专题七,实验与探究
[考纲要求] 1.能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能等进行运用。2.具备验证简单生物学事实的能力，能对实验现象和结果进行分析、解释、并能对收集到的数据进行处理。3.具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。4.能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。
考点一 教材基础实验 1．显微观察类实验 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 DNA 和 RNA 在细胞中的分布 染色观察 核酸 死 吡罗红甲基绿染色剂 人的口腔上皮细胞 观察线粒体 线粒体 活 健那绿染液 人的口腔上皮细胞 观察细胞的有丝分裂 染色体 死 龙胆紫溶液(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
观察叶绿体 原色观察 叶绿体 活 无 菠菜叶(稍带叶肉的下表皮)、藓类的叶、黑藻叶等 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 观察细胞的减数分裂 染色体 死 蝗虫精母细胞(1)显微观察类实验要先制片，不同材料用不同的制片方法。装片法(把整个实验材料制成装片，如用葫芦藓观察叶绿体)；切片法(把材料切成薄片，以便观察，如脂肪的鉴定)；压片法(把材料压成薄层，以便观察，如观察根尖细胞的有丝分裂)。
(2)解离≠水解，前者用盐酸和酒精等量混合，处理的目的是使细胞彼此分离开，在低温诱导染色体加倍和观察有丝分裂实验中涉及；后者用盐酸处理，增大细胞膜的通透性，使 DNA和蛋白质分开，便于染色，在观察 DNA 和 RNA 分布实验中涉及。两者在染色前都需要用水漂洗或冲洗，避免影响染色。
(3)洋葱在实验中的“一材多用” 取材部位 实验名称 取材原因 叶 鳞片叶 观察植物细胞的质壁分离和复原 外表皮细胞含紫色大液泡 使用高倍显微镜观察细胞的多样性 细胞较大，外表皮细胞有大液泡，内表皮细胞有明显的细胞核 观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布 内表皮细胞近于无色 管状叶 绿叶中色素的提取和分离 色素含量多 根 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 材料易得，且分生区细胞分裂能力强，易于观察染色体 低温诱导植物染色体数目的变化 材料易得，且低温(4 ℃)下根尖也能分裂生长，诱导染色体变异率较高 2.鉴定类实验 实验名称 试剂 颜色 生物材料 备注 淀粉的鉴定 碘液 蓝色 脱色的叶片 － 还原糖的鉴定 斐林试剂 砖红色沉淀 苹果或梨匀浆等 现配现用、水浴加热
脂肪的鉴定 苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染液 橘黄(或红)色 花生种子切片 需用高倍镜观察 蛋白质的鉴定 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 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(1)在显色实验(如物质检测)中，材料最好无色或颜色较浅或实验时对有色材料进行脱色处理。
(2)物质鉴定实验中，一般不设置对照实验，若需设置对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质的实验中，对照组可加入稀释的鸡蛋清。
(3)还原糖的检验若出现砖红色沉淀，结论只能说溶液中有还原糖存在，但不能证明具体是哪种还原糖；同理蛋白质的鉴定若出现紫色，也不能证明胰岛素或淀粉酶是否存在。
(4)斐林试剂鉴定还原糖实验的原理是发生氧化还原反应。双缩脲试剂鉴定对象为肽键，故可检验蛋白质、多肽及变性后的蛋白质，不能鉴定氨基酸；先加入 A 液(NaOH 溶液)1 mL 创造碱性条件，再滴加 B 液(CuSO 4 溶液)4 滴，不能过量。
3．调查类实验 研究性课题 调查对象 统计方法 计算方法 调查人群中某种遗传病 人类某种遗传病 汇总法 某种遗传病的发病率＝某种遗传病的患病人数某种遗传病的被调查人数 ×100% 种群密度的取样调查 活动能力强的动物 标志重捕法 初次捕获个体数种群总数＝ 重捕标志个体数再次捕获个体数 植物或活动能力弱的动物 样方法 种群密度＝ 所有样方内个体总数样方的总面积 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(1)调查对象：①为使实验获得成功，常选用一些容易调查的对象，如植物种群密度的调查，选择容易辨别的双子叶植物；蚜虫、昆虫卵、跳蝻和蚯蚓等活动范围小、活动能力弱的动物，常采用样方法调查其种群密度。
②调查人群中常见的遗传病，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白
