高考生物二輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)專題四設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的解題策略與評(píng)價(jià)

1、2012高考生物二輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)專題（四）2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的解題策略與評(píng)價(jià)題目給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙恍└郊訔l件，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)原理。解答這類題目應(yīng)首先根據(jù)題目的要求和給出的條件，確定所考查的知識(shí)點(diǎn)及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)原理，構(gòu)思相關(guān)的生物情景，然后再設(shè)計(jì)便于操作的實(shí)驗(yàn)方案。2.1開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 此類試題一般不提供實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)器材，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，確定解決此類試題的原理和方法。原理不同，設(shè)計(jì)的方案亦不同，具有較大的靈活性?！纠?】已知純種的粳稻和糯稻雜交，F(xiàn)1全為粳稻。粳稻中含有直鏈淀粉遇碘呈藍(lán)黑色(其花粉粒的顏色反應(yīng)也相同)，糯稻含支鏈淀粉，遇碘呈紅褐色(其花粉粒的顏色反應(yīng)也相同)?，F(xiàn)有一批純

2、種粳稻和糯稻，以及一些碘液。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證基因的分離規(guī)律(實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可自由取用必要實(shí)驗(yàn)器材，基因用M和m表示)。實(shí)驗(yàn)方法：。實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)預(yù)期現(xiàn)象： 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：【解析】對(duì)基因分離規(guī)律的驗(yàn)證，主要有3種方法：測(cè)交法、自交法和F1花粉鑒定法?！敬鸢浮糠桨敢唬簩?shí)驗(yàn)方法：采用測(cè)交法加以驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)步驟：(1)首先讓純合的粳稻與糯稻雜交，獲取F1雜合粳稻。(2)讓Fl代雜交粳稻與糯稻測(cè)交，觀察后代性狀分離現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)預(yù)期：測(cè)交后代出現(xiàn)兩種不同表現(xiàn)型且比例為1：1。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋：依據(jù)測(cè)交使用的糯稻為純合體只產(chǎn)生一種含糯性基因(m)的配子，后代既然出現(xiàn)兩種表現(xiàn)型，即粳稻和糯稻，則F1必然產(chǎn)生

3、兩種類型的配子，即M和m。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：F1中含有M和m基因，且M和m這對(duì)等位基因在F1產(chǎn)生配子的過(guò)程中必然隨同源染色體的分開(kāi)而分離，最終產(chǎn)生了兩種不同的配子，從而驗(yàn)證了基因的分離規(guī)律。方案二：實(shí)驗(yàn)方法：運(yùn)用F1花粉鑒定法。實(shí)驗(yàn)步驟：(1)首先讓純種粳稻和糯稻雜交。獲得F1雜合粳稻。(2)F1開(kāi)花時(shí)取其一個(gè)成熟花藥，擠出花粉，置于載玻片上，滴一滴碘液并用顯微鏡觀察。實(shí)驗(yàn)預(yù)期：花粉一半呈藍(lán)黑色，一半呈紅褐色。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋：F1在產(chǎn)生配子的過(guò)程中產(chǎn)生了一種含M基因的配子(藍(lán)黑色)和一種含m基因的配子(紅褐色)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：由此說(shuō)明，F(xiàn)1在減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的過(guò)程中所含的等位基因M和m隨同源染色體的分開(kāi)而分

4、離，并最終形成了兩種不同的配子。從而直接驗(yàn)證了基因的分離規(guī)律。方案三：實(shí)驗(yàn)方法：采用自交法加以驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)步驟：(1)首先讓純合的粳稻與糯稻雜交，獲得F1雜合粳稻。(2)讓Fl雜合粳稻自交，觀察后代性狀分離現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)預(yù)期：自交后代出現(xiàn)兩種不同表現(xiàn)類型且比例為粳稻：糯稻3：1。實(shí)驗(yàn)解釋：依據(jù)自交使用的粳稻為雜合體，同時(shí)含有M和m基因，因此表現(xiàn)為粳稻。在F1進(jìn)行減數(shù)分裂形成配子時(shí)，產(chǎn)生了含有基因M和m的兩種雌配子和兩種雄配子，無(wú)論是雌配子還是雄配子基因M：m都接近1：l，雌雄配子的結(jié)合機(jī)會(huì)是相等的。因此，上述兩種雌雄配子的結(jié)合所產(chǎn)生的F2便出現(xiàn)了兩種表現(xiàn)型，粳稻：糯稻3：1。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：F1在進(jìn)行減數(shù)

