高考生物之实验探究专题.ppt

实验探究类题目答题策略 实验与探究能力 实验探究能力有一下 个方面 要求依次提高 1 能独立完成 生物知识内容表 所列实验 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进行综合的运用 本层次为教材实验考查要求 教材实验是高考实验考查的基本立足点和素材来源 也是考生获得实验分析能力 实验设计能力以及科学实验思想的基本途径 教材实验多以选择题的形式出现 2 具备验证简单生物学事实的能力 并能对实验现象和结果进行解释 分析和处理 本层次为对简单生物学事实的验证能力和对实验现象和结果的解释 分析和处理 3 具有对一些生物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作出恰当的评价和修改 实验评价 一般从实验对照设置 实验步骤的设计 仪器的使用 实验试剂的选取和使用 实验材料选择和使用等 是否科学正确 本层次实验探究能力要求最高 科学探究能力包括确认变量 设计可行的实验方案和实验装置 做出假设和预期 收集 分析证据 做出合理的判断等方面 本层次特别注重科学探究实验思想和方法的考查 拟定实验目的 明确实验原理 变量确认 对照设置 设计实验装置和步骤 预期实验结果 得出结论 科学探究实验方案设计流程 知识网络 各种变量的关系图 常见变量分析解答的问题 一 变量确认与对照设置二 拟定实验目的三 提出假说与预期 推导实验结论四 收集 分析数据 做出合理判断 例1 为了探究6 BA和IAA对某菊花茎尖外植体再生丛芽的影响 在四种培养基加入6 BA和IAA 灭菌后分别接种数量相同 生长状态一致的消毒的外植体 在适宜条件下培养一段时间后 统计再生丛芽的外植体比率 m 以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数 n 结果如下表 一 变量确认与对照设置 在该实验中自变量是 因变量是 自变量的取值范是 IAA浓度 丛芽外植体的比率及丛芽平均数 3mg L 解析 本题以植物组织培养为背景 考查实验变量确认和对照设置能力 6 BA实验组和对照组均加入且加入的量相等 一定是无关变量 1组IAA浓度为0 是空白对照组 2 3 4组的IAA浓度一次增加 是实验组 本题的自变量是IAA的浓度 是对IAA的定量研究 因变量是再生丛芽的外植体比率 m 以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数 n 自变量的取值范是 mg L 1 某基因的反义基因可抑制该基因的表达 为研究番茄中的X基因和Y基因对其果实成熟的影响 某研究小组以番茄的非转基因植株 A组 即对照组 反义X基因的转基因植株 B组 和反义Y基因的转基因植株 C组 为材料进行实验 在番茄植株长出果实后的不同天数 d 分别检测各组果实的乙烯释放量 果实中乙烯含量越高 乙烯的释放量就越大 结果如 跟踪训练 若在B组果实中没有检测到X基因表达的蛋白质 在C组果实中没有检测到Y基因表达的蛋白质 本实验的自变量是 B组果实中与乙烯含量有关的基因有 本实验的因变量是 反义X基因与反义Y因的作用 X基因和Y基因的功能 X基因 Y基因和反义X基因 乙烯的含量 或释放量 使X和Y基因不能表达 从而观察它们的作用 操控自变量的方法 实验结论 X和Y基因均可促进番茄果实乙烯产生 从而促进果实成熟 Y基因促进作用更显著 2017全国3卷30题 干旱可促进植物体内脱落酸 ABA 的合成 取正常水分条件下生长的某种植物的野生型和ABA缺失突变幼苗 进行适度干旱处理 测定一定时间内茎叶和根的生长量 结果如图所示 2 若给干旱处理的突变体幼苗施加适量的ABA 推测植物叶片的蒸腾速率会 以对环境的变化作出反应 1 综合分析上图可知 干旱条件下 ABA对野生型幼苗的作用是 抑制茎叶生长 促进根生长 降低 拓展 研究者以脱落酸水平正常的野生型玉米幼苗和脱落酸缺陷型突变体玉米幼苗为材料 测量玉米茎和根在不同水分条件下的生长情况 结果如下图所示 请分析回答 气孔是由两个保卫细胞围成的空腔 主要分布在植物叶片表皮 脱落酸 ABA 可通过特定的信号转导途径调节气孔的开放程度 机制如下图 已知细胞质基质中Ca2 的浓度在20 200nmol L之间 液泡中及细胞外Ca2 的浓度通常高达1mmol L 注 每个保卫细胞同时存在 ROS 途径和 IP3 cADPR 途径 由图可知 ABA与ABA受体结合后 可通过ROS IP3等信号途径激活 上的Ca2 通道 使Ca2 以 方式转运到细胞质基质中 细胞质基质中Ca2 浓度的增加 促进了K 及Cl 流出细胞 使保卫细胞的渗透压降低 保卫细胞 填 吸水 或 失水 气孔关闭 细胞膜和液泡膜 协助扩散 失水 实验目的就是对自变量通过作用于实验对象 实验材料 产生的结果 因变量 提出的实验设想 