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考点52 教材实验归纳分析
一、教材中经典生物学实验归纳
内容
科学家
结论或观点
实验重点细节
细胞的
结构与
功能
生物膜
功能上
的联系
研究分泌蛋白的合成时利用
同位素标记法标记亮氨酸
生物的
新陈代
谢
酶的发
现
1773 年，意大利科学
家斯帕兰札尼
证明胃液具有消化作用
光合作
用
1881 年，德国科学家
恩格尔曼
证明叶绿体是光合作用的场所
①将临时装片放在黑暗和无
空气的环境中是为了排除环
境中光和氧气的影响。
②设置细光线和需氧菌的原
因：能够准确判断出水绵细
胞中产生氧气的部位
1941 年，美国科学家
鲁宾和卡门
证明光合作用释放的氧气全部来
自水
应用同位素示踪的方法追踪
CO2和H2O 中的氧元素在光
合作用中的转移途径
遗传和
变异
遗传物
质的探
索
①肺炎链球菌的转化
实验
②赫尔希和蔡斯的噬
菌体侵染细菌的实验
格里菲思的实验证明S 型菌体内
有“转化因子”；艾弗里的实验
证明转化因子是DNA；赫尔希
和蔡斯证明DNA 是遗传物质
噬菌体侵染细菌实验利用了
放射性同位素标记法
遗传规
律的发
现
孟德尔的一对相对性
状的杂交实验
基因的分离定律
假说-演绎法
孟德尔的两对相对性
状的杂交实验
基因的自由组合定律
假说-演绎法
摩尔根的果蝇杂交实
验
证明基因在染色体上
假说-演绎法
生命活
动的调
节
动物激
素的发
现
1902 年，英国科学家
斯他林和贝利斯
促胰液素的发现
将小肠黏膜与稀盐酸混合，
磨碎制成提取液，完全排除
了神经调节的影响，证明引
起胰液分泌的是某种物质的
作用
生长素
的发现
19 世纪末，达尔文父
子
胚芽鞘尖端产生某种“影响”，
该“影响”传递到下部伸长区
时，由于单侧光的作用，造成背
光面比向光面生长得快
1913 年，鲍森·詹森
胚芽鞘尖端产生的“影响”可以
透过琼脂片传递给下部
1
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1918 年，拜尔
胚芽鞘的弯曲生长是由尖端产生
的影响在其下部分不均匀造成的
1926 年，荷兰科学家
温特
证明胚芽鞘尖端产生的影响是某
种促进生长的化学物质，并命名
为生长素
使用放置过胚芽鞘尖端的琼
脂块，证明了胚芽鞘尖端产
生的某种物质的作用
生物与
环境
能量流
动的特
点
美国生态学家林德曼
能量流动的特点：单向流动、逐
级递减
对生态系统能量流动的定量
分析方法
考法1 高中生物学基础实验的常考点归纳
1. 有关实验材料的考查
（1）观察类、调查类实验的材料选择及分析
实验
实验材料
选材原因
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞
质的流动
①观察叶绿体时，选用藓类叶或
者菠菜叶稍带些叶肉的下表皮；
②观察细胞质的流动时，选用黑
藻的叶片
藓类叶片薄而小，叶绿体清楚，
可取整个小叶直接制片；菠菜叶
靠下表皮的叶肉细胞中所含叶绿
体大且数目少
探究植物细胞的吸水和失水
紫色洋葱鳞片叶外表皮
液泡呈紫色，易于观察实验现象
观察根尖分生区组织细胞的有丝
分裂
洋葱的根尖
根尖分生区细胞分裂能力强，易
于观察到有丝分裂各个时期的细
胞
观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
蝗虫精母细胞减数分裂装片
染色体数目较少，且取材方便，
精母细胞的数目多，易找到处于
不同分裂期的细胞，现象明显
调查人群中的遗传病
群体中发病率较高的单基因遗传
病，如人类红绿色盲、白化病等
该种病不易受环境的影响，能较
稳定地遗传，易于进行发病率的
统计及遗传方式的研究
（2）检测类实验的材料选择及分析
实验
实验材料
选材原因
检测生物组织中的还原糖
可用苹果或梨匀浆
苹果或梨匀浆富含还原糖，且颜色接近白色，
避免了实验中的颜色感染（不能用西瓜汁、番
茄汁及甘蔗汁，因为西瓜汁、番茄汁有颜色干
扰，甘蔗汁含有的蔗糖不是还原糖）
检测生物组织中的脂肪
花生种子浸泡、去皮，切子叶
薄片或制作花生种子匀浆
花生子叶富含脂肪，且颜色接近白色，避免了
实验中的颜色干扰
检测生物组织中的蛋白质
可用蛋清稀释液或豆浆
蛋清或豆浆富含蛋白质，蛋清的稀释液为无
色，豆浆接近白色，避免了实验中的颜色干扰
（3）提取类实验的材料选择及分析
实验
实验材料
选材原因
绿叶中色素的提取和分离
新鲜、绿色的菠菜叶
新鲜的菠菜叶富含光合色素，且易于研磨
（4）探究类实验的材料选择及分析
实验
实验材料
选择该种材料的原因
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探究温度对酶活性的影响
质量分数为2%的新配制的淀粉酶
溶液，质量分数为3%的可溶性淀
粉溶液
