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高考命题热点练2　重视科学探究、重视科学思维
一、选择题
1．(2020·湖南衡阳模拟)野生型大肠杆菌能利用基本培养基中简单的营养物质合成自身生长所必需的氨基酸，如色氨酸。但如果发生基因突变，导致生化反应的某一步骤不能进行，使某些必需物质不能合成，它就无法在基本培养基上生长。某科学家利用紫外线处理野生型大肠杆菌后，得到4种不能在基本培养基上生长的突变体。已知A、B、C、D、E是合成色氨酸的中间体，突变菌株甲～丁在无色氨酸的培养基中，仅添加A～E中的一种物质，其生长情况如表所示(“＋”表示能生长，“－”表示不能生长)。下列说法错误的是(　　)
A B C D E
甲突变体 ＋ － ＋ － ＋
乙突变体 － － ＋ － －
丙突变体 ＋ － ＋ ＋ ＋
丁突变体 － － ＋ － ＋
A.基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
B．基因突变是不定向的
C．大肠杆菌正常菌株合成色氨酸的途径是B→D→A→E→C
D．甲突变体因不能合成E物质而最终导致不能合成色氨酸
解析：D　[本题以大肠杆菌合成色氨酸的代谢过程为素材，以实验结果为依据考查基因对性状的控制、基因突变等知识，对考生的图表信息的分析和判断能力提出了较高的要求。基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，这是基因控制生物性状的间接途径，A正确；本题中科学家利用紫外线处理野生型大肠杆菌得到4种突变体，这说明基因突变是不定向的，B正确；由于基因突变是不定向的，最早发生基因突变的个体还会继续发生突变，由此分析可得出代谢途径中最靠后的物质将使最多种类的突变体生长，最靠前的物质使最少种类的突变体生长，据此判断大肠杆菌正常菌株合成色氨酸的途径是B→D→A→E→C，C正确；甲突变体在含有B、D的培养基中不能生长，在其他培养基上可以生长，所以甲突变体因不能合成A物质而最终导致不能合成色氨酸，D错误。]
2．(2020·广东深圳模拟)某研究小组欲研究桑叶提取液对患糖尿病小鼠的降血糖效果，设计了一系列实验。下列有关实验的设计思路，说法错误的是(　　)
A．随机选取三组生理状况相同、数量相等的健康小鼠，其中两组制备成患糖尿病的小鼠
B．每组小鼠在实验开始前和实验结束后都需要测量其血糖浓度
C．患糖尿病小鼠既可以作为实验组又可以作为对照组
D．对照组除每天饲喂等量的食物，也要注射等量的桑叶提取液
解析：D　[本题以“研究桑叶提取液对患糖尿病小鼠的降血糖效果”为情境，考查考生的实验设计、分析与评价能力。根据题干信息分析，本实验的实验目的是探究桑叶提取液对患糖尿病小鼠的降血糖效果，因此可确定实验的自变量是“是否含有桑叶提取液”。分组时小鼠的生理状况、数量等均为无关变量，应该保持相同且适宜，所以随机选取三组生理状相同、数量相等的健康小鼠，其中一组小鼠正常，另外两组制备成患糖尿病的小鼠，A正确；该实验的因变量是小鼠的血糖浓度，因此每组小鼠在实验开始前和实验结束后都需要测量其血糖浓度，B正确；患糖尿病小鼠与正常小鼠相比为实验组，同时其前后可以自身对照，即其也可以作为对照组，C正确；根据实验的单一变量原则和对照原则，实验组注射桑叶提取液，则对照组应该注射等量的桑叶提取液的溶剂，D错误。]
二、非选择题
3．某生物课题小组同学为了确定细胞有氧呼吸第二阶段发生的场所，进行了如下探究实验。
作出假设：细胞有氧呼吸第二阶段只发生在线粒体中，不能在细胞质基质中完成。
实验过程：

实验结果：1号和2号试管中均检测到CO2(与预期结果不相符)。
请分析回答问题：
(1)分析实验结果与预期结果不相符的原因及改进措施。