5、分裂形成配子時(shí)，所含等位基因M和m隨同源染色體的分開(kāi)而分離，分別進(jìn)入兩個(gè)配子中，獨(dú)立地隨著配子遺傳給后代，從而驗(yàn)證了基因的分離規(guī)律。 【評(píng)價(jià)】本題以粳稻和糯稻的雜交遺傳為背景，以基因分離規(guī)律、自交、測(cè)交、淀粉鑒定等基礎(chǔ)知識(shí)為載體，主要考查學(xué)生課本知識(shí)運(yùn)用能力。2.2基本操作流程方案設(shè)計(jì) 此類題目常出現(xiàn)在生物工程和遺傳育種中，一般給出了培育新品種或生產(chǎn)新產(chǎn)品所需的原材料，要求學(xué)生通過(guò)分析題目所給出的條件，確定育種或生產(chǎn)生物工程產(chǎn)品所依據(jù)的生物學(xué)原理，并設(shè)計(jì)出最佳實(shí)驗(yàn)流程圖或遺傳圖解?！纠?】請(qǐng)寫(xiě)出用一株基因型為AaBb的水稻培育出顯性純合體的最佳方案，用圖解表示。【解析】常見(jiàn)的育種方法有：雜交育

6、種、誘變育種、多倍體育種、單倍體育種和基因工程育種等。雜交育種所需要的時(shí)間長(zhǎng)；誘變育種雖能加速育種的進(jìn)程但目的性較差，有利變異少，需要大量處理供試材料，才能達(dá)到預(yù)期的結(jié)果；多倍體育種能使染色體數(shù)目成倍地增加，這一個(gè)特點(diǎn)不符合本題培育的目標(biāo)；通過(guò)基因工程和細(xì)胞工程培育新品種，是將決定其他生物優(yōu)良性狀的遺傳物質(zhì)定向引入農(nóng)作物中，使外源基因在農(nóng)作物體內(nèi)表達(dá)，也無(wú)法獲得基因型為AABB的純合體水稻。由于單倍體育種具有速度快、純度高的特點(diǎn)，因此，單倍體育種是解決此題的最佳方案?！敬鸢浮烤唧w設(shè)計(jì)過(guò)程如下圖所示。【評(píng)價(jià)】此題考查的雜交育種、誘變育種、多倍體育種、單倍體育種、花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素的作用等，屬

7、于知識(shí)應(yīng)用題。解題的關(guān)鍵是掌握這4種育種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，再根據(jù)題目要求尋找最佳方案。主要考查學(xué)生的審題能力和分析比較能力。【例8】生產(chǎn)上培育無(wú)籽果實(shí)經(jīng)常采用以下兩種方法：(1)用適宜濃度的生長(zhǎng)素溶液處理未授粉的番茄花蕾，使子房發(fā)育成無(wú)籽番茄。(2)用多倍體育種的方法獲得無(wú)籽西瓜。現(xiàn)有某地明年需要種植大批無(wú)籽西瓜，請(qǐng)用最經(jīng)濟(jì)快捷的方式為其解決秧苗問(wèn)題(用流程圖簡(jiǎn)要表示)。【解析】要想在短期內(nèi)大批量地培育無(wú)籽西瓜秧苗，必須采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)。植物組織培育是無(wú)性繁殖的一種類型，其理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞具有全能性。優(yōu)點(diǎn)為：能使后代保持親本的一切性狀(無(wú)籽性狀等)；無(wú)菌操作，一般不必考慮培育過(guò)程中因變異而引

8、起后代性狀的改變；從植物上取材少，培育周期短，繁殖率高，便于工廠化生產(chǎn)、自動(dòng)化管理。【答案】組織培育的過(guò)程可以概括如圖所示：【評(píng)價(jià)】此題以無(wú)籽西瓜幼苗的培育為背景，考查學(xué)生對(duì)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理解和運(yùn)用，屬知識(shí)應(yīng)用型題。2.3評(píng)價(jià)型實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)此類題目具有明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，并列舉了若干套解決問(wèn)題的方案，要求學(xué)生依據(jù)所掌握的生物學(xué)知識(shí)，分析評(píng)價(jià)已知方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并說(shuō)明原因或進(jìn)一步設(shè)計(jì)出可行的方案?！纠?】下圖為某個(gè)學(xué)生根據(jù)體細(xì)胞雜交技術(shù)設(shè)計(jì)的生產(chǎn)破傷風(fēng)桿菌抗體的方案。據(jù)圖回答：(1)該方案的目的是 (2)該方案能達(dá)到預(yù)期效果嗎？如果不能，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出可行的方案?！敬鸢浮浚?）目的：生產(chǎn)破傷風(fēng)桿菌抗體；