化病等；调查某种遗传病的发病率时，要随机抽样调查，且要保证调查的群体足够大；调查某种遗传病的遗传方式应在患者家系中展开调查。
(2)随机调查：调查的随机性决定了调查的准确性，所以应做到随机取样。
4．探究类实验(1)探究实验的基本操作流程(2)归纳总结 ①任何渗透装置，隔着半透膜(玻璃纸、细胞膜、原生质层)，水分子都是双向移动的，只是在浓度差的作用下，两个方向水分子移动的速率不同而已。
②探究温度、pH 对酶活性影响时，至少分三组，其中一组为最适条件下进行，且注意不能先将酶与底物混合后再控制条件。
③探究酵母菌细胞呼吸方式时：
a．新配制的质量分数为 5%的葡萄糖溶液先加热煮沸(杀死里面的微生物、除去溶液中的氧气)，等冷却(防止高温杀死酵母菌)后再加入食用酵母菌。
b．无氧条件时，酵母菌培养液应先封口放置一段时间，待酵母菌将瓶内的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，以保证检测到的一定是酵母菌无氧呼吸产生的 CO 2。
④探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度时，所设组别除用不同浓度的生长素类似物处理外，还要增加一组用蒸馏水处理的空白对照。
⑤探究培养液中酵母菌种群数量的变化时：
a．从试管中吸出培养液进行计数之前，要轻轻振荡几次，使酵母菌均匀分布，以确保计数准确，减少误差。
b．该探究不需要设置对照，因为随着时间的延续，酵母菌种群数量的变化在时间上形成前后自身对照，但要获得准确的实验数据，必须重复实验，求得平均值。
c．对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其夹角上的酵母菌。
5．常见实验材料总结 材料 特性 适用的实验 酵母菌 真菌细胞 观察多种多样的细胞 兼性厌氧微生物 探究酵母菌细胞呼吸的方式
单细胞 探究培养液中酵母菌种群数量的变化 水绵 低等植物细胞 观察多种多样的细胞 带状叶绿体 探究光合作用的场所 马铃薯 淀粉含量较多 检测生物组织中的淀粉(遇碘液变蓝)花生 脂肪含量较多 检测生物组织中的脂肪(与苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液反应呈橘黄色或红色)苹果、梨 还原糖含量较多 检测生物组织中的还原糖(与斐林试剂反应产生砖红色沉淀)豆浆 蛋白质含量较多 检测生物组织中的蛋白质(与双缩脲试剂产生紫色反应)小麦幼苗 易于培养 证明某种无机盐是植物生长所必需的 哺乳动物成熟的红细胞 有细胞膜，没有细胞壁，没有细胞核膜和细胞器膜等膜结构 观察动物细胞的失水和吸水；体验制备细胞膜的方法 藓类的叶 薄、小、透明的植物器官 观察叶绿体 黑藻叶 新鲜的绿叶(如菠菜叶)叶绿体中四种色素含量较多 绿叶中色素的提取与分离 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 具有紫色大液泡 探究植物细胞的失水和吸水 新鲜的动物肝脏 过氧化氢酶含量多 比较过氧化氢在不同条件下的分解 根尖分生区组织细胞 细胞分裂旺盛 观察植物根尖分生组织细胞的有丝分裂 绿化树种或花卉生长旺盛的一年生枝条 扦插后容易生根 探究生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度 6.教材实验中药品的作用(1)酒精 比较项目 实验 作用 50%的酒精 检测生物组织中的脂肪 脂肪鉴定中洗去浮色 75%的酒精 微生物的实验室培养 用于杀菌消毒 无水乙醇 绿叶中色素的提取与分离 提取绿叶中的色素 95%的酒精 观察根尖分生组织细胞的 解离液(质量分数为 15%
有丝分裂 的盐酸和体积分数为 95%的酒精等体积混合)鉴定光合作用产物(淀粉)脱色 低温诱导植物染色体数目的变化 洗去卡诺氏液 70%的酒精 土壤中小动物类群丰富度的研究 用于杀死并保存小动物(防腐)(2)盐酸 实验名称 浓度 作用 观察DNA和RNA在细胞中的分布 质量分数为 8%的盐酸 能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的 DNA 与蛋白质分离，有利于 DNA 与染色剂结合 探究 pH 对过氧化氢酶活性的影响 质量分数为 5%的盐酸 改变 pH，提供酸性环境 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 质量分数为 15%的盐酸 解离液(质量分数为 15%的盐酸和体积分数为 95%的酒精等体积混合)(3)NaOH 溶液 ①在鉴定生物组织中蛋白质的存在时，0.1 g/mL 的 NaOH 溶液作为双缩脲试剂的成分之一，为该实验提供碱性环境。
②在鉴定生物组织中还原糖的存在时，0.1 g/mL 的 NaOH 溶液作为斐林试剂的成分之一。
③在与细胞呼吸有关的实验中，用 NaOH 溶液吸收装置中的 CO 2，以保证装置中没有 CO 2 存在。
④在探究影响酶活性的条件(pH)时，用质量分数为 5%的 NaOH 溶液来调节 pH。