原因：____________________________________________________________________。
改进措施：__________________________________________________________________。
(2)实验步骤⑥依据的原理是_________________________________________________。
(3)经同学们的分析及对个别实验步骤作出的恰当修改，重新实验，大家都获得了与预期相符合的实验结果。最后，老师又提出一个新问题：“假如该实验时间过长，空气中的CO2溶入样本中的量足以被检测剂检测出来，为了提高实验的科学性，排除干扰因素带来的实验误差，你如何解决？”请写出解决措施：______________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：本题为评价与改进类实验题，解答这类题时需要明确实验目的和原理，并利用对照实验的思想审视题中设置的实验步骤、实验结果及预测、所得出的结论的正误等，在此基础上加以改进。(1)根据题中的“假设”分析推断，应该只有2号试管出现CO2，若1号试管出现了CO2，则其可能的原因是肝细胞利用了保存液中的葡萄糖进行有氧呼吸，线粒体产生的CO2扩散进入细胞质基质中。所以应该用适宜浓度的不含葡萄糖的保存液。(2)因为丙酮酸在有氧呼吸的第二阶段和水彻底分解成CO2和[H]，所以步骤⑥中加入CO2检测剂，用来检测装置中是否产生了CO2，从而判断丙酮酸是否被分解。(3)为了保证实验结果的科学性和严谨性，必须设置空白对照组，设置的对照除了将丙酮酸换为等量的生理盐水，其余条件都要和实验组相同。
答案：(1)肝细胞利用保存液中的葡萄糖进行有氧呼吸，线粒体产生的CO2扩散进入细胞质基质中　用适宜浓度的不含葡萄糖的保存液　(2)丙酮酸在有氧呼吸的第二阶段和水彻底分解成CO2和[H]，因此可以通过检测是否有CO2的产生来判断丙酮酸是否被分解　(3)分别给1号和2号试管设置空白对照组1′和2′，1′和2′试管所装物质分别与1号和2号试管中的相同，只是在第⑤步不加入丙酮酸，而加入等量的生理盐水
4．(2019·湖北孝感模拟)某植物的花色由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制，其花色与基因型之间的对应关系如表所示，用两株金黄花植株作为亲本进行杂交，所得F1全为黄花植株，F1自交产生F2。请回答下列问题。
表现型 金黄花 黄花 白花
基因型 A_BB、aa__ A_Bb A_bb
(1)F1黄花植株的基因型是__________，F2的表现型及比例是__________，若F2中的黄花植株自由交配后共得到900株植株，其中黄花植株约有__________株。
(2)现F1群体中出现了一株金黄花植株，已知其是由一个基因突变导致的。请设计杂交实验来确定发生突变的基因。
实验方案：__________________________________________________________________。
实验结果及结论：____________________________________________________________。
