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第15讲　如何掌控“常规实验和设计实验方法”
生物实验操作技能和实验设计技能是高中生物
( http: / / www.21cnjy.com )的一项很重要的能力要求，是近年的各省市高考题中经常涉及的内容。在复习时，对高中生物教材中的常规实验要逐个系统复习(常规实验主要在必修一)，按照实验的原理、材料用具、试剂、方法步骤、结果与结论等基本程序细致复习，掌握每一环节的注意事项。再对教材实验进行横向梳理，比如抓住实验原理、实验试剂、实验材料等项目对所有涉及实验进行横向比较，以加深理解和方便记忆。对于设计实验要系统掌握相关的实验基础知识，比如实验设计的类型、基本原则、一般步骤等。
一、依据实验的基本程序，对教材实验逐一梳理突破
示例　绿叶中色素的提取和分离
1．实验原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶
( http: / / www.21cnjy.com )剂无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。绿叶中的色素不只一种，它们都能溶解在层析液中。然而，它们在层析液中的溶解度不同：溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，几分钟后，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
注：上述内容为教材原内容，不利于记忆，所以在复习时要学会提炼精髓，条目式记忆。将上述内容可以提炼为以下两点：
(1)提取色素的原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
(2)分离色素的原理：绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快。
2．材料用具
(1)材料：新鲜的绿叶(如菠菜的绿叶)(注：应选择易于取材，绿色部位)。
(2)用具：滤纸、试管等。
(3)试剂：无水乙醇、层析液、二氧化硅(SiO2)、碳酸钙(CaCO3)。
3．方法步骤
(1)提取绿叶中的色素：称叶→研磨→过滤
注：①“迅速研磨”的目的：防止乙醇挥发。
②“二氧化硅(SiO2)”的作用：有助于研
( http: / / www.21cnjy.com )磨充分。(使细胞和叶绿体破裂，色素溶解到乙醇中。若不加SiO2，则叶绿体破裂不充分，四种色素均减少，滤纸条上的四条色素均变窄。)
③“碳酸钙(CaCO3)”
( http: / / www.21cnjy.com )的作用：防止色素被破坏。(碳酸钙可以中和研磨时液泡释放出来的有机酸，从而保护叶绿素，而类胡萝卜素较稳定。若不加CaCO3，则叶绿素a和b将分解破坏，而胡萝卜素和叶黄素不影响，滤纸条上的叶绿素a和b两条色素带变窄，而胡萝卜素和叶黄素两条色素带宽度不变。)
(2)制备滤纸条
注：①“干燥”的目的：防止有水影响层析液的扩散。(水斑将阻止有机溶剂的通过)
②“剪两角”的目的：使扩散起点一致，色
( http: / / www.21cnjy.com )素带平直均匀。(液体在边棱处扩散速度快，剪出斜边后，层析液就能始终同步到达滤液细线，色素带将平直等速向上扩散。)
(3)画滤液细线
注：①要求：细、齐、直，目的是使色素带平直美观。
②重复画的目的：增加色素的含量，使色素带清晰。(要风干后再画，重复2～3次)
(4)分离绿叶中的色素
注：①要求：不能将滤液细线触及层析液，目的是防止色素直接溶解到试管内的层析液中。(若滤液细线没入层析液面以下，滤纸条上将不会有色素带)
②棉塞塞紧试管口的目的是防止层析液的挥发。
(5)观察与记录
注：将层析结果要画在纸上，或将实验所得滤纸条贴在书上，并标明色素的种类和颜色。以图的形式去记忆层析结果。如下图所示：
依据上图的记忆，可以很容易得出以下知识：
①最宽的色素带是：叶绿素a；最窄的色素带是：胡萝卜素。
②溶解度最高的色素是：胡萝卜素；溶解度最低的色素是叶绿素b。
③间距最宽的色素带是：胡萝卜素与叶黄素；间距最窄的色素带是：叶绿素a与叶绿素b。
例1　洋葱是中学生物实验常用材料之一，如图是与洋葱有关实验的部分步骤，请据图回答下列问题：
(1)①表示提取洋葱叶色素时的研磨
( http: / / www.21cnjy.com )步骤，研钵中除了加无水乙醇外，还需加入的化学试剂有_____________________________________________；
②表示符合要求的滤纸条，但该滤纸条
( http: / / www.21cnjy.com )层析一段时间后，滤纸条上没有一条色素带，则最可能的原因是___________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)③表示观察洋葱根尖细
( http: / / www.21cnjy.com )胞有丝分裂时装片制作的压片步骤，该步骤的目的是_________________________________________________________；
数染色体数目最好的时期是
