同的小白鼠若干，隨機均分為甲、乙、丙三組，并測量三組小白鼠的體溫，請幫他完善實驗思路并預測實驗結果。_______________________________________。
答案　(1)促甲狀腺激素　＋　＋　＋
(2)激素c器官A；激素c器官B
(3)實驗思路：甲組不做處理，乙組破壞器官A(下丘腦)，丙組破壞脊髓；將三組小白鼠放在相同的寒冷環境中，一段時間后，測量三組小白鼠的體溫并比較體溫是否變化。
預測實驗結果：甲組小白鼠體溫不變化，乙組小白鼠體溫變化，丙組小白鼠體溫不變化
解析　(1)由圖可知，器官A為下丘腦、器官B為垂體，激素a為促甲狀腺激素釋放激素、激素b為促甲狀腺激素、激素c為甲狀腺激素。激素a促進器官B合成并分泌促甲狀腺激素，激素b促進甲狀腺合成并分泌甲狀腺激素，激素c促進機體產熱。
(2)機體通過負反饋調節的方式來維持機體內激素的相對穩定。當體內甲狀腺激素含量增加到一定程度時會抑制下丘腦和垂體合成并釋放促甲狀腺激素釋放激素和促甲狀腺激素。
(3)根據實驗目的“驗證小白鼠體溫調節中樞是器官A而不是脊髓”，設置對照組與實驗組，甲組為空白對照，即不做處理，乙、丙兩組分別破壞下丘腦與脊髓。三組小白鼠應置于相同的寒冷環境中，比較體溫的變化情況。下丘腦是體溫調節中樞，所以甲組和丙組小白鼠體溫應不變化，而乙組小白鼠體溫應發生變化。
[練11]　某二倍體植物寬葉(M)對窄葉(m)為顯性，紅花(R)對白花(r)為顯性(基因M、m與基因R、r在2號染色體上)。現有一寬葉紅花突變體，推測其體細胞內與該表現型相對應的基因組成為圖甲、乙、丙中的一種，其他同源染色體數目及結構正常。現只有各種缺失一條染色體的植株可供選擇，請設計一步雜交實驗，確定該突變體的基因組成是哪一種。(注：各型配子活力相同；控制某一性狀的基因都缺失時，幼胚死亡)
實驗步驟：(1)___________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)觀察、統計后代表現型及比例。
結果預測：(1)若________________________________________，則為圖甲所示的基因組成。
(2)若________________________________________，則為圖乙所示的基因組成。
(3)若________________________________________，則為圖丙所示的基因組成。
答案　方案一實驗步驟：(1)用該突變體與缺失一條2號染色體的窄葉白花植株雜交
結果預測：(1)寬葉紅花與寬葉白花植株的比例為1∶1
(2)寬葉紅花與寬葉白花植株的比例為2∶1
(3)寬葉紅花與窄葉白花植株的比例為2∶1
方案二實驗步驟：(1)用該突變體與缺失一條2號染色體的窄葉紅花植株雜交
結果預測：(1)寬葉紅花與寬葉白花植株的比例為3∶1
(2)后代全部為寬葉紅花植株
(3)寬葉紅花與窄葉紅花植株的比例為2∶1
解析　根據實驗目的，確定該突變體的基因組成即探究該突變體的基因型，而且用于雜交的實驗材料只有各種缺失一條染色體的植株。因探究的基因均位于2號染色體上，因此若選擇一種缺失2號染色體以外的染色體與該突變體雜交，則不能區分三種情況，應選擇缺失一條2號染色體的窄葉白花或窄葉紅花植株與該突變體雜交。若選擇缺失一條2號染色體的寬葉白花或寬葉紅花植株與該突變體雜交，則不能區分三種情況。方案一：現選擇缺失一條2號染色體的窄葉白花植株(mOrO)與該寬葉紅花突變體進行雜交。若為圖甲所示的基因組成，即MMRr與mOrO雜交，后代為MmRr、MORO、Mmrr、MOrO，寬葉紅花∶寬葉白花＝1∶1；若為圖乙所示的基因組成，即MMRO與mOrO雜交，后代為MmRr、MORO、MmrO、MOOO(幼胚死亡)，后代寬葉紅花∶寬葉白花＝2∶1；若為圖丙所示的基因組成，即MORO與mOrO雜交，后代為MmRr、MORO、mOrO、OOOO(幼胚死亡)，寬葉紅花∶窄葉白花＝2∶1。
