曲一线 2023版《5年高考3年模拟》B版
第十单元 实验与探究
专题 28 实验与探究
甲组
简单情境
1.实验试剂的作用(2022梅州二模,13)盐酸和氢氧化钠溶液是生物实验中常用的酸碱溶
液,因其具有一定的腐蚀性,使用时务必注意安全。下列关于盐酸或氢氧化钠溶液在实验
中的作用,叙述错误的是( )
选项 实验名称 试剂 作用
控制自变量——pH,为酶的作用提供酸
A 影响酶活性的条件 盐酸
性条件
探究酵母菌细胞呼吸 氢氧化 吸收空气中的CO ,保证通入酵母菌培养
B 2
的方式 钠溶液 液中的空气不含CO
2
低温诱导植物染色体 与酒精等体积混合,使植物组织中的细胞
C 盐酸
数目的变化 相互分离
生物体维持pH稳定的 氢氧化 与Na HPO 、NaH PO 等溶液混合配制
D 2 4 2 4
机制 钠溶液 成pH=7的缓冲液
答案 D 在探究影响酶活性的条件时,盐酸可以控制自变量pH,从而探究pH对酶活性
的影响,A正确;在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中,用质量分数为10%的NaOH溶
液吸收空气中的CO ,保证通入酵母菌培养液中的空气不含CO ,B正确;在“低温诱导植
2 2
物细胞染色体数目的变化”实验中,将质量分数为15%的盐酸与酒精等体积混合作为解
离液,使植物组织中的细胞相互分离,C正确;0.1 mol/L的NaOH溶液在该实验中是用于
调整溶液pH的,不是用来配制缓冲液的,D错误。
2.放射免疫检测技术(2022湛江一模,15)利用放射免疫检测技术检测血浆中甲胎蛋白含
量的基本过程:将定量的放射性同位素标记的甲胎蛋白、定量的相应抗体和被检测者的
血浆混合,标记的和未标记的甲胎蛋白会竞争性结合定量的抗体。一段时间后,通过测定
抗原—抗体复合物中的放射性强度,从而计算出未标记的甲胎蛋白含量,该技术使微量的
甲胎蛋白得以精确定量。下列相关叙述错误的是( )
A.可使用3H对甲胎蛋白进行标记
B.该技术的原理之一是抗原与抗体的特异性结合
C.甲胎蛋白可随血液流至全身,故可抽取外周静脉血进行测定
D.抗原—抗体复合物中的放射性越强,表明体内越易出现癌细胞
答案 D 甲胎蛋白含C、H、O、N等元素,所以可用3H对甲胎蛋白进行标记,A正确;
甲胎蛋白与相应抗体可发生特异性结合,根据形成的抗原—抗体复合物的放射性强度确
定体内甲胎蛋白的含量,B正确;甲胎蛋白形成后可进入血液并流至全身,所以可抽取外周
静脉血对其含量进行测定,C正确;抗原—抗体复合物中的放射性越强,说明体内的甲胎蛋
白含量越低,表明体内越不易出现癌细胞,D错误。
复杂情境
3.光敏色素实验(2022华附、省实、广雅、深中联考,14)光敏色素是一种接收光信号的
蛋白质。为研究赤霉素和光敏色素在水稻幼苗发育中的作用,科研人员将野生型、光敏
色素A缺失的突变体、光敏色素B缺失的突变体的水稻种子播种在含不同浓度赤霉素
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合成抑制剂(PAC)的培养基上,光照下培养8天后,测量幼苗地上部分和主根长度,得到如
图所示结果,下列叙述错误的是( )
图一
图二
A.PAC处理对地上部分生长有抑制作用
B.PAC浓度小于10-5 mol/L时,对主根生长起促进作用
C.色素A对地上部分的生长几乎无影响
D.在一定PAC浓度范围内,光敏色素B对主根生长起促进作用
答案 D 根据图一曲线分析可知,随着PAC浓度的增加,三种水稻地上部分相对长度都
减少,说明三种水稻地上部分的生长均随PAC浓度增加而受到抑制,A正确;根据图二曲
线分析可知,PAC浓度小于10-5 mol/L时,三种水稻主根相对长度都比PAC浓度为0时的
高,说明PAC浓度小于10-5 mol/L时,对主根生长起促进作用,B正确;根据图一曲线分析
可知,光敏色素A的突变体和野生型的水稻种子地上部分相对长度减少的变化一致,说明
色素A对地上部分的生长几乎无影响,C正确;根据图二曲线分析可知,光敏色素B的突
变体的水稻种子比其他两组主根相对长度大,说明没有光敏色素B,主根生长更快,即在一
定PAC浓度范围内,光敏色素B对主根生长起抑制作用,D错误。
解题技巧 分析自变量和因变量,以及自变量与因变量之间的关系是解题的关键。本实
验自变量为PAC浓度和水稻种类,因变量是幼苗地上部分和主根的相对长度。
4.抗淋巴瘤药物实验(2022深圳二模,15)L-天冬酰胺是人体的非必需氨基酸。研究发现
L-天冬酰胺酶能将L-天冬酰胺分解,而淋巴瘤细胞自身不能合成该氨基酸,导致增殖被抑
制。研究人员做了如下实验,如果L-天冬酰胺酶是一种理想的抗淋巴瘤药物,则一段时间
后L-天冬酰胺含量的测定结果应为( )
L-天冬酰胺含量
实验分组
培养液 细胞内
实验组:培养液+L-天冬酰胺酶+淋巴瘤细胞 ① ②
对照组:培养液+L-天冬酰胺酶+正常细胞 ③ ④
A.①缺乏、②缺乏、③正常、④缺乏
B.①缺乏、②正常、③缺乏、④正常
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C.①缺乏、②缺乏、③缺乏、④正常
D.①缺乏、②缺乏、③正常、④正常
答案 C 实验过程中,实验组和对照组的培养液中均添加了L-天冬酰胺酶,因此培养液
中均无L-天冬酰胺,由题干可知淋巴瘤细胞自身不能合成L-天冬酰胺,而正常细胞可以
合成L-天冬酰胺。所以C正确。
复杂陌生情境
5.疼痛反应实验(2022佛山一模,19)TRPV1是神经元上的一种阳离子通道,能被辣椒素、
前列腺素、缓激肽等物质识别并激活,使阳离子进入细胞内,引起神经细胞兴奋,最终形成
痛觉。回答下列问题:
(1)组织损伤后,局部细胞释放前列腺素、缓激肽等炎症因子,与 结合,使神
经细胞膜电位变为 ,产生兴奋并最终传递到 ,形成痛觉。
(2)研究人员对某镇痛药物A的作用机理进行了如下实验。甲组:不做任何处理;乙组:福
尔马林处理;丙组:福尔马林处理后,再用药物A处理。将三组大鼠放置于相同且适宜条
件下培养,观察其疼痛反应并评分,测定三组大鼠体内TRPV1 mRNA相对含量。结果如