( http: / / www.21cnjy.com )________期，此时细胞内染色体、DNA、染色单体数目之比为____________。④表示在低倍镜下观察洋葱根尖细胞时的一个视野，若要在高倍镜下观察洋葱细胞染色体的形态和数目，应将装片向________方移动。
总结感悟　此题考查教材常规实验的基本过
( http: / / www.21cnjy.com )程，涵盖了色素的提取和分离实验、有丝分裂的观察实验、显微镜的使用等知识，每个小题仍然是考查教材实验中的基础知识点的记忆及基本技能的应用。解答此类题目的关键是要对教材中所有常规实验进行系统的复习，打好牢固的知识基础，不能有细节知识点的遗漏。
二、抓住某一项知识，对相关教材实验进行横向比较梳理，进一步强化知识的记忆
示例　染(显)色剂的使用
作用
颜色变化
备注
斐林试剂
还原糖的检测
砖红色
现配现用；甲液(NaOH)、乙液(CuSO4)1∶1混合均匀后；50～65
℃水浴加热
双缩脲试剂
蛋白质的检测
紫色
先加A液(NaOH)1
mL，后加B液(CuSO4)4滴，摇匀；不加热
苏丹Ⅲ(Ⅳ)
染液
脂肪的检测
橘黄色(红色)
苏丹Ⅳ亲和力强，染色时间短
甲基绿
DNA的分布观察
绿色
两试剂同时使用，混合染色
吡罗红
RNA的分布观察
红色
健那绿染液
线粒体的观察
蓝绿色
只染活细胞中的线粒体
溴麝香草酚蓝水溶液
CO2的检测
蓝色→绿色→黄色
酵母菌细胞呼吸方式的探究实验
重铬酸钾溶液
酒精的检测
橙色→灰绿色
龙胆紫溶液
染色体着色观察
紫色
根尖细胞有丝分裂和低温诱导根尖细胞染色体加倍实验中使用；碱性染料
醋酸洋红液
红色
碘液
淀粉的检测
蓝色
在糖的检测实验和光合产物的检测中使用
台盼蓝染液
动物细胞活性的检测
蓝色
死细胞着色，活细胞不着色
二苯胺试剂
DNA的鉴定
蓝色
在DNA的粗提取与鉴定实验中使用
例2　生物实验中常用盐酸处理实验材料，下列说法正确的是(　　)
A．盐酸解离根尖的同时也为龙胆紫染色创造酸性环境
B．盐酸处理染色质能促进DNA与吡罗红(派洛宁)结合
C．盐酸浓度过高会破坏过氧化氢酶的空间结构导致其失活
D．盐酸处理细胞有利于健那绿(詹纳斯绿)对线粒体染色
总结感悟　此题考查实验试剂的使用，属于
( http: / / www.21cnjy.com )理解记忆内容，涉及了有丝分裂的观察实验、DNA和RNA分布的观察实验、过氧化氢的分解实验、线粒体的观察实验，题目的特点是，每一个选项涉及一个教材实验，考查的点较小，但涉及的面较大，难度小，考查对教材常规实验各环节的理解与记忆，这是近年高考题对教材实验的常见考法，该题型将会是高考题中的必考题，这是强化高中生物实验教学的有效手段，是有导向作用的。做好此类题的关键仍然是对教材实验的系统掌握，而掌握的技巧之一就是抓住某一项知识，如盐酸、酒精、加热、试剂等，进行横向比较梳理，从而强化知识的系统记忆。
三、把握好对照实验的实验组与对照组
1．根据过氧化氢分解实验，理解对照实验的相关概念，如下图所示
概念
示例
对照实验
除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验
过氧化氢分解实验
对照组
接近现实生活，非人为影响的组
1号
实验组
人为施加影响的组
2、3、4号
自变量
人为改变的变量
加热、氯化铁溶液和肝脏研磨液
因变量
随着自变量的变化而变化的变量
过氧化氢分解速率
无关变量
在实验过程中可能对实验结果造成影响的其他可变因素
底物用量、试管洁净程度等
2.对照组的辨别技巧
(1)不作任何处理的组；(2)正常生活状态下的组；(3)加蒸馏水、生理盐水、溶剂的组；(4)施加了参照因素的组。
3．对照组的作用
(1)与实验组相比，除人为施加的影响因素不同外，其余处理均相同，从而排除了无关变量的影响(使各种无关变量对各组的影响效果均相同)。
(2)可以使人为施加的影响因素的作用效果更具说服力。
(3)可以对实验组的结果或数据进行校正。
4．对照的类型
概念
示例
空白对照
不做任何实验处理的对照组
过氧化氢分解实验中的1号
自身对照
实验组与对照组在同一对象上进行
半叶法实验中见光的一半叶片为对照组，黑暗处理的一半叶片为实验组；质壁分离与复原实验中，自身前后对照
条件对照
给对象施以探究因素以外的某种因素，这种因素的影响往往是已知的，仅作为对照意义，能够使探究因素的影响结果更具说服力
验证甲状腺激素促进幼小动物发育的实验中，施加甲状腺抑制剂的组为条件对照组
相互对照(对比实验)
指不单独设对照组，而是几个实验组相互对照，其中每一组既是实验组也是其他组的对照组
过氧化氢分解实验中的2、3、4号；探究酵母菌呼吸方式的实验中的有氧组和无氧组构成相互对照
例3　茶树常采用扦插繁殖。研究小组为探究不同浓度三十烷醇(植物生长调节剂)对茶树插条生根的影响，完成了一组预实验，结果如图。
(1)该实验的自变量是__________________；从图中所示可知，此实验的对照有两种：一是用________________处理插条，作为空白对照；二是用________________________________处理插条进行相互对照。
(2)从预实验的结果可知，三十烷醇浓度为15
ppm时对茶树插条生根具有________(填“抑制”、“促进”)作用。
(3)若要探究三十烷醇促进茶树插条生根的最适浓度，还应增设实验组，从图中数据判断，三十烷醇浓度的取值应设在________ppm。
