精练册微专题4　实验分析与设计

微专题4实验分析与设计高考生物学新高考适用目录五年高考

三年模拟五年高考1.(2022广东,13,4分)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见表。下

列分析错误的是

(

)A.该酶的催化活性依赖于CaCl2B.结合①、②组的相关变量分析,自变量为C.该酶催化反应的最适70℃,最适pH9D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物

C组别pHCaCl2(℃)降解率(%)①9+9038②9+7088③9-700④7+7058⑤5+4030注:+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白解析②③组进行对照,相同操作为设置pH均为9,反应为70℃;不同操作(自变

量)为有无CaCl2;参考指标为Ⅰ型胶原蛋白降解率;结果(因变量)为无CaCl2组(③组)的

蛋白降解率为0,有CaCl2组(②组)的蛋白降解率为88%,说明该酶的催化活性依赖于Ca-

Cl2,A正确。同理,①②组进行对照,不同操作(自变量)为反应,B正确。根据题表数

据还不能确定该酶催化反应的最适,应分别缩小度、pH梯度再次进行实验

以确定最适条件,C错误。要确定该酶是否能水解其他反应物,需添加自变量为底物种

类的实验,D正确。2.(2022山东,16改编,3分)在有氧呼吸第三阶段,线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释

放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体

基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接

受了电子的O2结合生成水。为研究短时低阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗

在不同条件下处理,分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不

经过ATP合酶。下列相关说法错误的是

(

)A.4℃时线粒体内膜上的电子传递受阻B.与25℃时相比,4℃时有氧呼吸产热多C.与25℃时相比,4℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少A解析有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行。第一、二阶段产生的NADH,经一系

列化学反应,与氧结合成水,同时释放出大量能量(包含储存在ATP中的能量和散失的热

量)。结合题目信息及电子传递过程等构建如下示意图:

注:辅酶Q、细胞色素c不需要掌握。本题研究了短时低氧呼吸第三阶段的影响。实验组分内容操作相同操作(无关变量操作)控制黄瓜幼苗的长势相同不同操作(自变量操作)①(25℃组和4℃组);②是否加入DNP(25℃组和25℃+DNP组)参考指标ATP生成量与耗氧量预期结果(因变量)①与25℃组相比,4℃组ATP生成量减少但耗氧量增加;②与25℃组相比,25℃+DNP组ATP生成量减少但耗氧量增加本实验的结果可以说明,4℃时细胞耗氧量(消耗的是接受了电子的氧气)升高,说明电

子传递未受阻,A错误。与25℃时相比,4℃时细胞ATP生成量减少,耗氧量增多,说明4

℃时有氧呼吸释放的能量转化为热能的量增多,B正确。与25℃时相比,4℃时细胞耗

氧量大,消耗葡萄糖的量多,C正确。DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶,这

样会使电子传递过程中释放的能量更多地以热能的形式散失,故生成的ATP减少,D正确。3.(2024湖南,17节选)钾是植物生长发育的必需元素,主要生理功能包括参与酶活性调

节、渗透调节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明,缺钾导致某种植物的气

孔导度下降,使CO2通过气孔的阻力增大;Rubisco的羧化酶(催化CO2的固定反应)活性下

降,最终导致净光合速率下降。回答下列问题:(3)现发现该植物群体中有一植株,在正常供钾条件下,总叶绿素含量正常,但气孔导度

等其他光合作用相关指标均与缺钾时相近,推测是Rubisco的编码基因发生突变所致。

Rubisco由两个基因(包括1个核基因和1个叶绿体基因)编码,这两个基因及两端的DNA

序列已知。拟以该突变体的叶片组织为实验材料,以测序的方式确定突变位点。写出

关键实验步骤:①

;

分别提取该叶片组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA②

;③

;④基因测序;⑤

。

根据编码Ru-bisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳

和已知基因序列进行比较解析

(3)由题干信息知,Rubisco由两个基因编码,这两个基因及两端的DNA序列已知,

因此检测Rubisco的编码基因的突变位点时,可利用PCR技术扩增突变体的相应基因,再

进行电泳并与已知序列进行比较。步骤详见答案。4.(2024江西,21节选)当某品种菠萝蜜成熟到一定程度,会出现呼吸速率迅速上升,再迅

速下降的现象。研究人员以新采摘的该菠萝蜜为实验材料,测定了常贮藏条件

下果实的呼吸速率和乙烯释放速率,变化趋势如图。回答下列问题:(3)据图推测,菠萝蜜在贮藏5天内可溶性糖的含量变化趋势是

。为证实

上述推测,拟设计实验进行验证。假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖,现有充足的新采摘菠萝蜜、仪器设备(如比色仪,可用于定量分析溶液中物质的浓度)、玻璃器皿和先增加后减少试剂(如DNS试剂,该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质)

