2019年高考生物二轮复习第四板块以学科素养为中心的实验探究第2课时发掘经典实验追溯命题之源学案.doc

1、1第 2 课时 发掘经典实验，追溯命题之源经典实验是对科学家们研究过程的再现，它在生物学发展史中深刻地影响着生物学思想的发展，推动着生物学理论的建立。高考中有关经典实验的考查形式主要有两种：一是以选择题的形式集中考查一些经典实验过程中的处理方法和结果分析，如 2018卷第 6题以肺炎双球菌转化实验为素材，考查了大肠杆菌的转化问题；二是借鉴某经典实验的方法解决具体的生物学问题，如 2017卷第 29 题利用放射性同位素标记的方法探究一种新病毒的遗传物质是 DNA 还是 RNA，该题将 DNA 和 RNA 的区别与噬菌体侵染细菌实验的方法实现了完美结合。无论是对教材实验的直接考查，还是对教材实验的

2、创新考查，只有理清弄明教材实验，追根溯源，才能以不变应万变。经典实验一 光合作用的探究历程 通过光合作用的探究历程实验，掌握“对照”和“变量”在生物实验中的运用核心知识归纳变量分析经典实验自变量设置 因变量观察指标 无关变量对照思想普利斯特利：植物更新空气实验对照组：有绿色植物实验组：无绿色植物小鼠存活时间(或存活状态)或蜡烛燃烧时间光照、温度、小鼠健康程度、蜡烛的种类和实验前燃烧程度等相互对照萨克斯：天竺葵半叶法实验对照组：曝光实验组：遮光碘蒸气处理后叶片的颜色温度、暗处理时间、光照时间等相互对照恩格尔曼：水绵和好氧细菌实验对照组：完全曝光实验组：黑暗环境下极细光束照射相互对照恩格尔曼：用透

3、过三棱镜的光照射水绵实验黑暗环境下光线经三棱镜后照射水绵临时装片好氧细菌分布情况好氧细菌数量、临时装片等自身对照鲁宾和卡门：18O 标记实验实验组中，一组为植物提供 H2O 和 C18O2，另一组为植物提供H2 18O 和 CO2小球藻释放 O2的情况(是否含 18O)光照强度、植物数量等相互对照卡尔文： 14C标记实验取样时间(用 14CO2供小球藻进行光合作用，小球藻叶绿体中含有放射性的物光照强度、温度、14CO2量自身对照2实验进行不同时间后，追踪检测小球藻叶绿体中含有放射性的物质和种类)质和种类考查角度全析 对实验目的的考查典例 1 (2018海淀区一模)研究者使用稳定同位素 18O

4、标记水和碳酸盐/碳酸氢盐中的氧，加入三组小球藻培养液中，记录反应起始时水和碳酸盐/碳酸氢盐中 18O 的比例，光照一段时间后，分别检测小球藻释放的氧气中 18O 的比例，实验结果如下表所示。下列相关叙述错误的是( )组别水中 18O 的比例(%)HCO 和 CO 3 23中 18O 的比例(%)反应时间(min)释放的 O2中18O 的比例(%)1 0.85 0.41 45 0.842 0.85 0.55 110 0.853 0.85 0.61 225 0.85A小球藻光合作用所需的 CO2可由 HCO 和 CO 提供 3 23BHCO 和 CO 中 18O 的比例不同导致放氧速率不同 3 2

5、3C释放的 O2中 18O 的比例不受光合作用反应时间影响D释放的 O2和水中 18O 的比例接近，推测氧气来自水解析 本题是对鲁宾和卡门实验的创新考查，题干虽没有明确说明实验目的，但根据实验现象和结果推测，该实验的目的就是探究光合作用产物 O2中氧的来源。碳酸盐/碳酸氢盐相当于 CO2缓冲液，小球藻光合作用所需的 CO2可由 HCO 和 CO 提供；根据表格 3 23数据可知，放氧速率与 HCO 和 CO 中 18O 的比例无关；表中数据说明释放的 O2中 18O 3 23的比例不受光合作用反应时间影响；释放的 O2中 18O 的比例和水中 18O 的比例接近，由此可推测氧气来自水。答案 B

6、技 法 点 拨 运用“变量法”寻找实验目的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3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实验目的的确认方法(1)根据题目信息，直接写出实验目的。(2)根据实验装置或实验现象，推断实验目的。此类试题首先应确定实验的自变量和因变量，再寻找自变量和因变量之间的关系，此即实验的目的。如：下图表示 3 株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的长势相同的同种植株放在透光的不同钟罩内。其实验目的推导如下：Error!实 验 目 的 ： 探 究 CO2浓 度 与光 合 速 率 的

