高考生物二轮复习专题7 实验与探究.docx

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高考生物二轮复习专题7实验与探究

专题七实验与探究

核心考点整合

考点整合一：

观察类实验

1．显微镜相关的知识

（1）观察：

高倍镜使用要诀——先低后高，找移转调

低找：

先在低倍镜下“找”到图像，并调节至清晰。

移：

将观察点“移”到视野中央。

高转：

“转”动转换器，换上高倍镜。

调：

“调”节细准焦螺旋及光圈，使图像清晰。

（2）放大倍数与镜头长度及细胞数目的关系归纳

①物像放大倍数＝目镜的放大倍数×物镜的放大倍数。

②目镜越短，放大倍数越大；物镜越短，放大倍数越小，与玻片距离越远。

③低倍镜下视野中：

细胞数多、细胞体积小、视野明亮。

高倍镜下视野中：

细胞数少、细胞体积大、视野较暗。

④放大倍数的变化与视野中细胞数量变化的关系：

第一种情况：

一行细胞数量的变化，可根据放大倍数与视野成反比的规律计算。

第二种情况：

圆形视野范围内细胞数量的变化，可根据看到的实物范围与放大倍数的平方成反比的规律计算。

（3）视野中异物的位置判断

只有三种可能——在载玻片的标本上、在目镜上、在物镜上。

判断方法如下：

①移动玻片：

污点随载玻片的移动而移动，则其位于载玻片的标本上。

②换目镜：

污点不随载玻片移动，换目镜后消失，则其位于目镜上。

③换物镜：

污点不随载玻片移动，换目镜后不消失，但换物镜后消失，则其位于物镜上。

2．实验归类

实验名称

细胞的状态

染色剂

生物材料

观察DNA．RNA

在细胞中的分布

死细胞

甲基绿

吡罗红

人的口腔

上皮细胞

观察线粒体

活细胞

健那绿

观察细胞的

减数分裂

死细胞

无（为固

定装片）

蝗虫精母细胞

低温诱导染色体

加倍

死细胞

改良苯酚

品红染液

洋葱根尖细胞

观察细胞的

有丝分裂

死细胞

龙胆紫（或

醋酸洋红）

观察多种

多样的细胞

活或死细胞

紫色洋葱鳞片叶表皮细胞

酵母菌细胞、水绵细胞、叶的保卫细胞、鱼的红细胞等

观察叶绿体

活细胞

藓类的叶（或菠菜叶、黑藻叶）

观察植物细胞的

质壁分离与复原

活细胞

说明：

（1）以上实验除了“观察植物细胞的质壁分离与复原”使用低倍镜即可外，其余均需使用高倍镜。

（2）鉴定类实验中的“脂肪的切片法鉴定”、探究性实验中的“培养液中酵母菌种群数量的动态变化”都需用显微镜观察。

3．注意取材问题

（1）观察DNA．RNA在细胞中的分布不能选用哺乳动物成熟的红细胞（无细胞核，也就几乎不含DNA．RNA）；

（2）不能用观察叶绿体的材料来观察线粒体（叶绿体中的色素颜色会掩盖健那绿染色后的颜色变化）；

（3）观察细胞的有丝分裂或低温诱导染色体加倍时，应注意观察呈正方形的根尖分生区细胞（长方形的细胞可能是根尖的伸长区或成熟区的细胞，没有分裂能力）；

（4）观察细胞的减数分裂所选的材料可以是动物的精巢和植物的雄蕊，而不宜选用动物的卵巢和植物的雌蕊（雄配子的产生数量远远多于雌配子，更容易观察到减数分裂的细胞）；

（5）观察叶绿体时，若选用菠菜叶则取稍带些叶肉的下表皮（靠近下表皮的叶肉细胞中的叶绿体较大而数目较少）；

（6）观察植物细胞的质壁分离与复原应选取成熟的植物细胞（含有大的液泡）。

【例1】（2009·江苏卷）回答下列与细胞有关的实验问题。

（1）下列4项实验中，需保持细胞生理活性的有________（填序号）。

①观察叶绿体和原生质的流动

②观察洋葱鳞片叶内表皮细胞中DNA的分布

③探究酵母菌的呼吸方式

④红细胞中血红蛋白的提取和分离

①③

（2）按下面步骤进行质壁分离实验。

步骤一：

在洁净的载玻片中央加一滴清水，取一片藓类小叶，盖上盖玻片。

步骤二：

从盖玻片一侧滴入0.3g/mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。

这样重复几次，使盖玻片下面的藓类小叶浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中。

步骤三：

在显微镜下观察，结果如图所示。

①图中A．B处的颜色分别是________________。

②如果上述实验步骤二中从盖玻片的一侧滴入的是加有伊红（植物细胞不吸收的红色染料）的0.3g/mL的蔗糖溶液，则在显微镜下观察到A．B处颜色分别是_______________。

