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(共59张PPT)
专题八 实验与探究
第14讲　实验与探究
思维导图体系构建
第14讲　实验与探究
1．(必修1 P47“科学方法”)怎样用差速离心法将各种细胞器分离开？
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2．(必修1 P51“科学方法”)什么叫同位素标记法？
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教材剖析扩展提升
提示：将细胞膜破坏后，形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆；将匀浆放入离心管中，用高速离心机在不同的转速下进行离心处理，就能将各种细胞器分离开。
提示：科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。这种方法叫作同位素标记法。
第14讲　实验与探究
3．(必修1 P78“科学方法”)什么是自变量、因变量和无关变量？什么是对照实验？
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教材剖析扩展提升
提示：实验中人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量；因自变量改变而变化的变量叫作因变量；除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。除作为自变量的因素外，其余因素都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。
第14讲　实验与探究
4．(必修1 P90“探究·实践”)说出检测酵母菌培养液中有CO2产生的两种方法。
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教材剖析扩展提升
提示：CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
第14讲　实验与探究
5．(必修1 P92“科学方法”)设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验。对比实验中两组都是实验组，两组之间相互对照。教材中哪些实验是对比实验？
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教材剖析扩展提升
提示：探究酵母菌细胞呼吸的方式；鲁宾和卡门的同位素标记法实验；赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验等。
第14讲　实验与探究
1．在探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度实验中，在探究实验正式开始前，应该进行过一系列预实验。做预实验的主要目的是_______________
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2．给小球藻提供C18O2和H2O，一段时间后，释放的O2中含有18O，O2中含有18O的原因是________________________________________________________
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教材剖析扩展提升
答案：为进一步实验摸索条件，可以确定有效浓度的大致范围；检验实验设计的科学性和可行性
第14讲　实验与探究
3．为什么不能对细胞有丝分裂过程进行连续观察？如何才能找到细胞分裂各个时期的细胞？
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教材剖析扩展提升
答案：解离过程中细胞已经死亡，观察到的只是一个固定时期；如果要找到各个分裂时期的细胞，要不断移动装片，在不同的视野中寻找。
第14讲　实验与探究
4．进行样方法调查时，为何要强调“随机取样”？样方多少会影响调查结果吗？_______________________________________________________________
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教材剖析扩展提升
答案：为了确保所选择的样方具有代表性，不受主观因素的影响，使通过样方法统计的结果(估算值)能更接近真实情况，应做到“随机取样”；调查时若样方的数量太少，其统计结果的误差可能较大。一般而言，样方越多，其统计结果越接近真实情况。但是，样方数量太多，整体取样花费的时间、精力就越多。从统计学上看，一定数量的样方即可以保证统计结果的真实性。
第14讲　实验与探究
考点一　教材基础实验
(2023·湖南卷)某些植物根际促生菌具有生物固氮、分解淀粉和抑制病原菌等作用。回答下列问题：
(1)若从植物根际土壤中筛选分解淀粉的固氮细菌，培养基的主要营养物质包括水和________。
(2)现从植物根际土壤中筛选出一株解淀粉芽孢杆菌H，其产生的抗菌肽抑菌效果见表。据表推测该抗菌肽对______________________的抑制效果较好，若要确定其有抑菌效果的最低浓度，需在__________μg·mL－1浓度区间进一步实验。
教材剖析扩展提升
第14讲　实验与探究
注：“＋”表示长菌，“－”表示未长菌。
教材剖析扩展提升
测试菌 抗菌肽浓度/(μg·mL－1) 55.20 27.60 13.80 6.90 3.45 1.73 0.86
金黄色葡萄球菌 － － － － － ＋ ＋
枯草芽孢杆菌 － － － － － ＋ ＋
禾谷镰孢菌 － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
假丝酵母 － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
第14讲　实验与探究