表及图。
三组大鼠疼痛评分(数值越大代表痛感越强)
组 大鼠数
1 min 5 min 30 min 60 min 90 min
别 量(只)
甲 12 0 0 0 0 0
乙 12 4.9 4.2 3.9 3.2 1.5
丙 12 4.8 3.2 2.5 2.0 1.1
①实验中空白对照组为 。与另外两组相比,乙组的作用是
。
②每组用12只大鼠,是为了 。
③据上述结果分析,用福尔马林处理大鼠,除可造成组织损伤,导致局部细胞释放炎症因子
外,还能使 ,进而引发强烈的疼痛反应。而药物A
能 ,减弱福尔马林处理造成的疼痛反应。
答案 (1)TRPV1 外负内正 大脑皮层 (2)①甲组 与甲组相比,乙组可确定疼痛模型
大鼠是否建构成功;与丙组相比,乙组可确定药物A的作用效果及机理 ②排除偶然因素
对实验结果的影响 ③细胞合成更多的TRPV1,与炎症因子结合 抑制细胞合成更多的
TRPV1
解析 (1)由题干信息“TRPV1是神经元上的一种阳离子通道,能被辣椒素、前列腺素、
缓激肽等物质识别并激活,使阳离子进入细胞内,引起神经细胞兴奋,最终形成痛觉”可知,
前列腺素、缓激肽等炎症因子可与TRPV1结合,引起神经细胞兴奋(即神经细胞膜电位
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变为外负内正),感觉中枢位于大脑皮层,故兴奋最终传递到大脑皮层形成痛觉。(2)①甲
组不做任何处理,故作为空白对照组。乙组使用福尔马林处理来建构疼痛模型大鼠,故其
与甲组相比,可确定疼痛模型大鼠有没有建构成功;乙、丙组都用福尔马林处理,但乙组
没用药物A,丙组使用药物A,则丙组可反映药物A对痛感强度的影响,故与丙组相比,乙
组可确定药物A的作用效果及机理。②实验中若使用少量的大鼠,则实验结果中可能存
在较大的偶然性,会影响实验结果的可靠性,故每组用12只大鼠可避免偶然因素对实验
结果的影响。③由柱形图可知,用福尔马林处理的乙组比不做任何处理的甲组TRPV1
mRNA相对含量要高,说明用福尔马林处理大鼠还能使细胞合成更多的TRPV1,更多的
TRPV1与炎症因子结合可引发较大的痛感;用药物A处理的丙组比只用福尔马林处理的
乙组TRPV1 mRNA相对含量低,说明药物A可以抑制TRPV1的合成,从而减弱痛感。
乙组
复杂情境
1.“探究温度对过氧化氢酶活性影响”的改进实验(2022湖南师大附中模拟试卷二,17)某
实验小组对“探究温度对过氧化氢酶活性影响”的实验进行改进。酵母菌细胞可产生
过氧化氢酶,实验小组以一定浓度的某种酵母菌溶液代替过氧化氢酶,按图所示组装装置。
设置实验组和对照组进行实验,步骤如下:
①实验组在注射器A中吸入一定浓度的适量过氧化氢溶液,B中吸入一定浓度的适量酵
母菌溶液,用乳胶管连接注射器A和B,在乳胶管上关闭止水夹后,将整个装置放在温度为
10 ℃的恒温水箱中,保温 10 min。
②10 min后打开止水夹,将注射器A中的液体匀速推至注射器B中后立刻关闭止水夹,记
录注射器B中的刻度。
③在10 ℃恒温水箱中再保温10 min后,再次记录实验组注射器B中的刻度,计算注射器
B前后两次的刻度之差,重复实验3次。
对照组分别在注射器A'、B'中吸入相应的溶液,其他实验条件、步骤与实验组相同,进行
实验并记录相应实验结果。
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④改变恒温水箱的温度,重复上述实验步骤,完成其他温度条件下的实验。
各组实验结果如表所示。回答下列问题:
注射器B(B')前后两次读
实验组别 数差的平均值(单位刻度)
实验组 对照组
10 ℃条件下的实验结果 2.0 0.1
20 ℃条件下的实验结果 2.6 0.1
30 ℃条件下的实验结果 4.5 0.1
40 ℃条件下的实验结果 3.6 0.3
50 ℃条件下的实验结果 2.4 0.6
60 ℃条件下的实验结果 1.2 1.2
(1)对照组A'注射器中添加的试剂为 ,对照组B'注射器中添加的试剂为
。
(2)由表中数据可知,在30 ℃~60 ℃范围内,对照组移动的平均速率随温度的升高而增大,
说明 。
(3)实验中酵母菌所代替的过氧化氢酶的活性大小可用 来直观表示,原因
是 。
(4)60 ℃下实验组和对照组注射器 B(B')中的读数相同,原因是
。
答案 (1)与A中等量且浓度相等的过氧化氢溶液 与B中等量且浓度相等的同种死酵
母菌溶液 (2)过氧化氢自动分解的速率随温度的升高而加快 (3)实验组与对照组的差
值 实验组的数据代表酵母菌中过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生氧气的量和过氧化
氢自动分解产生氧气的量之和 (4)60 ℃时酵母菌中的过氧化氢酶失去活性
解析 (1)本实验的目的是探究温度对过氧化氢酶活性的影响,温度会影响过氧化氢酶的
活性,也会影响过氧化氢的分解速率,故设置对照组的目的是排除温度对过氧化氢分解的
影响。结合实验组注射器A、B添加的试剂可知,对照组注射器A'中加入与A中等量且
浓度相等的过氧化氢溶液,注射器B'中加入与B中等量且浓度相等的同种死酵母菌溶液。
(2)对照组中无过氧化氢酶溶液,但由数据可知,在30~60 ℃范围内,对照组移动的平均速
率随温度的升高而增大,说明过氧化氢自动分解的速率随温度的升高而加快。(3)实验组
的数据代表酵母菌中过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生氧气的量和过氧化氢自动分解
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产生氧气的量之和,因此,实验组与对照组的差值可代表酵母菌所代替的过氧化氢酶的活
性。(4)60 ℃时实验组和对照组注射器B(B')中的读数相同,原因是60 ℃时酵母菌中的过
氧化氢酶失去活性。
复杂陌生情境
2.探究瘦素与肥胖的关系(2022湖南新高考教学教研联盟二联,19)研究发现瘦素是与肥
胖相关的激素之一。科学家道格科曼所在的实验室发现了A、B两类超级肥胖的小鼠。