无色、绿色红色、绿色

③如果将步骤二中浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中的藓类小叶的装片，放在80℃条件下处理一段时间（装片中的藓类小叶保持在0.3g/mL的蔗糖溶液中）。

在显微镜下清晰地观察到细胞结构后，为更准确地判断A处颜色，对显微镜的操作方法是________、。

如果A处呈绿色，可能的原因是______改变光圈大小调节反光镜（或调节电光源亮度）

高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入A处

本题考查教材实验的基础知识，考查考生的实验操作能力和对实验现象的分析能力。

（1）②中盐酸处理后细胞死亡，④中红细胞吸水破裂后血红蛋白才能释放出来。

（2）由于发生质壁分离，A处为蔗糖溶液，为无色。

B处为细胞质，有叶绿体显绿色。

要观察清楚无色的部分，需使视野稍暗些，需要改变光圈大小、调节反光镜（或调节电光源亮度）。

高温使细胞死亡，细胞膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入A处，故A处为绿色。

③改变光圈大小调节反光镜（或调节电光源亮度）高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入A处

【互动探究1】将紫色洋葱表皮细胞置于0.3g/mL的蔗糖溶液中，光镜下可观察到中央液泡逐渐变小的现象。

出现这一现象的原因是

A．细胞壁收缩作用导致液泡失水B．原生质层收缩作用导致液泡失水

C．细胞壁渗透作用导致液泡失水D．原生质层渗透作用导致液泡失水

[解析]植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，此时蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，细胞渗透失水收缩、中央液泡逐渐变小。

细胞壁为全透性，收缩性小。

[答案]D

考点整合二：

鉴定类实验

1．实验归类

实验名称

鉴定对象

试剂

颜色

生物材料

备注

淀粉的

鉴定

淀粉

碘液

蓝色

脱色的

叶片

无

还原糖

的鉴定

还原糖

斐林

试剂

砖红色

沉淀

苹果或梨

的匀浆等

甲乙液现混

现用、水浴

加热

脂肪的

鉴定

脂肪

苏丹Ⅲ

（或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

蛋白质

双缩脲

试剂

紫色

豆浆、稀

蛋清等

先加A液，

后加B液，

摇匀后使用

尿糖的

检测

葡萄糖

葡萄糖

试纸

有色

水、葡萄

糖溶液、

三份模拟

“尿样”

无

叶绿体

中色素

的提取

和分离

四种

色素

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；碳酸钙可防止研磨中色素被破坏

2.注意问题

（1）有关蛋白质的鉴定

①若用蛋清进行蛋白质鉴定时，需将鸡蛋清用水稀释，通常是0.5mL蛋白液加入5mL水，搅拌均匀。

如果蛋白液稀释程度不够，与双缩脲试剂发生反应后会粘固在试管的内壁上，使反应不容易彻底，并且试管也不容易刷洗干净。

②鉴定蛋白质时，向样液中加入2mL双缩脲试剂A摇匀，再向样液中加入3～4滴双缩脲试剂B摇匀。

其中双缩脲试剂B不能过量，因为过量的双缩脲试剂B会与试剂A反应，使溶液呈蓝色，从而掩盖生成的紫色。

（2）叶绿体中色素的提取和分离

①区分色素提取和分离的原理：

色素提取的原理——无水乙醇提取法；色素分离的原理——纸层析法。

②注意事项：

a.滤液细线要画得细且直，以防止色素带重叠而影响分离效果；待滤液干燥后要再画一两次，目的是积累更多的色素，使分离后的色素带明显。

b.分离色素时，层析液不能没及滤液细线，以防止色素溶解于层析液中而无法分离。

【例2】（2010·广东卷）对下表中所列待测物质的检测，所选用的试剂及预期结果都正确的是（）

待测物质

检测试剂

预期显色结果

①

DNA

甲基绿

红色

②

脂肪

苏丹Ⅲ

橘黄色

③

淀粉

斐林试剂

蓝色

④

蛋白质

双缩脲试剂

紫色

A．①③B．②③C．①④D．②④

[解析]①错误：

DNA遇甲基绿呈现绿色；②正确：

苏丹Ⅲ能将脂肪染成橘黄色；③错误：

斐林试剂是鉴定还原糖的，淀粉不属于还原糖，而且斐林试剂与还原糖水浴加热后呈现砖红色沉淀；④正确：

双缩脲试剂与蛋白质反应生成紫色络合物。

[答案]D

【互动探究2】（2010·泰安模拟）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，说明材料可能为黄化叶片