(4)其他常用试剂 试剂名称 作用 实验 0.3 g/mL 的蔗糖溶液 使植物细胞刚好发生质壁分离且对细胞无伤害 植物细胞的质壁分离及复原实验 层析液 溶解并分离色素 绿叶中色素的提取和分离 二氧化硅(石英砂)使研磨充分 碳酸钙 防止色素被破坏
1．(2019·海南，7)下列关于实验中使用普通光学显微镜的说法，错误的是()A．用高倍镜观察菠菜细胞叶绿体形态时，临时装片需要保持有水状态 B．需要高倍镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离 C．在低倍镜下可以观察到洋葱根尖分生区细胞的形态及大小 D．用显微镜观察洋葱根尖细胞核时，可用甲基绿进行染色 答案 B 解析 用高倍镜观察菠菜细胞叶绿体形态时，临时装片需要保持有水状态，以保持细胞处于生活状态，A 正确；低倍镜即可观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离，B 错误；在低倍镜下可以观察到洋葱根尖分生区细胞呈正方形、排列紧密，C 正确；DNA 主要分布在细胞核中，故用显微镜观察洋葱根尖细胞核时，可用甲基绿对 DNA 进行染色，绿色主要集中在细胞核，D 正确。
2．(2020·全国Ⅰ，4)为达到实验目的，需要选用合适的实验材料进行实验。下列实验目的与实验材料的对应，不合理的是()选项 实验材料 实验目的 A 大蒜根尖分生区细胞 观察细胞的质壁分离与复原 B 蝗虫的精巢细胞 观察细胞的减数分裂 C 哺乳动物的红细胞 观察细胞的吸水和失水 D 人口腔上皮细胞 观察 DNA、RNA 在细胞中的分布 答案 A 解析 大蒜根尖分生区细胞没有大液泡，不能作为观察细胞的质壁分离与复原实验的材料，A 项错误；蝗虫精巢中的精母细胞能够进行减数分裂，通过制作装片可观察蝗虫精母细胞的减数分裂，B 项正确；哺乳动物红细胞的细胞膜相当于一层半透膜，由于没有细胞壁的保护，红细胞吸水时膨胀，甚至涨破，失水时皱缩，因此可根据红细胞在溶液中的形态变化分析细胞的吸水和失水现象，C 项正确；人口腔上皮细胞中含有 DNA 和 RNA，且细胞几乎无色，因此可以用吡罗红甲基绿染色剂进行染色，观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布，D 项正确。
3．(2020·全国Ⅱ，3)下列关于生物学实验的叙述，错误的是()A．观察活细胞中的线粒体时，可以用健那绿染液进行染色 B．探究人体红细胞因失水而发生的形态变化时，可用肉眼直接观察 C．观察细胞中 RNA 和 DNA 的分布时，可用吡罗红甲基绿染色剂染色 D．用细胞融合的方法探究细胞膜流动性时，可用荧光染料标记膜蛋白 答案 B
解析 健那绿染液是专一性染线粒体的活性染料，几乎不损伤细胞，可将线粒体染成蓝绿色，因此观察活细胞中的线粒体时，可用健那绿染液进行染色，A 项正确；探究人体红细胞因失水而发生的形态变化时，需用显微镜才能观察到，B 项错误；吡罗红可将 RNA 染成红色，甲基绿可将 DNA 染成绿色，观察细胞中 RNA 和 DNA 的分布时，可用吡罗红甲基绿染色剂染色，C 项正确；细胞膜上的蛋白质大都是可以运动的，用荧光染料标记细胞膜上的蛋白质，然后采用细胞融合的方法可探究细胞膜的流动性，D 项正确。
4．下列操作可能导致实验结果估测值偏小的是()A．对研磨后的苹果匀浆进行过滤检测可溶性还原糖含量 B．在蒲公英生长密集处取样调查其在样地中的种群密度 C．被标记鲤鱼投放入池塘后立即重捕并计算鲤鱼的数量 D．从静置的上清液处取样估测培养液中草履虫种群数量 答案 C 解析 可溶性还原糖易溶于水，研磨与过滤操作不会影响可溶性还原糖含量的检测，A 项不符合题意；在蒲公英生长密集处取样调查，会使结果偏大，B 项不符合题意；被标记鲤鱼投放入池塘后立即重捕，会使重捕个体中被标记的个体数量增多，从而使估测的鲤鱼数量偏小，C 项符合题意；草履虫细胞呼吸需要氧气，静置的上清液中分布较多草履虫，从静置的上清液处取样估测，会使估测值偏大，D 项不符合题意。
5．下列实验中，有关操作时间的长短对实验现象或结果影响的叙述，正确的是()A．在“质壁分离与复原”的实验中，第二次与第三次观察间隔时间的长短对实验现象的影响相同 B．在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，解离时间的长短对实验现象的影响相同 C．在“ 32 P 标记的噬菌体侵染细菌”的实验中，保温时间过长或过短对上清液检测结果的影响相同 D．用标志重捕法调查种群密度时，两次捕获间隔时间的长短对调查结果的影响相同 答案 C 解析 在“质壁分离与复原”的实验中，第二次观察的是质壁分离现象，第三次观察的是质壁分离复原现象，若两次观察间隔的时间过长，细胞可能由于失水时间过长而死亡，则在第三次观察时看不到质壁分离复原现象，A 项错误；在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，解离的目的是使组织细胞相互分离，若解离时间过长，则细胞结构会遭到破坏，从而影响实验结果的观察，B 项错误；用32 P 标记的噬菌体侵染细菌时，保温时间过短或过长，部分噬菌体还未侵染或已经释放出来，从而使上清液出现放射性，二者对检测结果的影响相同，C 项正确；用标志重捕法调查种群密度时，若两次捕获间隔的时间过长，则可能会导致第二次捕获到的有标记的个体偏少，使调查的结果偏大，若间隔时间过短，则调查结果偏小，D 项错误。