总结感悟　此题考查对照实验的相关概念及对
( http: / / www.21cnjy.com )照组和实验组的处理。对照实验是最常考查的实验，对于对照组的处理是有规律可循的，一般情况下的对照组设置为空白对照，即不作处理或加蒸馏水或加溶剂处理等，在做题时灵活处理；实验组是人为施加的影响因素，是实验要探究的影响因子处理的组。对照实验是高中生物实验的主要类型，对照思路是高中生必备的最基本的实验思维方式，所以也是高考的最基本实验类型，无论是实验分析还是实验设计，主要是考查对照思路及对照的处理方法，所以在做实验题时始终要考虑“对照”。此题还考查了预实验，预实验可以确定大致范围，为正式实验摸索条件。
四、实验设计的基本技巧
1．实验设计的一般程序
明确实验目的→分析实验原理→选择材料用具→设计实验步骤→预测实验结果→观察收集数据→分析推理得出结论。
2．实验设计遵循的原则
(1)单一变量原则：例如，关于“唾液
( http: / / www.21cnjy.com )淀粉酶水解淀粉”的实验中，温度条件“低温(冰块)、适温(37
℃)、高温(沸水)”是人为施加的影响因子，就是实验中的唯一变量(自变量)，除温度外，试管的洁净程度、唾液的新鲜程度、淀粉浓度、温度处理的时间长短等就属于无关变量。如果无关变量中的任何一个或几个对三组实验不等同、不均衡，就会影响实验的真实结果。
所以，实验设计一定要实现只有人为施加的影响因子(自变量)不同，其他的处理条件均相同，这样就实现了单一变量，这是实验设计最基本的原则。
(2)对照性原则：单一变量的实现，就使
( http: / / www.21cnjy.com )各个实验组有了参照作用，实验结果的不同就是由于人为施加因子的不同所致。除此之外，还要设置对照组，最常见的是空白对照组，空白对照组有参照作用，各实验组均可与空白对照组对比。
(3)等量原则：对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其他条件的完全相等”。具体来说有如下四个方面：
①所用生物材料要相同，即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。
②所用实验器具要相同，即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。
③所用实验试剂要相同，即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积等量的问题。
④所用处理方法要相同，如：保温
( http: / / www.21cnjy.com )或冷却；光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。
3．实验设计的类型
(1)验证性实验：实验名称或目的的关键词是“验证……”，验证性实验的结果和结论是唯一的。
(2)探究性实验：实验名称或目的的关键
( http: / / www.21cnjy.com )词是“探究……”、“……是否……”，探究性实验的结果和结论不是唯一的，需要讨论，一种可能的结果对应一种相应的结论。
4．实验设计基本题型
(1)续写实验步骤：这类题目的题干中已经提
( http: / / www.21cnjy.com )供了比较多的信息，基本上划定了答题的模式，目的明确，前面的方法步骤等信息已为续答作了铺垫，只要明确题目中的实验变量和反应变量，然后设计对照组，再根据有关原理分析，一般就能比较正确地写出答案。
(2)评价和纠正给定的实验步
( http: / / www.21cnjy.com )骤：试题中既有合理成分，又有不合理成分，干扰因素较多，要求在吸取原有设计的合理成分的基础上，提出自己的实验设计思路。这表面上是考查对实验设计的分析与评价能力，实质上是全面检测设计生物学实验方案的能力。
(3)独立设计实验方案：这类题型全面考
( http: / / www.21cnjy.com )查学生的实验设计能力，难度较大，答题时要先在草纸上充分构思方案，包括实验组和对照组的设计，材料试剂的用法用量等，细分出实验步骤，思考成熟，然后才能作答。
5．实验设计题解题口诀
先看目的和原理，提示材料与试剂；构建装置分步骤，标号定量铭心记。
现象结果写具体，结论叙述扣目的；探究实验需讨论，验证实验果唯一。
解释如下：
面对实验设计题，首先要找到实验目的，实
( http: / / www.21cnjy.com )验目的在题干信息有明显的关键词，比如，“验证……”、“探究……”、“假设……”、“……是否……”、“判断……”、“如何……”等。一般根据目的可直接判断出是验证性实验还是探究性实验，这是做实验设计题的第一步。
题干信息中，可能已给出现成的实验原理(即完成该实验所需要的理论依据)，若没有，则实验原理应为高中生物教材所学过的知识。
如何科学设计实验组和对照组，这是解实验设
( http: / / www.21cnjy.com )计题的关键。绝大多数实验题中都给出了材料、用具、试剂等信息，这是很好的提示。比如，在探究pH对酶活性影响的实验中，会给出“HCl、NaOH、蒸馏水”信息，这就提示设计三组，酸性、碱性、中性三组对照。再如，在验证胰岛素有降低血糖的作用时，会给出“胰岛素溶液、生理盐水、葡萄糖溶液”信息，则实验组用胰岛素溶液注射，而对照组注射等量生理盐水，等出现低血糖症状后，再对实验组补充注射葡萄糖溶液，看症状消失。