实验目的表述一般要包括 自变量 实验对象 因变量 实验结果的确定性问题 若实验结果是确定的 通常表述模式就是 验证 自变量 实验对象 因变量 例如 验证唾液淀粉酶可催化淀粉水解为还原糖 若实验结果是不确定的 通常表述模式就是 探究 自变量 实验对象 因变量 的影响 例如 探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响 二 拟定实验目的 例2 实验一 用不带特殊病原体的小鼠进行如下特异性免疫实验 过程如图1 结果如图2 1 实验一 自变量和因变量是什么 实验目的是什么 自变量 A组中活化的T细胞和血清中特异性抗体 因变量 抗X细菌的感染能力 用脾脏的活菌X的数量来检 测 实验目的 探究小鼠体内活化的T细胞和血清中特异性抗性抗X细菌的感染能力 2 实验二 在体外观察小鼠的T细胞和巨噬细胞对细菌X的杀伤力 结果如图3 该实验的自变量和因变量是什么 实验目的是什么 自变量 活化的巨噬细胞和活化的T细胞 因变量 活化的免疫细胞对细菌X的杀伤力 实验目的 探究活化的巨噬细胞和活化的T细胞对细菌X的杀伤力 3 实验三 有人假设 活化T细胞释放某种物质活化了巨噬细胞而杀菌的 并设计体外实验验证该假设 该实验的自变量是什么 因变量是什么 实验目的是什么 自变量 活化的T细释放的某种物质 因变量 活化了的巨噬细胞对X细菌的杀伤力 实验目的 探究活化的T细胞释放的某种物质活化了巨噬细胞而杀菌 4 该系列实验的线索是什么 该系列实验的目的是 该系列实验的思路 X细菌活化的T细胞 释放 某种物质 活化了巨噬细胞 杀死X细菌 该系列实验的目的 小鼠对X细菌的免疫应答过程 解析 通过实验一实验组A组和对照组B组的实验过程和 组的结果对照可知 自变量 A组中已免疫 活化 的T细胞和血清 特异性抗体 这两者正好是A组与B组不同的量 且又是导致实验结果的必然的原因 因变量 抗X细菌的感染能力 用脾脏的活菌X的数量来检测 实验目的 探究小鼠已免疫 活化 的T细胞和血清 特异性抗体 抗X细菌的感染能力 图1中注射的细菌X 并不是图2所示实验结果的直接的原因 已免疫 活化 的T细胞和血清 特异性抗体 才是引起实验结果的直接原因 本题是三个相关联的免疫学实验 体现了 观察实验 提出问题 实验探究 发现新问题 继续实验探究 的动态科学研究的思想和方法 例3 2017全国2卷30 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 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 实验目的 实验变量确认 实验变量操控 实验结果检测 设计实验确定新病毒的类型 RNA或DNA病毒 实验变量 病毒核酸的类型 RNA或DNA 放射性同位素对病毒的碱基T DNA 或U RNA 进行标记 先对病毒的宿主细胞分别进行放射性同位素标记 再用该病毒感染寄主细胞 对宿主细胞释放的子代病毒进行放射性检测 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病监测其放射性 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病监测其放射性 2 结果及结论若甲组收集的病毒有放射性 乙组无 即为RNA病毒 反之为DNA病毒 实验结果 是由自变量引起的变化 即因变量 或实验现象 有些实验的结果可用肉眼直接观察 有些化学反应类实验 肉眼无法观察 必须加入指示剂或借助仪器进行观察 验证性实验实验结果是确定的 与实验预期一致 探究性实验实验结果具有不确定性 一般有三种情况 促进性结果 抑制性结果 无关性结果 实验结果可采用文字 表格 坐标曲线 柱状图等方式描述 三 提出假说与预期 结果 推导实验结论 实验结论 是根据实验结果作出的一种推理判断 是关于生命现象最本质的 规律性的认识 是对实验中自变量作用的判断 常用 说明 表明 得出 结论 推测 等词汇提示 例4 2016年甲卷31题 BTB是一种酸碱指示剂 BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄 某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用 进行了如下实验 用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液 并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色 之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中 其中6支加入生长状况一致的等量水草 另一支不加水草 密闭所有试管 各试管的实验处理和结果见下表 