生物學(xué)案第三單元細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用微專題一實驗技能專題

微專題一實驗技能專題一、實驗設(shè)計遵循的原則1．科學(xué)性原則(1)選材科學(xué)性：如鑒定還原糖的實驗中不能以西瓜汁為實驗材料，因為西瓜汁的紅色會干擾顏色反應(yīng)。(2)實驗方法科學(xué)性：如使用雙縮脲試劑時應(yīng)先加入A液，再加入B液。2．單一變量原則和等量原則二者是完全統(tǒng)一的，只不過強調(diào)的側(cè)重點不同，前者強調(diào)的是自變量的單一性即實驗組和對照組相比只能有一個變量，而后者強調(diào)的是除了自變量之外的一切對實驗結(jié)果有影響的無關(guān)變量，必須嚴(yán)格控制在適宜且等量條件下，以平衡和消除無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響。3．平行重復(fù)原則為減小實驗誤差應(yīng)進行多次實驗，如探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量動態(tài)變化的實驗中，每次計數(shù)都要重復(fù)至少3次。4．對照原則(為使實驗結(jié)果更有可信度，需設(shè)置對照組)(1)空白對照：即對照組不做任何變量處理。如探究胰島素的生理作用實驗中，對小鼠進行饑餓處理后，注射胰島素的為實驗組，注射等量生理鹽水的為對照組。(2)自身對照：即對照組和實驗組在同一實驗對象上進行，不再設(shè)置新的對照組，如觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的實驗中，質(zhì)壁分離狀態(tài)與自然狀態(tài)形成對照。(3)條件對照：即給對照組施加變量處理，但這種處理不是實驗假設(shè)所定的。如探究甲狀腺激素的生理作用實驗中，實驗組為飼喂甲狀腺激素，空白對照為飼喂等量生理鹽水，可以再增加一組對照組，飼喂甲狀腺激素抑制劑，即條件對照，這樣可以增加實驗的說服力。(4)相互對照：即不單獨設(shè)對照組，而是幾個實驗組之間相互進行對照。如探究溫度、pH對酶活性影響的實驗中，各組既是實驗組，又是其他組的對照組。二、實驗設(shè)計的基本方法實驗設(shè)計程序：明確實驗?zāi)康摹x擇實驗原理→確定實驗思路→設(shè)計實驗步驟→預(yù)期實驗結(jié)果→得出實驗結(jié)論。1．實驗?zāi)康?1)驗證性實驗：尋找題干信息，一般寫有“驗證……”即為該實驗的實驗?zāi)康摹?2)探究性實驗：首先分析實驗的自變量和因變量。此類實驗的實驗?zāi)康囊话銜鴮憺椤疤骄孔宰兞繉σ蜃兞康挠绊憽薄疤骄孔宰兞颗c因變量的關(guān)系”“探究自變量的作用”等等。典題1科學(xué)施肥可使作物接近最高產(chǎn)量而又不會造成肥料浪費。實驗表明鋅肥的施用量與番茄的果實產(chǎn)量密切相關(guān)，下圖為實驗結(jié)果曲線圖，請完善探究實驗的相關(guān)問題：實驗?zāi)康模篲__________________________________________________________________。2．實驗假設(shè)假設(shè)是指用來說明某種現(xiàn)象，但未經(jīng)證實的論題，是對課題涉及的主要變量之間相互關(guān)系的設(shè)想，是研究者對研究結(jié)果預(yù)先賦予的答案，是一種可能的解釋和說明。提出的假設(shè)可能正確，也可能錯誤，但必須能解釋題目現(xiàn)象或與題干相符，一般情況下，若是實驗中要求寫出你的假設(shè)，我們應(yīng)根據(jù)自己平常積累的知識，寫出認(rèn)為最可能的一種假設(shè)即可。典題2當(dāng)環(huán)境中存在一定濃度的某些致突變物時，會導(dǎo)致染色體斷裂，不含著絲粒的斷裂片段在有絲分裂時不能進入子細(xì)胞核中，而是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中形成橢圓形異常結(jié)構(gòu)，稱為微核，微核與主核有相同染色效果，但體積較小(如圖所示)。某研究所在蝴蝶蘭培育的過程中使用了磷胺殺蟲劑，發(fā)現(xiàn)磷胺的污染可能導(dǎo)致細(xì)胞中出現(xiàn)微核，研究人員以蝴蝶蘭根尖細(xì)胞為實驗材料，通過觀測統(tǒng)計出微核率和微核細(xì)胞率的大小，來探究磷胺對染色體的影響。若下圖為研究小組在探究過程中某一個實驗方案的實驗結(jié)果，則該實驗結(jié)果的假設(shè)是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3．實驗原理實驗原理的確認(rèn)與書寫：實驗原理就是進行實驗的理論依據(jù)，書寫基本套路概括為“已知條件找變量→根據(jù)目的提結(jié)論→依據(jù)材料判結(jié)果→結(jié)論結(jié)果巧聯(lián)系→組織語言寫原理”。