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专题十一 实验
内容
观察DNA、RNA在细胞中的分布 模拟探究细胞表面积与体积的关系
检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质 观察细胞的减数分裂
用显微镜观察多种多样的细胞 低温诱导染色体加倍
观察线粒体和叶绿体高倍显微镜的使用和观察叶绿体 探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用
通过模拟实验探究膜的透性 模拟尿糖的检测
观察植物细胞的质壁分离和复原 探究培养液中酵母菌数量的动态变化
探究影响酶活性的因素 种群密度的取样调查
叶绿体中色素的提取和分离 土壤中动物类群丰富度的研究
探究酵母菌的呼吸方式 探究水族箱（鱼缸）中群落的演替
观察细胞的有丝分裂 DNA的粗提取与鉴定
实验设计的基本原则
实验设计是指在正式进行科学实验之前，实验者根据一定的目标和要求，运用有关的科学知识、原理，对实验过程中的材料、 手段、方法和步骤等全部方案的制订。进行实验设计应遵循如下原则：
◎科学性原则
实验设计必须有充分的科学依据，包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性。
◎可行性原则
是指步骤设计简单方便，材料易获取，条件易控制，又能说明问题。
◎对照性原则
设计对照实验便于实验前后对比或组间对比，得出明确可信的结论，增加实验的可信度。
一个对照实验包括实验组和对照组，实验组是“受自变量处理的对象组”，对照组（控制组）是“不作自变量处理的对象组”。至于哪个作实验组，哪个作对照组，一般是随机决定的。常用的对照类型有以下几种：
◎空白对照
◇概念：给对照组施以对研究对象没有任何影响的处理因素或不给对照组任何处理因素。需要说明的是，“空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是对实验组所要研究的因素给予空白，以突出或纯化所要研究的因素。
◇实例：以小白鼠为材料进行“验证胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”的实验时，在其他条件相同的情况下，实验组给予用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，而对照组必须给予等量的生理盐水空白处理。
◎自身对照
◇概念：实验组与对照组在同一对象上进行，不另设对照组。
◇实例：“观察植物细胞质壁分离和复原”实验， 就是典型的自身对照——实验处理前的对象状况为对照组， 实验处理后的对象变化为实验组。
◎相互对照
◇概念：指不另设对照组，而是几个实验组相互对照。
◇实例：探究酶活性的最适温度、最适 pH 等均宜设置温度梯度或 pH 梯度， 并相互对照， 分析结果， 获得结论，确认最适的值。
◎条件对照
◇概念：条件对照是指虽给对照组施以某种实验处理， 但不是所研究的实验因素，以突出实验实施的处理因素与实验所研究因素的差异，从一个侧面衬托实验因素对实验结果造成的影响。
◇实例：探究甲状腺激素对蝌蚪生长发育影响实验
a.实验组一一饲喂饲料中添加甲状腺激素的组别。
b.空白对照组一一饲喂普通饲料的组别。
c.条件对照组一一饲喂普通饲料但添加甲状腺激素抑制剂的组别。
◎单一变量原则和等量原则
◇单一变量原则
a.内容：实验组和对照组只能有一个变量。
b.变量的确定：所要验证的中心条件。
◇等量原则：除了实验变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量要严格等量。
◎ 平行重复原则和随机性原则
即实验的每个处理要设置几个重复，以排除偶然因素的影响。
◎实验设计时的一般步骤
◇取材、分组、编号：取材时要注意数量和生理及发育状态相同 ；用具要相同等。
◇相同处理和不同处理
根据实验变量设置对照（注意： 单一因素不同，其他因素相同且最适）。
◇进一步的相同处理
其他因素相同且最适的继续处理。
◇检测、观察、统计、比较：必须找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据和现象。
例1 请用所给的实验材料和用具，设计实验来证明哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，斐林试剂，试管，37℃恒温水浴锅，沸水浴锅。
（1）若“+”代表加入适量的溶液，“-”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。
溶液试管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液
甲 + - + -
（2）实验步骤：
①按照上表中的设计，取试管、加溶液。
②_________________________________。
③_________________________________。
④_________________________________。
（3）结果预测：________________________________________。
（4）结论：____________________________________________。
解析：蔗糖酶可专一性的水解蔗糖为葡萄糖和果糖，淀粉酶可专一性的将淀粉水解成麦芽糖；而验证两种酶的专一性可设计为酶相同，底物不同进行对照，也可设计为底物相同，酶不同进行对照，故可设计四组实验；由于本题实验为验证性实验，故实验结果和实验结论是一定的；由于在一定的温度范围内随温度的升高，酶的活性增强，37℃接近酶的最适温度，而20℃低于酶的最适温度，因此酶的活性相对低，水解产物相对少。
答案：（1）
溶液试管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液
甲 + - + -
乙 - + - +
丙 + - - +
丁 - + + -
（2）②混匀，37 ℃恒温水浴一段时间 ③取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，沸水水浴一段时间 ④观察实验现象并记录实验结果
（3）含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀
（4）酶的催化作用有专一性