6．下列关于酒精在生物实验中的应用，叙述不正确的是()A．可用体积分数为 95%的酒精冲洗浸泡过卡诺氏液的根尖 B．无水乙醇在绿叶中色素的提取和分离实验中起到提取色素的作用 C．调查土壤中小动物类群丰富度时，可将采集到的小动物放入体积分数为 70%的酒精溶液中保存 D．观察 DNA 和 RNA 分布的实验中，可用酒精来改变细胞膜通透性，加速染色剂进入细胞 答案 D 解析 低温诱导植物染色体数目的变化实验中，用卡诺氏液固定细胞形态后，需用体积分数为 95%的酒精冲洗 2 次，A 正确；由于色素易溶于有机溶剂，因此可用无水乙醇提取色素，B 正确；在调查土壤中小动物类群丰富度时，可将采集到的小动物放入体积分数为 70%的酒精溶液中保存，以免腐烂，C 正确；在观察细胞内 DNA 和 RNA 分布的实验中，用盐酸改变细胞膜通透性，加速染色剂进入细胞，D 错误。
考点二 生物科学史和经典实验中的方法技术 1．教材涉及的科学史汇总(1)细胞学说的建立 ①虎克——细胞的发现者和命名者。
②列文虎克——用自制显微镜观察细胞。
③施莱登和施旺——建立“细胞学说”。
④魏尔肖——总结出细胞通过分裂产生新细胞。
(2)流动镶嵌模型的建立过程 ①欧文顿——用 500 多种化学物质对植物细胞的通透性进行实验——膜是由脂质组成的。
②罗伯特森——电镜下观察细胞膜看到暗—亮—暗的三层结构，将细胞膜描述为静态的统一结构。
③桑格和尼克森——提出细胞膜的流动镶嵌模型。
(3)酶的发现过程 ①巴斯德——酿酒中的发酵是由于酵母细胞的存在(无活细胞参与，糖类不可能变成酒精)。
②毕希纳——将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。
③萨姆纳——提取出脲酶并证明脲酶是蛋白质。
④切赫和奥特曼——发现少数 RNA 也具有生物催化功能。
(4)光合作用的发现过程 ①恩格尔曼——用水绵和好氧细菌证明光合作用释放 O 2 及光合作用需要光。
②普利斯特利——植物可以更新空气。
③英格豪斯——植物体只有绿叶才能更新污浊的空气，指出普利斯特利实验只有在光下才能成功。
④梅耶——植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。
⑤萨克斯——光合作用的产物除氧气外还有淀粉(叶片产生淀粉需光)。
⑥鲁宾和卡门——用18 O 分别标记水和二氧化碳，证明光合作用释放的氧气来自水。
⑦卡尔文——用14 C 标记二氧化碳，证明二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，即卡尔文循环：
14 CO 2 → 14 C 3 →(14 CH 2 O)。
(5)遗传规律的发现史 ①孟德尔——用豌豆作遗传材料，利用假说—演绎法提出遗传的两条基本规律，即分离定律和自由组合定律(关注孟德尔成功的原因)。
②萨顿——用类比推理法提出基因在染色体上(关注假说—演绎法与类比推理法的差异)。
③摩尔根——用假说—演绎法证明基因在染色体上(用白眼雄果蝇作遗传材料)。
④道尔顿——第一个提出色盲现象。
(6)遗传本质的发现史 ①格里菲思——通过肺炎双球菌的体内转化实验证明加热杀死的 S 型细菌中含有某种“转化因子”。
②艾弗里——通过肺炎双球菌体外转化实验证明肺炎双球菌的遗传物质是 DNA 不是蛋白质(转化因子为 DNA)。
③赫尔希和蔡斯——用放射性同位素标记法(32 P、35 S)分别标记噬菌体，证明噬菌体的遗传物质是 DNA。
④ 沃 森 和 克 里 克——构 建 DNA 双 螺 旋 结 构 模 型(克 里 克 还 提 出 中 心 法 则 ：)。
⑤富兰克林——DNA 衍射图谱。
⑥查哥夫——腺嘌呤(A)的量＝胸腺嘧啶(T)的量，胞嘧啶(C)的量＝鸟嘌呤(G)的量。
(7)生物进化的发现史 ①拉马克——第一个提出进化学说(中心思想：用进废退、获得性遗传)。
②达尔文——自然选择学说(四个要点：过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存)。
(8)动物生命活动调节机制的发现史 ①贝尔纳——动物的生活需要两个环境：机体细胞生活的内环境和整个有机体生活的外环境。
②坎农——提出稳态的概念。
③沃泰默——促胰液素分泌只受神经调节。
④斯他林和贝利斯——促胰液素可存在“化学调节”(并命名该调节物为“激素”)。
⑤巴甫洛夫——建立了条件反射学说，但对失去促胰液素的发现深表遗憾。
(9)植物生长素的发现史 ①达尔文——植物向光性实验，验证金丝雀 草胚芽鞘感光部位在尖端，尖端可向下面的伸长区传递某种“影响”，造成单侧光下背光面比向光面生长快。
②鲍森·詹森——胚芽鞘尖端产生的影响可透过琼脂片传递给下部。