(3)研究人员利用解淀粉芽孢杆菌H的淀粉酶编码基因M构建高效表达质粒载体，转入大肠杆菌成功构建基因工程菌A。在利用A菌株发酵生产淀粉酶M过程中，传代多次后，生产条件未变，但某子代菌株不再产生淀粉酶M。分析可能的原因是_____________________________________________________________
__________________________________________________ (答出两点即可)。
(4)研究人员通过肺上皮干细胞诱导生成肺类器官，可自组装或与成熟细胞组装成肺类装配体，如图所示。肺类装配体培养需要满足适宜的营养、温度、渗透压、pH以及____________________________________________________
___________________________________________________________________
(答出两点)等基本条件。肺类装配体形成过程中是否运用了动物细胞融合技术______(填“是”或“否”)。
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第14讲　实验与探究
(5)耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是一种耐药菌，严重危害人类健康。科研人员拟用MRSA感染肺类装配体建立感染模型，来探究解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽是否对MRSA引起的肺炎有治疗潜力。以下实验材料中必备的是______。
教材剖析扩展提升
第14讲　实验与探究
①金黄色葡萄球菌感染的肺类装配体　②MRSA感染的肺类装配体　③解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽　④生理盐水　⑤青霉素(抗金黄色葡萄球菌的药物)　⑥万古霉素(抗MRSA的药物)
教材剖析扩展提升
解析：(1)由题意可知，根际促生菌具有固氮作用，可利用空气中的氮气作为氮源，因此用于筛选根际促生菌的培养基的主要营养物质包括水、无机盐和淀粉。(2)由题表可知，在抗菌肽浓度为3.45～55.20 μg·mL－1范围内，金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌均不能生长，表明该抗菌肽对它们的抑菌效果较好；因为抗菌肽的浓度为1.73 μg·mL－1时，它们均能生长，所以要确定抗菌肽抑菌效果的最低浓度，应在1.73～3.45 μg·mL－1的浓度区间进一步实验。(3)在利用A菌株发酵生产淀粉酶M过程中，传代多次后，生产条件未变，但某子代菌株
第14讲　实验与探究
不再产生淀粉酶M，可能的原因是淀粉酶编码基因M发生突变；或者是重组质粒在大肠杆菌分裂过程中丢失。(4)肺类装配体培养需要满足适宜的营养、温度、渗透压、pH以及无菌、无毒环境，含95%空气和5%CO2的气体环境等基本条件；由图示可知，肺类装配体形成的过程中没有运用动物细胞融合技术，只涉及了细胞的分裂和分化等内容。(5)科研人员拟用MRSA感染肺类装配体建立感染模型，来探究解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽是否对MRSA引起的肺炎有治疗潜力，必备实验材料为：②MRSA感染的肺类装配体、③解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽、④生理盐水(设置对照实验使用)、⑥万古霉素(抗MRSA的药物，比较解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽的疗效)，故选②③④⑥。
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第14讲　实验与探究
答案：(1)无机盐、淀粉
(2)金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌　1.73～3.45
(3)淀粉酶编码基因M发生突变；重组质粒在大肠杆菌分裂过程中丢失
(4)无菌、无毒环境，含95%空气和5%CO2的气体环境　否
(5)②③④⑥
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第14讲　实验与探究
1．教材基础实验分类归拢
(1)比较四个显微观察类实验
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实验名称 观察方式 观察对象 细胞状态 染色剂 常用实验材料
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 染色观察 染色体 死 甲紫溶液(或醋酸洋红液) 洋葱根尖
低温诱导植物染色体数目的变化 染色体 死 改良苯酚品红染液 洋葱根尖
第14讲　实验与探究
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观察叶绿体和细胞质的流动 原色观察 叶绿体 活 无 菠菜叶(稍带叶肉的下表皮)、藓类的叶
观察植物细胞的质壁分离与复原 紫色大液泡 活 成熟植物细胞，如紫色洋葱鳞片叶外表皮
续上表
[特别关注]　观察类实验操作的一般流程
第14讲　实验与探究
(2)归纳比较六个检测类实验
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实验名称 试剂 颜色 生物材料 备注
淀粉的检测 碘液 蓝色 脱色的叶片 —
还原糖的检测 斐林试剂 砖红色沉淀 苹果或梨匀浆等 现配现用、水浴加热
脂肪检测 苏丹Ⅲ染液 橘黄色 花生种子切片 需用高倍镜观察
蛋白质检测 双缩脲试剂 紫色 豆浆、稀蛋清等　 先加A液，后加B液，摇匀使用
第14讲　实验与探究
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绿叶中色素的提取和分离 提取液：无水乙醇；　 分离液：层析液 胡萝卜素：橙黄色 叶黄素：黄色 叶绿素a：蓝绿色　 叶绿素b：黄绿色　 新鲜的绿叶(如菠菜叶) 加入二氧化硅是为了研磨得更充分；加入碳酸钙可防止在研磨中色素被破坏