取材方便，且温度几乎不影响淀粉的
分解（不能用过氧化氢酶，原因是温
度影响过氧化氢的分解）
探究pH 对酶活性的影响
新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨
液，体积分数为3%的过氧化氢溶
液
可以通过观察气泡数（氧气）的多少
确定实验结果，实验现象直观、明了
探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌
酵母菌为单细胞生物，属于兼性厌氧
菌，便于研究细胞呼吸的不同类型
探索生长素类调节剂促进插
条生根的最适浓度
生长旺盛的一年生枝条
实验效果明显，缩短实验时间
培养液中酵母菌种群数量的
变化
酵母菌
单细胞生物，适宜环境中可以快速、
大量增殖，较短时间内便可进行种群
数量的统计
2. 有关实验试剂或仪器的考查
（1）NaOH 溶液：用于吸收CO2或调节溶液的pH。
（2）Ca(OH)2溶液：鉴定CO2。
（3）CaCl2溶液：提高细菌细胞壁的通透性。
（4）盐酸
①配制解离液：体积分数为95%的酒精和质量分数为15%的盐酸按1:1 配制，在观察细胞有丝分裂、低温
诱导染色体数目加倍的实验中，解离液的作用是使组织中的细胞相互分离开。
②改变溶液的pH：如探究pH 对酶活性的影响。
（5）NaHCO3溶液：提供CO2、作为酸碱缓冲剂。
（6）酸碱缓冲对（NaHCO3/H2CO3，NaH2PO4/Na2HPO4）：用于维持溶液pH 稳定。
（7）NaCl
①配制生理盐水（0.9%的NaCl 溶液）
②用于提取DNA。在0.14mol/L 的NaCl 溶液中DNA 的溶解度小，在2mol/L 的NaCl 溶液中DNA 的溶解
度大。
（8）琼脂：作为激素或其他物质的载体，用于物质的转移；用于培养基的制作。
（9）酒精
①体积分数为75%的酒精溶液：用于消毒，酒精能渗入微生物体内，使微生物体内的蛋白质凝固变性而失
去活性。
②体积分数为50%的酒精溶液：脂肪染色时洗去浮色。
③体积分数为95%的酒精溶液：与无水碳酸钠配合使用来提取绿叶中的色素、配制解离液，如观察根尖分
生区组织细胞的有丝分裂、低温诱导染色体数目加倍的实验。
④体积分数为95%的冷酒精溶液：提取DNA。
⑤体积分数为70%的酒精溶液：保存收集的小动物，如土壤中小动物类群丰富度的研究。
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⑥无水乙醇：提取绿叶中的色素；配制卡诺氏液（3 份无水乙醇和1 份冰醋酸混合均匀）。
（10）蔗糖：配制蔗糖溶液，用于测定植物细胞液的浓度或观察植物细胞的质壁分离与复原。
（11）二苯胺试剂：用于DNA 的鉴定（沸水浴，蓝色）。
（12）斐林试剂（甲液：质量浓度为0.1g/mL 的NaOH 溶液，乙液：质量分数为0.05g/mL 的CuSO4溶液，
需混合使用，且现配现用）：鉴定可溶性还原糖（水浴加热，砖红色沉淀）。
（13）双缩脲试剂（A 液：质量分数为0.1g/mL 的NaOH 溶液，B 液：质量分数为0.01g/mL 的CuSO4溶液，
需先后加入）：用于蛋白质的鉴定（紫色）。
（14）苏丹III 染液：用于脂肪的鉴定（橘黄色）。
（15）碘液：用于鉴定淀粉（蓝色）。
（16）甲紫溶液或醋酸洋红液：碱性染料，用于染色体染色，前者呈深紫色，后者呈红色。
（17）改良的苯酚品红染液：检测染色体，红色。
（18）台盼蓝染液：用于鉴定细胞的死活。
（19）酸性重铬酸钾溶液：检测酒精，由橙色变灰绿色。
（20）溴麝香草酚蓝溶液：检测CO2，由蓝变绿再变黄。
（21）伊红-亚甲蓝：用于检测有无大肠杆菌。
（22）pH 试纸：检验物质的酸碱性。
（23）卡诺氏液固定液：用于细胞有丝分裂中根尖细胞形态的固定。
（24）层析液：用于色素的分离，原理：不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤
纸上扩散得快，反之则慢。
（25）20%新鲜肝脏研磨液：含有过氧化氢酶，可促进H2O2分解产生O2。
（26）无土营养液：用于植物的无土栽培。
（27）秋水仙素：用于多倍体育种，作用机理：抑制植物细胞纺锤体的形成，导致细胞内染色体数目加倍。
（28）CaCO3：在色素的提取实验中防止色素分子被破坏。
（29）SiO2：在色素的提取实验中使研磨更充分。
（30）滤纸：过滤或纸层析。
（31）纱布、尼龙布：过滤。
（32）云母片：阻断生长素传递。
（33）微电流计：神经元受刺激时，测量神经细胞内或细胞间的兴奋传导情况。
（34）显微镜：使用显微镜进行观察的实验中，除观察质壁分离及复原的实验用低倍镜，其他都要用到高
倍镜。
（35）血细胞计数板：探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验中，用于对酵母菌的计数。