③拜尔——胚芽鞘的弯曲生长是由于尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。
④温特——胚芽鞘的弯曲生长确实是一种化学物质引起的(并将该物质命名为“生长素”)。
(10)生态学的发现史 ①高斯——证明大小两个种的草履虫间存在着竞争关系。
②美国生态学家林德曼——对赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析，发现能量流动的两大特点：单向流动，逐级递减。
2．教材中涉及的研究方法和技术(1)假说—演绎法——孟德尔两大遗传定律的发现，摩尔根证明基因在染色体上(以白眼雄果蝇为材料)，DNA 半保留复制方式的证明，温特生长素的发现实验。
(2)类比推理法——萨顿提出“基因在染色体上”。
(3)创立假说——膜的成分和结构的初步阐明，达尔文提出植物向光性假说。
(4)模型构建法——构建细胞亚显微结构物理模型，构建 DNA 双螺旋结构物理模型，构建光合作用、种群特征、细胞分裂等概念模型，构建种群增长两种数学模型(公式、“J”型与“S”型曲线)，构建减数分裂、血糖调节过程物理模型。
(5)显微观察法——观察多种多样的细胞，观察线粒体和叶绿体，观察细胞的有丝分裂、减数分裂，观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原，观察染色体变异等。
(6)差速离心法——分离各种细胞器、制备细胞膜等。
(7)对比实验法——设置两个或两个以上的实验组通过对结果的分析比较，探究某种因素对实验结果的影响，如探究酵母菌细胞呼吸的方式、酶作用特性相关的实验。
(8)密度梯度离心法——用15 N 标记 DNA，证明 DNA 半保留复制(重带、轻带、中带等)。
(9)细胞染色法——活细胞染色(健那绿染色线粒体)；碘染色法，证明光合作用产生淀粉；死细胞染色(醋酸洋红液、龙胆紫溶液、改良苯酚品红染液、吡罗红甲基绿染色剂)。
(10)荧光标记法——细胞融合实验；确定基因在染色体上的实验。
(11)放射性同位素标记法——分泌蛋白的合成和运输，噬菌体侵染细菌实验(32 P、35 S)等。
(12)纸层析法——绿叶中色素的提取与分离。
(13)浓度梯度设置实验——探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度，探究影响酶活性的最适温度和最适 pH。
(14)样方法——估算植物及活动能力弱、活动范围小的动物(如蚯蚓、蚜虫、昆虫卵)等的种群密度。
(15)标志重捕法——估算活动能力强、活动范围广的动物种群密度。
(16)黑光灯诱捕法——有趋光性的昆虫。
(17)抽样检测法——探究培养液中酵母菌种群数量的变化。
(18)取样器取样法——土壤中小动物类群丰富度的研究。
(19)人群中随机抽样调查遗传病——调查遗传病的发病率。
(20)患者家系中调查遗传病——调查某种遗传病的遗传方式。
(21)遗传杂交法(包括正交、反交、测交、自交、回交等)——确定显隐性、基因位置、遵循的遗传规律。
(22)横缢法、切割法、嫁接法、核移植法——探究细胞核的功能。
(23)暗盒开孔法、云母片插入法、旋转法、遮盖法等——探究植物的向性运动。
(24)系谱图分析法——确定遗传病类型。
1．下列关于科学研究方法和相关实验的叙述中，不正确的是()A．差速离心法：细胞中各种细胞器的分离和叶绿体中色素的分离 B．模型构建：研究种群数量变化规律和 DNA 双螺旋结构的发现 C．同位素标记法：分泌蛋白的合成与分泌和噬菌体侵染细菌实验 D．对比实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 答案 A 解析 利用差速离心法可分离不同大小的多种细胞器，但不能分离叶绿体中的色素，叶绿体中色素的分离需要利用纸层析法，A 项错误；研究种群数量变化规律利用了数学模型，DNA双螺旋结构的发现利用了物理模型，B 项正确；用3 H 标记的亮氨酸研究分泌蛋白的合成和运输；用35 S 和 32 P 分别标记的噬菌体研究噬菌体侵染细菌实验，证明 DNA 是遗传物质，二者均利用了同位素标记法，C 项正确；探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中不通入空气的装置和通入空气的装置都属于实验组，属于对比实验，D 项正确。
2．下表中相关科学研究所对应的主要科学方法错误的是()选项 科学研究 方法 A 细胞大小与物质运输的关系 类比推理法 B DNA 双螺旋结构模型的构建 归纳推理法 C DNA 复制机理的发现 假说—演绎法 D 能量金字塔表征各营养级间能量流动关系 模型建构法
答案 B 解析 “探究细胞大小与物质运输的关系”实验中，NaOH 用于模拟细胞运输的物质，不同的琼脂块模拟的是大小不同的细胞，所以该实验用的是类比推理法，A 项正确；DNA 双螺旋结构模型的构建采用的是物理模型建构法，B 项错误。