DNA的粗提取与鉴定 NaCl溶液、体积分数为95%的冷酒精、二苯胺 蓝色 鸡血细胞等 需沸水浴
续上表
第14讲　实验与探究
[特别关注]　检测类实验操作的一般流程
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第14讲　实验与探究
(3)对比分析四个调查类实验
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第14讲　实验与探究
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续上表
土壤中小动物类群丰富度的研究 土壤中的小动物　 取样器取样法 记名计算法、
目测估计法
探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化 酵母菌种群 抽样检测法 血细胞计数板显微计数
[特别关注]　调查类实验操作的一般流程
第14讲　实验与探究
2．高中生物常用实验方法归纳
(1)归纳概括常用实验的方法技术
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显微观察法 显微观察类实验(如观察各种各样的细胞)
细胞染色法 ①活细胞染色(健那绿染色线粒体)；②死细胞染色(醋酸洋红液、甲紫溶液等)；③碘染色法(证明光合作用产生淀粉)
纸层析法 ①绿叶中色素的分离；②胡萝卜素的鉴定
离心法 ①差速离心法(分离各种细胞器)；②密度梯度离心法(证明DNA进行半保留复制)
模型构建法 ①物理模型(如构建细胞膜流动镶嵌模型、DNA双螺旋结构模型)；②数学模型(如构建种群数量增长模型)；③概念模型(如构建光合作用、细胞呼吸的过程模型)
第14讲　实验与探究
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续上表
对比实验法 ①探究酵母菌细胞呼吸的方式；②探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度；③探究酶活性的最适温度和最适pH；④比较清水、缓冲液、体液对pH变化的调节作用
同位素标记法 ①分泌蛋白的合成；②光合作用产生的O2的来源、碳的转化途径；③噬菌体侵染细菌的实验
种群密度的调查方法 ①样方法；②标记重捕法；③抽样检测法
类比推理法 ①萨顿用类比推理法提出基因在染色体上的假说；②模拟探究细胞大小与物质运输的关系
假说—演绎法 ①孟德尔两大遗传定律的提出；②摩尔根的果蝇杂交实验；③DNA半保留复制方式的证明
第14讲　实验与探究
(2)对比分析“类比推理法”与“假说—演绎法”
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第14讲　实验与探究
3．归纳整合实验试剂的作用
(1)盐酸在教材实验中的作用
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第14讲　实验与探究
(2)酒精在教材实验中的作用
教材剖析扩展提升
第14讲　实验与探究
(3)归纳概括物质检测中所用试剂和颜色变化
教材剖析扩展提升
第14讲　实验与探究
教材剖析扩展提升
续上表
第14讲　实验与探究
题点一：通过实验材料和试剂的选择与处理，考查理解能力
1．(2023·广东潮州高三统考)遇到不良环境影响时，植物体内的系列胁迫响应相关基因的表达会发生改变，这一过程称为胁迫响应，而胁迫响应相关基因的转录与其启动子区DNA分子的甲基化修饰密切相关。一定浓度的脱落酸溶液(ABA)处理可模拟外界不良环境，使植物产生胁迫响应。科研人员以某种突变体及野生型拟南芥种子为材料，用不同浓度的ABA进行处理，统计种子萌发率，实验结果如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
教材剖析扩展提升
第14讲　实验与探究
A．据图推测较高浓度的ABA对突变体种子萌发的胁迫性更强
B．当植物遇到不良环境影响时，体内ABA的含量会降低
C．DNA甲基化使基因发生突变导致胁迫响应相关基因表达异常
D．植物生长发育的调控是由激素调节和环境因素调节共同完成的
教材剖析扩展提升
第14讲　实验与探究
解析：根据图示可知，当ABA浓度逐渐增大时，突变体的种子萌发率不断下降，推测较高浓度的ABA对突变体种子萌发的胁迫性更强，A项正确；一定浓度的脱落酸溶液(ABA)处理可模拟外界不良环境，使植物产生胁迫响应，当植物遇到不良环境影响时，体内ABA的含量会升高，以度过不良环境，B项错误；DNA甲基化不会改变基因的序列，因此不会发生基因突变，C项错误；植物的生长发育是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的，D项错误。
教材剖析扩展提升
答案：A
第14讲　实验与探究
题点二：围绕实验操作过程和实验结果，提升实验操作能力
2．(2023·广东广雅中学联考)为研究2 mL/支的三合激素使用量(每mL含丙酸率丸素25 mg、黄体酮12.5 mg、苯甲酸二醇1.25 mg，三者均为性激素)对发情奶牛(发情是指家畜在预定发情的时间内不出现发情的一种异常现象)发情率的影响，研究人员进行了相关实验，结果如下表。下列说法正确的是(　　)
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剂量 1支 2支 3支 4支 5支
处理牛(头) 17 50 42 17 12
发情牛(头) 5 36 30 8 3
发情率(%) 29.4 72.0 71.4 47.1 25.0
第14讲　实验与探究
A．由表格数据分析可知，三合激素诱导奶牛发情的作用具有低用量促进，高用量抑制的特点
B．此实验需选择乏情奶牛作为实验对象，表格中的五组实验严格遵循了单一变量原则
C．三合激素只可注射不可口服，注射后可随血液运输至全身各处
D．性激素进入细胞后既不组成细胞结构，也不直接参与细胞代谢
教材剖析扩展提升
解析：图中没有空白对照组，不能得出三合激素诱导奶牛发情的作用具有低用量促进，高用量抑制的特点，A项错误；表中五组实验没有严格的遵循单一变量原则，变量有两个，一个是三合激素的使用量，还有一个是处理奶牛的数量，B项错误；三合激素的化学本质是性激素，不会被肠道中的消化酶分解，可以口服，C项错误；激素既不组成细胞结构，也不直接参与细胞代谢，只起调节作用，D项正确。故选D。