实验步骤的划分是最易考的环节，常见步骤为三步
( http: / / www.21cnjy.com )，如第一步分组、第二步施加变量、第三步培养观察。遗传实验中，常见步骤：第一步亲本杂交，第二步F1自交(或测交)，第三步对F2的统计观察。步骤划分的技巧是装置构建的过程或杂交实验的流程。比如，在验证甲状腺激素促进幼小动物发育的实验中，第一步应该对三个水槽进行处理，分组、编号、放入等量相同的清水、等量相同的蝌蚪；第二步是施加变量影响，第一组饲喂含有甲状腺激素的饲料、第二组饲喂含有甲状腺激素抑制剂的等量饲料、第三组饲喂等量的普通饲料；第三步是在相同且适宜的环境条件下培养观察。从装置的构建到实验结果不同的得出过程或从亲本杂交开始到最终预期个体的出现过程，其实就是实验思路，该思路如果清晰地构建出来，则步骤划分为三步或四步是一目了然的。
在分组时一定不要忘记对各组进行编号，如1、2、3或A、B、C等，编号的目的是使思路清晰，后续的步骤便于指代描述，这是实验设计题的分点之一。
在叙述实验步骤时，特别是施加变量的步骤，一定要对添加物的用量加以限定，第一组指明用量，后续组用“等量”一词，这也是实验设计题的分点之一。
实验结果就是实验现象，在叙述时一定要
( http: / / www.21cnjy.com )写具体，不能笼统地综合描述。比如，在探究温度影响淀粉酶活性的实验中，用碘液检测淀粉的分解程度，结果应该是“A组(低温条件)变蓝；B组(适温条件)无蓝色出现；C组(高温条件)变蓝”。而不能综合叙述为“只有B组(适温条件)无蓝色出现”。
结论的叙述是有规律的，即都是实验目的或
( http: / / www.21cnjy.com )实验课题或实验假设语句的变形，将疑问句改为肯定句即可。比如，在验证性实验中，目的是“验证胰岛素有降低血糖的功能”，则结论就对应为“胰岛素有降低血糖的功能”；在探究性实验中，目的是“假设青霉素有抑制细菌繁殖的功能，……验证假说是否正确”，则结论就对应为“若……，则说明青霉素有抑制细菌繁殖的功能；若……，则说明青霉素没有抑制细菌繁殖的功能”。
最后还要注意验证性实验的结果和结论是唯一
( http: / / www.21cnjy.com )的，不需要讨论。探究性实验需要讨论，回答结果和结论时，要一个结果对应一个结论，分别叙述，不能笼统地综合叙述，如固定答题模型为“若……，则……”。常见的可能结果有三种：A>B、A例4　某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜
增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
(1)设计出继续实验的简要步骤：
①__________________________________________________________
____________________________________________________
_________________________________________________________；
②_________________________________________________________
___________________________________________________________
________________________________________________________。
(2)预测实验现象并作出结论。
总结感悟　此题为探究性实验设计，解
( http: / / www.21cnjy.com )题过程恰能使用“解题口诀”。首先找到实验目的“探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜”，明白实验的类型。再思考实验原理，原理为所学知识：“蔗糖在蔗糖酶的催化下形成葡萄糖和果糖、葡萄糖和果糖具有还原性、还原性糖与斐林试剂在加热条件下形成砖红色沉淀”。图中装置已构建好，再根据实验材料的提示“蔗糖酶溶液、斐林试剂”，两个步骤就很容易想到，即在乙图的基础上，a、b两侧加酶，再检测两侧是否有产物。实验现象要写具体，即高度差和颜色要具体写出。结论的叙述是实验目的的语句变形，即“蔗糖的水解产物能通过半透膜”和“蔗糖的水解产物不能通过半透膜”。探究性实验需要讨论，一个结果对应一个结论，此题只有两种可能的结果。
一、教材常规实验的理解与记忆
1．下列是以酵母菌为材料进行的实验，有关叙述错误的是(　　)
A．探究酵母菌的呼吸方式，可用溴麝香草酚蓝检测产生的CO2
B．用酵母菌发酵酿制果酒，选择酸性重铬酸钾检测产生的酒精
C．探究酵母菌种群数量变化，应设空白对照排除无关变量干扰
D．用稀释涂布平板法培养计数，应选择有30～300菌落数的平板
2．下列是生物研究中常用的方法，不正确的是(　　)
A．研究细胞器的结构和种类，可采用差速离心法和显微观察法
B．提取和分离叶绿体中的色素，可采用研磨过滤法和纸层析法
C．调查土壤动物丰富度，可采用取样器取样法、目测估算法和记名计数法
D．观察植物细胞有丝分裂过程，可采用活体染色法和连续的显微观察法
3.