典題3為驗證胰島素具有降低血糖的作用，以小鼠活動狀況為觀察指標(biāo)設(shè)計實驗，某同學(xué)的實驗方案如下：(1)將正常小鼠隨機分成A、B兩組，觀察并記錄其活動狀況。(2)A組小鼠注射適量胰島素溶液，B組小鼠注射等量生理鹽水。一段時間后，A組小鼠會出現(xiàn)活動減少，甚至昏迷等低血糖癥狀，B組小鼠活動狀況無變化。(3)A組小鼠出現(xiàn)低血糖癥狀后，分別給A、B兩組小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段時間后，A組小鼠低血糖癥狀緩解，B組小鼠活動狀況無變化。該實驗方案可以說明胰島素具有降低血糖的作用，則該實驗的原理是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。思維導(dǎo)圖4．實驗思路思路是“想法”，是較為粗線條的思考過程，其要求“言簡意賅”。比如：用某種方法處理某種材料，觀察其對某方面的影響效果。一般須體現(xiàn)“對照思想”，顯示自變量和因變量，對無關(guān)變量表述時，應(yīng)注意體現(xiàn)“相同且適宜”。典題4(2019·全國Ⅰ，29節(jié)選)將生長在水分正常土壤中的某植物通過減少澆水進行干旱處理，該植物根細(xì)胞中溶質(zhì)濃度增大，葉片中的脫落酸(ABA)含量增高，葉片氣孔開度減小。有研究表明：干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。請以該種植物的ABA缺失突變體(不能合成ABA)植株為材料，設(shè)計實驗來驗證這一結(jié)論。要求簡要寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果。典題5(2021·山東，23)過度緊張、焦慮等刺激不僅會導(dǎo)致毛囊細(xì)胞數(shù)量減少引起脫發(fā)，也會導(dǎo)致黑色素細(xì)胞減少引起頭發(fā)變白。利用黑色小鼠進行研究得出的相關(guān)調(diào)節(jié)機制如圖所示。已知長期束縛會引起小鼠過度緊張、焦慮。請設(shè)計實驗驗證上述調(diào)節(jié)機制中長期束縛及腎上腺對黑毛小鼠體毛的影響。實驗思路：_______________________________________________________。實驗現(xiàn)象：________________________________________________________。5．實驗步驟步驟是“做法”，是更為“細(xì)節(jié)化”的操作流程，其要求“精確細(xì)致”。必須體現(xiàn)“自變量”如何設(shè)置，“因變量”如何獲得，“無關(guān)變量”如何保證相同且適宜。實驗步驟設(shè)計的一般程序：注意自變量的處理方法(1)“加”或“減”：例如驗證甲狀腺激素的生理作用——“加”即口服或注射該激素；“減”即手術(shù)切除甲狀腺。(2)“換”：如探究溫度對酶活性的影響實驗，對自變量溫度無法“加”或“減”，就用“換”的方法。典題6現(xiàn)有新發(fā)現(xiàn)的一種感染人體A細(xì)胞的病毒C，請利用所提供的材料用具，設(shè)計兩種方法探究病毒C的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA。材料用具：一定數(shù)量的無放射性的A細(xì)胞、無放射性的A細(xì)胞培養(yǎng)液，含有32P標(biāo)記胸腺嘧啶脫氧核苷酸的A細(xì)胞的培養(yǎng)液、含有32P標(biāo)記尿嘧啶核糖核苷酸的A細(xì)胞的培養(yǎng)液、無放射性的病毒C等。實驗步驟：第一步：取一定數(shù)量的A細(xì)胞分成等量的甲、乙兩組，用含有32P標(biāo)記胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液培養(yǎng)甲組的A細(xì)胞，用______________________________________________培養(yǎng)乙組的A細(xì)胞。第二步：將____________________平均分成兩份，分別感染甲、乙兩組培養(yǎng)的A細(xì)胞。第三步：在其他條件相同且適宜的情況下培養(yǎng)一段時間后，檢測_______________________。預(yù)期結(jié)果及結(jié)論：①若___________________________________________________________________________，則病毒C是DNA病毒。②若__________________________________________________________________________，則病毒C是RNA病毒。6．