若不考虑其他生物因素对实验结果的影响 回答下列问题 1 本实验中 50min后1号试管的溶液是浅绿色 则说明2至7号试管的实验结果是由引起的 若1号试管的溶液是蓝色 则说明2至7号试管的实验结果是 填 可靠的 或 不可靠的 光合作用与呼吸作用 不可靠的 遮光是指用黑纸将试管包裹起来 并放在距日光灯100cm的地方 2 表中X代表的颜色应为填 浅绿色 黄色 或 蓝色 判断依据是 5号试管溶液颜色在照光前后没有变化 说明在此条件下水草 黄色 遮光是指用黑纸将试管包裹起来 并放在距日光灯100cm的地方 水草不能进行光合作用 只能进行呼吸作用 溶液中CO2浓度高于3号管 光合作用强度等于呼吸作用强度 吸收与释放的CO2量相等 例5 已知大麦在萌芽过程中可以产生a 淀粉酶 用GA 赤霉素 溶液处理大麦可使其不用发芽就产生a 淀粉酶 为验证这一结论 某同学做了如下实验 注 实验结果中 越多表示颜色越深 表中液体量的单位均为mL 回答下列问 四 收集 分析数据 做出合理判断 1 综合分析试管1和2的实验结果 可以判断反应后试管1溶液中的淀粉量比试管2中的 这两只试管中淀粉量不同的原因是 少 带胚的种子保温后能够产生 淀粉酶 使淀粉水解 实验组 对照组 胚 淀粉酶 淀粉分解 实验组实验组 GA 去胚 淀粉酶 淀粉分解 对照组 对照组 实验组 GA 不能直接使淀粉分解 实验组 对照组 胚 淀粉酶 淀粉分解 实验组实验组 GA 去胚 淀粉酶 淀粉分解 对照组 对照组 实验组 GA 不能直接使淀粉分解 2 综合分析试管2 3和5的实验结果 说明在该试验中GA的作用是 3 综合分析试管2 3和4的实验结果 说明 诱导种子产生 淀粉酶 一定浓度范围内 GA浓度越高对 淀粉酶的诱导效果好 例6 科学家研究发现紫外光可以抑制植物生长 使株高变矮 原因是紫外光提高了植物体内吲哚乙酸氧化酶的活性 从而促进了生长素氧化为没有促进细胞伸长作用的3 亚甲基氧代吲哚 现提供小麦幼苗若干作为实验材料 某同学进行下列实验 以验证一定强度的紫外光可抑制植物生长且此效应与生长素的氧化有关 评价该同学的实验操作方案是否合理 若你认为不合理请进行完善 步骤1 将小麦幼苗平均分为甲组和乙组 步骤2 甲组给予适宜的可见光 乙组给予一定强度的紫外光 步骤3 观察 测定生长素的含量 预测实验结果 略 本题的不妥之处及完善措施 1 选择的小麦幼苗生长状况不明确 应选择生长健壮 长势和数量等相同的幼苗 2 甲组 对照组 和乙组 实验组 光照处理没有遵循单因子变量原则 乙组除给予一定量的紫外光照射的同时 还有给予与甲组相同的强度的可见光处理 3 因变量检测不符合题目要求 应测甲乙两组小麦幼苗的植株高度增加的平均值和两组植株中3 亚甲基氧代吲哚的含量 五 实验方案评价 例 肺癌骨转移是指肺部的癌细胞经血液转移到骨中 科研人员对此进行了研究 1 科研人员分别培养发生骨转移的癌细胞株S 5和不发生转移的癌细胞株S 3 提取这两种细胞的总RNA 经逆转录得到这两株细胞的 根据 的已知序列设计引物进行定量PCR 结果如图1所示 据此判断 cDNA 膜蛋白A1基因 癌细胞的骨转移能力与膜蛋白A1的表达量正相关 2 研究表明 破骨细胞释放生长因子TGF 为进一步探明膜蛋白A1和TGF 在肺癌骨转移中的作用机制 研究者进行了图2所示实验 实验中的自变量包括 比较S 5和S 3细胞 说明发生转移的细胞中 提高 具图2分析 膜蛋白A1能够 细胞株类型 TGF 膜蛋白A1的表达情况 蛋白P的表达量 提高S 5和S 3细胞蛋白P的表达量 3 4 一种探究膜蛋白A1是否促进破骨细胞释放TGF 的方法是 培养S 3和A1过表达的S 3细胞 并分别将它们与 混合培养 测定培养液中TGF 的量 若A1过表达组的测定值较高 则说明 破骨细胞 A1能够促进破骨细胞释放TGF 该结果显示 的产生是受 的诱导 1 水稻种子在萌发过程中 胚会产生赤霉素 GA GA可诱导种子产生 淀粉酶 为研究GA的作用机制 进行如下实验 1 选择 填 带 或 不带 胚的半粒种子 用外源GA处理 一段时间后提取种子中的mRNA 结果如下图所示 不带 淀粉酶的mRNA GAMYB的mRNA 课后练习 胚产生的GA活化了种子细胞内的GID1蛋白 该蛋白促进 的降解 解除了对 基因的抑制作用 该基因的表达产物与GARE序列结合 又开启了 基因的表达 2 进一步研究发现 GA的作用机制如下图所示 抑制蛋白 GAMYB 淀粉酶 GARE序列几个碱基的改变使得GAMYB转录因子无法与其结合 该序列改变的杂合种子萌发时 填 能 或 不能 产生 淀粉酶 原因是 2 进一步研究发现 GA的作用机制如下图所示 能 杂合子中有GARE序列没有改变的基因 能受GAMYB转录因子的诱导产生 淀粉酶 2 气孔开闭是植物重要生命活动 其机理比较复杂 科研人员为此进行相关实验 1 研究表明 乙烯作为可能参与调节气孔开闭 科研人员对蚕豆的叶片使用不同