3．生物学研究用到多种科学方法，下列叙述正确的是()A．向血细胞计数板的计数室滴加样液后应立即计数，以防止细胞沉到底部 B．利用模型建构法探究酵母菌种群数量的变化时，无需设置空白对照组和重复实验 C．赫尔希和蔡斯用放射性同位素标记法证明噬菌体的遗传物质是 DNA D．卡尔文利用同位素标记法，将标记的18 O2 供小球藻利用，最终发现了卡尔文循环 答案 C 解析 向血细胞计数板的计数室滴加样液后不能立即计数，应让样液沿盖玻片边缘缓慢渗入计数室内，并让酵母菌细胞沉到底部，A 项错误；探究酵母菌种群数量变化时，由于有前后的自身对照，因此无需设置空白对照实验，但是需要重复实验，B 项错误；卡尔文利用同位素标记法，将标记的14 CO2 供小球藻利用，最终发现了暗反应过程，即卡尔文循环，D 项错误。
4．下列有关同位素示踪实验的叙述，错误的是()A．小鼠吸入18 O2，则在其尿液中可以检测到 H 218 O，呼出的 CO2 也可能含有18 O B． 35 S 标记甲硫氨酸，附着在内质网上的核糖体与游离的核糖体都可能出现放射性 C．将精原细胞中某 DNA 的一条链用15 N 进行标记，该细胞正常分裂形成的精细胞中，含 15 N的精子所占比例为 50% D．给水稻提供14 CO2，体内可以存在14 C 的转移途径 14 CO2 →14 C3 →(14 CH2 O)→14 CO2 答案 C 解析 18 O2 参与有氧呼吸的第三阶段，产生含有18 O 标记的 H2 O，若含有18 O 标记的水参与有氧呼吸第二阶段，则能生成含18 O 标记的 CO2，A 项正确；核糖体是合成蛋白质的场所，只要核糖体在合成蛋白质的时候利用含放射性标记的甲硫氨酸，就会出现放射性，B 项正确；将精原细胞中某 DNA 的一条链用15 N 进行标记，当其进行 DNA 的半保留复制、减数第一次分裂、减数第二次分裂后，所形成的 4 个精细胞中，只有一个精细胞含有15 N，含 15 N 的精子所占比例为 25%，C 项错误；在光合作用的暗反应中，14 C 的转移途径是14 CO2 →14 C3 →(14 CH 2 O)，当其进行细胞呼吸时，(14 CH 2 O)中的14 C 可转移到 CO2 中，D 项正确。
5．下列实验中所运用的技术手段或原理相同的是()A．制备纯净的细胞膜与去除植物细胞的细胞壁 B．人鼠细胞融合与植物细胞的质壁分离与复原 C．利用噬菌体侵染细菌研究 DNA 是遗传物质与研究 DNA 分子复制的方式
D．探究培养液中酵母菌种群数量的变化与构建细胞的亚显微结构模型 答案 C 解析 制备纯净的细胞膜，利用了渗透作用原理，红细胞在蒸馏水中涨破；去除植物细胞的细胞壁，利用的是酶解法，A 不同；人鼠细胞融合的原理是细胞膜的流动性；植物细胞的质壁分离与复原与原生质层的选择透过性及溶液浓度差有关，B 不同；利用噬菌体侵染细菌研究 DNA 是遗传物质与研究 DNA 分子复制的方式，都利用了同位素标记法，C 相同；探究培养液中酵母菌种群数量的变化，利用的是构建数学模型的方法；构建细胞的亚显微结构模型，利用的是构建物理模型的方法，D 不同。
6．下列关于生命科学发展过程中重大研究成果的叙述，其中研究方法最相近的一组是()①温特证明了胚芽鞘的尖端存在某种物质可促进生长 ②孟德尔通过豌豆杂交实验揭示了基因的分离定律 ③摩尔根等人用果蝇为材料研究证明了“基因位于染色体上” ④林德曼发现生态系统中能量流动的特点 A．①和② B．③和④ C．①和④ D．②和③ 答案 D 解析 ①温特利用对比实验法证明了胚芽鞘的尖端存在某种物质可促进生长；②孟德尔利用假说—演绎法通过豌豆杂交实验揭示了基因的分离定律；③摩尔根等人利用假说—演绎法用果蝇为材料研究证明了“基因位于染色体上”；④林德曼利用构建模型法发现生态系统中能量流动的特点。
考点三 教材实验的拓展与延伸 1．实验中变量的控制 变量之间的关系 一个实验中自变量可能有 1 个或多个，因变量也可能有 1 个或多个，无关变量一般有多个。如探究“××”和“×××”对“××××”的影响，涉及到 2 个自变量；如探究“××”对“×××”和“×××”的影响，涉及到 2 个因变量，如教材中探究过氧化氢的分解，自变量有加热、Fe 3＋、过氧化氢酶 3 个。
(1)自变量的处理方法
①“加”或“减”：例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺法。
②“换”：如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。
(2)无关变量的控制方法 无关变量对实验结果即因变量会产生影响，是需要控制的变量，如探究扦插枝条生根，无关变量涉及到植物的种类、生长状态，处理浸泡的时间、条件等；探究温度对酶活性的影响，首要控制的无关变量是该酶的 pH 保持一致且处于最适状态。一般控制无关变量的方法有：
①消除法：排除或隔离无关变量对实验结果的影响。例如在“验证生长素能促进果实发育”的实验中，有一组要求无生长素，需在开花前，用纸袋将雌花套住，隔离外来花粉的干扰。
②恒定法：在整个实验中，尽量使所有的实验条件、实验处理、实验对象等都恒定不变。例如在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”实验中，始终将试管处于恒温水浴中，以消除温度这一无关变量对实验的影响。