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3. 生物学常用实验方法总结
（1）显微观察法：如观察细胞的有丝分裂、观察叶绿体和细胞质流动、使用高倍显微镜观察几种细胞等。
（2）观色法：如检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质等。
（3）同位素标记法（同位素示踪法）：如噬菌体侵染细菌的实验、鲁宾和卡门证明光合作用的O2 全部来
自水的实验等。
（4）补充法：如用饲喂法研究甲状腺激素的作用，用注射法研究胰岛素和生长激素的作用，用移植法研
究性激素的作用等。
（5）摘除法：如用阉割法或摘除法研究性激素、甲状腺激素或生长激素的作用等。
（6）杂交法：如植物的杂交实验、测交实验等。
（7）理论分析法：如植物向性运动的研究。
（8）模拟实验法：如渗透作用的实验装置、分离规律的模拟实验等。
（9）假说-演绎法：孟德尔遗传规律的提出、摩尔根果蝇杂交实验证明基因在染色体上。
（10）控制实验条件的方法
增加溶液中的氧气
泵入空气或吹气或放入绿色植物
除去溶液中的氧气
溶液密封，用煮沸后冷却的溶液并用油膜覆盖
除去容器中的二氧化碳
密闭实验装置中放入NaOH 溶液或KOH 溶液
维持装置中的CO2浓度
密闭装置中放入NaHCO3溶液
除去叶中原有淀粉
置于黑暗环境一昼夜（饥饿处理）
除去叶中的叶绿素
将叶片放入盛有酒精的小烧杯中并水浴加热（酒精脱色）
单色光的获得
棱镜色散
血液抗凝
加入柠檬酸钠（去掉血液中的Ca2+）
分离各种细胞器
差速离心法
补充动物激素的方法
口服（饲喂）、注射
阻断植物激素传递
插入云母片
消除植株本身的生长素
去掉生长旺盛的器官或阻止（如芽、生长点等）
补充植物激素的方法
涂抹、喷洒、用含植物激素的羊毛脂膏或琼脂作载体
消除叶片中脱落酸的影响
去除成熟的叶片
【典例1】 （2023•上虞区模拟）关于“DNA 的粗提取和鉴定”实验，下列说法正确的是（ ）
A．研磨时倒入的研磨液，是为了破坏细胞壁
B．离心研磨液是为了加速DNA 的沉淀
C．在DNA 提取物中加入二苯胺，迅速呈现蓝色
D．提取DNA 时要用玻璃棒沿一个方向缓缓搅动
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【典例2】 （2022•沙河口区校级一模）植物液泡中的花青素是天然的酸碱指示剂、在酸性环境中偏红色，
而碱性环境条件下偏蓝色。通常情况下，紫色洋葱外表皮pH 偏酸性，从而使液泡呈现紫红色。某小组的
同学用蔗糖、Na2MoO4（钼酸钠）以及新鲜的紫色洋葱做了如下所示的拓展实验（已知Na2MoO4是一种无
色的强碱弱酸盐，水解后会使溶液呈碱性）。据此分析下列说法错误的是（ ）
A．经甲过程处理后，显微镜下可见有的液泡紫红色变深，细胞发生质壁分离
B．至乙过程处理后，发生质壁分离的细胞其液泡可能由紫红色到浅蓝色再到深蓝色，最后复原
C．若甲过程改用3g/mL 的蔗糖，重复上述实验，则看不到质壁分离复原现象
D．乙过程处理后发生质壁分离复原的原因是植物细胞必需的大量元素钼进入液泡提高了细胞液的渗透
压，从而促进了细胞复原
【典例3】 （2023•苏州三模）为纯化菌种，在鉴别培养基上接种尿素分解细菌，培养结果如图所示。下
列叙述正确的是（ ）
A．图示采用的接种方法为平板划线法和稀释涂布平板法
B．可用干热灭菌法对盛有培养基的培养皿和试管等进行灭菌
C．该实验结果因单菌落太多，不能达到菌种纯化的目的
D．培养基中的尿素被分解后，可使酚红指示剂变为红色
【典例4】 （2023•苏州三模）下列关于实验现象及可能成因分析的对应关系，错误的是（ ）
A．叶绿体色素提取液颜色较浅——二氧化硅添加过量
B．显微观察发现根尖细胞重叠——解离不充分
C．部分质壁分离的植物细胞未复原——细胞失水过多而死亡
D．黑藻细胞质流动速度慢——环境温度过低
【典例5】 （2023•杭州模拟）下列有关细胞膜化学成分和结构的探索历程的叙述，错误的是（ ）
A．欧文顿发现溶于脂质的物质比不溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜，据此推测细胞膜是由脂质组成
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的
B．从人的红细胞中抽提的脂质在空气—水界面上铺展成单分子层的面积是其细胞表面积的2 倍
C．罗伯特森在电镜下看到细胞膜的暗—亮—暗三层结构，提出了所有细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白
质三层结构构成的假说
D．同位素标记的小鼠细胞和人细胞融合实验表明细胞膜具有流动性