方案二：選擇缺失一條2號染色體的窄葉紅花植株(mORO)與該寬葉紅花突變體進行雜交。若為圖甲所示的基因組成，即MMRr與mORO雜交，后代為MmRR、MORO、MmRr、MOrO，寬葉紅花∶寬葉白花＝3∶1；若為圖乙所示的基因組成，即MMRO與mORO雜交，后代為MmRR、MORO、MmRO、MOOO(幼胚死亡)，后代全部為寬葉紅花；若為圖丙所示的基因組成，即MORO與mORO雜交，后代為MmRR、MORO、mORO、OOOO(幼胚死亡)，寬葉紅花∶窄葉紅花＝2∶1。
七、實驗方案的評價與修訂
　兩位同學圍繞酶的特性進行了如下探究實驗，請你運用所學知識，指出兩位同學在實驗中存在的問題，并提出修正方案。
(1)同學甲驗證酶具有高效性，取2支試管，均加入2
mL
H2O2
溶液，再分別加入2滴蒸餾水和2滴新鮮土豆研磨液，觀察到加新鮮土豆研磨液的試管有大量氣泡產生，用帶火星的衛生香檢測，衛生香猛烈燃燒，證明酶具有高效性。
存在問題：______________________________________________________。
修正方案：______________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)同學乙探究溫度對酶活性的影響：①取6支試管，編號為A、A1、B、B1、C、C1。在試管A、B、C中都加入等量的淀粉溶液。在試管A1、B1、C1中都加入等量淀粉酶溶液。
②將試管A、A1放入60
℃水中，將試管B、B1放入100
℃水中，將試管C、C1放入冰水中，維持5
min。
③分別將等量的淀粉酶溶液注入相同溫度下的淀粉溶液中，搖勻后，在相應溫度下維持5
min。
④取出試管，用斐林試劑檢測實驗結果。
存在問題：____________________________________________________。
修正方案：____________________________________________________。
答案　(1)對照組設置不對　應將加入“2滴蒸餾水”改為加入“2滴FeCl3溶液”，其余條件都相同
(2)④檢測結果的試劑不合適　應該是取出試管，各加入等量的碘液
解析　(1)驗證酶具有高效性的對照組設置錯誤，對照組應該加等量的無機催化劑(FeCl3)，根據單一變量原則，其他實驗條件相同。
(2)利用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響，不宜用斐林試劑作檢測試劑，因為斐林試劑在使用過程中需要水浴加熱，會影響反應溫度，應該使用碘液作檢測試劑。
　“五看法”評價實驗設計
[練12]　保水劑是一類高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物興趣小組探究“保水劑和氮肥對小麥光合作用的影響”，進行了以下實驗：
材料用具：相同土壤基質栽培的小麥幼苗若干、保水劑、氮肥等。
方法步驟：①選取長勢一致的小麥幼苗若干，平均分為A、B、C三組，分別施用適量的保水劑(60
kg·hm－2)、氮肥(255
kg·hm－2)、保水劑(60
kg·hm－2)＋氮肥(255
kg·hm－2)，置于相同的輕度干旱條件下培養，其他培養條件相同且適宜。
②在小麥灌漿期選擇晴朗無風的上午，于10：00～11：00從每組選取相同數量的葉片，進行CO2吸收量及葉綠素含量的測定。結果(均值)如下表：
組號
CO2吸收量/μmol·m－2·s－1
葉綠素含量/mg·g－1
A
10.66
3.07
B
13.04
3.02
C
15.91
3.05