科学家推测肥胖小鼠可能缺乏某种食欲抑制因子(后来命名为瘦素)或者该因子的受体
(瘦素受体)。他们利用A、B肥胖小鼠以及正常小鼠进行实验,通过手术使两种小鼠的血
液循环贯通,形成连体小鼠。实验处理和结果如表所示:
分组 处理 结果
1 正常小鼠和A小鼠连体 正常小鼠摄食量减少,A小鼠无变化
2 正常小鼠和B小鼠连体 正常小鼠无变化,B小鼠摄食量减少
3 A小鼠和B小鼠连体 A小鼠无变化,B小鼠摄食量减少
4 两只正常小鼠连体 两只正常小鼠无变化,摄食量正常
(1)正常情况下,体脂增加使脂肪细胞分泌的瘦素增多,瘦素经 运输,作用于下丘
脑对应神经中枢,该信号传递至 ,使小鼠产生饱腹的感觉,减少食物的摄入,进而
脂肪合成减少,脂肪细胞瘦素含量降低。
(2)根据实验结果推测, A、B两类小鼠肥胖的原因可能是:A小鼠 ,B小鼠
。
(3)第4组是对照实验,对照实验的目的是
。
(4)人们常说预防肥胖、减轻体重应“管住嘴,迈开腿”,适当节食并适量运动比单独节食
或运动效果更好。为了验证这一说法,并研究适当节食和适量运动对瘦素含量的影响,请
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用常规饲养(不节食不增加运动)的肥胖模型小鼠为材料,设计实验并写出简要的实验思
路: 。
答案 (1)体液 大脑皮层 (2)无瘦素受体 无瘦素 (3)排除连体实验手术对实验结果
的影响 (4)将常规饲养的肥胖模型小鼠若干随机分为四组,A组为常规组(不节食不增加
运动),B组适当节食,C组适量运动,D组适当节食加适量运动,一段时间后检测小鼠体重
减少量及瘦素含量变化
解析 (1)由题意可知,瘦素是一种激素,经体液运输。大脑皮层是感觉中枢,故该信号传
递至大脑皮层,使小鼠产生饱腹的感觉。(2)根据题意可知,肥胖小鼠肥胖的原因可能为缺
乏某种食欲抑制因子(瘦素)或者该因子的受体(瘦素受体)。若小鼠体内缺乏瘦素,与正常
小鼠连体后,正常小鼠的瘦素会作用于该小鼠,使得该小鼠摄食量减少;若小鼠体内缺乏
瘦素的受体,与正常小鼠连体后,该小鼠的瘦素会作用于正常小鼠,正常小鼠摄食量减少,
而瘦素无法作用于该小鼠,该小鼠的食量不变。结合1、2组的处理和结果可推测, A、B
两类小鼠肥胖的原因可能是:A小鼠无瘦素受体,B小鼠无瘦素。(3)该实验需要做连体手
术使两种小鼠的血液循环贯通,为了排除连体实验手术对实验结果的影响,需要设置对照
实验,即第4组。(4)由题意可知,自变量为是否节食和是否运动,因变量为体重减少量及
瘦素含量,遵循实验中的对照原则和等量原则,设计实验思路如下:将常规饲养的肥胖模
型小鼠若干随机分为四组,A组为常规组(不节食不增加运动),B组适当节食,C组适量运
动,D组适当节食加适量运动,一段时间后检测小鼠体重减少量及瘦素含量变化。
3.探究不同氮肥水平对光合速率的影响(2022岳阳教学质量监测二,17)已知植物合成叶
绿素和Rubisco(暗反应中的关键酶,催化CO 的固定)都需要消耗氮元素。研究人员探究
2
了不同氮肥水平对某植物野生型和突变体(叶绿素含量仅为野生型的51%)叶片中
Rubisco含量的影响,结果如图所示(每组的突变体与野生型消耗氮元素总量差别不大)。
回答下列问题:
(1)本实验中的自变量有 。
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(2)植物吸收氮元素合成的叶绿素在光合作用过程中发挥作用的场所是 。将野
生型和突变体的光合色素分别进行提取和分离实验,对比实验获得的滤纸条,与突变体相
比,野生型滤纸条上的叶绿素色素带 。
(3)由图可知,相比野生型,突变体更倾向于将氮元素用于合成 (填“叶绿素”或
“Rubisco”)。测定Rubisco的活性时,可以 作为观测指标。
(4)在一定光照强度下该植物的光能利用效率很低,此时光合速率不受光照强度的限制而
主要受Rubisco催化效率的影响,请结合该实验的相关信息提出一种在上述条件下提高
该植物光合速率的思路:
。
答案 (1)植物品种和氮肥水平 (2)类囊体薄膜 颜色更深、色素带更宽 (3)Rubisco
单位时间内CO 的消耗量(或C 的生成量) (4)调整叶肉细胞中氮元素的分配情况,适当
2 3
降低该植物叶片中叶绿素的含量,提高Rubisco的含量
解析 (1)结合题干和图示可知,本实验中的自变量是植物的种类(野生型、突变体)和氮
肥水平(低氮、中氮、高氮)。(2)叶绿素存在于类囊体薄膜上,具有吸收、传递、转化光
能的作用。突变体叶绿素含量仅为野生型的51%,因此与突变体相比,野生型的叶绿素含
量更多,叶绿素色素带更宽,颜色更深。(3)据图可知,突变体的Rubisco含量高于野生型,
而每组的突变体与野生型消耗氮元素总量差别不大,推测相比野生型,突变体更倾向于将
氮元素用于 Rubisco的合成。Rubisco可催化CO 的固定,测定该酶的活性时可以单位时
2
间内反应物(CO )的消耗量或产物(C )的生成量作为观测指标。(4)Rubisco催化暗反应
2 3
(碳反应)中CO 的固定,若光能利用效率很低,光合速率不受光照强度的影响而主要受
2
Rubisco催化效率的影响,可调整叶肉细胞中氮元素的分配情况,适当降低该植物叶片中
叶绿素的含量,提高Rubisco的含量,从而提高光合速率。
丙组
简单情境
1.显微观察相关的实验(2022北京西城一模,15)下列关于高中生物显微观察的实验,叙述
正确的是( )
A.观察花生种子中的脂肪颗粒需用斐林试剂染色
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B.观察细胞质流动需选择液泡有颜色的植物细胞
C.可用显微镜观察植物细胞质壁分离的动态过程
D.可观察根尖细胞从间期到末期的连续分裂过程
答案 C 观察花生种子中的脂肪颗粒需用苏丹Ⅲ染色,A错误;观察细胞质流动需要选
择具有叶绿体的细胞进行观察,可将叶绿体作为观察对象观察其位置,液泡中若存在色素,
会干扰实验现象的观察,B错误;观察质壁分离及复原实验中,洋葱鳞片叶外表皮细胞始终