【典例6】 （2023 秋•凉州区期中）下列有关检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质三个实验的叙述中，
不正确的是（ ）
A．进行蛋白质鉴定实验时，向蛋白质溶液中加入2mLB 液后，摇匀，再注入4 滴A 液，摇匀，溶液呈
紫色
B．只有脂肪的检测需要使用显微镜
C．检测还原糖、蛋白质所用试剂成分相同，但是溶液浓度、使用比例和方法不同
D．三个实验的显色反应均不相同
【变式1】 （2023 秋•合肥期中）下列有关生物学实验的叙述，错误的是（ ）
A．观察细胞的质壁分离和复原时，可用叶肉细胞代替洋葱表皮细胞
B．还原糖鉴定时，在组织样液中加入斐林试剂后试管内液体呈现无色，加热后变成砖红色
C．探究酵母菌细胞呼吸方式和噬菌体侵染细菌实验，均采用了对比实验的方法
D．摩尔根在证实萨顿提出的基因在染色体上的假说时，采用了假说—演绎法
【变式2】 （2023 秋•龙岗区校级期中）有些农作物组织虽然含有大量的糖，却不宜作为检测还原糖的实
验材料，主要原因不可能是（ ）
A．小麦种子中主要含有淀粉，是多糖，属于非还原糖
B．甘蔗富含蔗糖，蔗糖属于还原糖，但其与斐林试剂发生颜色反应时间过长
C．西瓜果肉细胞有颜色，会影响对颜色反应的观察
D．花生子叶含还原糖较少，与斐林试剂颜色反应较浅
【变式3】 （2023 秋•思明区校级月考）赫尔希和蔡斯设计“噬菌体侵染大肠杆菌”的实验基本过程如图
所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．噬菌体需要同时用32P 和35S 标记，以研究遗传物质是DNA 还是蛋白质
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B．a 过程保温时间不宜过长，保温之后还需要进行离心使细胞表面的b 脱落
C．研究过程中发现试管的下层具有放射性，说明锥形瓶中的大肠杆菌是被标记的
D．32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌后，仅少量子代噬菌体中含有32P
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考点53 生物实验的类型与设计
考法1 实验的基本原则和变量分析
1. 实验的基本原则
（1）对照原则：在实验设计中，为排除无关条件的干扰，常常要设置对照实验。通过干预或控制研究对
象，以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素与非处理因素产生结果的差异。除所控因素外，其他
条件与实验组完全相同。常见的对照方法如下：
类型
设置对照实验
实例
空白
对照
空白对照是指不做任何实验处理
的对照组
比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中，1 号试管不做任何处
理，为空白对照组
自身
对照
实验与对照在同一对象上进行，
即不另设对照
观察植物细胞质壁分离与复原实验，应用的是自身对照
条件
对照
指虽给对象施以某种实验处理，
但这种处理是作为对照意义的
动物激素饲喂蝌蚪实验，其实验设计方案中饲喂甲状腺抑制剂，
即为条件对照
相互
对照
不另设对照组，而是几个实验组
之间相互对照
如探究温度对酶活性影响的实验中，所采用的是相互对照，较好
地平衡或抵消了无关变量的影响，使实验结果具有说服力
（2）单一变量原则：控制其他因素不变，只改变其中一个因素，观察其对实验结果的影响。如探究温度
对酶活性的影响时，只能改变反应的温度，其他因素如pH、酶浓度等要完全相同且适宜。
对照实验设置是否正确，关键在于如何保证“其他条件的完全相同”。具体来说有如下三个方面：
所用生物材料要相同
所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等特点要相同或相似
所用实验试剂要相同
试剂的成分、浓度、体积等要相同。尤其要注意等体积的问题，一般最后总反应体
积应相等
所用处理方法要相同
如保温或冷却、光照或黑暗、静置或振荡等都要一致。有时尽管某种处理对对照实
验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要做同样的处理
（3）平行重复原则：对所做的实验在同样条件下，进行足够次数的重复，不能只进行1~2 次实验便轻易
得出结论。需要选择的实验材料的样本数不能太少，否则实验的结果不足以反映出真实的生物学现象。任
何一项生物学实验，要有科学性，都必须能够重复，且经得起重复。
（4）科学性原则：设计实验时，必须要有充分的科学依据，也就是要以前人的实验为基础，而不能凭空
设想，主观臆造。
（5）简便经济原则：装置简单、实验步骤较少、使用材料用具少、实验时间较短等。
2. 实验中变量的分析
（1）自变量与因变量