例2 已知2H2O2 =2H2O+O2 可以通过观察反应过程中O2的生成速度（即气泡从溶液中释放的速度）来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性，要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%的过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。
（1）实验步骤：
①
…
（2）实验结果预测及结论：
整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是：__________________。由此可得出结论是：________________________________。
（3）如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃，重做上述实验，O2释放的速度最快的是_______，原因_______________________。
解析：本题设计实验来验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。验证其催化作用的有无就需和无催化作用的蒸馏水作对照，验证其高效性就需要和无机催化剂FeCl3溶液作对照。在遵循对照原则的同时，在其他条件相同的情况下，遵循单一变量原则。因为过氧化氢酶的最适温度是37℃，所以应将试管放在37℃的恒温水浴锅中适当时间。如果将实验中的恒温水浴改为80℃时，过氧化氢酶在高温下失去活性，而无机催化剂FeCl3的催化活性会升高。
答案：（1）①取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37℃恒温水浴锅中保温适当时间。
②分别向上述3支试管加入等量且适量的蒸馏水，FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液。
③观察各管中释放气泡的快慢。
（2）加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管 酶具有催化作用和高效性
（3）加FeCl3溶液的试管
在此温度下，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性
例3 从细胞膜上提取了某种成分，用非酶法处理后，加入双缩脲试剂出现紫色；若加入斐林试剂或班氏试剂并加热，出现砖红色。该成分是（ ）
A.糖脂 B.磷脂
C.糖蛋白 D.脂蛋白
答案：C
例4 下列对有关实验的描述中，错误的是（ ）
A.分离叶绿体中的色素时，不同色素随层析液在滤纸上扩散速度不同
B.用低倍镜观察不到紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原过程
C.观察叶片细胞的叶绿体时，先在低倍镜下找到叶片细胞再换高倍镜观察
D.甲基绿染色可使人口腔上皮细胞的细胞核呈绿色
答案：B
例5 提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中各种现象的解释，正确的是（ ）
A.未见色素带，说明材料可能为黄花叶片
B.色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液
C.提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b
D.胡萝卜素处于滤纸最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高
答案：C
例6 为了验证胰岛素具有降低血糖含量的作用，在设计实验方案时，如果以正常小鼠每次注射药物前后小鼠症状的变化为观察指标，则下列对实验组小鼠注射药物的顺序，正确的是（ ）
A.先注射胰岛素溶液，后注射葡萄糖溶液
B.先注射胰岛素溶液，再注射胰岛素溶液
C.先注射胰岛素溶液，后注射生理盐水
D.先注射生理盐水，后注射胰岛素溶液
答案：A
例7 下列有关生物学实验操作、材料、条件等方面的叙述，正确的是（ ）
A．“探究水族箱中群落的演替”实验中，水族箱应放在黑暗密室中
B．“观察细胞有丝分裂”实验中，洋葱根尖细胞用吡罗红或派洛宁染色
C．“探究酵母菌种群数量动态变化”实验中，用培养液培养酵母菌
D．“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”实验中，叶绿体和线粒体都不需染色
答案：C
例8 用某种药物饲喂动物，一段时间后测得实验组比对照组动物血浆中血红蛋白含量明显增高。该药物的作用可能是（ ）
A．增强血红蛋白的合成能力
B．提高血浆蛋白的含量
C．增加红细胞的生成数量
D．对红细胞有破坏作用
答案：D
例9 　近年来，我国西北某地频发蝗虫灾害，某农科院开展“降水量与蝗灾发生关系”的研究，下列设计与研究目标有直接关系的是（ ）
①研究降水量与蝗虫产卵量的关系②研究降水量与蝗虫卵孵化率的关系③研究降水量与空气湿度增加的关系④研究蝗虫性别比例与蝗虫产卵量的关系
A．① ②　　　　 　 B．③ ④
C．① ③ 　　　　D．② ④
答案：A
例10 若以鸡蛋蛋白液为材料进行蛋白质鉴定实验，发现蛋白液与双缩脲试剂发生反应后会粘固在试管壁上。下列关于这一现象形成原因的描述正确的是（ ）
A．鸡蛋蛋白液稀释不够，搅拌不匀
B．只添加了双缩脲试剂A，未添加双缩脲试剂B
C．鸡蛋蛋白液不是合适的实验材料
D．蛋白液与双缩脲试剂的反应时间不够长
答案：A
例11 以紫色洋葱鳞茎表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是（ ）
A．在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小
B．滴加30﹪的蔗糖溶液比10﹪蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短
C．发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明细胞保持活性
D．用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离
答案：D
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