是有活性的细胞,可在低倍镜下观察其动态过程,C正确;观察有丝分裂的实验中,要对根
尖进行解离,该过程会使细胞死亡,显微镜下不能观察到连续的分裂过程,D错误。
2.部分实验的温度条件(2022北京石景山一模,15)生物学实验经常需要控制温度才能呈
现应有的实验结果。下列叙述不正确的是( )
A.利用斐林试剂鉴定样液中还原糖时,需要50~65 ℃水浴加热
B.利用二苯胺鉴定溶解于NaCl溶液的DNA时,需要沸水浴加热
C.利用制成的葡萄酒制作葡萄醋时,需要适当降低发酵温度
D.PCR时,需将反应体系的温度控制在90~95 ℃以使DNA解旋
答案 C 利用斐林试剂检测还原糖时需50~65 ℃水浴加热,A正确;DNA与二苯胺试剂
在沸水浴条件下反应呈蓝色,B正确;果酒的发酵温度为18~30 ℃,而果醋的发酵温度为
30~35 ℃,利用制成的葡萄酒制作葡萄醋时,需适当升高发酵温度,C错误;PCR反应过程
包括DNA变性(90~95 ℃)、复性(50 ℃左右)、延伸(72 ℃左右),D正确。
知识归纳 高中阶段需要控制温度的实验包括:鉴定还原糖(50~65 ℃水浴)和DNA(沸水
浴);温度对酶活性的影响(不同温度梯度);制作果酒(18~30 ℃)、果醋(30~35 ℃)、泡菜
(室温)等;低温诱导染色体数目变化(4 ℃低温诱导);高压蒸汽灭菌(121 ℃);PCR实验
(90~95 ℃→50 ℃左右→72 ℃左右);动物细胞培养(一般为36.5±0.5 ℃);植物组织培养
(18~22 ℃)。
3.实验材料选择(2022北京丰台一模,15)关于高中生物学实验中实验材料的处理及目的,
叙述正确的是( )
A.菠菜叶片研磨时加入无水乙醇用于叶绿体色素的分离
B.新鲜肝脏研磨后释放过氧化氢酶可提高反应活化能
C.选择紫色洋葱为材料观察细胞有丝分裂时不需要染色
D.将土壤浸出液与落叶混合可探究土壤微生物的分解作用
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答案 D 光合色素的提取与分离实验中,无水乙醇的作用是溶解色素,分离时应选用层
析液,A错误;酶催化作用的机理是降低化学反应的活化能,B错误;紫色洋葱鳞片叶外表
皮为紫色,其中的细胞高度分化,正常情况下不再进行分裂,无法观察有丝分裂过程,C错
误;土壤浸出液中含有土壤微生物,将其与落叶混合,可检测土壤中微生物(或分解者)的分
解作用,D正确。
4.实验现象的分析(2022北京房山一模,13)对出现下列实验现象可能原因的分析,合理的
是 ( )
选项 实验现象 可能原因
观察有丝分裂时装片中有很多 分裂间期
A
未分裂的长方形细胞 时间很长
蛋清稀释液中加入 未进行水浴
B
双缩脲试剂未显紫色 加热
光合色素分离后滤纸条上 滤液细线没
C
未出现明显的色素条带 及层析液
DNA粗提取过程中玻璃棒上 DNA溶解
D
未出现明显的DNA絮状物 在酒精中
答案 C 观察有丝分裂时,若观察到的细胞多为未分裂的长方形细胞,则可能观察的区
域为伸长区,不是分生区,A错误;双缩脲试剂与蛋白质的反应是在常温下进行的,不用水
浴加热,B错误;若层析液没过滤液细线,则滤液细线处的光合色素会溶解在层析液中,不
随层析液在滤纸条上扩散,滤纸上可能观察不到明显的条带,C正确;DNA不溶于酒精,D
错误。
知识归纳 观察有丝分裂的实验中需先在低倍镜下找到分生区,再换用高倍镜观察染色
体的形态结构和数目,分生区细胞的特点包括细胞呈正方形、排列紧密、细胞核较大、
核仁明显。
5.基本实验操作(2022北京东城二模,15)根据实验目的,下列实验的对照设置不合理的是(
)
实验目的 对照设置
A 使用稀释涂布平板法计数酵母菌 不接种酵母菌的灭菌平板
B 探究淀粉酶是否具有专一性 在淀粉溶液中加入适量的蔗糖酶
C
粗提取DNA的鉴定 将二苯胺试剂加入
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2 mol/L NaCl溶液中,沸水浴加热
观察洋葱鳞片叶外表皮 滴加蔗糖溶液前观察中央液泡
D
细胞的质壁分离 的大小以及原生质层的位置
答案 B 使用稀释涂布平板法计数酵母菌,可设置不接种酵母菌的灭菌平板用以验证
培养基是否彻底灭菌,也可在平板上接种等量无菌水,用以检验实验过程中有无污染,A正
确;探究淀粉酶是否具有专一性的实验中,添加蔗糖溶液组和添加淀粉溶液组相互对照,
不用加入蔗糖酶,B错误;鉴定DNA时,与二苯胺试剂混合的是加入了2 mol/L NaCl的
DNA盐溶液,因此需设置二苯胺试剂和等量2 mol/L NaCl的混合液作为对照,C正确;观
察洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离实验为前后自身对照实验,对照设置应为滴加蔗糖
溶液前观察中央液泡的大小以及原生质层的位置,D正确。
知识归纳 在探究酶的专一性时,有两种实验思路,一种是用同一底物不同酶,即设置淀粉
酶组、蔗糖酶组,两组均加入等量的淀粉或蔗糖溶液,相互对照。另一种是用同一种酶和
不同底物,即两组中均加入等量的淀粉酶,一组添加蔗糖溶液,另一组添加等量淀粉溶液。
陌生情境
6.睡眠欠佳与Hert神经元激活之间的关系(2022北京东城二模,10)老年人睡眠欠佳,表现
为睡眠时间短,易觉醒。推测这与Hert神经元上K+通透性降低,K+外流减少,导致神经元
易被激活有关。利用年轻鼠和老年鼠进行相关研究,下列实验结果无法支持该推测的是(
)
A.与年轻鼠相比,睡眠阶段老年鼠Hert神经元激活次数相对较多
B.与年轻鼠相比,静息时老年鼠Hert神经元膜内外的电位差减小
C.向年轻鼠的Hert神经元中加入Na+通道激活剂,神经元兴奋性增加
D.向老年鼠的Hert神经元中加入K+通道激活剂,易觉醒症状得以改善
答案 C Hert神经元上K+通透性降低,K+外流减少,膜两侧电位差减小,导致神经元易被
激活,即神经元易接受刺激产生兴奋,A、B正确。年轻鼠本身Hert神经元正常,向其中加
入Na+通道激活剂,促进Na+通道开放,可提高神经元兴奋性,但与题干描述实验无关,C错