7、 关 系(3)根据实验步骤反推实验目的。(4)明确变量确定实验目的。实验中的变量包括自变量、因变量和无关变量。自变量是实验中人为改变的量，因自变量的变化而改变的变量就是因变量。实验中能影响因变量变化的因素还有很多，但不是本实验要研究的内容，即为无关变量。通常在确定实验目的时，先根据题目给出的实验设计方案找出实验的自变量及因变量，然后根据自变量和因变量组织语言来描述实验目的。 对点训练1某研究小组用 3 个 40 W 的白色灯管做光源，通过遮光处理(外罩透光良好的红色、黄色塑料薄膜)让其中两个分别只发出红光和黄光，设置不同 CO2浓度，处理试管苗(其他条件相同)。培养一段时间后，测定试管苗的净光

8、合速率，结果如图。据上述信息，写出本实验的目的：_。解析：结合题干文字和曲线信息可知，本实验的自变量为 CO2浓度和光质，因变量为净光合速率，因此可得出本实验的目的是探究不同波长的光(光质)和 CO2浓度对试管苗光合作用(净光合速率)的影响。答案：探究不同波长的光(光质)和 CO2浓度对试管苗光合作用(净光合速率)的影响4对实验结果和结论的考查典例 2 某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置 48 h 后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。其中，没有出现蓝色的部位是( )Aa、b 和

9、d Ba、c 和 eCc、d 和 e Db、c 和 e解析 本题是对萨克斯实验的创新考查。题干已说明实验的基本过程，据此确定实验结果。光合作用需要光照，c、e 部位被锡箔纸遮盖所以不能进行光合作用，而 a 部位为黄白色，没有叶绿素，故也不能进行光合作用产生淀粉，所以 a、c、e 处加碘液不会变蓝。答案 B技 法 点 拨 实验结果与实验结论的表述实验结果是“具体的数据或现象” ，实验结论是“具体的数据或现象所反映出来的规律”，是概括性语言。表述实验结果时一定要具体、形象(如“砖红色沉淀” “由蓝变绿再变黄”“子一代豌豆全部表现为高茎” “指针向左偏转”等)，表述实验结论时则一定要言简意赅，能用学

10、过的结论性语句表述最好(如“酶的催化作用具有专一性” “兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导” “细胞膜具有一定的流动性”等)。 对点训练2某校生物研究小组栽种了一批天南星和甘草的幼苗，其中天南星是一种阴生植物，甘草是一种阳生植物。他们计划通过实验探究在强光和弱光条件下，阳生植物和阴生植物叶片中叶绿素含量的多少。请你帮助他们完成实验设计方案。实验假设：阳生植物在强光条件下叶片中叶绿素含量较多，而阴生植物在弱光条件下叶片中叶绿素含量较多。实验用具：遮光网(透光率 50%)，检测叶绿素含量必要的药品和器皿等。5实验步骤：_。结果及结论：_。答案：实验步骤：将天南星和甘草幼苗各平均分为甲、乙两组；将两

11、种植物的甲组幼苗都用遮光网遮盖，两种植物的乙组幼苗都不进行遮光处理；将所有幼苗都放在较强光照条件下培养；一段时间后，分别测定各组植物叶片中叶绿素含量结果及结论：若天南星的甲组植株叶片中叶绿素含量明显高于乙组，而甘草的甲组植株叶片中叶绿素含量明显低于乙组，则假设成立；否则，假设不成立对实验方法的考查典例 3 (2019 届高三长春调研)利用溴甲酚紫指示剂酸碱指示剂，pH 变色范围为 5.2(黄色)6.8(紫色)检测金鱼藻生活环境中气体含量变化的实验操作如图所示，相关叙述正确的是( )A黑暗处理的目的是将金鱼藻积累的淀粉全部消耗B只有一个实验组，没有体现出探究实验的对照思想C图中实验操作 35 能

12、证明光合作用吸收 CO2D该实验可证明呼吸作用释放 CO2，光合作用释放 O2解析 本题考查不同的实验操作在实验中的作用，同时考查对照组的选择与实验结论的关系。将植物放置在黑暗处的目的：一是消耗贮存的有机物，二是让细胞只发生呼吸作用。同样，相同的实验组，与不同的对照组进行比较，会得出不同的结论，因此，能运用对照思想，准确分析实验组和对照组，从而得出正确结论，是教材介绍光合作用探究经典实验的用意之一。由题干信息可知，溴甲酚紫指示剂是酸碱指示剂，而金鱼藻能通过光合作用和细胞呼吸影响水体中 CO2的含量，由此可知，当水体 CO2含量增多时(由金鱼藻释放)，呈现黄色；当水体 CO2含量减少时(被金鱼藻