自变量是人为控制的对实验对象进行处理的因素，指实验假设中给定的研究因素。因变量是指由自变量改
变而变化的变量。
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（2）无关变量与额外变量
无关变量是指除自变量外，实验过程中还存在的一些对实验结果造成影响的可变因素。
由无关变量引起的变化结果叫额外变量。
不论一个实验有几个自变量，都应确定一个自变量对应观测一个因变量，这就是单一变量原则。
3. 控制变量的“加法原理”和“减法原理”
（1）加法原理：给研究对象施加自变量进行干预。
如探究pH 对酶活性的影响实验，通过加酸或加碱改变pH，即为加法原理。
（2）减法原理：设法排除某种因素对实验对象的干扰，同时尽量保持被研究对象的稳定。
如对光合作用中二氧化碳的作用的实验研究中，氢氧化钠的作用是吸收二氧化碳，即为减法原理。
（3）加法原理和减法原理在实验设计中的结合运用
探究实验中，对某一因素的控制经常既运用减法原理又运用加法原理。如研究雄性激素的作用的实验中，
摘除睾丸后再移植睾丸，前者为减法原理，后者为加法原理。
【典例1】 （2023•大东区校级四模）某小组为研究温度对酶A 活性的影响进行了相关实验，处理相同时
间后所得结果如图所示。下列相关分析错误的是（ ）
A．该实验中，温度为自变量
B．20℃时反应速率慢的原因是酶的空间结构被破坏
C．该实验不能选择过氧化氢为底物
D．若增设70℃组，其底物剩余量可能高于60℃组的
【典例2】 （2023 秋•北辰区校级期中）有关“探究植物生长调节剂对插条生根的作用”实验的叙述，错
误的是（ ）
A．在预实验中不需要设置用蒸馏水处理的对照组
B．在正式实验中，不同浓度生长素类生长调节剂处理组之间形成相互对照
C．处理时应该用生长素类生长调节剂溶液浸泡或沾蘸插条的基部
D．用于扦插的枝条长势和带有幼芽数量应大致相同
【典例3】 （2023 秋•安溪县期中）吸入式胰岛素是把胰岛素粉末化或雾化，使其由鼻腔经气管到达肺部，
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最后运输至全身。为探究吸入式胰岛素和注射式胰岛素对血糖浓度的影响，某研究小组以生理状况相同的
小鼠为实验材料进行实验，结果如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．两种处理方式中胰岛素要等量
B．几乎全身细胞的细胞膜上都有能识别胰岛素的受体
C．据图可知，吸入式胰岛素处理组的血糖浓度下降和恢复的速度都较慢
D．在血糖调节过程中胰岛素和胰高血糖素的作用相抗衡
【变式1】 （2023 秋•石嘴山校级月考）在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原
理”。与常态相比，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”；与常态相比，人为去除某种影响因素的
称为“减法原理”。下列实验中没有运用减法原理的是（ ）
A．验证“Mg 是植物的必需元素”实验
B．胰岛素发现过程中班廷把萎缩的胰腺提取液注入因摘除胰腺而患糖尿病的狗身上
C．验证“光是光合作用的条件”实验
D．沃泰默切除通向狗小肠的神经，用稀盐酸刺激小肠探究胰液分泌的实验
【变式2】 （2023 秋•沈河区校级期中）图1 为酶的作用机理及两种抑制剂影响酶活性的示意图，为探究
不同温度条件下两种多酚氧化酶（PPO）活性大小，某同学设计了实验并检测各组酚的剩余量，结果如图
2 所示。下列说法正确的是（ ）
A．由图1 模型推测，可通过增加底物浓度来降低非竞争性抑制剂对酶活性的抑制
B．非竞争性抑制剂与高温抑制酶活性的机理相同，都与酶的空间结构改变有关
C．图2 实验的自变量是温度，而PPO 的初始量、pH 等属于无关变量
D．探究酶B 的最适温度时，应在40～50℃间设置多个温度梯度进行实验
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【变式3】 （2023 秋•河南期中）对照原则是科学实验中的重要原则，下列实验中对照组的设计，错误的
是（ ）
A．还原糖的鉴定实验中，可以设置清水组和葡萄糖组作对照
B．血浆对pH 的调节实验中对照组也应该分别滴加相应剂量的HCl 和NaOH
C．探究水温对加酶洗衣粉的效果影响实验，分别设置0℃和100℃作对照
D．探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中两组均为实验组，相互对照
考法2 实验设计的一般思路
1. 明确实验目的，分析实验类型及相关变量
实验目的是实验的核心，通过思考要明确“探究什么”，其中把握三个要素，即①探究的因素、②探究的
对象、③观察的指标。确定实验的类型是探究性实验还是验证性实验。