答案：D
第14讲　实验与探究
考点二　高考延伸实验
(2023·湖南卷)长时程增强(LTP)是突触前纤维受到高频刺激后，突触传递强度增强且能持续数小时至几天的电现象，与人的长时记忆有关。下图是海马区某侧支LTP产生机制示意图，回答下列问题：
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第14讲　实验与探究
(1)依据以上机制示意图，LTP的发生属于________(填“正”或“负”)反馈调节。
(2)若阻断NMDA受体作用，再高频刺激突触前膜，未诱发LTP，但出现了突触后膜电现象。据图推断，该电现象与________内流有关。
(3)为了探讨L蛋白的自身磷酸化位点(图中α位和β位)对L蛋白自我激活的影响，研究人员构建了四种突变小鼠甲、乙、丙和丁，并开展了相关实验，结果如表所示：
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第14讲　实验与探究
注：“＋”多少表示活性强弱，“－”表示无活性。
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　　 正常小鼠 甲 乙 丙 丁
α位突变为缬氨酸，该位点不发生自身磷酸化 α位突变为天冬氨酸，阻断Ca2＋/钙调蛋白复合体与L蛋白结合 β位突变为丙氨酸，该位点不发生自身磷酸化 L蛋白编码基因确缺失
L蛋白活性 ＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋ －
高频刺激 有LTP 有LTP ？ 无LTP 无LTP
第14讲　实验与探究
据此分析：
①小鼠乙在高频刺激后______(填“有”或“无”)LTP现象，原因是_______
___________________________________________________________________。
②α位的自身磷酸化可能对L蛋白活性具有________作用。
③在甲、乙和丁实验组中，无L蛋白β位自身磷酸化的组是__________。
教材剖析扩展提升
解析：(1)由题图可以看出，突触前膜释放谷氨酸后，经过一系列的信号变化，会促进NO合成酶生成NO，进一步促进突触前膜释放更多谷氨酸，该过程属于正反馈调节。(2)阻断NMDA受体的作用，不能促进Ca2＋内流，从而不能形成Ca2＋/钙调蛋白复合体，不能促进NO合成酶合成NO，从而不能产生LTP，但是谷氨酸还可以与AMPA受体结合，促进Na＋内流，从而引发电位变化。
第14讲　实验与探究
(3)①由题表数据可以看出，小鼠乙L蛋白突变后，阻断了Ca2＋/钙调蛋白复合体与L蛋白结合，则无法促进NO合成酶生成NO，进而无法形成LTP。②小鼠甲L蛋白的α位突变为缬氨酸以后，该位点不能发生自身磷酸化，与正常小鼠相比(α位可以发生自身磷酸化)，L蛋白活性增强，说明α位发生自身磷酸化可能会对L蛋白的活性起到抑制作用。③丁组小鼠L蛋白编码基因缺失，则不能形成L蛋白，无法发生L蛋白β位自身磷酸化。
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答案：(1)正
(2)Na＋
(3)①无　小鼠乙L蛋白突变后阻断了Ca2＋/钙调蛋白复合体与L蛋白结合，则无法促进NO合成酶生成NO，进而无法形成LTP　②抑制　③丁
第14讲　实验与探究
1．“五看法”分析 、评价实验方案设计
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第14讲　实验与探究
2．实验类型题目的思维模板
(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。
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第14讲　实验与探究
(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。
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第14讲　实验与探究
(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。
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第14讲　实验与探究
(4)设计思路步骤
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第14讲　实验与探究
(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。
3．模仿补充实验步骤
(1)当已给实验步骤有多个变量时，通过拆分法，减少实验变量，遵循单一变量原则，构建多组实验，模式如图：
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第14讲　实验与探究
(2)当自变量到因变量的逻辑推理因中间环节被忽视而难以得出结论时，再加入某些因素处理进行设计，予以进一步确认实验结果的发生是自变量处理所致，模式如图：
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第14讲　实验与探究
4．实验结论作答技巧总结
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第14讲　实验与探究
特别提醒
　实验设计要点归纳
(1)三大原则
①对照原则：对照方法：空白对照、条件对照、相互对照、自身对照。
②单一变量原则：只进行单因子对照研究；其余因子进行无关变量控制。
③平行重复原则。
(2)变量间的关系
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第14讲　实验与探究
(3)实验结果预测
①探究性实验。
结果预测不唯一，一般需要作正、反、中间状态三方面的预测。