實驗結論：適量的保水劑與氮肥配施有利于提高小麥光合作用強度。
(1)請指出上述方法步驟的缺陷并改正：
步驟①________________________________________；
步驟②______________________________________。
(2)如不考慮方法步驟中的缺陷，從影響光合作用的內在因素分析，保水劑與氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是____________________________。
(3)實驗測得的CO2吸收量________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用過程中CO2實際消耗量，理由是___________________________________。光合作用強度可通過測定CO2吸收量，也可以通過測定________釋放量計算。
答案　(1)①沒有對照組，應另設不施保水劑和氮肥的一組作為對照　②取材方法不科學，選取的葉片還應取自植株的相同部位
(2)提高了光合作用有關酶的含量與活性
(3)小于　實驗測得的CO2吸收量是光合作用過程中CO2實際消耗量與呼吸作用CO2釋放量之差　O2
解析　(1)實驗中要遵循對照原則和單一變量原則，所以步驟①應該增加正常生長，不做特殊處理的對照組；步驟②要保證無關變量相同，所以取相同部位的葉片。
(2)影響光合作用的內在因素有色素和酶。根據題目表格信息，葉綠素含量幾乎沒有差別，所以保水劑和氮肥配施可能影響酶的數量和活性。
(3)實驗測得的CO2吸收量是光合作用過程中CO2消耗量與呼吸作用CO2釋放量之差，因此實驗測得的CO2吸收量小于光合作用過程中CO2實際消耗量。根據光合作用的化學反應式，光合作用強度可以用單位時間內反應物CO2的消耗量或生成物O2的釋放量來表示。
[練13]　如表所示為某小組為“探究過氧化氫酶的活性是否受pH影響”而設計的實驗操作步驟，據表回答下列問題：
操作步驟
操作方法
試管甲
試管乙
1
加體積分數為3%的過氧化氫溶液
2
mL
2
mL
2
加質量分數為5%的鹽酸
1
mL
—
3
加質量分數為5%的氫氧化鈉溶液
—
1
mL
4
加質量分數為20%的豬肝研磨液
2滴
2滴
5
觀察
較少氣泡
較多氣泡
(1)本實驗的自變量是________，因變量是______________，可觀測的指標是________________________。
(2)上述操作步驟中存在明顯的缺陷，請寫出改進方案：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)為了將此次多余的豬肝研磨液保留到下次使用，應對它進行________(填“高溫”或“冷藏”)處理。
(4)如果用出現同一結果所需要的時間來表示酶的活性，那么所需的時間越長，酶的活性越________(填“高”或“低”)。
答案　(1)pH　過氧化氫分解速率　相同時間內氣泡的產生量
(2)①應將步驟1與4交換順序，②增設試管丙，加2
mL體積分數為3%的過氧化氫溶液和1
mL蒸餾水后，再加入2滴豬肝研磨液，與試管甲、乙對照，其他步驟與試管甲、乙相同
(3)冷藏
(4)低
解析　(1)由題干可知，本實驗的實驗目的是探究過氧化氫酶的活性是否受pH影響，故實驗的自變量為pH，結合表中信息可知，因變量是過氧化氫分解速率，可觀測的指標是(相同時間內)試管中產生氣泡的數量。
(2)本實驗應將步驟1與4交換順序并增加試管丙，將加鹽酸或氫氧化鈉溶液的步驟換為加1
mL蒸餾水，其他步驟與試管甲、乙相同。
(3)過氧化氫酶的化學本質是蛋白質，在高溫下，會變性失活，而低溫下，只是酶活性受到抑制，在適宜條件下，其活性仍能恢復，因此可冷藏處理。