③平衡法：设立对照组，除自变量以外，无关变量对实验组、对照组的影响都是均等的，从而可不计无关变量的影响，得到实验变量的效果。
(3)因变量的确定：因变量必须是可测量或可观察的指标，例如某溶液中是否存在淀粉酶，肉眼看不到，通过实验加淀粉，但淀粉含量是否发生变化还是看不到，所以需要通过加碘液或斐林试剂进行颜色方面的鉴定，即是否出现蓝色或砖红色沉淀这些现象指标作为因变量。
2．常见的条件控制与结果显示的方法(1)实验条件的控制方法 ①增加水中氧气：泵入空气或吹气或放入绿色植物。
②减少水中氧气：容器密封或油膜覆盖或用凉开水。
③除去容器中 CO 2 ：密闭实验装置中放入 NaOH 溶液或 KOH 溶液。
④除去叶片中原有淀粉：置于黑暗环境一昼夜。
⑤除去叶片中叶绿素：叶片放入酒精加热。
⑥避免光合作用对细胞呼吸的干扰：遮光处理。
⑦如何得到单色光：棱镜色散或彩色薄膜滤光。
⑧防止血液凝固：加入柠檬酸钠。
⑨各种细胞器的提取：细胞匀浆离心(差速离心法)。
(2)实验中控制温度的方法 ①还原糖鉴定：50～65 ℃水浴加热。
②酶促反应：水浴保温(最适温度或实验给定温度)。
③二苯胺试剂鉴定 DNA：沸水浴加热。
④细胞和组织培养以及微生物培养：恒温培养。
(3)实验结果的显示方法 ①光合速率：O 2 释放量、CO 2 吸收量或淀粉产生量。
②呼吸速率：O 2 吸收量、CO 2 释放量或淀粉消耗量。
③原子转移途径：同位素示踪法。
④植物细胞液浓度大小：质壁分离。
⑤细胞是否死亡：质壁分离、台盼蓝溶液染色。
⑥甲状腺激素的作用：动物耗氧量、发育速度等。
⑦生长激素的作用：生长速度(体重变化、身高变化)。
⑧胰岛素的作用：动物活动状态。
3．实验数据的处理(1)平均值法：取算术平均值是为减小偶然误差而常用的一种数据处理方法。通常在同样的测量条件下，对于某一物理量进行多次测量的结果不会完全一样，用多次测量的算术平均值作为测量结果。
(2)列表法：实验中将数据列成表格，可以简明地表示出有关物理量之间的关系，便于检查测量结果和运算是否合理，有助于发现和分析问题，而且列表法还是图像法的基础。列表时应注意：
①表格要直接地反映有关物理量之间的关系，一般把自变量写在前面，因变量紧接着写在后面，便于分析。
②表格要清楚地反映测量的次数，测得的物理量的名称及单位，计算的物理量的名称及单位。物理量的单位可写在标题栏内，一般不在数值栏内重复出现。
③表中所列数据要正确反映测量值的有效数字。
(3)图像法：选取适当的自变量，通过作图可以找到或反映物理量之间的变化关系，并便于找出其中的规律，确定对应量的函数关系。图像法是最常用的实验数据处理方法之一。描绘图像的要求是：
①根据测量的要求选定坐标轴，一般以横轴为自变量，纵轴为因变量。坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位。
②坐标轴标度的选择应合适，使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映。为避免图纸上出现大片空白，坐标原点可以是零也可以不是零。坐标轴的分度的估读数，应与测量值的估读数(即有效数字的末位)相对应。
1．(2020·全国Ⅱ，5)取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度(单位为 g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的 2 倍)。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液
浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是()A．甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高 B．若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零 C．若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离 D．若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组 答案 D 解析 在实验期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换，而甲组中甲糖溶液浓度升高，说明甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水分，A 项正确；若测得乙糖溶液浓度不变，说明乙组叶细胞的细胞液浓度与乙糖溶液浓度相同，乙组叶细胞表现为既不吸水也不失水，即乙组叶细胞的净吸水量为零，B 项正确；若测得乙糖溶液浓度降低，说明乙组叶细胞失水，叶肉细胞可能发生了质壁分离，C 项正确；甲、乙两组溶液的质量浓度相同，甲糖的相对分子质量约为乙糖的 2 倍，说明单位体积的甲糖溶液中溶质微粒数少，而单位体积的乙糖溶液中溶质微粒数多，乙糖溶液中溶质微粒对水的吸引力大，甲糖溶液中溶质微粒对水的吸引力小，若测得乙糖溶液浓度也升高，说明叶细胞吸水，并且叶细胞的净吸水量乙组小于甲组，D 项错误。