如图是某同学在观察洋葱根尖细胞有丝分裂时拍摄的显微照片。下列叙述正确的是(　　)
A．甲细胞中每条染色体的着丝点排列在细胞板上
B．乙细胞中染色体被平均分配，移向细胞两极
C．甲和乙细胞中的染色体数目相等，DNA含量相同
D．统计图中处于分裂期的细胞数可计算细胞周期长短
二、对照实验的理解
4．为了探究光照和重力对横放状态下植物生长的影响，某同学对刚萌发的盆栽燕麦分别进行了下列处理：
一段时间后，①③④均明显向上弯曲生长，②弯曲生长不明显。根据上面实验，下列分析正确的是(　　)
A．①和④能够说明燕麦在横放状态下，单侧光作用是引起弯曲生长的主要因素
B．①和④能够说明燕麦在横放状态下，重力作用是引起弯曲生长的主要因素
C．①和②能够说明燕麦在横放状态下，单侧光作用是引起弯曲生长的主要因素
D．③和④能够说明燕麦在横放状态下，重力作用是引起弯曲生长的主要因素
5．某校生物兴趣小组将体重、大小和年
( http: / / www.21cnjy.com )龄相同的成年小鼠分成甲、乙、丙三组，分别进行如表所示的连续实验，下列有关该实验的叙述中，错误的是(　　)
组别
第一步操作
第一步现象
第二步操作
第二步现象
甲组
腹腔注射适量适宜浓度的胰岛素溶液
小鼠活动减弱直至昏睡
腹腔注射适量适宜浓度的胰高血糖素溶液
小鼠逐渐苏醒、活动恢复正常
乙组
腹腔注射适量适宜浓度的胰高血糖素溶液
检测小鼠尿糖呈阳性
腹腔注射适量适宜浓度的胰岛素溶液
检测小鼠尿糖逐渐呈阴性
丙组
腹腔注射适量的生理盐水
小鼠活动正常、尿糖检测呈阴性
腹腔注射适量的生理盐水
小鼠活动正常、尿糖检测呈阴性
A.该实验可验证胰岛素和胰高血糖素的功能以及它们在调节血糖过程中的拮抗作用
B．该实验的对照有同组内的自身对照，甲乙间的相互对照，设计丙组作空白对照无必要
C．该实验所用的胰岛素溶液和胰高血糖素溶液应是生理盐水与相应激素配制而成的
D．该实验同一步所用的三种溶液用量必须相等，同一组前后两步所用溶液用量可以不等
三、实验评价与实验设计
6．某同学为验证“T细胞对B细胞分化后产生抗体具有一定的促进作用”，利用给定的材料设计了如下实验：
实验材料：未受感染的状态相同的小白鼠3只，X射线照射仪，新鲜的T细胞和B细胞，毒性极低的霍乱弧菌疫苗，血清抗体测定仪以及其他必要的工具。
实验原理：T细胞和B细胞的有无能影响抗体的产生量，通过测定血清中抗体的数量可判断体液免疫的强弱。
方法步骤：
第一步：取未受感染的状态相同的小白鼠3只，分为三组，分别摘除胸腺，并用大剂量的X射线照射。
第二步：向第一组小白鼠体内注射T细胞，向第二组小白鼠体内注射B细胞，向第三组小白鼠体内注射T细胞和B细胞。
第三步：分别在上述三组小白鼠体内接种霍乱弧菌疫苗。
第四步：饲养15～20天后，分别测定3只小白鼠体内血清抗体的数量。
请预期实验结果并得出结论。
请根据上述实验回答下列问题：
(1)上述实验步骤中存在不严谨之处，请指出并更正。
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)请为该同学预期实验结果并得出结论。
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
7．下面是人工免疫治疗H1N1流感的实验，请完善实验步骤并预期结果
(1)实验原理：注射外源抗体可治疗H1N1流感。
(2)实验目的：验证康复者血清能治疗H1N1流感。
(3)实验材料：健康小白鼠、H1N1病毒液、未患过H1N1流感的小白鼠血清(A)、患H1N1流感后康复的小白鼠血清(B)等。
(4)实验步骤：
①选取年龄、体重、性别、健康状况相同的若干小白鼠，平均分为两组，标记为甲、乙。
②________________________________________________________________。
③_______________________________________________________________。
④____________________________________________________________。
(5)预期结果：_________________________________________________
_____________________________________________________________。
8．某学校生物兴趣小组拟对添加皮革蛋白粉饲料对动物的生长发育的影响作用进行探究实验。你若是该小组成员，请完善下列实验过程：
(1)实验材料和用具：大鼠若干只，普通饲料，添加皮革蛋白粉的饲料，其他所需条件均满足。
(2)实验目的：探究皮革蛋白粉饲料对动物的生长发育是否有影响。
(3)实验步骤：
①选____________________________的大鼠若干，随机均分为A、B两组，分别饲养。
②给A组鼠每天都饲喂适量普通饲料，B组饲喂_________________________
________________________________________________________________________。
③在相同且适宜的条件下饲养。
④一段时间后，检查大鼠的生长状况，统计各组大鼠体重和生长发育状况。
(4)请你预测该同学实验的实验结果并作出相应的合理分析。(至少写出三种情况)