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

[解析]叶绿素a和叶绿素b呈绿色，所以光合色素提取液呈绿色。

未见色素带，可能的原因是没有提取到色素或滤液细线浸入层析液使色素溶解在层析液里等。

若材料为黄化叶，操作正确应能见到胡萝卜素、叶黄素的色素带。

色素始终在滤纸上，是因为操作时滤液细线浸入层析液，层析液沿滤纸条扩散时，溶于层析液的色素也随之扩散。

胡萝卜素在层析液中的溶解度最高。

[答案]C

考点整合三：

调查类实验

调查类实验归类分析

实验名称

调查常见的人类遗传病

土壤中动物类群丰富度的研究

调查对象

随机确定的人群；一定数量的家族

生活在土壤中的小动物

调查方法

汇总法

用取样器取样进行采集

统计方法

发病率＝（患病人数/被调查人数）×100%

记名计算法；目测估计法

注意事项

①调查时，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；②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

①取样时应注意随机取样，避免人为心理作用；②动物类群因所取地段不同，可能差异较大；③样土塑料袋上标明取样的地点和时间；④不知名的动物标记为“待鉴定XX”；⑤调查的指标是动物种类的丰富度和数量丰富度

【例3】调查统计的方法被广泛应用于生物科学研究之中。

在一个草原生态系统中，草是生产者，鼠是初级消费者。

现将某动物新物种X引入该生态系统，调查表明鼠与X的种群数量变化如下表：

时间（年）

鼠种群数量（只）

X种群数量（只）

1

18900

100

2

19500

120

3

14500

200

4

10500

250

5

9500

180

6

9600

170

7

9500

180

8

9600

170

（1）据表分析，鼠种群与X种群的关系是________。

若在第9年间，大量捕杀物种X，则第10年鼠种群数量变化趋势是________。

（2）对鼠种群数量进行调查，一般采用标记重捕法。

由于鼠类在被捕捉过一次后就很难再次被捕捉，所以上述计算所得的种群个体总数可能会比实际值偏________。

捕食增多大

（3）土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的习性，若调查弃耕农田土壤小动物类群丰富度，常采用________________________法。

某研究性学习小组设计了如图所示装置，从选取的土样中收集小动物，但他们设计的这一装置不够完善，请写出完善该装置的做法：

____________。

接下来对采集到收集瓶中的小动物还应做的工作是________。

取样器取样在漏斗上方加一提供光源和热源的灯泡用肉眼或仪器认真观察并分类、统计和分析

[解析]

（1）两个种群异步增长，最可能是捕食关系。

捕食者减少，在一定时期内，被捕食者的数量会增多。

（2）标记重捕法的前提是标记个体和未标记个体在重捕时被捕获的概率相等，若标记使重捕率降低，计算所得的种群个体总数可能会比实际值偏大。

（3）许多土壤动物有较强的活动能力，而且身体微小，调查土壤小动物时不宜采用样方法或标志重捕法。

对土样中的小动物进行采集时，在诱虫器上方通常要放置并打开40～60W的电灯，这样做的目的是利用了土壤动物趋暗、趋湿、避高温的特性，使土壤动物从土样进入诱虫器下部的试管中，达到采集的目的。

【互动探究3】（2010·广州综合）某学校的研究性学习小组以“研究XX遗传病的遗传方式”为课题进行调查研究，最好选择调查何种遗传病以及采用的方法是

A．白化病；在周围熟悉的4～10个家系中调查

B．红绿色盲；在患者家系中调查

C．苯丙酮尿症；在学校内随机抽样调查

D．青少年型糖尿病；在患者家系中调查

[解析]明确被调查的遗传病最好是单基因遗传病，可排除D（因为多基因遗传病是由两对以上的等位基因控制的，其遗传方式很难确定）；明确只有在患者家系中进行调查才能知道遗传病的遗传方式，在群体中随机调查，只能得到遗传病的发病率，可以排除A．C．[答案]B