2. 分析实验原理，明确实验设计思路
（1）实验原理是实验设计的依据，运用所学知识，找准并理解实验原理对实验步骤的设计具有重要作用。
实验原理是完成实验所用到的理论依据，有的是已有的理论知识，有的在题目中作为条件出现。根据实验
原理，对照实验目的，通过初步分析，在头脑中搜寻教材上或曾做过的实验模型，初步形成设计思路。
（2）实验设计的关键点大多与单一变量和对照实验有关。自变量与对照是实验设计的灵魂。
①确认自变量的方法：直接从实验目的中得到；根据实验原理推出；从给出的材料中得到启发。
②对照实验的设置，要确保实验的一个自变量对应一个可观测的因变量，尽可能避免无关变量的干扰。
3. 选择和使用实验材料、用具
选取实验材料一般要考虑以下因素：
（1）科学合理，简便易行，有典型性和代表性。
（2）数量足够多（避免量少给实验带来偶然性误差）。
（3）遵循等量原则，包括两方面：材料等量、处理方法等量。
4. 应用试验原则，规范书写实验步骤：①分组编号；②控制变量；③检测结果。
（1）分组编号：例如，取长势相同的某种生物材料随机平均分为甲、乙……组。
（2）控制变量：例如，甲组加入适量……，乙组加入等量……；其余条件相同且适宜。
（3）检测结果：一段时间后，检测（观察）……
5. 预测实验结果、得出实验结论
（1）分析观测指标
①物理、化学特性：颜色反应，有无气泡、沉淀等。
②生物特性：生物形态结构、生理、生长发育等。
a. 光合速率：单位时间内氧气的生成量或二氧化碳的固定量或有机物生成量。
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b. 呼吸速率：单位时间内二氧化碳的释放量或氧气的吸收量或有机物的消耗量。
c. 生长速率：单位时间内植物株高、干重或动物身高、体重的变化。
d. 动物代谢速率：一定时间内的耗氧量或消耗一定氧气所需的时间。
e. 某物质对生物的毒性：种子的发芽率或植株染病情况，动物寿命、染病情况。
（2）书写实验结果
①文字描述：需注意提取题干中对解题有用的关键信息，并与题干信息保持一致。
②设计表格，记录数据。
a. 准确找出实验的自变量和因变量。
b. 要看清数据的变化规律（上升、下降），注意特殊数据（最多、最少、平均、总和等）。
③画坐标图。
a. 注意横、纵坐标的变量及单位。
b. 曲线的变化趋势（如升、降）及原因。
c. 特殊点的意义：交点、转折点、最高点、最低点等。
（3）得出实验结论
探究性实验的结果对应假设，分类讨论。根据可能出现的结果，作出不同的推论。即结论是不唯一的，
一般分为三种情况：①正相关——促进；②负相关——抑制；③不相关——无影响。但有时也会出现“预
测最可能的结果”的问题，此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。
验证性实验的实验结果是确定的，要与实验目的一致，对应实验目的作出肯定结论。
6. 评价、纠正型实验题的应对策略
（1）看有无对照实验，如果有，看对照设计是否合理。看实验是否遵循了单一变量原则。
（2）看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整。
（3）看实验仪器、药剂的使用是否合理。药剂的配备、使用及用量的大小。
（4）看实验结果的验证是否合理。
【典例1】 （2023•杭州模拟）某研究小组利用特定的实验装置来研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸
作用的影响（其他实验条件均相同且适宜），根据结果绘制成如图所示曲线。下列有关叙述正确的是（
）
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A．35℃时，该植物叶肉细胞光合作用固定CO2的量与呼吸作用产生CO2的量相等
B．25℃和30℃时，该植物光合作用固定的CO2量基本相等
C．每天交替进行12 小时光照，12 小时黑暗，温度保持在30℃的条件下该植物积累的有机物最多
D．若继续升高温度，呼吸作用产生的CO2量将不再增加
【典例2】 （2023•扬州三模）高血压是最常见的慢性病，如图为血压调节的部分流程，肾素是一种蛋白
水解酶，能催化血管紧张素原生成血管紧张素Ⅰ（A Ⅰ），继而在血管紧张素转化酶的作用下生成血管紧
张素Ⅱ（A Ⅱ）。请据图回答下列问题。
（1）图示血压的调节方式是 ，图中直接导致血管收缩的信号分子有
。在观看比赛时，人的血压往往会升高，此时图中的X 神经最可能是 。
（2）醛固酮分泌过多导致血容量升高的机理是
。
（3）卡托普利是一种降压药，为验证其降压效果并初步研究其作用机制，设计了以下实验，请完善表
格：
实验步骤目的
简要操作过程
小鼠分组
将60 只小鼠均分为甲、乙、丙三组，其中甲组为血压正常鼠，乙组为高血压模型
鼠，丙组为①
.