(4)如果用出現同一結果所需要的時間來表示酶的活性，那么所需時間越長，說明酶促反應速率越慢，即酶的活性越低。
1．(2018·全國卷Ⅰ)已知藥物X對細胞增殖有促進作用，藥物D可抑制藥物X的作用。某同學將同一瓶小鼠皮膚細胞平均分為甲、乙、丙三組，分別置于培養液中培養，培養過程中進行不同的處理(其中甲組未加藥物)，每隔一段時間測定各組細胞數，結果如圖所示。據圖分析，下列相關敘述不合理的是(　　)
A．乙組加入了藥物X后再進行培養
B．丙組先加入藥物X，培養一段時間后加入藥物D，繼續培養
C.乙組先加入藥物D，培養一段時間后加入藥物X，繼續培養
D．若藥物X為蛋白質，則藥物D可能改變了藥物X的空間結構
答案　C
解析　根據圖示，相同時間內，乙和丙兩組中的細胞數目都大于甲組，由于甲組未加藥物，且藥物X對細胞增殖有促進作用，所以甲組為對照組，乙組和丙組為加入藥物X組，丙組后半段的細胞數目低于乙組，藥物D可抑制藥物X的作用，說明丙組培養一段時間后又加入了藥物D，因此乙組加入了藥物X，丙組先加入藥物X，后加入藥物D，A、B正確，C錯誤；若藥物X為蛋白質，藥物D可抑制藥物X的作用，因此D可能改變了藥物X的空間結構，使得藥物X失去活性，D正確。
2．(2020·北京等級考)下列高中生物學實驗中，用紫色的洋蔥鱗片葉和黑藻葉片作為實驗材料均可完成的是(　　)
A．觀察葉綠體和細胞質流動
B．提取和分離葉綠素
C．觀察細胞質壁分離及復原
D．觀察細胞的有絲分裂
答案　C
解析　紫色的洋蔥鱗片葉沒有葉綠體，不能用于觀察葉綠體和細胞質流動，也不可以用于提取和分離葉綠素；黑藻葉片含有葉綠體，可以用于葉綠體的觀察實驗，葉綠體中含有葉綠素，該葉片也可以用于提取和分離葉綠素，而且可用葉綠體的運動為標志觀察其細胞質流動，A、B錯誤。質壁分離是指原生質層和細胞壁的分離，原生質層是指細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質，因此含有中央液泡的成熟活植物細胞可以用于觀察細胞的質壁分離及復原，紫色的洋蔥鱗片葉和黑藻葉片都有中央液泡，且可以分別以其紫色液泡、葉綠體作為參照物來觀察細胞的質壁分離及復原，C正確；紫色的洋蔥鱗片葉和黑藻葉片細胞均為高度分化的細胞，一般無分裂能力，均不能用于觀察細胞的有絲分裂，D錯誤。
3．為研究高濃度CO2處理對某種植物的影響，研究人員將對照組植物以大氣CO2濃度處理150天、實驗組植物以高濃度CO2處理相同時間，隨即將兩組植物均轉移至大氣CO2濃度條件進行恢復實驗30天，結果如下圖所示，相關分析不正確的是(　　)
A.高濃度CO2處理結束植物凈光合速率明顯提高
B．氣孔開放度下降導致植物凈光合速率一定下降
C．推測恢復初始時的實驗組凈光合速率低于結束時
D．氣孔開放度下降是植物對高濃度CO2環境的適應
答案　B
4．下列有關實驗的敘述不正確的是(　　)
A．驗證胰島素降低血糖的作用時，先注射胰島素溶液再注射葡萄糖
B．驗證胰高血糖素升高血糖作用時，先饑餓處理再注射胰高血糖素
C．驗證促性腺激素的作用可用垂體提取液處理的飼料飼喂實驗動物
D．驗證甲狀腺激素促進發育作用可用含甲狀腺制劑的飼料飼喂幼齡動物
答案　C
5．(2017·全國卷Ⅰ)根據遺傳物質的化學組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型。有些病毒對人類健康會造成很大危害。通常，一種新病毒出現后需要確定該病毒的類型。
假設在宿主細胞內不發生堿基之間的相互轉換。請利用放射性同位素標記的方法，以體外培養的宿主細胞等為材料，設計實驗以確定一種新病毒的類型。簡要寫出(1)實驗思路；(2)預期實驗結果及結論即可。(要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組)
答案　(1)思路