實驗結(jié)果和結(jié)論實驗結(jié)果是通過觀察或測量得到的實驗現(xiàn)象，是實驗實際出現(xiàn)的情況。實驗結(jié)論是根據(jù)實驗現(xiàn)象，對實驗因變量與自變量關(guān)系進行分析，得出的具有普遍意義的理論性結(jié)論。實驗結(jié)論的得出必須依據(jù)實驗結(jié)果。歸納實驗結(jié)論的一般方法：(1)通過實驗?zāi)康摹嶒灥膶φ战M設(shè)置或步驟，根據(jù)單一因素不同，找出實驗自變量。(2)由果找因，分析實驗結(jié)果(因變量)與實驗控制的單一因素(自變量)之間的邏輯關(guān)系，得出正確結(jié)論。(3)在有些實驗中，還要根據(jù)各對照組中得出的“分結(jié)論”，綜合為“全面結(jié)論(總)”。(4)在驗證性實驗中，因為要驗證的事實是正確的，實驗結(jié)果只有一種，實驗結(jié)論即是實驗要驗證的事實。在探究實驗中，因為實驗結(jié)果是未知的，可能出現(xiàn)的實驗結(jié)果有多種，因此對應(yīng)的實驗結(jié)論也有多種，不同的結(jié)果對應(yīng)不同的結(jié)論。典題7褪黑素是一種由松果體分泌的小分子激素，能夠調(diào)節(jié)機體免疫和睡眠作用。某研究小組采用小鼠口服褪黑素方法對其調(diào)節(jié)免疫的功能進行研究，結(jié)果如表。回答下列問題：測定組別脾淋巴細(xì)胞增殖能力(相對值)NK淋巴細(xì)胞活性(相對值)抗體生成細(xì)胞數(shù)量(相對值)對照組111低劑量組高劑量組(1)實驗前，小鼠體內(nèi)的褪黑素經(jīng)體液運輸至全身各處，調(diào)節(jié)著小鼠自身免疫功能。據(jù)表中信息分析，褪黑素可能作用的細(xì)胞有_______________________________________________(答出兩點即可)。(2)體內(nèi)的NK淋巴細(xì)胞能夠識別并消除腫瘤或病毒感染的細(xì)胞，說明NK淋巴細(xì)胞能參與________免疫過程。據(jù)表結(jié)果分析，褪黑素對機體免疫能力的調(diào)節(jié)作用與其________有關(guān)。(3)綜合上述分析，推測褪黑素能夠增強機體免疫能力的機理是________________________________________________________________________________________________________。(4)研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素還能調(diào)節(jié)小鼠睡眠時間。請利用以下實驗材料及用具，設(shè)計實驗探究褪黑素對小鼠睡眠的影響。簡要寫出實驗設(shè)計思路并預(yù)期實驗結(jié)果。實驗材料及用具：睡眠情況相同的健康小鼠若干只，一定劑量的褪黑素溶液，生理鹽水，計時器等。實驗設(shè)計思路：______________________________________________________________________________________________________________________________________________。預(yù)期結(jié)果及結(jié)論：____________________________________________________________________________________________________________________________________________。三、實驗方案評價與修訂試題的解答思路典題8研究者以小鼠為實驗材料，探討動物腦中VMN區(qū)域與血糖調(diào)節(jié)的關(guān)系?；卮鹣铝袉栴}：(1)向正常小鼠VMN區(qū)神經(jīng)元中轉(zhuǎn)入基因表達載體，指導(dǎo)合成的蛋白會被光激活，進而激活氯離子通道蛋白，使氯離子流入細(xì)胞內(nèi)。①當(dāng)向VMN區(qū)神經(jīng)元照光后，VMN區(qū)神經(jīng)元____________(填“不興奮”或“興奮”)。②研究者用胰島素處理小鼠，創(chuàng)設(shè)低血糖條件，照光一段時間，檢測小鼠的血糖含量，發(fā)現(xiàn)VMN區(qū)神經(jīng)元參與低血糖條件下血糖含量的恢復(fù)。(2)進一步研究VMN區(qū)神經(jīng)元對血糖含量的影響。向正常小鼠VMN區(qū)神經(jīng)元中轉(zhuǎn)入另一基因表達載體(此類小鼠稱為S鼠)，指導(dǎo)合成的蛋白可被光激活使得此區(qū)神經(jīng)元產(chǎn)生興奮。以S鼠為實驗材料，驗證正常血糖濃度下，若VMN區(qū)神經(jīng)元興奮，則機體血糖含量會升高這一推測。①實驗方案：對照組用胰島素處理后的低血糖S鼠，適宜的光照VMN區(qū)神經(jīng)元