等。简要描述实验过程:①

②分别制作匀浆,取等量匀浆液③

④分别在沸水浴中加热⑤

(4)综合上述发现,新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中释放的乙烯能调控果实的呼吸速率上升,其原因是

。在贮藏期0~5天分别取等量的长势相同的菠萝蜜分别加入等量DNS试剂利用比色仪定量分析各组菠萝蜜匀浆中的葡萄糖的浓度乙烯能通过调节可溶性糖的上升来调控果实呼吸速率的上升解析

(3)细胞呼吸的底物主要是葡萄糖等可溶性糖,由题图的呼吸速率变化可推知,菠

萝蜜贮藏5天内可溶性糖含量先增加后减少。要通过实验证实这一推测,可在贮藏期0~

5天分别取等量的长势相同的菠萝蜜(共6组),分别制作匀浆后,取等量匀浆液,各加入等

量的DNS试剂,沸水浴加热,溶液呈棕红色(深浅有所不同),利用比色仪定量分析各组菠

萝蜜匀浆中的葡萄糖的浓度。(4)由图可知,新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中的呼吸速率变化趋势与乙烯释放速率的变

化趋势相似,且乙烯可使可溶性糖增多,乙烯释放速率与可溶性糖变化趋势相似,故可推

测乙烯能通过调节可溶性糖的变化趋势来调控果实的呼吸速率。5.(2022天津,14,12分)为研究高脂饮食与肠道菌群及糖脂代系,进行如下试验:(1)建立糖脂代大鼠模型将20只大鼠随机平分为2组,分别饲喂高脂饲料(HFD组)和普通饲料(ND组)16周。①检测空腹血相关生理指标,结果如表。组别总胆固醇(mmol/L)酯(mmol/L)血糖(mmol/L)胰岛素(mIU/L)ND组1.560.635.5810.02HFD组2.591.657.2815.11与ND组相比,HFD组

偏高,说明脂代,其他数据说明糖代,提示造模成功。②检测粪便中4种典型细菌的含量,结果如图。

HFD组粪便中乳杆菌、双歧杆菌相对含量

(增加/减少)。总胆固醇、酯减少(2)探究肠道菌群对糖脂代响另取20只大鼠,喂以含

的饮用水杀灭肠道中原有细菌,建立肠道无菌大鼠模

型。分别收集(1)试验结束时HFD组和ND组粪便,制备成粪菌液,分别移植到无菌大鼠

体内,建立移植HFD肠菌组和移植ND肠菌组,均饲喂高脂饲料8周。检测空腹血相关生

理指标,结果如表。组别总胆固醇(mmol/L)酯(mmol/L)血糖(mmol/L)胰岛素(mIU/L)移植ND肠菌组1.860.966.4811.54移植HFD肠菌组2.211.286.9413.68抗生素该试验的自变量为

,结果显示两组均发生糖脂代,组间差异说明

高脂饮食大鼠的肠道菌群可

(加剧/缓解)高脂饮食条件下的糖脂代。(3)基于本研究的结果,为了缓解糖脂代,请说明可以采取的策略。

。

避免高脂饮食/设法增加肠道乳杆菌、双歧杆菌含量移植的肠道菌群加剧解析实验组分分析见表1和表2。表1建立糖脂代大鼠模型

实验组分内容操作相同操作(无关变量操作)控制大鼠初始状态(生理状态)相同不同操作(自变量操作)是否饲喂高脂饲料(饲喂饲料的类型)参考指标总胆固醇、酯、血糖和胰岛素含量结果(因变量)饲喂高脂饲料(HFD组)各指标均高于饲喂普通饲料(ND组)结论造模(糖脂代大鼠模型)成功表2探究肠道菌群对糖脂代响实验组分内容操作相同操作(无关变量操作)饲喂抗生素溶液、饲喂高脂饲料不同操作(自变量操作)移植给无菌大鼠的粪菌液的类型(菌群类型)参考指标总胆固醇、酯、血糖和胰岛素含量结果(因变量)两组均发生糖脂代结论高脂饮食大鼠的肠道菌群可加剧高脂饮食条件下的糖脂代6.(2021湖北,21,13分)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主

要有两种类型:一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合,酶的活性能恢复);另一类是不可逆抑

制剂(与酶不可逆结合,酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶

A的活性有抑制作用。实验材料和用具:蒸馏水,酶A溶液,甲物质溶液,乙物质溶液,透析袋(人工合成半透膜),

试管,烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,现提出以下实验设计思路。请完善

该实验设计思路,并写出实验预期结果。(1)实验设计思路取

支试管(每支试管代表一个组),各加入等量的酶A溶液,再分别加入等量

,一段时间后,测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液,再测定各自的酶活性。(2)实验预期结果与结论若出现结果①:

。结论①:甲、乙均为可逆抑制剂。

(与加入蒸馏水的对照组相比,加入甲、乙物质的实验组酶的活性降低,)透析处理后加入甲、乙物质的实验组酶的活性均恢复3甲物质溶液、乙物质溶液和蒸馏水若出现结果②:

。结论②:甲、乙均为不可逆抑制剂。若出现结果③:

。结论③:甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂。若出现结果④:

。结论④:甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。

透析处理后加入甲、乙物质的实验组酶的活性均不能恢复

透析处理后加入甲物质的实验组酶的活性能恢复,加入乙物质的实验组酶的活性不能恢复

透析处理后加入甲物质的实验组酶的活性不能恢复,加入乙物质的实验组酶的活性能恢复解析见表。实验组分内容操作相同操作(无关变量操作)等量的酶A溶液等不同操作(自变量操作)加入蒸馏水或不同类型的酶溶液参考指标透析前后酶活性预期结果(因变量)与加入蒸馏水的对照组相比,加入甲、乙物质的实验组酶的活性降低;透析后酶活性可恢复,则该物质为可逆抑制剂;透析后酶活性不可恢复,则该物质为不可逆抑制剂三年模拟7.(2024届广东深圳一模,13)南瓜苗下胚轴受和外部环境的双重影响,研究人员为

了探究暗前远红光处理下外源油菜素内酯(BR)对南瓜苗下胚轴伸长生长的影响,进行

了如图所示的实验处理,其中BRZ表示油菜素内酯抑制剂。下列叙述错误的是

(

)A.南瓜苗的光敏色素感受暗前远红光后,其空间结构会发生改变B.暗前远红光和外源BR都可以促进正常南瓜苗下胚轴的伸长生长C.暗前远红光处理对南瓜苗下胚轴伸长生长的影响与BR有关D.BR缺失突变体用暗前远红光处理可基本恢复下胚轴伸长生长D解析南瓜苗的光敏色素在受到暗前远红光照射时,结构发生变化,该变化的信息会传

导到细胞核中,影响特定基因的表达,从而表现出相应的生物学效应,A正确。题中涉及

的自变量有多种,整体分为①是否进行暗前远红光照射(视为2个大组);②加入的物质种

类(加入H2O、BR……等)。分析题图,在只添加H2O的条件下,添加暗前远红光组的下

胚轴长度大于不添加暗前远红光组的,说明暗前远红光可以促进正常南瓜苗下胚轴的

伸长生长;不添加暗前远红光的组别中,添加外源BR的下胚轴长度大于只添加H2O的,说

明外源BR可促进正常南瓜苗下胚轴的伸长生长,B正确。在均施加BRZ的情况下,无论

是否进行暗前远红光照射,下胚轴长度均一致,而只添加H2O的组,添加暗前远红光比不

添加暗前远红光的下胚轴长度长,综合说明暗前远红光处理对南瓜苗下胚轴伸长生长的影响与BR有关(暗前远红光处理可能通过BR影响南瓜苗下胚轴的伸长生长),C正确;BR缺失突变体因不能合成BR,因此用暗前远红光处理不会恢复下胚轴伸长生长,D错误。8.(2024届四川绵阳三模,30改编)三碘苯甲酸(TIBA)是一种广泛使用的植物生长调节

剂。将适宜浓度的TIBA喷施在植物顶芽处,可以解除顶端优势。某生物兴趣小组提出

了TIBA能解除顶端优势的甲、乙两种假说,其中假说甲是TIBA抑制了顶芽生长素(I-

AA)的合成;假说乙是TIBA抑制了IAA的极性运输。该小组选取长势相同、已表现出

顶端优势的某植物多株,随机均分为3组,编号为①、②、③,对此问题进行探究。实验

步骤及结果见表(注:侧芽处的IAA浓度的测定方式不会影响侧芽的生理状况)。分组在植物顶芽处喷施1天后测定侧芽处的生

长素浓度在10天之内,观察侧芽发

育为3cm侧枝所需时长①TIBA溶液平均值为a7天②X和生长素溶液平均值为b7天③清水平均值为c一直未发育下列说法错误的是

(

)A.植物生长调节剂TIBA的来源是人工合成B.由实验结果可以推知,表中X是TIBA溶液C.IAA浓度平均值a、b、c的大小关系为a≈b<cD.表中实验数据可证明假说甲合理D解析由人工合成的,对植物的生长、发育有调节作用的化学物质称为植物生长调节