甲組：將宿主細胞培養在含有放射性標記尿嘧啶的培養基中，之后接種新病毒。培養一段時間后收集病毒并檢測其放射性。
乙組：將宿主細胞培養在含有放射性標記胸腺嘧啶的培養基中，之后接種新病毒。培養一段時間后收集病毒并檢測其放射性。
(2)結果及結論
若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，即為RNA病毒；反之為DNA病毒。
解析　該實驗的目的是鑒定一種病毒的遺傳物質是DNA還是RNA，要求使用的實驗方法是同位素標記法。DNA和RNA的元素組成相同，都含有C、H、O、N、P，因此只標記化學元素是不可行的，而DNA和RNA的不同之處在于含氮堿基和五碳糖不同，因此可在培養基中分別加入含有放射性標記的胸腺嘧啶和含有放射性標記的尿嘧啶，看病毒的增殖是利用了含有放射性標記的胸腺嘧啶來合成DNA，還是利用含有放射性標記的尿嘧啶來合成RNA。
6．在細胞周期中，染色體的兩條姐妹染色單體之間在相同的位置上可能發生部分交換(SCE)。為研究被動吸煙對小鼠骨髓細胞SCE率的影響，科研小組將小鼠置于密閉小室內，每日兩次香煙煙霧染毒30分鐘，分別在第9、18、27天采集小鼠骨髓細胞，鏡檢觀察SCE率，結果如下表：
不同染毒時間對小鼠骨髓細胞SCE率的影響
(1)本實驗的自變量是________，表中數據表明：________________________________、________________________________。
(2)為鏡檢小鼠骨髓細胞的SCE，需對染色體進行染色。實驗前向小鼠注射BrdU,
BrdU與胸腺嘧啶脫氧核苷酸(TdR)結構類似。細胞增殖時，BrdU可取代TdR摻入到新合成的DNA中。用Giemsa染料染色，雙鏈都摻入BrdU的DNA分子所形成的姐妹染色單體著色較淺；而DNA分子中僅有一條鏈摻入BrdU或兩條鏈都不摻入BrdU，所形成的姐妹染色單體著色深。
兩條姐妹染色單體有色差，才可觀察到交換現象，如下圖。
若要觀察某個染色體的兩條姐妹染色單體之間是否發生交換，通常選擇第________個細胞周期________期的細胞。
(3)通常SCE并不改變遺傳物質的組成，原因是________________________。但SCE是染色體發生斷裂和重接而產生的，可能造成________的損傷，因此SCE率可作為檢測誘變劑致畸變的指標。
(4)綜上所述，請提出遠離二手煙的理由
______________________________________________________________。
答案　(1)染毒時間和是否染毒　染毒可導致小鼠骨髓細胞SCE率升高　隨著時間延長，SCE率增加
(2)二　中
(3)兩條姐妹染色單體是由一條染色體復制而來，DNA序列相同　DNA
(4)二手煙中的有害物質可能提高SCE率，造成DNA分子的損傷，從而引起細胞畸變
解析　(1)表中數據是實驗組和對照組不同時間的SCE率，則本實驗的自變量為是否染毒和染毒時間，表中數據表明，染毒可導致小鼠骨髓細胞SCE率升高，且隨著時間延長，SCE率增加。
(2)細胞分裂中期的染色體形態固定，數目清晰，適于觀察染色體。根據半保留復制的特點，向小鼠注射BrdU，第一次分裂DNA復制后，兩條姐妹染色單體所含的DNA均有一條鏈含有BrdU，著色較深；第二次分裂DNA復制后，兩條姐妹染色單體中，一條姐妹染色單體所含的DNA中只有一條鏈含有BrdU，著色較深，另一條姐妹染色單體所含的DNA兩條鏈均含有BrdU，著色較淺，兩條姐妹染色單體有色差，才可觀察到交換現象，所以觀察某個染色體的兩條姐妹染色單體之間是否發生交換，通常選擇第二個細胞周期中期的細胞進行對比觀察。