①___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②__________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________。
③___________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
四、调查类实验
9．下列研究方案中简单可行，所选择的调查方法最为合理的是(　　)
A．研究猫叫综合征的遗传方式，在学校内随机抽样调查
B．研究红绿色盲的遗传方式，在患者家系中调查
C．研究青少年型糖尿病的遗传方式，在患者家系中进行调查
D．研究21三体综合征的遗传方式，在市中心随机抽样调查
10．调查与统计是科学研究的重要方法，被广泛应用于生物科学研究之中。以下是调查统计方法的具体运用，请回答有关问题：
(1)为了解某些遗传病的遗传方式和发病率，某班同学拟从青少年型糖尿病和红绿色盲中选取一种，在全校学生及其家庭中开展调查。
①人类的大多数疾病都与遗传基因有
( http: / / www.21cnjy.com )关，受一对或多对等位基因的控制。其中，青少年型糖尿病属于________基因遗传病，红绿色盲属于________基因遗传病。
②青少年型糖尿病和红绿色盲中，一般选取后者开展调查比较可行。请说明理由。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③在调查时，全班同学分为若干个小组，分工进行调查。为了保证调查的群体足够大，调查结束后应如何处理各小组的调查数据？
________________________________________________________________________。
(2)为了模拟样方法测定种群密度
( http: / / www.21cnjy.com )，两位同学分别在一张50
cm×50
cm的白纸上制作方格表，将200粒绿豆种子随机撒在白纸上，选择5个方格进行计数，再计算出种群密度。
讨论：①计数完成后，应如何计算种群密度？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②两位同学的调查结果有较大差异，你认为原因可能有哪些？(答出两点)
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
五、遗传杂交类实验
11．玉米紫冠(A)对非紫冠(a)、
( http: / / www.21cnjy.com )非糯(B)对糯(b)、非甜(D)对甜(d)有完全显性作用，3对基因是独立遗传的。现有3个纯种的玉米品系，即甲(aaBBDD)、乙(AAbbDD)和丙(AABBdd)，某小组设计了获得aabbdd个体的杂交方案如下：
第一年：种植品系甲和丙，让品系甲与丙杂交，获得F1的种子；
第二年：种植F1和品系乙，让F1与品系乙杂交，获得F2的种子；
第三年：种植F2，让F2自交，获得F3的种子；
第四年：种植F3，植株长成后，选择表现型为非紫冠糯甜的个体，使其自交，保留种子。
请回答下列问题。
(1)F1的基因型为________，表现型为_________________________________。
(2)F2的基因型及比例为__________________________________________，
表现型有________种。
(3)F3中aabbdd的个体所占的比例为________。
(4)为了验证基因B、b与D、d分别位于两对同源染色体上，请在甲、乙、丙3个品系中选取材料，设计可行的杂交实验方案：
第一步：取________________杂交，得F1；
第二步：_________________________________________________；
第三步：统计F2的表现型及比例。
结果预测：_____________________________________________________
____________________________________________________，
说明基因B、b与D、d分别位于两对同源染色体上。
综合提升
12．如图1为某一反射弧结构示意图，图2为图1中D结构的放大图。据图回答下列问题。
(1)观察图1可以看出，伸肌可以作为反射弧的________结构，结构D的名称是________。
(2)图2中N的名称是________，X、Y、Z合称为________。
(3)某种毒素可以使肌肉不能收缩，但不
( http: / / www.21cnjy.com )知该毒素的具体作用部位，如果想探究该毒素的作用部位是B、D、E的哪一个(假设该毒素只能使上述的一个部位中毒失效)，某科研小组设计了以下探究实验，请完善下列探究内容。
实验原理：(略)
实验材料：电刺激仪一台，电流表，用毒素制剂处理后的图1结构一个。
实验步骤、实验现象、实验结论：
实验操作
观察部位
实验现象
实验结论
分别用电刺激Ⅰ与Ⅱ
A与C的电位变化，E的收缩情况
________
则证明毒素的作用部位是B
分别用电刺激I与E
________
则证明毒素的作用部位是D
分别用电刺激I与E
________
则证明毒素的作用部位是E
第15讲　如何掌控“常规实验和设计实验方法”
备考指导
例1　(1)碳酸钙和二氧化硅　层析时层析液没及滤液细线