解析：解答本题的关键：一是充分利用基因自由组合定律的特点分析试题中呈现的信息；二是在弄清F1基因型的情况下，理解“一个基因突变”的含义，由此将问题转换为探究F1突变植株的基因型，而探究基因型常用的方法就是测交法和杂交法。(1)由表格中基因型和表现型的关系可知，亲本金黄花植株的基因型是A_BB或aa__，所得F1全为黄花植株A_Bb，所以亲本基因型应是AABB和aabb，F1黄花植株的基因型是AaBb。让基因型为AaBb的F1自交产生F2，F2有9种基因型，根据基因型与表现型的对应关系，F2的表现型及比例是金黄花植株(A_BB、aa__)∶黄花植株(A_Bb)∶白花植株(A_bb)＝7∶6∶3。F2中的黄花植株有2/3AaBb,1/3AABb，自由交配时产生的配子中有2/6AB、2/6Ab、1/6aB和1/6ab，所以自由交配后得到的子代中黄花植株占2×(2/6)×(2/6)＋2×(2/6)×(1/6)＋2×(2/6)×(1/6)＝4/9，而子代共有900株植株，所以黄花植株约有(4/9)×900＝400(株)。(2)F1群体中本应全是黄花植株，基因型是AaBb，而现在出现了一株金黄花植株，题干说明其是由一个基因突变导致的，有可能是AaBb突变成了AaBB，也有可能是AaBb突变成了aaBb。所以让该金黄花植株与双隐性金黄花植株(aabb)测交[或让该金黄花植株与纯合的白花植株(AAbb)杂交]。若测交时子代全为金黄花植株，则是基因A突变成了基因a；若子代黄花植株∶金黄花植株＝1∶1，则是基因b突变成了基因B(或若子代黄花植株∶白花植株＝1∶1，则是基因A突变成了基因a；若子代全是黄花植株，则是基因b突变成了基因B)。
答案：(1)AaBb　金黄花∶黄花∶白花＝7∶6∶3　400　(2)让该金黄花植株与双隐性金黄花植株测交(或让该金黄花植株与纯合白花植株杂交)　若子代全为金黄花植株，则是基因A突变成了基因a；若子代黄花植株∶金黄花植株＝1∶1，则是基因b突变成了基因B(若子代黄花植株∶白花植株＝1∶1，则是基因A突变成了基因a；若子代全是黄花植株，则是基因b突变成了基因B)
5．已知某种昆虫的有眼(A)与无眼(a)、正常刚毛(B)与小刚毛(b)、正常翅(E)与斑翅(e)这三对相对性状各受一对等位基因控制。现有三个纯合品系：①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee，假定不发生基因突变、染色体变异和交叉互换，回答下列问题。
(1)若A/a、B/b这两对等位基因都位于常染色体上，请以上述品系为材料，设计实验来探究这两对等位基因是否分别位于两对同源染色体上。
实验思路：选择__________(填编号)杂交组合，得到F1，F1相互交配得到F2，观察F2的表现型。
预期实验结果、结论：____________________________。
(2)假设A/a、E/e这两对等位基因都位于X染色体上，请以上述品系为材料，设计实验对这一假设进行验证。
实验思路：选择__________(填编号)杂交组合进行正交和反交，观察F1雄性个体的表现型。
预期实验结果、结论：____________________________。
解析：解答本题的关键是能熟练应用孟德尔杂交实验所表现的规律特点来确定两对等位基因在染色体上的位置关系，及根据X染色体上基因的遗传特点设计实验来确定两对等位基因是否均位于X染色体上。(1)根据题意知，A/a和B/b这两对等位基因都位于常染色体上，如果这两对等位基因分别位于两对同源染色体上，则这两对等位基因的遗传遵循基因的自由组合定律。因此让基因型为aaBBEE与AAbbEE的个体杂交得到F1(AaBbEE)，F1相互交配，得到F2，观察F2的表现型及比例：如果F2中出现四种表现型，且比例约为9∶3∶3∶1，则可确定这两对等位基因分别位于两对同源染色体上；如果F2中出现三种表现型且比例约为1∶2∶1，则可确定这两对等位基因不是分别位于两对同源染色体上(或两对等位基因位于一对同源染色体上)。(2)如果A/a和E/e这两对等位基因都位于X染色体上，则两对等位基因表现为连锁遗传，若要证明其都位于X染色体上，则应选择具相对性状的个体杂交，由此可选出品系①③，让品系①③进行正交和反交，分析其后代的表现型及比例即可，具体分析如下：若A/a、E/e这两对等位基因都位于X染色体上，则品系①③杂交组合有两种情况，分别是XaEXaE×XAeY(正交)、XAeXAe×XaEY(反交)，在不发生基因突变、染色体变异和交叉互换的情况下，正交后代的基因型及比例应为XaEXAe∶XaEY＝1∶1，分别表现为雌性有眼正常翅、雄性无眼正常翅，反交后代的基因型及比例应为XAeXaE∶XAeY＝1∶1，分别表现为雌性有眼正常翅、雄性有眼斑翅。若实验结果符合上述情况，则可证明这两对等位基因都位于X染色体上。