考点整合四：

探究类实验

1．生物实验中的变量

（1）变量的种类

变量是指可被操纵的特定因素或条件。

根据其在实验中的作用可分为两大类：

①实验变量（自变量）与反应变量（因变量）。

实验变量是指实验中由实验者操纵的因素或条件，而反应变量是指由实验变量引起的变化结果，二者之间是前因后果的关系。

实验的目的就在于获得和解释前因与后果。

②无关变量与额外变量。

无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。

由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。

它们之间也是前因后果的关系。

但对实验变量与反应变量的获得起干扰作用。

（2）变量的控制

控制变量法是指控制其他因素不变，集中研究其中一个因素的变化，保证实验不受干扰或将干扰因素降低到最低程度。

通过实验控制，尽量减小实验误差，以取得较为精确的实验结果。

①操纵实验变量的方法：

设法给研究对象施加干扰，造成研究对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。

②检测反应变量的方法：

根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标和方法。

具体包括：

观察特异性的颜色变化、沉淀反应；观察形态结构、生理变化；测量生长发育速度；测量生化反应速度。

③控制无关变量的方法（平衡控制）：

排除因实验对象的个体差异带来的影响；设法创造稳定的相同的条件进行对照，以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰；设法提供适宜条件，以排除不利环境条件对实验对象的影响；重复实验，排除偶然因素的干扰，减小实验误差。

不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量，观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。

（3）相关实验中的变量

实验名称

自变量

因变量

无关变量

通过模拟实验探究膜的透性

半透膜两

侧溶液的

浓度差

漏斗玻璃管液面的上升高度

半透膜的种类、开始时的液面、温度等条件

探究温度对淀粉酶活性的影响

不同温度

（至少三种）

酶的活性（加碘液后溶液颜色的变化）

pH、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等

探究pH对过氧化氢酶活性的影响

不同pH

（至少三种）

酶的活性（气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度）

温度、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等

探究酵母菌的呼吸方式

氧的有无

CO2生成量（澄清石灰水的混浊程度等）；酒精的产生（重铬酸钾检测）

葡萄糖溶液、石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的洁净程度、连接导管的大小等

模拟探究细胞表面积与体积的关系

细胞体积

的大小

物质运输的效率

琼脂块的一致性、NaOH溶液的量、浸泡的时间、测量的准确性等

探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度

不同浓度

的生长素

类似物

扦插枝条的生根数量或长度

实验材料的一致性、激素浓度的准确性、处理时间的一致性等

探究培养液中酵母菌数量的动态变化

时间

酵母菌种群数量

培养液的成分、培养条件、空间等

探究水族箱中的群落的演替

时间

群落的演替

水族箱的培养条件和环境等

2.注意问题

（1）探究温度（pH）对酶活性的影响时，必须在达到预设的温度（pH）的条件下，再让反应底物与酶接触，避免在未达到预设的温度（pH）时反应底物已与酶接触发生反应，影响实验结果。

（2）探究酵母菌的呼吸方式时：

①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、除去溶液中的空气），等冷却（防止高温杀死酵母菌）后再将食用酵母菌加入；

②酵母菌培养液应封口放置一段时间后，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CO2使澄清的石灰水变混浊。

（3）探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度

①装置的设计应有利于观察，如观察促进生根的实验可以用水培法。

②所设组别除不同浓度的生长素类似物处理外，还要增加一组蒸馏水处理的做空白对照。

（4）探究培养液中的酵母菌数量的动态变化

①从试管中吸出培养液进行计数之前，要轻轻震荡几次，使酵母菌均匀分布，以确保计数准确，减少误差。

②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。

③对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计算相邻两边及其顶角的酵母菌。

④实验结束后，用试管刷蘸洗涤剂擦洗血球计数板的做法是错误的，正确的方法是浸泡和冲洗。

【例4】（2010·宝坻联考）若证明某玉米新品种中的蛋白质含量高于普通玉米，请用所学的方法设计实验加以验证。

实验原理：

______________________________________。

材料用品：

新鲜的普通玉米子粒，新鲜的新品种玉米子粒，研钵，试管，漏斗，纱布，吸管，清水，双缩脲试剂A液，双缩脲试剂B液，量筒。

方法步骤：

①将两种玉米子粒分别进行________，制备组织样液。

蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，蛋白质含量越高，颜色越深研磨

②取A．B两支试管，向A中加入新品种玉米组织样液2mL，B中加入普通玉米组织样液2mL。

③向A．B两支试管中分别加入2mL__________________，摇匀，再分别加入3滴_________________，摇匀。

④观察_____________________________。

预期的结果：

________________________。

双缩脲试剂A液双缩脲试剂B液颜色变化并比较紫色的深浅新品种玉米子粒组织样液（A试管）紫色较深

[解析]本题实验目的是“证明某玉米新品种中的蛋白质含量高于普通玉米”，实验的自变量是玉米，因变量是蛋白质含量，通过双缩脲试剂鉴定蛋白质，通过颜色深浅比较蛋白质含量的高低。