2．下列关于实验条件控制方法的叙述，错误的是()A．防止水中离子对培养基成分的干扰——用蒸馏水配制 B．调查某遗传病的遗传方式——需要在患者家系中进行调查统计 C．除去密闭容器中的 CO 2——在容器中放置盛有 NaOH 溶液的小烧杯 D．排除无关变量中温度的干扰——将实验组和对照组放在相同温度环境中 答案 D 解析 由于蒸馏水中不含无机盐离子，因此用蒸馏水配制培养基，可以防止水中离子对培养基成分的干扰，A 项正确；调查某遗传病的遗传方式需要在患者家系中进行调查统计，B 项正确；由于 NaOH 溶液能吸收 CO 2，因此在容器中放置盛有 NaOH 溶液的小烧杯，可除去密闭容器中的 CO 2，C 项正确；生物实验需遵循单一变量原则，因此，在实验中，将实验组和对照组放在相同且适宜的温度环境中，可排除无关变量中温度对实验结果的干扰，D 项错误。
3．噬藻体是一种感染蓝藻的 DNA 病毒，科学家用32 P 标记噬藻体进行感染蓝藻的实验，则下列有关叙述正确的是()A．为保证单一变量，蓝藻也应用32 P 标记 B．实验中应进行搅拌、离心等操作 C．实验预期结果为上清液的放射性强、沉淀物的放射性弱 D．可证明 DNA 是噬藻体的遗传物质 答案 B 解析 为保证单一变量，蓝藻不能用32 P 标记，否则无法检测实验结果，A 错误； 32 P 标记的是噬藻体的 DNA，其进入蓝藻细胞内，而蛋白质外壳留在细胞外，故离心后沉淀物的放射性
强，而上清液的放射性弱，C 错误；该实验缺少35 S 标记的对照，无法证明 DNA 是遗传物质，D 错误。
4．原花青素(PC)是广泛存在于水果、蔬菜、花朵和树皮中的一种天然抗癌化合物。某研究小组就原花青素对离体的人胆囊癌细胞抑制作用做了相关实验，实验结果如下表所示。下列分析错误的是()PC(mg/mL)细胞抑制率(%)测定时间(h)0 20 40 80 160 320 24 18 24 27 28 30 33 48 25 30 32 34 38 41 72 29 33 40 45 49 53 A.实验设计中遵循的自变量不止一个 B．实验过程中每个培养瓶要先后测定 3 次 C．随着原花青素浓度的增加，抑制效果增强 D．随着原花青素作用时间的延长，抑制效果增强 答案 A 解析 分析表中信息可知：该实验的目的有两个，一是探究 PC 浓度对离体的人胆囊癌细胞抑制作用，二是探究 PC 的作用时间对离体的人胆囊癌细胞抑制作用，前者的自变量为 PC 浓度，后者的自变量为 PC 的作用时间，因此，实验设计中每组对照实验遵循的自变量只有一个，A 项错误；实验过程中每个培养瓶分别在 24 h、48 h、72 h 进行测定，共计测定 3 次，B项正确；在相同时间内，细胞抑制率随原花青素浓度的增加而增大，说明抑制效果增强，C项正确；在相同 PC 浓度下，细胞抑制率随着原花青素作用时间的延长而增大，说明抑制效果增强，D 项正确。
5．有些实验需要采取适宜的措施以避免人体受到伤害。下列措施主要不是为了达成该目的的是()A．分离绿叶中的色素时，用培养皿盖住倒入了层析液的小烧杯 B．调查土壤小动物类群丰富度时，来到调查地点后先大致观察地形 C．检测酒精的产生时，缓慢往试管滴加溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液 D．观察 DNA 和 RNA 在细胞中分布的实验中，盐酸水解后用缓水流冲洗涂片 答案 D 解析 分离绿叶中的色素时，用培养皿盖住倒入了层析液的小烧杯，是因为层析液会产生挥发性物质，避免伤害身体，A 项不符合题意；调查土壤小动物类群丰富度时，来到调查地点后先大致观察地形，避免地形原因造成人身伤害，B 项不符合题意；检测酒精的产生时，因
为浓硫酸对身体有害，故应缓慢往试管滴加溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液，避免接触身体，C项不符合题意；观察 DNA 和 RNA 在细胞中分布的实验中，盐酸水解后用缓水流冲洗涂片是为了洗去多余的解离液，避免解离过度且避免冲走细胞，不是避免人体受到伤害，D 项符合题意。
6．为了研究两个小麦新品种 P 1、P 2 的光合作用特性，研究人员分别测定了新品种与原种(对照)叶片的净光合速率，结果如图所示。以下说法错误的是()A．实验过程中光照强度和 CO 2 初始浓度必须一致 B．可用单位时间内进入叶绿体的 CO 2 量表示净光合速率 C．每组实验应重复多次，所得数据取平均值 D．三个品种达到最大净光合速率时的温度没有显著差异 答案 B 解析 由曲线可知，本实验探究的是温度对光合作用的影响，光照强度和 CO 2 初始浓度属于无关变量，在实验过程中必须一致，A 项正确；实验的因变量为净光合速率，其可用细胞吸收 CO 2 的量表示，而叶绿体吸收 CO 2 的量表示的是真正光合速率，B 项错误；为避免实验误差，每组实验均应重复多次，所得数据取平均值，C 项正确；由曲线可知，三个品种达到最大净光合速率时的温度都为 25 ℃左右，并没有显著差异，D 项正确。