误。若向老年鼠的Hert神经元中加入K+通道激活剂,可缓解K+通透性低的现象,故易觉
醒者症状会得以改善,D正确。
复杂情境
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7.脑组织神经元损伤死亡的机制(2022北京东城一模,19)脑梗死又称缺血性脑卒中,是脑
部血液循环障碍导致的局部脑组织坏死。为阐明脑组织神经元损伤死亡的机制,进行了
如下研究。
(1)神经元是神经系统 和功能的基本单位,它由细胞体、树突和 构成。
(2)为制备大脑中动脉栓塞小鼠模型,研究人员对小鼠进行手术:颈部切1 cm长切口,插入
线栓,阻塞大脑中动脉血流,1 h后拔出线栓恢复血流,缝合皮肤。在恢复血流24 h后,取脑
组织切片进行染色,结果如图1,并检测大脑组织内Sirt3蛋白表达量,结果如图2。
图1 图2
注:C表示未损伤侧;I表示损伤侧
对照组小鼠的处理应为 。图1脑切片中深色部分是正常组织,
浅色部分是缺血造成的梗死部分。由染色结果可知,小鼠大脑中动脉栓塞模型制备
(选填“成功”或“不成功”)。图2结果显示,对照组大脑两侧Sirt3蛋白表达量无显著
差异,实验组 。
(3)研究人员以小鼠海马神经元为材料,在体外模拟(2)实验。实验组的主要步骤:将海马
神经元置于常态条件培养8 d→转入“氧糖剥夺”条件(无糖培养基、低氧气体环境)培
养1 h→转入常态条件培养12 h→检测神经元的损伤情况、神经元内Sirt3蛋白表达量。
实验中“氧糖剥夺”的目的是模拟体内 条件。实验结
果显示,体外实验中神经元的变化与体内实验基本一致。
(4)已有研究表明,线粒体功能障碍会导致神经元损伤。推测Sirt3蛋白能够避免血液循环
障碍造成的线粒体功能障碍。为证明这一推测,研究人员设计了如下表所示的实验。
实验处理
组别 检测指标
步骤1(24 h) 步骤2(8 d) 步骤3(1 h) 步骤4(12 h)
常态条
用不含Sirt3基因表达质粒的
甲组 常态条 常态条
慢病毒感染细胞
件培养
件培养 件培养
乙组
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丙组
注:慢病毒是一种常用载体
从下列选项中选出合适的实验处理,填入上表完善实验设计。
a.用不含Sirt3基因表达质粒的慢病毒感染细胞
b.用含有Sirt3基因表达质粒的慢病毒感染细胞
c.常态条件培养
d.“氧糖剥夺”条件培养
e.检测Sirt3蛋白表达量。
f.检测线粒体功能
答案 (1)结构 轴突 (2)进行手术操作,但不插入线栓 成功 损伤侧脑组织中Sirt3
蛋白表达量显著低于未损伤侧脑组织 (3)血液循环障碍造成的脑组织缺血
(4)
乙组 a d
f
丙组 b d
(乙、丙组两组顺序可互换)
解析 (1)神经元是神经系统结构和功能的基本单位,由细胞体、轴突和树突等部分构成。
(2)依据题干信息可知,实验组的处理为颈部切1 cm长切口,插入线栓,阻塞大脑中动脉血
流,使脑血液循环障碍,诱导局部脑组织坏死,1 h后拔出线栓恢复血流,缝合皮肤,为了排除
颈部长切口手术、缝合皮肤等操作对实验结果造成的影响,对照组的处理应该是进行相
同的手术操作但不插入线栓;依据图1,模型组损伤侧颜色显著浅于未损伤侧和对照组,说
明大脑中动脉栓塞模型鼠制备成功,随后检测对照组和模型组的Sirt3蛋白含量,结果显
示模型组未损伤侧Sirt3蛋白表达量与对照组无显著差异,但损伤侧显著低于模型组未损
伤侧和对照组。(3)(2)中实验的自变量为是否阻断血流导致脑组织损伤,阻断血流之后,
脑组织所需要的O 和营养物质供应不足,而本问中“氧糖剥夺”条件为培养基中无糖、
2
低氧,与阻断血流之后的现象基本一致,故“氧糖剥夺”的目的是模拟体内血液循环障碍
造成的脑组织缺血条件。(4)实验目的是验证Sirt3蛋白是否能够避免血液循环障碍造成
的线粒体功能障碍,可知本实验的自变量是有无Sirt3蛋白,因变量为线粒体功能,由于需
要测定Sirt3蛋白是否是在血液循环障碍下引起的线粒体功能障碍中发挥作用,故实验组
应该营造“氧糖剥夺”条件以模拟血液循环障碍造成的脑组织缺血,结合甲组步骤1的
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处理及培养条件可知,乙组、丙组均应该在“氧糖剥夺”条件下培养(d),同时实验组应该
分别用含有Sirt3基因表达质粒的慢病毒感染细胞(b)和不含Sirt3基因表达质粒的慢病
毒感染细胞(a)作为实验材料,两组互为对照。
丁组
简单情境
1.同位素标记技术(2022泰州中学4月考,16)同位素标记技术可用于示踪物质的运行和
变化规律,下列是科学家利用同位素标记技术进行科学研究的叙述,正确的是(多选)(
)
A.向豚鼠的胰腺腺泡细胞注射3H标记的亮氨酸,随后检测放射性标记的物质先后出现在
哪些结构,研究分泌蛋白合成和分泌的过程
B.鲁宾和卡门分别向小球藻提供含18O的水和含18O的CO ,然后检测释放的O 中是否有
2 2
放射性18O 研究光合作用中氧气的来源
2
C.赫尔希和蔡斯利用35S标记的T2噬菌体和32P标记的T2噬菌体分别侵染大肠杆菌,保
温、搅拌、离心后,检查上清液和沉淀物中的放射性情况等,证明了DNA是T2噬菌体的
遗传物质
D.米西尔森和斯塔尔将15N标记的大肠杆菌转移到含有14NH Cl的培养液中培养,不同时
4
刻收集大肠杆菌提取DNA,利用密度梯度离心技术在试管中区分含有不同N元素的
DNA,证明DNA半保留复制
答案 ACD 同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律,生物学研究中常用的同位
素有的具有放射性,比如14C、32P、3H、35S等,不具有放射性的是稳定同位素,比如
15N、18O等。氨基酸是蛋白质的基本组成单位,其元素组成有C、H、O、N等,故科学家
可向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸,通过检测放射性标记的物质在细胞中
出现的部位来探究分泌蛋白合成和运输的过程,A正确;结合分析可知,18O不属于放射性