答案：(1)①②　若杂交组合的F2中出现四种表现型，且比例为9∶3∶3∶1，则可确定这两对等位基因分别位于两对同源染色体上；如果F2中出现三种表现型且比例为1∶2∶1，则可确定这两对等位基因不是分别位于两对同源染色体上(或两对等位基因位于一对同源染色体上)　(2)①③　若正交、反交得到的F1中雄性个体有眼/无眼、正常翅/斑翅这两对相对性状的表现均不同，则证明这两对等位基因都位于X染色体上
6．(2020·湖北荆州一模，36)水稻是我国最重要的粮食作物。稻瘟病是由稻瘟病菌(Mp)侵染水稻引起的病害，严重危害我国的粮食生产安全。与使用农药相比，抗稻瘟病基因的利用是控制水稻稻瘟病更加有效、安全和经济的措施。请回答下列问题：
(1)与水稻细胞相比，Mp细胞最突出的特点是____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若采用高能射线处理正在萌发的水稻种子或幼苗，培育出抗稻瘟病水稻所依据的育种原理是________；运用杂交实验或基因工程的方法，将抗稻瘟病基因“嫁接”到水稻细胞的染色体上，培育出抗稻瘟病水稻所依据的育种原理是____________________________。
(3)Mp是由不同基因型组成的群体，侵染和危害水稻的基因有多种。在水稻种植区，如大面积连续种植某个含单一抗稻瘟病基因的水稻品种，将会引起Mp种群中相应群体的基因频率________(填“上升”“不变”或“下降”)，而对Mp其他群体不起作用，使该单抗稻瘟病水稻的抗性逐渐减弱。
(4)采用高能射线处理，可培育出水稻染色体同一位点有多种不同等位基因的抗稻瘟病新品种(以针对Mp其他群体)。该实例可以说明_________________________________________。
(5)为判断某抗稻瘟病水稻是否为纯合子，最优化的实验设计思路是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：本题通过对抗稻瘟病品种育种的设计与分析，考查考生的科学思维素养和科学探究素养。(1)稻瘟病菌(Mp)属于原核生物，水稻细胞是真核生物，与水稻细胞相比，Mp细胞最突出的特点是细胞没有成形的细胞核。(2)若采用高能射线处理正在萌发的水稻种子或幼苗，培育出抗稻瘟病水稻的方法为诱变育种，原理是基因突变；杂交育种的原理是基因重组，基因工程育种的原理也是基因重组。(3)在水稻种植区，如大面积连续种植某个含单一抗稻瘟病基因的水稻品种，导致相应稻瘟病菌(Mp)数量大量减少，进而引起Mp种群中相应群体的基因频率下降。(4)采用高能射线处理，可培育出水稻染色体同一位点有多种不同等位基因的抗稻瘟病新品种，说明基因突变具有不定向性。(5)为判断某抗稻瘟病水稻是否为纯合子，可以让该抗稻瘟病水稻自交，观察子代是否发生性状分离，若发生性状分离则不是纯合子。
答案：(1)细胞没有成形的细胞核　(2)基因突变　基因重组　(3)下降　(4)基因突变具有不定向性　(5)让该抗稻瘟病水稻自交，观察子代是否发生性状分离(说明：第一个得分点的答案唯一；第二个得分点的答案应在第一个得分点的答案正确时才评分。)
7．抗利尿激素具有促进肾小管、集合管重吸收水分的生理作用，与正常状态相比，对水分的重吸收增多将会导致尿量减少。