②验证性实验。
实验结果是唯一的，根据实验原理来确定即可。
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第14讲　实验与探究
题点一：围绕实验设计原则，考查实验操作能力
1．(2023·潮州高三统考)研究人员为探究香水玫瑰花色遗传中红花与白花这一对相对性状的遗传特点，用纯合亲本进行如下表所示的杂交实验：
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组别 亲本组合 F1表现型
杂交一 白花(♀)×红花(♂) 红花
杂交二 红花(♀)×白花(♂) 红花
请回答：
(1)根据实验结果推断：控制上述香水玫瑰花色性状的基因位于________(“细胞质”或“细胞核”)中，理由是____________________。
第14讲　实验与探究
(2)若香水玫瑰这一相对性状由位于两对常染色体上的两对等位基因(A/a、B/b)控制，研究小组用纯合白花与纯合红花香水玫瑰杂交，所得F1相互授粉，多次重复实验，F2表现型及比例均为红花∶白花＝15∶1。则F2红花中杂合子比例为__________；若将第(2)小问的F1与白花亲本杂交，多次重复实验，F2表现型及比例为白花∶红花＝1∶1，则F1的基因型是______________。
(3)若香水玫瑰这一相对性状由位于一对常染色体上的两对等位基因(A/a、B/b)控制，研究小组用纯合白花与纯合红花香水玫瑰杂交，所得F1相互授粉，多次重复实验，F2表现型及比例都为红花∶白花＝84∶16。有科学家根据上述实验结果提出了假设：F1通过减数分裂产生配子的类型及比例为____________________。请设计一个杂交实验来验证上述假设并预期实验结果。杂交实验方案：________________________________________________
_________________________________________________________________；
预期实验结果：________________。
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第14讲　实验与探究
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第14讲　实验与探究
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第14讲　实验与探究
类型及比例为AB∶ab∶Ab∶aB＝4∶4∶1∶1。要验证上述假设，可设计测交实验，即将F1与纯合白花(aabb)亲本杂交，观察子代表现型及比例，若子代中白花∶红花3∶2，则可证明上述推测。
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第14讲　实验与探究
题点二：通过实验设计方案，考查实验探究能力和综合应用能力
2．(2023·山东日照一中模拟预测)为了探究有氧运动和高脂饮食对诱发高血糖的影响，研究者用小鼠按图1所示方案开展实验，最后测定各组小鼠空腹血糖、空腹胰岛素的水平，计算相对含量，结果如图2(NC组各指标水平设置为1)。回答下列问题：
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第14讲　实验与探究
(1)胰岛素由______________细胞分泌，作用是___________________________
_________________________________________________，从而降低血糖。
(2)设计实验时给NC组和HC组分别施加18周的普通饲料和高脂饲料，这体现出对照原则和__________原则。由实验结果可知，HC组与NC组对照是证明高脂饮食可诱发高血糖。HC组胰岛素含量高，血糖为什么还高？试根据胰岛素作用机理分析可能的原因是___________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)在上述实验基础上，增设HE组，是为探究____________________________
___________________________________________________________________。
(4)由图2的实验结果推测，____________________的生活方式有助于保持血糖水平正常。
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第14讲　实验与探究
解析：(1)胰岛素是胰岛B细胞分泌的激素，作用是促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，促进葡萄糖的氧化分解、合成糖原和转化为非糖物质，进而降低血糖。(2)设计实验时给NC组和HC组分别施加18周的普通饲料和高脂饲料，这体现出对照原则和单一变量原则，两个组之间只有饲料的种类不同，其他完全相同。胰岛素的作用是降低血糖，HC组空腹血糖水平高于NC组，因此从胰岛素角度分析原因可能是高脂饮食降低胰岛素敏感性，虽然胰岛素含量增高，但血糖仍然很高，也可能是由于高脂饮食导致胰岛素受体减少或自身抗体与胰岛素竞争受体，导致胰岛素无法和受体结合，无法有效的调节血糖，也可能是由胰岛素作用引起的葡萄糖载体减少，或是由胰岛素引起的葡萄糖在细胞里的利用转化和储存出现障碍等，导致血糖难以进入组织细胞被
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第14讲　实验与探究
利用、储存或转化，血糖含量高。(3)和HC组相比，HE组也是高脂饮食的条件，但同时也进行了有氧运动，可知HE组的作用是，探究有氧运动对高脂饮食诱发的高血糖的影响。(4)由实验结果可知，正常饮食组的小鼠血糖水平较高脂饮食组的小鼠低，而有氧运动组的小鼠血糖水平较无有氧运动组的小鼠低，可推测低脂饮食结合适量有氧运动的生活方式有助于保持血糖水平正常。
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答案：(1)胰岛B细胞　促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖
(2)单一变量　胰岛素受体减少(或自身抗体与胰岛素竞争受体，或由胰岛素作用引起的葡萄糖载体减少、由胰岛素引起的葡萄糖在细胞里的利用转化和储存出现障碍等)
(3)有氧运动对高脂饮食诱发高血糖的影响
(4)低脂饮食、有氧运动(共26张PPT)
专题八 实验与探究
[高考命题热点九]　核酸检测、抗体检测、抗原检测
1．核酸检测
核酸检测具有早期诊断、灵敏度和特异性高等特点，是确诊新冠肺炎的“金标准”，目前使用最广泛的是实时荧光定量RT-PCR技术。一般检测位于病毒ORF1ab和N基因上的两个靶标，同一份标本需满足双靶标阳性或重复检测为单靶标阳性或两种标本同时满足单靶标才能确认SARS-CoV-2病毒核酸阳性。
2．抗体检测
例如新型冠状病毒肺炎发病7天后，血清特异性抗体逐渐产生，首先出现的是免疫球蛋白IgM抗体，然后出现IgG抗体。因此，IgM抗体增高提示近期急性感染，IgG抗体增高提示既往感染。
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血清学检测最大的优势在于方便快捷，检测时间较短，能够有效突破现有检测技术对人员、场所的限制，缩短检测用时，被写进了《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》。如果疑似病例血清特异性IgM和IgG抗体阳性，IgG抗体由阴性转为阳性或恢复期较急性期有4倍及以上升高，则可以诊断其感染了新型冠状病毒。
3．抗原检测
抗原检测可直接检测出人体样本中是否含有新型冠状病毒，诊断快速、准确、对设备和人员要求低，采用双抗夹心法，使用两种抗原特异性抗体去识别和结合一个靶点抗原的不同表位，则可以大大降低交叉反应的几率，从而有效提高其特异性。
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(2022·广东卷)迄今新型冠状病毒仍在肆虐全球，我国始终坚持“人民至上，生命至上”的抗疫理念和动态清零的防疫总方针。图a是免疫力正常的人感染新型冠状病毒后，体内病毒及免疫指标的变化趋势。
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回答下列问题：
(1)人体感染新型冠状病毒初期，______________免疫尚未被激活，病毒在其体内快速增殖(曲线①、②上升部分)。曲线③、④上升趋势一致，表明抗体的产生与T细胞数量的增加有一定的相关性，其机理是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
此外，T细胞在抗病毒感染过程中还参与___________________________过程。
(2)准确、快速判断个体是否被病毒感染是实现动态清零的前提。目前除了核酸检测还可以使用抗原检测法，因其方便快捷可作为补充检测手段，但抗原检测的敏感性相对较低，据图a分析，抗原检测在________时间段内进行才可能得到阳性结果，判断的依据是此阶段________________________________。
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(3)接种新型冠状病毒疫苗能大幅降低重症和死亡风险。图b显示一些志愿受试者完成接种后，体内产生的抗体对各种新型冠状病毒毒株中和作用的情况。据图分析，当前能为个体提供更有效保护作用的疫苗接种措施是___________。
解析：(1)分析图a曲线可知，人体感染新型冠状病毒初期，曲线①②上升，说明病毒在其体内快速增殖，但抗体还未产生，说明此时特异性免疫尚未被激活。体液免疫中，大多数病原体经过吞噬细胞等的摄取和处理，暴露病原体所特有的抗原，将抗原传递给辅助性T细胞，刺激辅助性T细胞产生细胞因子。少数抗原直接刺激B细胞。B细胞受到刺激后，在细胞因子的作用下开始一系列的增殖、分化，大部分分化为浆细胞，产生抗体，小部分分化成记忆细胞。故抗体的产生与辅助性T细胞的数量的增加有一定相关性，即曲线③④上升趋
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势一致。辅助性T细胞在抗病毒感染的过程中还参与了细胞免疫过程。(2)分析图a可知，在甲乙丙时间段内，体内都有病毒核酸，故核酸检测准确、快速判断个体是否被病毒感染。乙时间段内含有病毒抗原，且病毒抗原含量先增加后减少，故抗原检测在乙时间段内进行才可能得到阳性结果。(3)分析图b可知，完成全程接种＋加强针的志愿受试者体内的抗体中和各种新型冠状病毒毒株的能力均明显高于全程接种的志愿受试者，故能为个体提供更有效保护作用的疫苗接种措施是全程接种＋加强针。
答案：(1)特异性　辅助性T细胞接受刺激后会分泌细胞因子，该物质可促进大部分的B细胞分化为浆细胞，浆细胞可以分泌抗体　细胞免疫
(2)乙　含有病毒抗原，且病毒抗原含量先增加后减少
(3)全程接种＋加强针
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1．(2023·广东佛山统考二模)为减少鼠源单克隆抗体可能引起的副作用，某研究团队对鼠源单克隆抗体F进行改造，制备了人—鼠嵌合抗体F′，具体流程为：提取鼠源杂交瘤细胞RNA，逆转录后通过PCR扩增抗体F的基因序列，将其部分序列用人的相应抗体基因序列进行替换，再构建表达载体，在体外制备人﹣鼠嵌合抗体F′。为检测抗体性质，他们测定了F′单独与抗原作用时对抗原的结合能力以及F′和F同时与抗原作用(F′与F初始浓度相同)时F′对抗原的结合能力，结果如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
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A．向小鼠注入抗原后提取B淋巴细胞，与骨髓瘤细胞融合获得杂交瘤细胞
B．可通过将基因表达载体导入小鼠细胞制备嵌合抗体F′
C．据图推测，抗体基因序列被替换后改变了与抗原的结合位点
D．在共同作用实验中，当F′浓度较高时，抗原更多与F′结合