同位素,B错误;T2噬菌体是由蛋白质外壳(元素组成有C、H、O、N、S)和DNA(元素组
成为C、H、O、N、P)组成的,故用32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质外壳,
侵染大肠杆菌,通过检测上清液和沉淀物中的放射性物质及子代噬菌体是否有放射性,确
定了DNA是T2噬菌体的遗传物质,C正确;米西尔森和斯塔尔将15N标记的大肠杆菌转
移到14N的普通培养液中培养,收集大肠杆菌并提取DNA,对其进行密度梯度离心,根据
子代DNA在试管中的位置确定DNA的复制方式为半保留复制,D正确。
复杂情境
2.实验试剂、药品以及观察内容整合(2022南京三模,14)如表是某生物兴趣小组在做几
个实验时所列举的部分实验试剂、药品以及观察内容。下列相关叙述正确的是( )
组别 实验名称 试剂和药品 观察内容
甲 检测花生种子中的脂肪 苏丹Ⅲ染液、50%的酒精溶液等 细胞中着色的小颗粒
乙 探究植物细胞的失水和吸水 0.3 g/mL蔗糖溶液、蒸馏水等 细胞的质壁分离和复原
丙 DNA的提取和鉴定 2 mol/L NaCl溶液、二苯胺试剂等 提取物鉴定的现象
二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇、层
丁 绿叶中色素的提取和分离 光合色素的种类和颜色
析液等
A.甲组使用50%的酒精的目的是改变细胞质膜的通透性,使染液进入细胞
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B.乙组的实验材料不能选用黑藻叶片,因为黑藻叶片细胞的液泡没有颜色
C.丙组将提取物溶解在2 mol/L NaCl溶液中,滴入二苯胺即可见溶液变为蓝色
D.丁组分离色素的原理是色素在层析液中溶解度不同,在滤纸条上扩散速度不同
答案 D 检测花生种子中的脂肪时,常用苏丹Ⅲ染液染色后,再用50%的酒精溶液洗去
浮色,以防影响观察,A错误;探究植物细胞的失水和吸水实验中可以选用黑藻叶片,因为
黑藻叶片细胞的细胞质中有叶绿体,也可明显观察到质壁分离与复原现象,B错误;丙组将
提取物溶解在2 mol/L NaCl溶液中,滴入二苯胺试剂后需要沸水浴加热才可见溶液变为
蓝色,C错误;用纸层析法分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同,在滤纸条上的
扩散速度不同,D正确。
3.生态因子对坛紫菜的生长和光合生理特征的影响 科研人员研究了CO 和温度两种生
2
态因子对坛紫菜(一种海洋藻类植物)的生长和光合生理特征的影响。实验过程如下:①
从海藻养殖基地采集新鲜、健康、形状等一致的坛紫菜叶状体(约5~8 cm),带回实验室
暂养3~4天备用;②将2 g藻体放入3 L天然过滤海水中,均分于12个相同锥形瓶中。
设置温度为15 ℃和25 ℃,CO 浓度为390 μmol/mol(近似空气中CO 浓度)和700
2 2
μmol/mol的四组实验,每种处理设置3个重复;③除表中条件外,在其他条件相同且适宜
的情况下进行实验,培养第7天进行相关数据测定。实验结果如下,请回答:
390 μmol/mol 700 μmol/mol
色素
15 ℃ 25 ℃ 15 ℃ 25 ℃
叶绿素(mg/g鲜重) 0.480 0.476 0.763 0.741
类胡萝卜素(mg/g鲜重) 0.225 0.274 0.327 0.337
(1)采集海藻养殖基地的坛紫菜叶状体带回实验室暂养3~4天后,再进行实验的目的是
。
(2)该实验的自变量有 。实验中“相同且适宜”的条件属于
变量,这些变量需保持相同的原因是 ,需保持适宜的好处是
。
(3)影响图中曲线变化的主要生理过程是 ;由曲线可判
断,21:00时,坛紫菜叶状体细胞中产生ATP的场所有 。
(4)若要得到叶绿素a,需将坛紫菜进行研磨过滤,然后用 法分离色素;由表可知,
在15 ℃和25 ℃两种生长温度条件下,CO 浓度增加时,叶绿素和类胡萝卜素的含量
2
;在相同CO 浓度条件下,温度改变时,藻体中叶绿素和类胡萝卜素的含量
2
。
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答案 (1)使坛紫菜适应实验室环境 (2)温度、CO 浓度 无关 排除无关变量对实验
2
结果的干扰 使实验结果更加明显 (3)光合作用与细胞呼吸 细胞质基质、线粒体、
叶绿体 (4)纸层析 增加 变化不明显
解析 (1)根据题干信息可知,本实验的自变量是CO 浓度和温度,因变量是pH、叶绿素
2
和类胡萝卜素的含量,其他因素为无关变量。为防止坛紫菜叶状体对实验室的条件不适
应,最好将采集自海藻养殖基地的坛紫菜叶状体带回实验室暂养3~4天,然后再进行实验。
(2)据分析知本实验的自变量是CO 浓度和温度。实验中其他“相同且适宜”的条件属
2
于无关变量,如营养液的盐浓度、光照强度、光照周期等要保持相同且适宜;这些变量需
保持相同是为了排除无关变量对实验结果的干扰,需保持适宜是为了使实验结果更加明
显。(3)分析坐标图,曲线横坐标表示时间,纵坐标是pH,影响图中曲线变化的主要生理过
程是坛紫菜叶状体的呼吸作用和光合作用。21:00时,坛紫菜叶状体进行光合作用和呼吸
作用,细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。(4)光合色素可通过纸层
析法分离得到。结合表中数据,在15 ℃和25 ℃两种生长温度条件下,其他条件相同且
适宜,CO 浓度增加时,叶绿素和类胡萝卜素的含量均增加;在相同CO 浓度培养条件下,
2 2
温度改变时,藻体中叶绿素和类胡萝卜素的含量变化不明显。
戊组
简单情境
1.试剂的作用(2022德州二模,1)下列选项中的试剂在两个实验中所起作用相同的是(
)
选项 试剂 实验1 实验2
A 盐酸 观察根尖分生区细胞有丝分裂 低温诱导植物细胞染色体数目变化
B 酒精 检测生物组织中的脂肪 DNA的粗提取和鉴定
C 蔗糖 观察植物细胞的吸水和失水 菊花的组织培养
氢氧