13、利用)，呈现紫色，故 CO2的变化量是因变量的测试指标，能反映金鱼藻光合作用和细胞呼吸的强度。从图示箭头方向可知，本实验采用了自身前后对照的思想，具体实验操作及分析如下：6黑暗处理时金鱼藻只进行细胞呼吸，会消耗贮存的有机物并释放 CO2，导致溶液 pH 降低，指示剂颜色改变，但本实验的因变量并非是观察有机物的消耗与产生，因此，暗处理的目的不是将金鱼藻积累的有机物全部消耗，而是对溴甲酚紫指示剂的颜色变化进行检验。试管先后经过暗处理和光照，通过观察指示剂颜色的变化，验证细胞呼吸产生 CO2，光合作用吸收 CO2，体现了相互对照的思想。通过图中实验操作 35 可知，溶液颜色由黄色变为紫色，能证明光合

14、作用吸收 CO2。该实验可证明呼吸作用释放 CO2，光合作用吸收 CO2，但不能证明光合作用释放 O2。答案 C技 法 点 拨 有效解读实验题信息的方法一道较为复杂的、难度较大的实验题，常包括三部分：第一部分：新信息。此部分内容是解答实验题所必需的新信息，一定要认真研读。第二部分：过渡。此部分常考查一两个与实验有关的理论知识，是对新信息的过渡，引导考生思维逐步深化。第三部分：真正的实验能力考查。此部分是实验题的“重头戏” ，要按照解实验题的思路进行思考。对点训练3把一株牵牛花放置在黑暗中一昼夜，然后利用如图所示装置进行实验。该实验不能用于验证( )A光合作用需要 CO2 B光合作用能产生 O2

15、C光合作用需要光 D光合作用需要叶绿体解析：选 B 从图中装置可知，自变量有三个，其中两个是人为处理。第一个：实验前，在黑暗中处理牵牛花一昼夜，其中一个绿叶被放入了密闭透光容器中，容器中的 NaOH7溶液能吸收 CO2，故容器中没有 CO2的存在，但光合作用所需的其他条件具备，由此可知，该处理设置的自变量是 CO2的有无，对照组是空气中正常 CO2浓度下的绿叶，可用于验证光合作用需要 CO2；第二个：同样在正常 CO2浓度下的绿叶，有遮光、不遮光部分的处理，说明该处理设置的自变量是光照的有无，可用于验证光合作用需要光；第三个自变量没有经过人为处理，而是巧妙地利用了牵牛花的白斑叶。实验材料显示，

16、白斑叶有绿色和白色部分，都处于相同的环境中，故提供的自变量是叶绿体的有无，可用于验证光合作用需要叶绿体。由于装置没有显示检测 O2是否产生的方法，所以该实验不能用于验证“光合作用能产生 O2”。4如图为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出叶片内的气体直至叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片转至含有不同浓度的NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间，以研究光合速率与 NaHCO3溶液浓度的关系。有关分析正确的是( )A在 ab 段，随着 NaHCO3溶液浓度的增加，光合速率逐渐减小B在 bc 段，单独增加适宜的光照或温

17、度或 NaHCO3溶液浓度，都可以缩短叶圆片上浮的时间C在 c 点以后，因 NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降D因配制的 NaHCO3溶液中不含氧气，所以整个实验过程中叶片不能进行呼吸作用解析：选 C 图中纵坐标是上浮至液面的时间，时间越短，说明单位时间内产生的氧气越多，光合作用强度越大。结合曲线分析，ab 段随着 NaHCO3溶液浓度的增加，光合作用增强，产生氧气增多，叶圆片上浮时间越来越短；从图中分析，bc 段 CO2浓度已不再是制约光合作用的因素，因此单独增加 NaHCO3溶液浓度，不会提高光合速率；c点后由于 NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致整体代

18、谢水平下降，叶圆片上浮时间长；整个过程叶片都进行呼吸作用。经典实验二 植物生长素的发现过程通过生长素的发现实验，掌握实验设计的基本原则核心知识归纳 经典实验 实验思路 实验过程 变量分析 实验结论8达尔文实验通过切除和遮盖的方法寻找感光部位组实验的自变量是胚芽鞘有无尖端，因变量是胚芽鞘的生长情况；组实验的自变量是胚芽鞘上锡箔遮盖的部位，因变量是胚芽鞘的生长情况胚芽鞘尖端受单侧光照射后，就向下面的伸长区传递某种“影响”，造成伸长区背光面比向光面生长快，因而使胚芽鞘出现向光弯曲生长詹森实验尖端产生某种能够向下运输的物质该组实验的自变量是有无生长素向下端传输，因变量是胚芽鞘的生长情况胚芽鞘尖端产生的