初次测定
对三组小鼠称量体重，并测量三组小鼠②
.
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③
.
按40mg•kg﹣1用生理盐水对甲和乙组小鼠进行灌胃处理，持续四周
实验组处理
④
.
再次测量
同初次测定的步骤
实验数据处理并比较
血压：乙组＞甲组≈丙组；A Ⅰ含量：丙组＞乙组＞甲组；A Ⅱ组：乙组＞甲组＞丙
组
（4）据上表推测卡托普利的作用机制是抑制 酶的活性，进而使 A Ⅱ的含量下
降，导致了醛固酮分泌量降低使血容量下降，血管 ，外周阻力减少，血压下降。
【典例3】 （2022•沙河口区校级一模）为研究土壤中矿质离子营养条件对植物生长和细胞代谢的影响，
某研究小组用不同浓度Mg2+营养液处理红地球葡萄幼苗，90 天后观察叶片叶绿体结构，测定了幼苗叶绿
素含量（如表所示）及净光合速率（如图所示）。回答下列问题：
Mg2+浓度（mmol•L﹣
1）
叶绿素a（mg•g﹣1）叶绿素b（mg•g﹣1）
叶绿素（a+b）（mg•g﹣
1）
0
9.5
2.2
11.7
1
11.5
2.8
14.3
3
15.4
4.0
19.4
5
14.4
3.5
17.9
（1）Mg 是植物细胞中构成 的元素，而植物根毛可以通过 方式从土壤中吸收
Mg2+。电镜观察发现，0mmol•L﹣1 Mg2+处理下叶片中的叶绿体发生形变，有的呈圆球形，叶绿体基粒
之间发生断裂和分离，叶绿体模糊，类囊体大部分解体和消失，说明严重缺Mg2+不仅会破坏叶绿体结
构，还会导致叶绿体内部的基粒数量 。
（2）分布在基粒上的叶绿素分子是一种脂质，可以用 将其分离。从表中数据来看，培
养液中的Mg2+浓度与红地球葡萄幼苗叶片叶绿素含量的变化关系概括如下：随着培养液中Mg2+浓度上
升，红地球葡萄幼苗叶片叶绿素含量 。
（3）研究发现，Mg2+不仅可以影响RUBP 羧化酶（催化CO2固定的酶）的活性，还可以影响类囊体薄
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膜上的电子传递过程，如NADP++H++2e﹣→NADPH。上图显示，在同等强度光照下，0mmol•L﹣1
Mg2+处理后的叶片净光合速率明显低于其他处理组。综上分析，缺Mg2+会导致净光合速率下降的具体
原因是
（答出3 点即可）。
（4）植物缺Mg2+往往会导致叶片发黄，但引起幼苗叶片发黄的原因可能很多，如幼苗缺氮、缺水或遭
病虫害等。在红地球葡萄繁育基地，研究人员发现了大田的同一位置上出现了几株叶片发黄的葡萄幼苗，
现需要设计实验确认这几株幼苗叶片发黄是否因缺Mg2+引起，请写出实验思路，并预期实验结果及结
论，要求实验结果能够相互印证实验结论。
实验思路：
。
预期实验结果及结论：
。
【变式1】 （2023•临沂二模）“锁钥”学说认为，酶具有与底物相结合的互补结构；“诱导契合”学说
认为，在与底物结合之前，酶的空间结构不完全与底物互补，在底物的作用下，可诱导酶出现与底物相结
合的互补结构，继而完成酶促反应。为验证上述两种学说，科研人员利用枯草杆菌蛋白酶（S 酶，该酶可
催化两种结构不同的底物CTH 和CU，且与两者结合的催化中心位置相同）进行研究，得到的四组实验结
果如图所示，其中SCTH、SCU分别表示催化CTH、CU 反应后的S 酶。下列说法错误的是（ ）
A．S 酶可催化CTH 和CU，但催化CU 的活性更高
B．该实验结果更加支持“诱导契合”学说
C．若增加SCU+CU 组，结果曲线应与②完全重合
D．为探究SCTH是失活还是空间结构固化，可增设SCTH+CTH 组
【变式2】 （2022•无锡二模）研究金鱼藻等沉水植物对水环境的适应性特征及其生长与环境因子的关系，