D 检测生物组织中的糖类 检测生物组织中的蛋白质
化钠
答案 A 盐酸在“观察根尖分生区细胞有丝分裂”和“低温诱导植物细胞染色体数目
变化”中的作用相同,都是与酒精一起组成解离液,对组织进行解离,A正确;酒精在“检
测生物组织中的脂肪”中的作用是洗去浮色,在“DNA的粗提取和鉴定”实验中,用酒
精析出DNA,B错误;“观察植物细胞的吸水和失水”实验中使用蔗糖溶液使植物细胞发
生质壁分离,“菊花的组织培养”中添加蔗糖的原因是提供碳源和维持渗透压,C错误;“检
测生物组织中的糖类”实验中,氢氧化钠用于配制斐林试剂,“检测生物组织中的蛋白
质”实验中,氢氧化钠用于营造碱性环境,D错误。
2.临时装片(2022烟台一模,2)生物学实验中,常需要制作临时装片进行观察。下列有关叙
述错误的是( )
A.制作花生子叶临时切片时,滴加染液后应立即用酒精溶液洗去浮色
B.用藓类叶片观察叶绿体时,制作的临时装片要随时保持有水状态
C.用洋葱表皮观察质壁分离时,应将临时装片放在低倍显微镜下观察
D.制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片时,解离后的根尖应先漂洗后染色
答案 A 用苏丹Ⅲ染液对花生子叶切片染色3 min后需用体积分数为50%的酒精,洗
去浮色,A错误;藓类临时装片中的叶片应随时保持有水状态,以使叶片保持正常生活状态,
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B正确;用低倍显微镜观察原生质层逐渐与细胞壁分离,即发生质壁分离现象,C正确;制
作洋葱根尖细胞有丝分裂装片的步骤是解离→漂洗→染色→制片,D正确。
知识归纳 观察根尖分生区组织细胞有丝分裂实验的操作步骤:解离(目的是使细胞分
离)→漂洗(洗去解离液,防止解离过度)→染色(用甲紫等碱性染料使染色体着色)→制片
→观察(遵循先低倍镜观察后高倍镜观察的原则)。
3.洋葱的用途(2022潍坊二模,16)(不定项)紫色洋葱鳞片叶富含还原糖,鳞片叶外表皮呈
紫色,内表皮无色透明,而管状叶呈绿色。因分布广泛,易于取材,洋葱常作为生物学实验
材料。下列说法正确的是( )
A.将洋葱鳞片叶组织样液中加入斐林试剂,随即便可观察到砖红色沉淀
B.在观察植物细胞的失水和吸水实验中,宜用紫色洋葱鳞片叶外表皮
C.探究洋葱管状叶中光合色素的种类时,可用纸层析法对色素进行分离
D.在低温诱导染色体数目变化的实验中,常用卡诺氏液固定洋葱根尖细胞形态
答案 BCD 将洋葱鳞片叶(应使用内表皮)组织样液中加入斐林试剂,还需水浴加热才
能观察到砖红色沉淀,A错误;在观察植物细胞的失水和吸水实验中,宜用紫色洋葱鳞片叶
外表皮,因为它是成熟的植物细胞,有紫色中央液泡,便于观察质壁分离和质壁分离复原现
象,B正确;探究洋葱管状叶中光合色素的种类时,可用纸层析法对色素进行分离,在层析
液中溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散速度快,反之则慢,C正确;低温诱导染色体数
目变化的实验中,在低温处理后,常用卡诺氏液固定洋葱根尖细胞形态,D正确。
知识归纳 光合色素提取的原理是光合色素易溶解于有机溶剂。分离光合色素的原理
是不同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速度快,反之则
慢。
4.同位素标记法(2022淄博二模,2)同位素标记法是生物学研究的常用技术。下列关于同
位素的应用实例,说法正确的是( )
A.用14C标记CO 探明了CO 中碳元素在光合作用过程中的转移途径
2 2
B.小白鼠吸入18O 后呼出的二氧化碳不含有18O,尿液中含有H 18 O
2 2
C.用32P标记噬菌体的DNA并以此侵染细菌意在证明蛋白质不是遗传物质
D.探究DNA复制方式时,15N15N-DNA位于离心管的底部,放射性强于15N14N-DNA
答案 A 用14C标记CO ,然后追踪放射性14C的去向,最终探明了CO 中碳元素在光合
2 2
作用过程中的转移途径,A正确;小白鼠吸入的18O 参与有氧呼吸的第三阶段,生成H 18 O,
2 2
H 18 O又可以参与有氧呼吸的第二阶段,生成C18O ,同时H 18 O还可以经肾脏随尿液排出,
2 2 2
B错误;用32P标记噬菌体的DNA并以此侵染细菌不能证明蛋白质不是遗传物质,因为噬
菌体的蛋白质没有进入细菌细胞中,C错误;探究DNA复制方式时,用15N标记DNA,15N
没有放射性,D错误。
知识归纳 常用的同位素有的具有放射性,如14C、32P、3H、35S等;有的不具有放射性,是
稳定同位素,如15N、18O等。
5.生命科学史(2022聊城一模,6)生命科学的发现离不开科学方法和科学精神,往往需要几
代科学家的努力才能完成。下列有关生命科学史的叙述,错误的是( )
A.沃森和克里克依据威尔金斯等提供的DNA衍射图谱推算出DNA呈螺旋结构
B.格里菲斯以小鼠为实验材料得出S型肺炎链球菌的遗传物质是DNA
C.孟德尔用F 与矮茎豌豆杂交,后代中出现了高茎和矮茎且数量比接近1∶1,这属于假说
1
—演绎法中的实验验证过程
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D.摩尔根和他的学生发明了测定基因位于染色体上相对位置的方法
答案 B 沃森和克里克依据威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱及有关数据,推
算出DNA分子呈螺旋结构,A正确;格里菲斯以小鼠为实验材料进行了体内转化实验,得
出的结论是加热致死的S型细菌存在使R型活细菌发生转化的活性物质——转化因子,
但并没有证明转化因子是DNA,B错误;孟德尔用F 与矮茎豌豆杂交,后代中出现了高茎
1
和矮茎且数量比接近1∶1,这属于假说—演绎法中的实验验证过程,C正确;摩尔根和他的
学生发明了测定基因位于染色体上相对位置的方法,并绘制了第一幅果蝇各种基因在染
色体上的相对位置图,D正确。
己组
复杂情境