实验材料和用具：正常实验用的小白鼠20只、生理盐水、用生理盐水配制的适宜浓度的抗利尿激素溶液、注射器等。
请选择合适的材料用具，设计实验以验证抗利尿激素的生理作用。(要求：写出实验步骤，预测实验结果并得出实验结论。提示：给药剂量及给药后的作用时间不作实验设计要求)。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：本题属于实验设计题，在设计实验时要遵循对照原则与单一变量原则。抗利尿激素具有促进肾小管、集合管重吸收水分的生理作用。若给动物注射一定量的抗利尿激素，则抗利尿激素会作用于靶器官—肾小管、集合管，使其重吸收水分的能力增强，从而使尿量减少。本实验的自变量是有无抗利尿激素，因此除此之外的条件应该保持相同且适宜。为了保证实验的可信度，应注意设置对照实验。具体设计与分析见答案。
答案：实验步骤：①将20只实验鼠随机均分为甲、乙两组，并将它们培养在相同且适宜的环境中，给予等量的食物和水；②给甲组注射适量的抗利尿激素溶液，乙组注射等量的生理盐水；③一段时间后，分别收集两组小鼠的尿液并计量。预测实验结果：收集到的尿量甲组明显少于乙组。实验结论：抗利尿激素能促进肾小管、集合管对水分的重吸收从而减少尿量
8．新收获的稻米煮出的饭香气诱人，但是不法商贩用陈稻米经抛光增白、上油后以假乱真，欺骗消费者。新稻米过氧化氢酶活性明显高于陈稻米。植物体内的过氧化氢酶在过氧化氢存在的条件下能把某些酚类化合物(如愈创木酚)氧化成红褐色物质(如图所示)，其颜色的深浅与酶活性呈正相关。
愈创木酚红褐色物质
请你帮助食品卫生质量检验人员设计一个鉴别新稻米和陈稻米的简易实验。
(1)实验目的：_______________________________________________________________。
(2)实验材料、试剂和用具：足够数量的新稻米、足够数量的陈稻米、1%愈创木酚溶液、1%过氧化氢溶液、具塞试管、培养皿、移液管、观察颜色的放大镜等。
(3)实验步骤：
①将稻米事先浸入1%愈创木酚溶液中。具体做法是__________，然后用移液管分别往两支试管中加1%的愈创木酚溶液，浸没大米，盖上试管塞，用力振荡20下，静置一段时间，弃掉多余液体。
②将浸有1%愈创木酚溶液的稻米分别倒入两个与试管具有相同编号的培养皿中，摊开，之后用移液管吸取1%的过氧化氢溶液分别滴向两培养皿里的稻米，使所有稻米都浸没在过氧化氢中。
③一段时间后，______________________________________________________________。
(4)实验结果：_______________________________________________________________。
(5)实验结论：_______________________________________________________________。
解析：本题解题的关键是通过对题干进行分析，弄清实验的目的和原理，确定自变量和因变量。本实验的目的是根据过氧化氢酶活性的强弱来鉴别新稻米和陈稻米。实验原理是在有过氧化氢存在的条件下，稻米内的过氧化氢酶可以把愈创木酚氧化成红褐色物质，其颜色的深浅与酶活性呈正相关。(1)由“新稻米过氧化氢酶活性明显高于陈稻米”和“请你帮助食品卫生质量检验人员设计一个鉴别新稻米和陈稻米的简易实验”可知，本实验的目的是根据过氧化氢酶活性的强弱来鉴别新稻米和陈稻米。(3)①本实验应以适量的新稻米作为对照组，等质量的陈稻米为实验组。具体做法是取两支具塞试管分别编号为A与B，其中A试管设为对照组，放入5 g新稻米，B试管放入5 g陈稻米。③本实验的因变量为稻米颜色的深浅，因此一定时间后，需用放大镜观察两培养皿里稻米的颜色变化。(4)由“植物体内的过氧化氢酶在过氧化氢存在的条件下能把某些酚类化合物(如愈创木酚)氧化成红褐色物质，其颜色的深浅与酶活性呈正相关”和“新稻米过氧化氢酶活性明显高于陈稻米”可推测，新稻米呈红褐色，陈稻米几乎无色或颜色很浅。(5)由实验结果可知，稻米里的过氧化氢酶会随着储藏时间的延长而活性降低，实验后无色或色浅的为陈稻米，呈红褐色的为新稻米。