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将有利于人类更好利用沉水植物。请分析并回答下列问题：
（1）图1 是金鱼藻植株，图2 是金鱼藻叶片横切局部图。在长期水环境的选择作用下，金鱼藻形成了
许多适应性特征：叶片细裂成丝状，增加了 ；叶片结构中有
，增加了叶片中气体的含量而使其易在水中舒展，有利于接受光照；表皮细胞中含有 ，使表
皮细胞具备了光合作用的能力。
（2）某实验小组利用金鱼藻探究光照强度对光合作用的影响，部分实验装置如图3 所示。材料用具包
括金鱼藻、玻璃棒、量筒、20WLED 台灯、弯曲的玻璃喷管（尖端可匀速喷出气泡）、0.5%NaHCO3溶
液、清水等。实验步骤如下：
①剪取2﹣4 根金鱼藻，将切口端部分插入玻璃喷管，并固定在玻璃棒上。
②将图3 装置放入量筒中，注意将玻璃喷管的尖端朝 （填“上”或“下”），且全部浸没在水
中。
③将上述装置按一定距离放置在20WLED 台灯前。
④打开灯的电源开关。
⑤计数一分钟内 。
⑥按一定值（如10cm）调整光源的距离，重复③～⑤步骤至少3 次。
⑦设计记录实验结果的表格：
。上述步骤中，金鱼藻的切口插到
玻璃喷管上有利于 ，玻璃喷管不能过于弯曲的原因是
。
（3）研究发现，部分水生植物在夜间吸收CO2并转变为有机酸，白天将这些有机酸运输到叶绿体，释
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放出CO2，这种固定CO2方式的优点是 。
【变式3】 （2023•苏州三模）如图甲表示某同学利用轮叶黑藻（一种沉水植物）探究“光照强度对光合
速率的影响”的实验装置；图乙表示在一定光照强度下轮叶黑藻叶肉细胞的部分代谢过程，其中a、b、
c、d 代表不同的细胞结构，①～⑤代表不同的物质；图丙是轮叶黑藻细胞光合作用相关过程示意图（有
研究表明，水中CO2浓度降低能诱导轮叶黑藻光合途径由C3途径向C4途径转变，而且两条途径在同一细
胞中进行）。请回答下列问题：
（1）图甲中有色液滴的移动是由装置中 （填某物质）引起的。黑藻可用来观察细胞质的流动，
可用图乙中的 （填字母）结构的运动作为标志。若用呼吸抑制剂处理黑藻叶片，则细胞质流动速度
会 。
（2）图乙所给的结构中，能够产生⑤的结构有 （用字母表示），K+从细胞外进入细胞的
跨膜运输速率受 的限制。
（3）图丙中催化过程①和过程④固定CO2的酶分别为PEPC、Rubisco，其中与CO2亲和力较高的是
；过程②消耗的NADPH 主要来源于结构A 中进行的 过程；丙酮酸产生的场所除了图示③以
外还可能还有 （写名称）。
（4）为证明低浓度CO2能诱导轮叶黑藻光合途径的转变，研究人员开展相关实验，请完成下表（提示：
实验中利用pH﹣stat 法测定轮叶黑藻净光合速率：用缓冲液提取光合酶）。
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实验步骤的目的
主要实验步骤
制作生态缸
取20 只玻璃缸，在缸底铺经处理的底泥并注入适量池水：每只缸中各移栽3 株
生长健壮、长势基本一致的轮叶黑藻，驯化培养10d。
设置对照实验
将20 只生态缸随机均分为两组：一组① ，另一组通入适量CO2
控制无关变量
两组生态缸均置于适宜温度和光照等条件下培养14d；每天定时利用pH﹣stat
法测定轮叶黑藻净光合速率。
②
.
取等量的两组黑藻叶片，利用液氮冷冻处理后迅速研磨（目的是充分破碎植物
细胞）：再加入适量冷的缓冲液继续研磨，离心取③ （“上清液”
或“沉淀物”）。
测定酶活性
利用合适方法测定两组酶粗提液中PEPC 的活性，并比较。
预期实验结果
实验组轮叶黑藻净光合速率和PEPC 的活性明显④ （“高于”或
“低于”）对照组。
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