19、影响可以透过琼脂片传递给下部拜尔实验胚芽鞘尖端产生物质的不均匀分布可能会造成胚芽鞘的弯曲生长该组实验的自变量是尖端放置的位置，因变量是胚芽鞘的生长情况胚芽鞘的弯曲生长，是由尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的温特实验用较厚的琼脂块收集尖端产生的物质。放置该琼脂块就能将此物质的影响作用传递到去除尖端的胚芽鞘上该组实验的自变量是琼脂块是否与胚芽鞘尖端接触过(或琼脂块中是否含有尖端中的物质)胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的，并将这种物质命名为生长素考查角度全析经典实验中的对照原则典例 1 根据所学知识判断，下列叙述错误的是(注： 为不透光的锡箔帽和套)( )9A若探究胚芽鞘感光部位，可设

20、置组实验进行对照，其中组为空白对照B可用与，与组分别进行对照，说明胚芽鞘的生长和弯曲受到尖端影响C光照强度和环境温度条件不会对实验结果造成显著影响，所以不必对其控制和记录D实验中组实验结果为直立生长，而组实验结果为不生长解析 本题中组实验类似于达尔文的实验。在受到单侧光照射时，未做处理的胚芽鞘会向光弯曲生长(如)；如果去除胚芽鞘的尖端(如)，或者用锡箔帽罩住尖端(如)，则胚芽鞘不发生弯曲；如果用锡箔套罩住尖端下面的一段(如)，胚芽鞘会弯向光源生长。与组对照证明胚芽鞘尖端是感光部位，与组对照证明尖端下部不具有感光能力。通过对比与组，与组可知，尖端在胚芽鞘生长和向光弯曲中都具有重要作用。本实验应遵

21、循单一变量原则，可能影响胚芽鞘生长的外界条件如温度、光照强度等在不同实验组间需保持适宜且一致，才能保证实验结果的准确性。实验中组实验结果为直立生长，而组实验结果为不生长，组实验结果为弯向光源生长。答案 C技法点拨 实验设计的对照原则在实验中常需设置对照组，用于与实验组进行对比，以准确分析实验结果。通过设置对照实验，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。常见的对照方式归纳如下：空白对照空白对照包括两种类型：不给对照组任何处理因素；给对照组施以对研究对象没有任何影响的处理因素。例如，在达尔文实验中，不作任何处理的完整幼苗接受单侧光照射的实验为空白对照自身对照对照和实验都在同一研

22、究对象上进行，不另设对照组。例如，在温特实验中，将胚芽鞘尖端切除置于琼脂块上，然后将该琼脂块置于切除尖端的胚芽鞘上，再观察胚芽鞘的生长状况条件对照虽然给对照组施以部分实验因素，但不是所要研究的处理因素。例如，在温特实验中，将没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放置在切除尖端的胚芽鞘的切口一侧，是条件对照相互对照不单设对照组，而是几个实验组相互对照。例如，在温特实验中，将接触过胚芽鞘尖端的琼脂块分别放置在切除尖端的胚芽鞘的切口的不同部位，这些都是实验组，可以相互对照10对点训练11928 年，荷兰科学家温特为了研究植物体的向光性，设计实验如图所示。是在黑暗环境中对切去尖端的胚芽鞘进行的不同处理。下列选项

23、中错误的是( )A有单侧光照射时上述实验结果都不发生改变B若要排除空白琼脂块对胚芽鞘的生长有影响的猜测，可选用组结果对照说明C与组的实验结果仅能证明胚芽鞘尖端中含有促进生长的化学物质D应采用生长状况相同的多个胚芽鞘进行重复实验，且切除尖端的长度都需保持一致解析：选 C 在实验中，温特将切下的胚芽鞘尖端放在琼脂块上，几小时以后，移去尖端，并将这块琼脂切成小块，放在切去尖端的胚芽鞘切面的一侧，结果发现这个胚芽鞘会向放琼脂块的对侧弯曲生长(如实验组所示)。如果把没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂小块，放在切去尖端的胚芽鞘切面的一侧，结果发现这个胚芽鞘既不生长，也不弯曲(如实验组所示)。由此说明，胚芽鞘的尖端

24、确实产生了某种物质，这种物质从尖端运输到下部，并且能够促进胚芽鞘下面某些部分的生长。温特实验切除了胚芽鞘的尖端(感光部位)，琼脂块没有感光能力，所以有单侧光照射时上述实验结果都不发生改变。组结果对照说明空白琼脂块既不能引起生长，也不能导致弯曲，不会干扰生长素对胚芽鞘生长的影响。与组的实验结果证明胚芽鞘尖端中含有促进生长的化学物质，还证明该物质的不均匀分布会导致胚芽鞘弯曲生长。胚芽鞘的生长状况和尖端切除的长度可能会影响实验结果，为遵循实验的单一变量原则，需要确保其在各实验组保持一致。实验材料的作用和处理方法典例 2 对燕麦胚芽鞘进行如图所示的处理，若电机以较低的速度匀速旋转，一星期后胚芽鞘能够发