9、（2）不能?？尚械姆桨溉缦聢D所示。【解析】破傷風(fēng)桿菌抗體的生產(chǎn)過(guò)程，是制備單克隆抗體的一個(gè)實(shí)例。制備單克隆抗體的過(guò)程中應(yīng)用動(dòng)物細(xì)胞融合與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。動(dòng)物細(xì)胞融合產(chǎn)生的雜交瘤細(xì)胞具有雙方細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，能夠產(chǎn)生特異性抗體，在體內(nèi)外培養(yǎng)條件下能大量繁殖。雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生特異性抗體的前提是B淋巴細(xì)胞受到抗原的刺激形成效應(yīng)B淋巴細(xì)胞。而本題方案沒(méi)有將抗原注射到小鼠體內(nèi)，無(wú)法得到能產(chǎn)生破傷風(fēng)桿茵抗體的效應(yīng)B淋巴細(xì)胞。再者，誘導(dǎo)細(xì)胞融合篩選出雜交瘤細(xì)胞后，應(yīng)培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞，從中挑選出能夠產(chǎn)生所需抗體的細(xì)胞群，繼續(xù)培養(yǎng)，以獲得足夠數(shù)量的細(xì)胞。然后在體外條件下進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖，才能從細(xì)

10、胞培養(yǎng)液或小鼠的腹水中，提取出大量的單克隆抗體。而該實(shí)驗(yàn)方案把融合產(chǎn)生的雜交瘤細(xì)胞直接進(jìn)行體內(nèi)或體外培養(yǎng)，沒(méi)經(jīng)過(guò)篩選并大量培養(yǎng)能產(chǎn)生破傷風(fēng)桿菌抗體的細(xì)胞。因此該方案達(dá)不到預(yù)期的目的?！驹u(píng)價(jià)】本題從應(yīng)用知識(shí)的角度，考查學(xué)生對(duì)單克隆抗體制備知識(shí)的掌握情況，及用實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明實(shí)驗(yàn)方案的能力。2.4探索型實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)一般探索型實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)題，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一個(gè)未知數(shù)，幾種不同的可能性導(dǎo)致不同的預(yù)期結(jié)果。此類題具有一定的開(kāi)放性，重點(diǎn)考查學(xué)生的設(shè)計(jì)思路和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析預(yù)測(cè)能力，必須對(duì)預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分幾種情況討論，解答此類實(shí)驗(yàn)題要求學(xué)生思維要有條理性和開(kāi)放性?！纠?0】某中學(xué)實(shí)驗(yàn)室有柑橘60個(gè)、塑料桶若干個(gè)

11、、松樹(shù)葉適量、保鮮袋數(shù)個(gè)、醫(yī)用APC(保鮮劑)、溫度計(jì)、臺(tái)秤或天平、量筒、空調(diào)機(jī)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，在室溫25的條件下，研究松樹(shù)葉是否具有保鮮作用？【解析】本實(shí)驗(yàn)是探究松樹(shù)葉是否具有保鮮作用，必須同正常保存和使用保鮮劑處理過(guò)的柑橘進(jìn)行對(duì)照，比較保鮮期的長(zhǎng)短，從而判斷松樹(shù)葉是否具有保鮮作用?！敬鸢浮繉?shí)驗(yàn)方案：(1)將柑橘分成重量相等的甲、乙、丙3等份，稱好每份的重量。(2)分組處理：甲組不經(jīng)任何處理，用一塑料桶把一份柑橘裝好，室溫保存；乙組在一塑料桶底鋪上適量松樹(shù)葉，放上一層柑橘再鋪一層松樹(shù)葉；如此重復(fù)直至把一份柑橘放完，上面再用松樹(shù)葉覆蓋好，室溫保存。丙組用適量醫(yī)用APC(保鮮劑)溶解于蒸餾水中配成一定濃度的溶液，把一份柑橘放入，浸泡適當(dāng)?shù)臅r(shí)間。取出后晾干水分，用保鮮袋包裝好放入塑料桶中室溫保存；(3)觀察和記錄。利用空