(3)兩條姐妹染色單體是由一條染色體復制而來的，DNA的堿基序列相同，所以通常SCE并不改變遺傳物質的組成；但SCE是染色體發生斷裂和重接產生的，可能造成DNA的損傷，因此SCE率可作為檢測誘變劑致畸變的指標。
(4)由于二手煙中的有害物質可能提高SCE率，造成DNA分子的損傷，從而引起細胞畸變，所以人們要遠離二手煙。
7．糖尿病是一種最常見的慢性疾病，世界人口中成人患病率是8.5%，主要分為Ⅰ型、Ⅱ型、妊娠期糖尿病和特殊類型糖尿病等多種類型。請回答下列問題：
(1)Ⅰ型糖尿病患者血液中可查出多種自身免疫抗體，如胰島細胞抗體。這些異常的自身抗體可以損傷________細胞，使之不能正常分泌________，引起________水平持續升高，患者出現多飲、多尿、體重降低等癥狀，嚴重的還會導致視力損傷和神經性病變。從免疫學的角度看，Ⅰ型糖尿病屬于一種________病。
(2)有研究表明，糖尿病并發抑郁癥(DD)患者腦部的病變部位主要集中在大腦海馬區，表現為海馬區神經元萎縮、凋亡。為探究DD與海馬區神經元凋亡的關系，研究者設計了兩組實驗：第一組是觀察比較各組鼠的自主活動情況；第二組是對各組大鼠進行“水迷宮”訓練，每日1次，連續4天，于第28日進行水迷宮實驗，記錄各組大鼠逃避潛伏期時間(“逃避潛伏期”是大鼠在水迷宮實驗中找到平臺花費的時間，可作為記憶力水平的指標)。
表1　各組大鼠自主活動情況比較
組別
只數
平均活動次數
a.正常大鼠
10
48.3
b.糖尿病模型鼠
10
18.4
c．抑郁癥模型鼠
10
12.5
d．DD模型鼠
10
7.2
表2　各組大鼠逃避潛伏期比較
組別
只數
平均逃避潛伏期/s
a.正常大鼠
10
16.87
b．糖尿病模型鼠
10
58.00
c．抑郁癥模型鼠
10
76.70
d．DD模型鼠
10
79.82
①研究者設計了4組實驗，其中屬于對照組的是________(用表中分組序號表示)。
②實驗分別測定了四組大鼠的自主活動情況和逃避潛伏期，結果見表1、表2。與正常組大鼠比較，各模型組大鼠自主活動次數均________；與糖尿病模型組比較，DD模型組大鼠逃避潛伏期________。據此可推測，DD大鼠__________________，導致活動能力和記憶能力下降。
③為進一步驗證上述推測，用________(儀器)可檢測各組大鼠的海馬區神經元損傷(凋亡)數量，預期的結果是
______________________________________________________________。
若預期結果與實際檢測結果一致，則可由此推測，糖尿病會加重海馬區神經元損傷，最終發展成糖尿病并發抑郁癥。
(3)根據以上研究結果，為減少糖尿病對人體帶來的長期繼發性影響和相應的危害，請為糖尿病患者的健康生活，提出一條除嚴格控制血糖以外的、合理的建議______________________________________________________________。
答案　(1)胰島B　胰島素　血糖　自身免疫
(2)①a、b、c
②明顯減少　明顯延長　海馬區神經元受損(凋亡)
③顯微鏡　DD組大鼠海馬區神經元數量明顯少于其他三組(DD組大鼠海馬區神經元受損數量明顯多于其他三組)
(3)檢查自身免疫異常的狀況，減少對胰島細胞的損傷；關注自身的神經損傷和心理狀況；進行身體以及腦力的鍛煉活動；多進行社交活動保持良好心情；發現情緒異常及時進行心理和藥物治療(答出其中一項即可)
8．氣孔開閉是植物重要生命活動，其機理比較復雜，科研人員為此進行相關實驗。
(1)研究表明：乙烯作為______________可能參與調節氣孔開閉。科研人員使用不同濃度的ACC(乙烯前體，分解后產生乙烯)和乙烯在光下處理蠶豆的葉片3小時后，顯微鏡下觀測氣孔孔

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