25、生弯曲的是( )A在胚芽鞘尖端套上不透光的锡箔小帽(即 a)B胚芽鞘尖端下面一部分用锡箔纸遮住(即 b)C在胚芽鞘尖端插入云母片(即 c)D将胚芽鞘放在一侧开有一小窗的暗箱内(即 d)解析 解答本题应以题干中的“电机以较低的速度匀速旋转”和图示中的“光源位置及对 4 个胚芽鞘的处理”为切入点来分析胚芽鞘尖端产生的生长素是否均匀分布，若均11匀分布则胚芽鞘直立生长，否则弯曲生长。a 所示的胚芽鞘的尖端被套上不透光的锡箔小帽，尖端不能感受光的刺激，使生长素分布均匀，故胚芽鞘直立生长；b 所示的胚芽鞘的尖端下面一部分用锡箔纸遮住，尖端虽然能感受光的刺激，但由于电机匀速旋转，胚芽鞘尖端均匀接受光照，使

26、生长素分布均匀，因此胚芽鞘直立生长；c 所示的胚芽鞘的尖端插入云母片，生长素不能进行横向运输，均匀分布，故胚芽鞘直立生长；d 所示的胚芽鞘被放在一侧开有一小窗的暗箱内，只有暗箱的窗口朝向光源时，胚芽鞘的尖端才能感受到光的刺激，造成胚芽鞘背向窗口的一侧生长素的含量高于朝向窗口的一侧，胚芽鞘向窗口方向弯曲生长。答案 D技 法 点 拨 (1)需要记住的有关胚芽鞘实验的几个结论生长素主要的合成部位是幼嫩的植物器官，包括芽、幼叶、发育中的种子。对于胚芽鞘而言，生长素的产生部位在胚芽鞘尖端；发挥作用的部位在尖端下部的伸长区；感光部位为胚芽鞘的尖端；发生横向运输的部位在胚芽鞘尖端。胚芽鞘弯曲生长的原因：生长

27、素分布不均匀。引起生长素分布不均匀的因素：单侧光照、地心引力或人为因素等。(2)生长素实验中常用的几种实验材料的作用锡箔：不透光，将其套在胚芽鞘尖端或其下部，对其进行遮光处理。琼脂：水和生长素能透过琼脂块，胚芽鞘尖端产生的生长素进入琼脂块的方式为扩散，琼脂块只起传送作用，不能感光，不影响生长素的运输。常用空白琼脂块和含有生长素的琼脂块。云母片或玻璃片：水和生长素不能透过，在胚芽鞘的某些部位插入这两种材料可阻碍生长素的运输。上述材料仅作为一种中介物，材料本身不产生生长素，变换这些材料的位置和作用方式，可影响生长素的分布或运输。 对点训练2假设如图所示组实验中琼脂块甲、乙内含有的生长素量，组中胚芽

28、鞘尖端所产生的生长素含量均相同，图中 a、b、c、d、e、f、g 为空白琼脂块，则下列分析错误的是( )12A两组实验能证明胚芽鞘中生长素具有极性运输的特点B两组实验能证明胚芽鞘尖端中生长素具有横向运输的特点C一段时间后，空白琼脂块中的生长素含量关系为 cafdebgD甲、乙琼脂块内的生长素通过扩散作用进入胚芽鞘解析：选 C 根据题意和图示分析可知：由于含生长素(IAA)的琼脂块不能感光，且切去尖端的胚芽鞘正中央纵向插入了云母片，使生长素无法发生横向运输，所以一段时间后，组琼脂块 a、b 中生长素含量相等；由于生长素只能由胚芽鞘的形态学上端向形态学下端运输，所以一段时间后，组琼脂块 c 中没有

29、生长素，因此两组实验能证明生长素具有极性运输的特点。胚芽鞘的尖端感受单侧光的刺激，单侧光能引起生长素发生横向运输，横向运输发生部位在尖端，因此在感受单侧光刺激的情况下，尖端生长素发生横向运输，一段时间后，胚芽鞘尖端下的琼脂块 f 中的生长素含量多于 g 中的；但如果在胚芽鞘尖端的正中央纵向插入云母片，生长素无法进行横向运输，一段时间后，琼脂块 d、e 中生长素的含量相等，因此如果检测到琼脂块中生长素含量关系为 fdeg，则两组实验能证明胚芽鞘尖端中生长素具有横向运输的特点。根据以上分析可知，一段时间后a、b、c、d、e、f、g 七个琼脂块中生长素含量关系是 fabdegc。琼脂块为非生物组织，