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解析：用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从小鼠体内提取能产生特定抗体B淋巴细胞，与骨髓瘤细胞融合获得杂交瘤细胞，A项正确；基因的表达载体可导入小鼠细胞，可在小鼠细胞内表达，产生嵌合抗体F′，B项正确；抗原抗体的结合具有特异性，据图推测，抗体基因序列被替换后与抗原的结合能力增强，并没有改变与抗原的结合位点，C项错误；由图可知，在共同作用实验中，F′的稀释度小时，F′对抗原的结合能力较强，F′的稀释度增大时，F′对抗原的结合能力减小，即当F′浓度较高时，抗原更多与F′结合，D项正确。
答案：C
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2．(2023·广东高三模考)国家卫健委发布了新增新冠病毒特异性IgM和IgG抗体作为血清学诊断标准。下图曲线表示新冠病毒感染人体后抗体的变化情况，下列说法错误的是(　　)
A．根据题图可知，人体感染病毒后一周左右即可检测出核酸阳性
B．感染病毒两周潜伏期之后，新冠病毒特异性IgM和IgG抗体才开始产生并逐渐增多，此时才能检测出抗体
C．在病毒被清除后的一段时间内，IgG含量仍处于较高水平，IgM的含量在逐渐下降
D．在快速阻断病毒传播上，血清检测比核酸检测更有优势
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解析：结合图示可以看出，人体感染病毒后一周左右可检测出核酸阳性，因为在此之前，病毒量少，无法检出，A项正确；感染病毒两周潜伏期之后，新冠病毒特异性IgM和IgG抗体才开始产生并逐渐增多，此时才能检测出抗体，因此当能检测出抗体阳性时，说明阳性个体至少在两周前感染了病毒，B项正确；从图中可以看出，在病毒被清除后的一段时间内，IgG含量仍处于较高水平，而IgM的含量在逐渐下降，C项正确；在快速阻断病毒传染上，核酸检测比血清学检测更有优势，因为核酸检测能更早检测出病毒，便于早发现、早隔离，D项错误。
答案：D
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3．(2023·广东模考)下图为人体第一次感染2019新型冠状病毒后，检测体内病毒及其RNA和两类抗体(IgG和IgM)的水平变化情况。下列分析正确的是(　　)
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A．第3～9天，活病毒被清除的过程只有体液免疫，没有细胞免疫
B．第7天，体内开始产生IgM抗体，说明B细胞已增殖分化为浆细胞，这一过程需要抗原和辅助性T细胞的双重刺激以及细胞因子的作用
C．第14天，体内新增产生IgG抗体，说明记忆细胞受病毒RNA刺激，快速增殖分化为浆细胞
D．IgM和IgG两种抗体先后出现，说明同一种浆细胞先分泌IgM后分泌IgG
解析：第3～9天，活病毒被清除的过程既有体液免疫，又有细胞免疫，A项错误；由图可知，第7天，体内开始产生IgM抗体，说明B细胞已增殖分化为浆细胞，B细胞增殖分化需要抗原和辅助性T细胞的双重刺激以及细胞因子的作用，B项正确；IgG抗体是人体第一次感染新冠病毒后产生的，不是记忆细胞
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受刺激后产生的，C项错误；一种浆细胞只能分泌一种抗体，IgM和IgG两种抗体先后出现，说明新冠病毒不同的成分刺激B细胞分化为不同的浆细胞，D项错误。
答案：B
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4．(2023·广东河源模拟预测)新冠奥密克戎(Omicron)病毒感染性强并具有隐匿性特点。科学家研发了一种Omicron疫苗，设计了图1的实验路线来检测该疫苗的效果，结果如图2所示。下列分析正确的是(　　)
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A．对照组小鼠体内不能产生抗Omicron病毒的抗体
B．第二次检测，甲组抗体浓度比乙组大与二次免疫有关
C．接种疫苗剂量越多，体内产生抗Omicron抗体越多
D．该疫苗对Omicron病毒感染者具有一定的治疗作用
解析：据题意可知，乙组为对照组，乙组注射适量的Omicron病毒，第二次能检测到抗体，A项错误；甲组小鼠接种适量的疫苗后，机体产生抗体和记忆细胞，第二次注射Omicron病毒，机体进行二次免疫，B项正确；接种疫苗的剂量要适量，不是越多越好，C项错误；该疫苗对Omicron病毒感染者具有一定的预防作用，D项错误。
答案：B
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5．(2023·广东梅州统考二模)随着我国疫情防控的放开，广大民众曾面临感染高发期，除了做好个人防护以外，全程接种新冠疫苗主动获得免疫力是最有效的手段。请回答下列问题。
(1)从免疫学的角度分析，侵入人体的新冠病毒属于________，新冠病毒的S蛋白具有强抗原性，它主要与Ⅱ型肺泡细胞膜上的ACE2受体结合后入侵细胞，导致人体患新冠肺炎，但也有少数新冠患者会出现肠道感染导致的腹痛、腹泻等症状，原因是___________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)疫苗两剂接种时间相隔21～28天效果最好，间隔时间过短影响效果的原因可能是____________________________________________________________
___________________________________________________________________。
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(3)2022年3月11日，国家卫健委印发《新冠病毒抗原检测应用方案(试行)》，增加新冠抗原自检试剂盒作为核酸检测的补充手段。抗原检测采用双抗体夹心法，其原理如下图。样品孔处滴加鼻拭子提取液，结合垫处含有足量的、可移动的、与胶体金结合的抗体1，T处固定有抗体2，抗体1和抗体2与新冠病毒表面同一抗原N蛋白的不同位点发生特异性结合，呈红色。C处固定有抗体1的抗体，与抗体1结合也呈红色。