剂,A正确。顶端优势出现的原因是顶芽产生的生长素(IAA)通过极性运输到侧芽部位,

造成侧芽部位IAA浓度高,侧芽发育受到抑制;根据实验探究的目的(探究TIBA解除顶

端优势的作用机理)和实验的单一变量原则,表中X为TIBA溶液;第①组和第②组侧芽

发育为3cm的侧枝均需要7天时间,说明①②组1天后测定侧芽处的IAA的浓度接近,②

组添加外源生长素的情况下,侧芽处IAA浓度与①组接近,说明TIBA的作用为抑制IAA

向侧芽的极性运输,该结论支持假说乙,第③组喷施清水后,侧芽一直没发育,说明第③

组侧芽附近IAA浓度较高,抑制了侧芽的生长,因此生长素浓度平均值a、b、c的大小关

系为a≈b<c,综上所述,B、C正确,D错误。9.(2025届江西南昌摸底,21)线粒体稳态是指线粒体在细胞内保持稳定的数量和功能状

态。心肌组织富含线粒体,线粒体稳态的维持是心肌细胞发挥正常生理功能所必需

的。回答下列问题。(1)心肌细胞中各种细胞器的大小、形态和功能不同,分离细胞器常用的方法是

。心肌细胞中的生物膜系统除线粒体膜、内质网膜、溶酶体膜外,还包括

(写出3个)。(2)在心肌细胞收缩过程中,线粒体发挥了重要作用,原因是

。功能失调或损伤的线粒体会形成“自噬体”,“自噬体”与溶酶体结合形成“自噬溶酶体”,从而将线粒体分解,该过程体现溶酶体具有

的功能。

线粒体为心肌细胞收缩提供大部分能量差速离心法高尔基体膜、细胞膜、核膜分解损伤的细胞器(3)心肌缺血再灌注损伤是指缺血的心肌细胞再次恢复血液供应时,心肌细胞损伤程度

会进行性加重的现象。多项研究发现,5'-N-乙基酰胺基腺苷(NECA)能抑制心肌H9c2

细胞线粒体自噬,从而减轻再灌注诱发的心肌损伤。为验证NECA能抑制线粒体自噬,

需要分析溶酶体与线粒体共定位情况(线粒体和溶酶体可以共同定位于细胞的某一特

定区域)。现有大鼠心肌H9c2细胞、PBS缓冲液配制的不同浓度NECA(10、100、100

0nmol/L)、线粒体红色荧光探针和溶酶体绿色荧光探针、荧光显微镜等充足的实验

材料和用具,按步骤简要写出实验过程。①细胞培养:用含糖类、

(答出2点即可)等营养物质的培养基在适宜

条件下培养大鼠心肌H9c2细胞。氨基酸、无机盐②分组操作:

。③检测线粒体和溶酶体共定位:更换含有荧光探针的新培养基继续培养一段时间,用

PBS缓冲液洗涤后,

。

将大鼠心肌H9c2细胞随机均分为甲、乙、丙、丁四组,甲组用不含NECA的PBS缓冲液处理,乙、丙、丁组分别用等量PBS缓冲液配制的浓度为10、100、1000nmol/L的NECA处理一段时间

将各组细胞分别制成临时装片,置于荧光显微镜下观察红色荧光和绿色荧光交汇情况解析

(1)由于细胞中高尔基体、线粒体等细胞器的体积和质量大小不同,因此可通过

改变离心速率的方法将不同的细胞器分离。在细胞中,胞器都有膜,如内质网、

高尔基体、线粒体、溶酶体,这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构共同构成细胞的生

物膜系统。(2)线粒体是真核细胞进行有氧呼吸的主要场所(有氧呼吸第二、三阶段),

可以产生大量能量,为心肌细胞收缩供能。“自噬体”与溶酶体结合形成“自噬溶酶

体”,从而将线粒体分解,该过程体现了溶酶体具有分解损伤细胞器的功能。(3)研究发

现NECA能抑制心肌H9c2细胞线粒体自噬,减轻再灌注诱发的心肌损伤。验证NECA

能抑制线粒体自噬,需要分析溶酶体与线粒体共定位情况。实验过程中,培养心肌H9c2

细胞的培养基应该含有糖类、氨基酸、维生素、无机盐等营养物质,一段时间后将大

鼠心肌H9c2细胞平均分为甲、乙、丙、丁四组,甲组用不含NECA的PBS缓冲液处理,乙、丙、丁组分别用PBS缓冲液配制的浓度为10、100、1000nmol/L的NECA处理一

段时间,之后更换含有荧光探针的新培养基继续培养一段时间,用PBS缓冲液洗涤后,将

各组细胞分别制成临时装片,置于荧光显微镜下观察红色荧光和绿色荧光交汇情况。10.(2025届福建福州质检,19节选)慢性乙肝患者长期携带乙肝病毒(HBV),主要原因是

宿主对HBV的特异性免疫减弱,即免疫耐受。HBsAg是乙肝表面的抗原,通过转基因技

术获得在新生期就高表达HBsAg基