30、生长素只能通过扩散作用(从高浓度到低浓度)进入胚芽鞘。经典实验三 生物遗传物质的探究历程通过生物遗传物质的探究实验，掌握科学实验的依据和方法核心知识归纳 设计思路经典实验不同点 共同点关键技术 关键操作艾弗里等人的肺炎双球菌体外转化实验设法将 DNA 与蛋白质等物质分离开来，以单独观察它们在遗传中的作用物质分离技术、物质提纯技术、微生物体外培养技术将 S 型菌中的 DNA、蛋白质等物质分离并尽量提纯；将 DNA 等物质分别加入到其他条件相同的培养有 R型菌的培养基内赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验设法对 DNA 与蛋白质进行标记，以分别观察二者在遗传中的作用把 DNA 与蛋白质区分开，分别观察

31、 DNA 和蛋白质在遗传中的作用放射性同位素示踪技术、微生物培养技术用无放射性标记的 T2噬菌体与含 32P(或35S)标记的细菌混合培养较长时间后，才可获得 32P(或 35S)标记的 T2噬菌体；标记13过的 T2噬菌体与未标记过的细菌混合培养时间、搅拌力度等要恰到好处；离心时要保证沉淀物为细菌考查角度全析 对实验原理的考查典例 1 (2018全国卷)某大肠杆菌能在基本培养基上生长，其突变体 M 和 N 均不能在基本培养基上生长，但 M 可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长，N 可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长，将 M 和 N 在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后，再

32、将菌体接种在基本培养基平板上，发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。据此判断，下列说法不合理的是( )A突变体 M 催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失B突变体 M 和 N 都是由于基因发生突变而得来的C突变体 M 的 RNA 与突变体 N 混合培养能得到 XD突变体 M 和 N 在混合培养期间发生了 DNA 转移解析 本题是对肺炎双球菌转化实验原理的变式考查。本题中突变体 M 不能在基本培养基上生长，但可在添加了氨基酸甲的培养基上生长，说明该突变体不能合成氨基酸甲，可能是催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失；大肠杆菌属于原核生物，自然条件下其变异类型只有基因突变，故其突变体是由于基因发生突变产生的；大肠杆

33、菌的遗传物质是DNA，突变体 M 的 RNA 与突变体 N 混合培养不能得到 X；突变体 M 和 N 在混合培养期间发生了 DNA 转移，使基因重组，产生了新的大肠杆菌 X。答案 C技 法 点 拨 实验原理及其表述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、做出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象结果的依据和确定观测指标的依据。书写时，有时只涉及某一方面，有时考虑多方面。(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具体过程描述。(2)自变量的作用(反应)原理，即“为什么这么做” 。要密切关注实验目的及题干信息，注意充分利用题干的提示或联系教材基础知

34、识进行准确描述。14(3)因变量的检测原理(或操作原理、现象原理)，即“为什么出现这样的现象” 。可参考题中相关实验步骤。对点训练1(2018青岛一模)蛙的卵细胞在体外受精后的 20 h 内，能分裂产生数千个细胞，蛋白质合成量迅速增加，常作为生命研究的实验材料。请回答下列问题：(1)将一定量的蛙受精卵放在含有放射性尿嘧啶的营养液中培养，检测到胚胎中核酸的放射性逐渐增加，放射性尿嘧啶参与了_(过程)，该过程的模板是_。(2)某研究小组查阅资料发现，在蛙未受精的卵细胞的细胞质中贮存着大量 mRNA，该小组推测：受精卵早期分裂过程中(20 h 内)，蛋白质合成所需要的 mRNA 来源于卵细胞中原本就

35、存在的 mRNA。已知物质甲能抑制 mRNA 的合成，请帮助该小组设计实验方案探究上述推测是否正确(以蛋白质合成量为检测指标)。实验材料：蛙受精卵(刚完成受精)、物质甲溶液、生理盐水等必备的实验用品。实验思路：_。结果分析：当实验结果为_时，该小组的推测正确。解析：(1)尿嘧啶是 RNA 特有的成分，放射性尿嘧啶可参与转录(或 RNA 合成)，该过程的模板是 DNA。(2)根据题意分析，该实验的目的是探究受精卵早期分裂过程中(20 h 内)，蛋白质合成所需要的 mRNA 是否来源于卵细胞中原本就存在的 mRNA。故本实验的自变量是新 mRNA 的有无，对新 mRNA 合成的控制可通过添加物质甲