【互动探究4】分析有关科学探究的资料，回答问题。

豆科作物的根瘤菌能够固氮，而禾本科植物不能。

所以在农业实践中，将豆科植物和禾本科植物间作以提高禾本科植物的产量。

研究发现产量提高与土壤中吸收氢气的细菌有直接关系，为探究其中的具体机制，进行以下三个实验。

【实验一】

假设：

豆科植物固氮反应能产生氢气，且氢气被土壤吸收。

供选材料：

豆科植物苜蓿苗，禾本科植物小麦苗，灭菌的沙子，普通土壤。

供选仪器：

收集氢气的设备。

实验方案：

（1）若假设成立，完成下表

植物名称

种植的基质

实验结果（有无氢气）

实验组

土壤

无

对照组

苜蓿苗小麦苗沙子有沙子无土壤无

实验结果：

实验组土壤中无法测得氢气，其余见上表。

【实验二】

为探究氢气通过何种途径被土壤吸收，进行如下假设。

假设：

氢气被土壤中的细菌吸收。

供选材料：

苜蓿苗，普通土壤，抗生素（根瘤菌不敏感），杀真菌剂，2，4－D，萘乙酸。

供选仪器：

收集氢气的设备。

实验方案：

（2）针对假设，在实验中除了选择____________和___________分别对土壤进行处理后栽培苜蓿苗，还需使用_________的土壤栽培苜蓿苗作为对照。

实验结果：

（3）若假设成立，针对实验方案描述实验结果：

_______________。

抗生素（杀真菌剂）杀真菌剂（抗生素）不予处理

用抗生素处理的土壤种植苜蓿苗可以收集到氢气，用杀真菌剂和不予处理的土壤种植苜蓿苗均无法收集到氢气

高考链接

1.（2010·天津卷，3）在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，以下操作和结论正确的是

A．剪取5cm根尖，用酒精和吡罗红混合液解离染色

B．上图是高倍显微镜下调节细准焦螺旋看到的视野

C．持续观察，视野中的K细胞将分裂成两个子细胞

D．视野中，N细胞的染色体数目是M细胞的一半答案：

B

解析：

本题考查教材基础实验的操作和注意事项，意在考查考生的识图能力。

在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，应剪取根尖2～3mm，然后用盐酸和酒精混合液解离，漂洗后再用龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色；从图中可清晰观察到染色体的形态特点，故为在高倍显微镜下调节细准焦螺旋看到的视野；因解离时解离液中的盐酸已经把细胞杀死了，细胞不能再分裂，故持续观察K细胞，其形态不再变化；M细胞的染色体排列在赤道板上，为中期细胞，N细胞刚分裂成两个，为末期细胞，N细胞的染色体数目是M细胞的2倍。

2．（2010·天津卷，5）下列为三个稳定草原生态系统中植物调查的统计数据。

草原类型

草甸草原

典型草原

荒漠草原

植物总种数

160

100

80

平均种数（种数/米2）

20

18

10

平均产量（千克干重/公顷）

2000

900

200

旱生植物的种数比例（%）

25.0

49.1

78.0

据表可以确认的是

A．在植物丰富的区域采用样方法获得数据

B．典型草原中各种群密度均大于荒漠草原

C．流经草甸草原的总能量大于典型草原

D．表中荒漠草原旱生植物的丰富度最高

解析：

本题考查物种丰富度的相关知识，意在考查考生分析数据的能力。

从表格数据可以看出，植物总种数包括该生态系统内所有区域的所有植物物种，因此不能通过样方法获得该数据；因种数、产量等与种群密度大小不存在比例关系，尽管典型草原的植物总种数等比荒漠草原多，也不能得出典型草原中各种群密度均大于荒漠草原；

流经草原的总能量为平均产量与面积的乘积，因不知各类草原的总面积，因此不能得出总能量的大小关系；旱生植物的丰富度为植物总数×旱生植物的种数比例，草甸草原、典型草原和荒漠草原的旱生植物的种类分别是40、49、62种。

答案：

D

3．（2010·江苏卷，19）根据下列相关实验操作，预期结果合理的是（）

编号

实验操作

预期结果

①

将洋葱表皮分别置于0.2g/mL和0.3g/mL蔗糖溶液中，观察并比较细胞质壁分离的情况

0.2g/mL蔗糖溶液中洋葱表皮细胞质壁分离现象更明显

②

将豆腐分别置于10℃、20℃、30℃的环境中，观察并比较毛霉生长的情况