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检测过程中反复进行了抗原—抗体的特异性结合，若检测结果为阳性，则过程中此特异性结合共发生________次。若待测样本中不含新冠病毒，显色结果为_______________________________________________________________，
结果为阴性。
解析：(1)侵入人体的新冠病毒属于抗原，新冠病毒与细胞膜上的ACE2受体结合后入侵细胞，一般入侵Ⅱ型肺泡细胞，少数新冠患者会出现肠道感染导致的腹痛、腹泻等症状，说明这类患者肠道细胞表面具有ACE2，进而能识别新冠病毒，导致被新冠病毒感染。(2)若两次疫苗间隔时间太短，则第二次注射的疫苗会被初次免疫反应后残留的抗体结合并清除，无法起到刺激机体产生更多抗体和记忆细胞的目的，因此两次疫苗注射的时间不能间隔太短。(3)若
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检测结果为阳性，则新冠病毒表面抗原N蛋白的结合位点会先与结合垫处的可移动抗体1结合，随着抗体1移动到T线处，新冠病毒表面同一抗原N蛋白的不同位点在T线处与抗体2结合，呈红色，结合垫处未与新冠病毒表面抗原N蛋白结合的抗体1在移动到C线处会与抗体1的抗体结合，也呈红色。因此抗原与抗体的特异性结合共发生了3次。若待测样本中不含新冠病毒，则T线处的抗体2不能与新冠病毒表面抗原N蛋白结合，不会显示红色，只有结合垫处的抗体1与C线处的抗体1的抗体结合，显示红色。因此若只有C处出现红色，则说明结果为阴性。
答案：(1)抗原　患者肠道细胞表面具有ACE2，进而能识别新冠病毒
(2)间隔时间太短，则第二次注射的疫苗会被初次免疫反应后残留的抗体结合并清除，无法起到刺激机体产生更多抗体和记忆细胞的目的
(3)3　只有C处呈红色
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6．(2023·广东校联考模拟预测)我国科学家利用栽培稻(H)与野生稻(D)为亲本，通过杂交育种方法并辅以分子检测技术，选育出了L12和L7两个水稻新品系。L12的12号染色体上带有D的染色体片段(含有耐缺氮基因TD)，L7的7号染色体上带有D的染色体片段(含有基因SD)，两个品系的其他染色体均来自于H(图1)。H的12号和7号染色体相应片段上分别含有基因TH和SH。现将两个品系分别与H杂交，利用分子检测技术对实验一亲本及部分F2的TD/TH基因进行检测，对实验二亲本及部分F2的SD/SH基因进行检测，检测结果以带型表示(图2)。
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回答下列问题：
(1)为建立水稻基因组数据库，科学家完成了水稻_______条染色体的DNA测序。
(2)实验一F2中基因型TDTD对应的是带型__________。理论上，F2中产生带型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的个体数量比为________。
(3)实验二F2中产生带型α、β和γ的个体数量分别为12、120和108，表明F2群体的基因型比例偏离__________定律。进一步研究发现，F1的雌配子均正常，但部分花粉无活性。已知只有一种基因型的花粉异常，推测无活性的花粉带有__________(填“SD”或“SH”)基因。
(4)以L7和L12为材料，选育同时带有来自D的7号和12号染色体片段的纯合品系X(图3)。主要实验步骤包括：①____________________________；②对最终获得的所有植株进行分子检测，同时具有带型_________的植株即为目的植株。
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解析：(1)水稻为雌雄同株的植物，没有性染色体和常染色体之分，分析题图可知，水稻含有12对同源染色体，即有24条染色体，故对水稻基因组测序，需要完成12条染色体的DNA测序。(2)实验一是将L12(基因型TDTD)与H(基因型THTH)杂交，F1的基因型为TDTH，F2的基因型分别为TDTD∶TDTH∶THTH＝1∶2∶1，其中TDTD对应的是带型与亲本L12对应的条带相同，即条带Ⅲ，理论上，F2中产生带型Ⅰ∶Ⅱ∶Ⅲ的个体数量比为1∶2∶1。(3)实验二是将L7(基因型SDSD)与H(基因型SHSH)杂交，F1的基因型为SDSH，理论上F2的基因型分别为SDSD∶SDSH∶SHSH＝1∶2∶1，其中SDSD对应的是带型与亲本L7对应的条带相同，即条带α，SDSH对应条带为β，SHSH对应条带为γ，理论上，F2中产生带型Ⅰ∶Ⅱ∶Ⅲ的个体数量比为1∶2∶1。实际上F2中产生带型α、β、γ的
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个体数量分别为12、120和108，表明F2群体的基因型比例偏离分离定律。进一步研究发现，F1的雌配子均正常，但部分花粉无活性；已知只有一种基因型的花粉异常，而带型α，即SDSD的个体数量很少，可推测无活性的花粉带有SD基因。(4)已知TD与TH，SD与SH两对基因分别位于7号和12号染色体上，两对等位基因遵循自由组合定律，以L7和L12为材料，选育同时带有来自D的7号和12号染色体片段的纯合品系X，基因型为SDSDTDTD；同时考虑两对等位基因，可知L7的基因型为SDSDTHTH，L12的基因型为SHSHTDTD，①将L7和L12杂交，获得F1(SDSHTDTH)后自交，②对最终获得的所有植株进行分子检测，同时具有带型α和Ⅲ的植株即为目的植株。
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答案：(1)12
(2)Ⅲ　1∶2∶1
(3)(基因)分离　SD
(4)将L7和L12杂交，获得F1后自交　α和Ⅲ

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