36、溶液来实现。因此可以设计两组实验，取蛙的受精卵平均分为 A、B 两组，其中 A 组加入适量的物质甲溶液，B 组加入等量的生理盐水。两组均置于适宜的恒温条件下培养，20 h 后分别测定两组早期胚胎的蛋白质的合成量，并进行比较。当实验结果为两组的蛋白质合成量基本相同时，该小组的推测正确。答案：(1)转录(或 RNA 合成) DNA(一条链)(2)设计两组实验，取蛙的受精卵平均分为 A、B 两组，其中 A 组加入适量的物质甲溶液，B 组加入等量的生理盐水。两组均置于适宜的恒温条件下培养，20 h 后分别测定两组早期胚胎的蛋白质的合成量，并进行比较 两组的蛋白质合成量基本相同对实验方法的考查典例 2

37、(2017全国卷)根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为 RNA 病毒和 DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路，15(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)解析 本题是结合 DNA 与 RNA 的分子组成特点，对“噬菌体侵染细菌”经典实验的创新考查。(1)在用放射性同位素标记法对新病毒进行鉴定时，要找出 DNA 和 RNA 在化学组成上的区别。题中假

38、设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，就是引导考生从 DNA 和 RNA 的碱基组成上进行分析。因此，使病毒中的 DNA 或 RNA 的特殊碱基(DNA 为胸腺嘧啶，RNA 为尿嘧啶)带上标记，根据病毒中放射性标记的检测结果就可做出判断。由于病毒不能在培养基上独立生活，其增殖时的原料只能来自宿主细胞，所以实验中需配制两种培养基，记为甲组和乙组，甲组含有放射性标记的尿嘧啶，乙组含有放射性标记的胸腺嘧啶，分别加入等量的宿主细胞使宿主细胞带上相应标记，之后接种新病毒，培养一段时间后，收集病毒并检测其放射性。(2)本实验有两种不同的结果：一种是甲组有放射性，乙组无，则该新病毒为 RNA 病毒；另一种

39、为乙组有放射性，甲组无，则该新病毒为 DNA 病毒。答案 (1)思路：甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。(2)结果及结论：若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，则为 RNA 病毒；反之为 DNA 病毒。技法点拨 同位素标记法在实验中的应用(1)同位素标记法的一般研究过程：(2)同位素标记法的应用归类及例析：类型一：标记某元素，追踪其转移途径例析如用 18O 标记 H O，光合作用只产生 18O2；再用 18O 标记

40、C18O2，光合作用只产182生 O2，证明光合作用产生的 O2中的 O 全部来自 H2O，而不是来自 CO2类型二：标记特征元素，探究化合物的作用例析如噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，用 32P 标记噬菌体的 DNA，侵染后，大肠杆菌体内发现放射性物质；用 35S 标记噬菌体的蛋白质外壳，侵染后，大肠杆菌体内未发现放射性物质，由此证明了 DNA 是噬菌体的遗传物质16类型三：标记特征化合物，探究详细的生理过程，研究生物学原理例析如用 3H 标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用 3H 标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究有丝分裂过程中染色体的变化规律；用 15N 标记 DNA，证明 DNA 复制的方式是

41、半保留复制对点训练2放射性同位素标记技术在生物科学研究中得到广泛运用。以下运用不恰当的是( )A用 15N 标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，探究控制生物性状的遗传物质是否为DNAB用 15N 或 32P 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究有丝分裂过程中 DNA 的复制方式C用 3H 标记的亮氨酸注射到豚鼠的胰腺腺泡细胞中，研究分泌蛋白的合成、加工和分泌过程D用 18O 标记 H2O、 14C 标记 CO2，分别研究光合作用中 O2的来源和 C 的转移途径解析：选 A 蛋白质和 DNA 成分中都含有 N 元素，用 15N 标记的噬菌体不能将蛋白质和DNA 分开，侵染未标记的大肠杆菌，探究控制生物性

42、状的遗传物质时，不能说明遗传物质为 DNA；胸腺嘧啶脱氧核苷酸只存在于 DNA 中，用 15N 或 32P 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，可研究有丝分裂过程中 DNA 的复制方式；用 3H 标记的亮氨酸注射到豚鼠的胰腺腺泡细胞中，带标记的亮氨酸能参与蛋白质的合成，故能研究分泌蛋白的合成、加工和分泌过程；H 2O和 CO2是光合作用的原料，用 18O 标记 H2O、 14C 标记 CO2，能分别研究光合作用中 O2的来源和 C 的转移途径。课后检测增分强训 一、选择题1为验证叶绿体吸收光能后有氧气产生，某学者设计了以下实验：制作载有水绵和好氧细菌的临时装片，用极细光束照射水绵，同时放在显微镜下观察。