(2)使细胞分散开来　中　1∶2∶2　右上
解析　(1)提取洋葱叶色
( http: / / www.21cnjy.com )素时的研磨步骤，研钵中除了加无水乙醇外，还需加入的化学试剂有碳酸钙(保护色素)和二氧化硅(加速研磨)。②层析失败最可能的原因是层析时层析液没及滤液细线。(2)观察洋葱根尖细胞有丝分裂时装片制作的压片步骤，目的是使细胞分散开来。数染色体数目最好的时期是中期(中期染色体形态数目最清晰)，此时细胞内染色体、DNA、染色单体数目之比为1∶2∶2。显微镜中成像与物体是完全倒置的，中期细胞图位于视野的右上方，所以要观察染色体的形态和数目，应向右上方移动装片。
例2　C　[在解离时加入盐酸是为了
( http: / / www.21cnjy.com )溶解细胞间质以利于细胞相互分离开来，并杀死细胞，染色前必须漂洗以洗去盐酸后才能染色；与DNA结合的是甲基绿而非吡罗红；健那绿对线粒体染色时必须保证细胞是活的，使用盐酸后细胞会死亡的，导致不能染色。故选C。]
例3　(1)三十烷醇的浓度　三十烷醇浓度为0(或蒸馏水)　不同浓度的三十烷醇溶液　(2)促进　(3)8～15
解析　该实验的自变量是三
( http: / / www.21cnjy.com )十烷醇的浓度，从曲线图可知，实验中设置了两种对照方式：以蒸馏水作为空白对照，不同浓度的三十烷醇溶液作为相互对照。在曲线图中，用15
ppm的三十烷醇溶液处理的插条，其生根数较用蒸馏水处理的对照组多，说明此浓度的三十烷醇仍然具有促进作用。若要探究促进茶树插条生根的最适浓度，应在8～15
ppm的浓度范围增加实验组。
例4　(1)①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化
②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，(50～65
℃)水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀
(2)如果a、b两管液面高度差缩小
( http: / / www.21cnjy.com )且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜。
解析　本题是以渗透作用装置为基础
( http: / / www.21cnjy.com )的材料限制型实验设计试题，设计思路主要有两个：①证明蔗糖被水解，蔗糖的水解产物是葡萄糖和果糖，用斐林试剂鉴定即可；②观察a、b两管液面高度差的变化，如果差值缩小，则说明蔗糖的水解产物能通过半透膜，否则不能。所设定的材料做出了设置限制，须加入蔗糖酶溶液，a、b两侧的加入量相等，以抵消加入蔗糖酶溶液所引起的溶液浓度变化。添加材料中的斐林试剂、试管等，提示可用检测还原糖的办法检测蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
考点突破
1．C　[探究酵母菌的呼吸方式，可
( http: / / www.21cnjy.com )用溴麝香草酚蓝水溶液或者澄清石灰水检测是否产生CO2，前者使溶液由蓝变绿再变黄，后者使溶液变混浊，A正确；酒精可使酸性重铬酸钾由橙色变为灰绿色，可用于果酒发酵时检测产生的酒精，B正确；探究酵母菌种群数量变化时无需设置空白对照，酵母菌每天的数量变化可形成自身对照，C错误；稀释涂布平板法常用来统计样品中活菌的数目，为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数，D正确。]
2．D　[观察有丝分裂的图像时，观察到的细胞是死细胞，需要用不同的细胞观察不同的时期，不能采用连续观察的方法。]
3．B　[根据图示可知：甲
( http: / / www.21cnjy.com )细胞处于有丝分裂中期，乙细胞处于有丝分裂后期。甲细胞的每条染色体的着丝点排列在赤道板而不是细胞板上，A错误；乙细胞中的染色体被平均分配，移向细胞的两极，B正确；乙细胞中的染色体是甲细胞中的2倍，DNA含量相同，C错误；细胞周期包括分裂间期和分裂期，统计图中处于分裂期的细胞数不可计算细胞周期的长短，只可计算分裂期所用时间在细胞周期中的比例，D错误。]
4．D　[燕麦横放，重力引起向
( http: / / www.21cnjy.com )地侧生长素多于背地侧，单侧光照引起背光侧生长素多于向光侧，①上方照光及重力影响都使向地侧生长素多，促使向地侧生长快，燕麦向上弯曲生长；②燕麦弯曲生长不明显，说明重力与单侧光的共同作用使向地侧和背地侧生长素分布量差别不大；③燕麦只受重力影响；④中光照不影响生长素的横向运输，受重力影响燕麦向上弯曲生长。]
5．B　[该实验通过甲组和乙组的自身对照，可
( http: / / www.21cnjy.com )验证胰岛素和胰高血糖素的功能以及它们在调节血糖过程中的拮抗作用。实验要严格遵循对照原则和单一变量原则，因此该实验所用的胰岛素溶液和胰高血糖素溶液应是生理盐水与相应激素配制而成的，而且该实验同一步所用的三种溶液用量必须相等，但是同一组前后两步所用溶液用量可以不等。该实验有组内的自身对照(第一步与第二步对照)，也有甲乙两组的相互对照，但是丙组的空白对照也很有必要，因为只有与空白对照相比较，才能够看出实验组的情况是否异常。]
6．(1)摘除胸腺，并用大剂量的X射线处理后，未检查小白鼠是否具有免疫功能；第三步中应分别接种等量疫苗。每组只用一只小白鼠，偶然性太大