答案：(1)根据过氧化氢酶活性的强弱来鉴别新稻米和陈稻米　(3)①取两支具塞试管分别编号为A与B，其中A试管设为对照组，放入5 g新稻米，B试管放入5 g陈稻米(要求设置对照组，放入稻米的量要适量且相等)　③用放大镜观察两培养皿里稻米的颜色变化　(4)新稻米呈红褐色，陈稻米几乎无色或颜色很浅　(5)稻米里过氧化氢酶的活性会随着储藏时间的延长而降低，实验后无色或色浅的为陈稻米，呈红褐色的新稻米
9．(2019·福建厦门模拟)“瘦素”能控制人的食欲，注射“瘦素”后，人的食欲会下降，从而对人体控制体重起到至关重要的作用。请回答下列问题：
(1)肥胖是由体内脂肪过多引起的，检测脂肪的试剂是__________，颜色反应呈__________。
(2)在“大地震”后期的救援中，从废墟下救出的生还者女性较男性多，其原因在于女性皮下脂肪厚，在没有食物和饮水的条件下，女性的生存期限会比男性长。请从脂肪的元素组成及主要作用角度分析，出现上述现象的原因是__________________。
(3)某校生物兴趣小组想利用以下材料，设计实验探究“瘦素”能否控制动物的食欲以及能否起到减肥作用，请帮他们完成下列实验设计。
材料用具：大鼠若干只、普通饲料、一定剂量的“瘦素”溶液、生理盐水，其他所需条件均满足。
实验步骤：
第一步：____________________________________________________________________。
第二步：甲组每天注射一定剂量的“瘦素”溶液，____________________________。
第三步：在正常饲养的基础上，在相同且适宜的条件下分别饲养一段时间。
第四步：一段时间后，观察大鼠的食欲状况，称量并统计各组大鼠的体重。
解析：本题主要考查考生的物质和能量观以及设计对照实验的能力，因此解题的关键是要从脂肪的元素组成和作用特点来回答问题；能利用对照实验应遵循的原则，即单一变量等原则来设计对照实验，注意取材、分组并编号及单一变量的处理等。(1)脂肪可用苏丹Ⅲ染液(或苏丹Ⅳ染液)检测，呈橘黄色(或红色)。(2)女性皮下脂肪厚，而脂肪是重要的储能物质，其含氢量高，氧化分解时释放能量多，产生的水多，因此在没有食物和饮水的条件下，女性的生存期会比男性长。(3)本实验的目的是探究“瘦素”能否控制动物的食欲以及能否起到减肥作用，因此自变量为是否加入“瘦素”，且实验设计要遵循对照原则和单一变量原则，实验步骤大致为：取材→分组、编号→变量处理→饲养一段时间→观察现象、测量指标。
[实验补充]结果及结论：①如果甲、乙组食欲状况基本正常，体重增加基本相同，则说明“瘦素”不能够控制动物的食欲且不能起到减肥的作用；②如果甲组比乙组食欲状况差，体重增加较乙组慢或不增加甚至减少，则说明“瘦素”能够控制动物的食欲且能起到减肥的作用。
答案：(1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染液　橘黄色(或红色)　(2)脂肪是重要的储能物质，其含氢量高，氧化分解时释放能量多，产生的水多　(3)选取身体健康、生长状况基本相同的大鼠若干只，随机平均分为两组，并编号为甲、乙　乙组每天注射等量的生理盐水




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