43、下列关于该实验的分析，错误的是( )A在光束照射到水绵之前，应该加三棱镜将混合光分解成连续光谱B临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中C好氧细菌起指示作用D水绵的带状叶绿体有利于设置对照实验解析：选 A 本实验的目的是验证叶绿体吸收光能后有氧气产生，自变量为光的有无，不是光的波长，故不需要用三棱镜将混合光分解成连续光谱；为了防止空气和光照对实验结果的影响，应将临时装片放置在没有空气的黑暗环境中；好氧细菌的分布密疏，可间接反映氧气产生的多少；水绵的叶绿体在细胞中呈螺旋状分布，便于设置叶绿体上获得光照和无光照的部位，相当于一组对照实验。2科学家恩格尔曼用水绵进行了如下实验：把载有水绵和好氧细菌的临时

44、装片放在没17有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵不同部位，观测到一些部位有好氧细菌积聚，另一些部位没有好氧细菌积聚(如图所示)，由此得出的结论是( )A光合作用产生淀粉，场所是叶绿体B光合作用产生氧气，场所是叶绿体C光合作用产生淀粉，需要水和光照D光合作用产生氧气，需要二氧化碳解析：选 B 恩格尔曼选用水绵和好氧细菌作实验材料的好处：水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体在细胞中呈螺旋式分布，便于观察和分析；利用好氧细菌的代谢特点，对好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧气的部位。3(2018泰州模拟)下列有关探究光合作用过程实验的描述，正确的是( )A将充

45、分暗处理后的绿叶一半遮光，光照一段时间，遮光部分遇碘变蓝B载有水绵和好氧细菌的临时装片，用透过三棱镜的光照射一段时间，绿光区域聚集的好氧细菌最多C向绿色植物提供 H O 和 CO2，光照一段时间，释放的气体为 18O2182D向小球藻提供 14CO2，光照一段时间， 14C5先于 14C3出现解析：选 C 将充分暗处理后的绿叶一半遮光，光照一段时间，光照部分遇碘变蓝。载有水绵和好氧细菌的临时装片，用透过三棱镜的光照射一段时间，红光和蓝紫光区域聚集的好氧细菌最多。向小球藻提供 14CO2，光照一段时间， 14C3先于 14C5出现。4下列有关科学家科学研究的经典实验中采取了同位素标记法的是( )

46、将人细胞与鼠细胞融合证明细胞膜具有流动性 萨克斯的实验证明了光合作用的产物中有淀粉 鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气来自水 卡尔文探明了 CO2中的碳在光合作用中的转移途径A BC D解析：选 B 将人细胞与鼠细胞融合证明细胞膜具有流动性用的是荧光标记法；萨克斯的实验中没有用到同位素标记法；鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气来自水、卡尔文探明了 CO2中的碳在光合作用中的转移途径都用了同位素标记法，故符合题意。51864 年，德国科学家萨克斯将天竺葵的绿叶放在暗处数小时后，将此叶片一半曝18光，另一半用锡箔遮光，为其提供充足的水分、适宜的温度和适宜的光照强度等，光照一段时间后，用碘蒸气处理叶片，

47、结果发现叶片的曝光部分呈蓝色，遮光部分不变蓝，该实验除证明光合作用的产物中有淀粉外，还可以证明( )光合作用需要水 光合作用需要光 光合作用需要叶绿素 光合作用需要适宜的温度 光合作用的同时离不开细胞呼吸A BC D解析：选 B 萨克斯将叶片的一半曝光，另一半用锡箔遮光，光的有无是实验的唯一自变量，而“充足的水分、适宜的温度和适宜的光照强度等”都属于无关变量。两部分叶片曝光与否(自变量)导致了淀粉是否合成(因变量)，因此通过此实验可以证明“光合作用的产物中有淀粉” ，也可以证明“光合作用需要光” 。6肺炎双球菌体外转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验是探究遗传物质的经典实验，下列叙述正确的是( )A两个实验都运用了对照思想，也都使用了物质分离提纯技术B两个实验都设法把 DNA 和蛋白质分开，单独观察二者在遗传中的作用C艾弗里等人观察到在 R 型细菌培养基中加入 S 型细菌的 DNA 后，粗糙型菌落渐渐变为光滑型菌落D噬菌体侵染细菌的实验中，对噬菌体的蛋白质和 DNA 分别采用 35S 和 32P 标记，然后检测上清液和沉淀物中的 35S 和 32P解析：选 B 赫尔希和蔡斯用含 35S 和 32P 的培养液对大肠杆菌进行培养，使用了微生物培养技术及放射性同位素示踪技术，没有用到物质分离提纯技术。肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验中证明 DNA 是遗传物质