(2)第一组小白鼠体内不产生抗体，第
( http: / / www.21cnjy.com )二、三组小白鼠体内产生抗体，但第三组小白鼠体内产生的抗体多于第二组小白鼠体内产生的抗体，说明T细胞对B细胞分化后产生抗体具有一定的促进作用
解析　本实验的目的是验证
( http: / / www.21cnjy.com )“T细胞对B细胞分化后产生抗体具有一定的促进作用”，即只注射T细胞的小白鼠体内不会产生抗体，只注射B细胞的小白鼠体内产生的抗体数量少于同时注射T细胞和B细胞的小白鼠体内产生的抗体数量。所以本实验的自变量是两种淋巴细胞的使用。大剂量X射线照射的目的是破坏小白鼠的免疫功能。根据实验目的和原理，预期结果应该是第一组小白鼠体内无抗体产生，第二组和第三组小白鼠体内有抗体产生，但第三组产生的抗体多于第二组产生的抗体。在变量控制方面，除了注射的淋巴细胞种类不同外，其他无关变量要一致。
7．(4)②给甲、乙两组
( http: / / www.21cnjy.com )小白鼠同时注射相等剂量的H1N1流感病毒液，使其患H1N1流感　③给甲、乙两组小白鼠分别注射等量的血清A、B　④一段时间后，观察甲、乙两组小白鼠的康复情况　(5)乙组小白鼠康复情况明显好于甲组
解析　根据实验目的确定是验证性实验。
( http: / / www.21cnjy.com )健康的小白鼠必须先接种H1N1流感病毒液，患流感之后，再接种不同的血清才能验证康复者血清能治疗H1N1流感。此处变量是两种血清。
8．(3)实验步骤：①身体健康、发育正常、体重相同
②等量的添加皮革蛋白粉的饲料
(4)实验结果和结论：①A、B两组大鼠体重基本相等，发育状况相同，说明添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育没有影响
②若A组大鼠体重大于B组大鼠体重，且A组大鼠的生长发育状况比B组大鼠生长发育状况好，说明添加皮革蛋白粉饲料对动物的生长发育有抑制作用
③若A组大鼠体重小于B组大鼠体重，且A组大鼠的生长发育状况比B组大鼠发育状况差，说明添加皮革蛋白粉饲料对动物的生长发育有促进作用
解析　本实验的自变量是皮革蛋白粉的有无
( http: / / www.21cnjy.com )，因变量是大鼠的生长状况，以大鼠体重和发育状况为观测指标。设计实验时要遵循单一变量原则和对照原则。探究性实验结论不唯一，要逐一分析。
9．B　[研究遗传病的遗传方式最好是调查
( http: / / www.21cnjy.com )患者家系中发病率较高的单基因遗传病。猫叫综合征为染色体结构异常遗传病；青少年型糖尿病是多基因遗传病；21三体综合征是染色体数目异常遗传病。]
10．(1)①多　单　②因为红绿色盲是
( http: / / www.21cnjy.com )单基因遗传病，易于调查和分析(或青少年型糖尿病是多基因遗传病，影响因素多，不便于分析)　③应把各小组的调查数据进行汇总
(2)①先求每个样方的种群密度，再计算所有样方种群密度的平均值　②取样方法(或样方位置，随机取样)、样方大小(或样方面积，所画方格大小)
解析　青少年型糖尿病是由多对等位基因控制的遗
( http: / / www.21cnjy.com )传病，受遗传物质和环境等多种因素的影响，红绿色盲是由X染色体上的等位基因控制的单基因遗传病，在家族中有交叉遗传的现象，调查时应根据这两种病的特点确定调查的范围，调查的数据应进行汇总才可以分析，得出结论。样方法的关键是随机取样，同时需注意样方的大小要一致。
11．(1)AaBBDd　紫冠非糯非甜
(2)AABbDD∶AABbDd∶AaBbDD∶AaBbDd＝1∶1∶1∶1　1
(3)1/256
(4)品系乙和丙　让F1个体自交，得F2　F2有4种表现型(紫冠非糯非甜、紫冠非糯甜、紫冠糯非甜、紫冠糯甜)，且比例为9∶3∶3∶1
解析　(1)由题干可知，aaB
( http: / / www.21cnjy.com )BDD(甲)×AABBdd(丙)→F1：AaBBDd，表现型为紫冠非糯非甜。(2)AaBBDd(F1)×AAbbDD(乙)→F2：AABbDD、AABbDd、AaBbDD、AaBbDd，且比例为1∶1∶1∶1，全部表现为紫冠非糯非甜。(3)F2中AABbDD、AABbDd、AaBbDD、AaBbDd各占1/4，让其自交得F3，只有AaBbDd自交后代中会出现aabbdd的个体，且概率为(1/64)×(1/4)＝1/256。(4)为了验证基因B、b与D、d分别位于两对同源染色体上，即符合基因的自由组合定律，可用测交法、自交法、单倍体育种法、花粉鉴定法等。题中要求设计可行的杂交实验方案，可选用品系乙(AAbbDD)和丙(AABBdd)杂交得F1(AABbDd)，F1自交得F2，F2有4种表现型，且比例符合孟德尔的性状分离比(9∶3∶3∶1)，则说明基因B、b与D、d分别位于两对同源染色体上。
12．(1)感受器　效应器　(2)突触小泡　突触
(3)①刺激Ⅰ时，A有电位变化，C无电位变化，E(屈肌)不收缩，刺激Ⅱ时，C有电位变化，E(屈肌)能收缩
②刺激Ⅰ时，A与C均有电位变化，E(屈肌)不收缩，刺激E(屈肌)时，E(屈肌)能收缩
③刺激Ⅰ时，A与C均有电位变化，E(屈肌)不收缩，刺激E(屈肌)时，E(屈肌)不收缩

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