教材基础实验变式(2022天津河北一模,9—10)拟南芥已成为全球应用最广泛的模式植物,
阅读以下材料,完成下列1—2小题。
贝壳杉烷二萜(Ra)是拟南芥的代谢产物,能够通过调节生长素的运输来影响拟南芥
的生长发育。为探究Ra对拟南芥生长的影响,研究人员选择长势一致的野生型拟南芥
幼苗置于含有不同浓度Ra的培养基上培养,于5 d后取出,测定幼苗主根长以及统计侧
根和侧根原基数,侧根原基(侧根早期分化状态)按照由早到晚的发展过程分为A、B、
C、D四个时期。实验结果如图及表所示。
表 不同浓度Ra对野生型拟南芥主根及侧根生长的影响
Ra浓度 CK(对照组) 40 μmol/L 60 μmol/L 80 μmol/L
主根长(cm) 4 3.9 3.0 2.9
侧根数(个) 27 24 23 14
1.以下说法正确的是( )
A.生长素在幼嫩部位的运输方向为从上端运输到下端
B.生长素只通过促进细胞分裂来促进野生型拟南芥幼苗生根
C.低浓度Ra抑制幼苗根的生长,高浓度Ra对幼苗根的生长无明显作用
D.Ra浓度为80 μmol/L时,对C、D期的侧根原基有明显的抑制作用
答案 D 生长素在幼嫩部位的运输属于极性运输,其运输方向为从形态学上端到形态
学下端,A错误;生长素可通过促进细胞伸长来促进生长,B错误;分析表格,与CK组对比
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可知,不同浓度的Ra对幼苗根的生长均为抑制作用,C错误;分析柱形图可知,与CK组对
照,Ra浓度为80 μmol/L时,对C、D期的侧根原基有明显的抑制作用,D正确。
2.研究人员以野生型与突变体(敲除PIN蛋白基因的拟南芥幼苗)为材料,证明了Ra对根
尖部位生长素分布变化的影响是通过对生长素极性运输蛋白(PIN蛋白)的调节作用实现
的,分析相关说法不正确的是( )
A.幼苗生根是生长素及多种激素共同作用的结果
B.实验所用培养基应提供幼苗生长发育所需的水、无机盐、氮源
C.用80 μmol/L Ra处理突变体拟南芥,会导致主根长度缩短、侧根数变少
D.生长素是一种信息分子,在植物体内通过主动运输出细胞发挥作用
答案 C 幼苗生根是生长素及多种激素共同调节的结果,还与环境因素有一定的关
系,A正确;拟南芥幼苗可以进行光合作用,固定空气中的二氧化碳,故实验所用培养基可
主要提供幼苗生长发育所需的水、无机盐、氮源,B正确;突变体拟南芥中没有PIN蛋白
基因,不能合成PIN蛋白,进而不会受Ra对根尖生长素分布的影响,因此用80 μmol/L Ra
处理突变体拟南芥,其主根长度和侧根数与对照组无明显差别,C错误;生长素是一种信息
分子 , 在植物体内通过主动运输出细胞发挥作用 ,D正确。
3.大肠杆菌增殖(2022天津和平二模,5)研究人员将含14N-DNA的大肠杆菌转移到
15NH Cl培养液中,培养24 h后提取子代大肠杆菌的DNA,将DNA热变性处理,形成单链。
4
然后进行密度梯度离心,管中出现的两种条带分别对应如图的两个波峰,下列叙述中不正
确的是( )
A.大肠杆菌增殖一代所需时间为8 h
B.热变性处理后,破坏了DNA分子的氢键
C.延长培养时间,两种条带对应的峰值均会增大
D.若DNA不经热变性处理,直接密度梯度离心,试管中也会出现两种条带
答案 C 由题图可知,大肠杆菌增殖3次用时24 h,故增殖一代所需时间为8 h,A正确;
热变性处理使DNA形成单链,说明破坏了DNA分子的氢键,B正确;延长培养时间,14N条
带对应的峰值一般不变,15N条带对应的峰值将会增大,C错误;若DNA不经热变性处理,
直接密度梯度离心,试管中会出现中带(14N/15N)和重带(15N/15N)两种条带,D正确。
4.放射性同位素标记(2022天津和平一模,4)将定量的放射性同位素标记的胰岛素、定量
的抗胰岛素抗体与待检测的血液混合,待检测血液中的胰岛素就会与带标记胰岛素竞争,
与抗胰岛素抗体结合;再将形成的“抗原—抗体”复合物分离出来,检测其放射性强度。
下列相关叙述不正确的是( )
A.可以用放射性同位素35S来标记胰岛素
B.该方法应用的是抗原与抗体特异性结合的原理
C.利用该方法可以诊断糖尿病患者病因是否是胰岛素分泌不足
D.“抗原—抗体”复合物放射性越强,说明待测血液中胰岛素含量越高
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答案 D 胰岛素的组成元素有C、H、O、N、S,故可用放射性同位素35S来标记胰岛
素,A正确;抗体具有特异性,可与相应的抗原发生特异性结合,B正确;“抗原—抗体”复合
物放射性越强,说明待测血液中的胰岛素与带标记胰岛素竞争的越少,则待测血液中胰岛
素含量越低,利用此方法可以诊断糖尿病患者的病因是否是由胰岛素分泌不足引起的,C
正确,D错误。
第十单元 实验与探究
专题 28 实验与探究
情境应用
简单情境
1.实验中的温度控制(2022北京石景山一模,15)生物学实验经常需要控制温度才能呈现
应有的实验结果。下列叙述不正确的是( )
A.利用斐林试剂鉴定样液中还原糖时,需要50~65 ℃水浴加热
B.利用二苯胺鉴定溶解于NaCl溶液的DNA时,需要沸水浴加热
C.利用制成的葡萄酒制作葡萄醋时,需要适当降低发酵温度
D.PCR时,需将反应体系的温度控制在90~95 ℃以使DNA解旋
答案 C 斐林试剂检测还原糖适宜水浴温度为50~65 ℃,二苯胺检测DNA需沸水浴,
酵母菌的适宜发酵温度为18~30 ℃,醋酸菌的适宜发酵温度为30~35 ℃,PCR时将温度
控制在90 ℃以上,以打开氢键使DNA解旋,C错误。
2.科学思维与方法(2022福建八地市二模,3)生物科学发展离不开科学思维与科学研究方
法的运用,下列叙述错误的是( )
A.鲁宾和卡门运用同位素标记法发现了光合作用暗反应的过程
B.沃森和克里克运用模型的方法构建了DNA的结构模型
C.摩尔根运用假说—演绎法将基因定位在染色体上
D.孟德尔运用统计学方法和概率论发现了分离定律
答案 A 鲁宾和卡门用同位素标记法发现光合作用释放的氧气来自水,A错误。
复杂情境
3.排除干扰的方法(2022山东临沂二模,4)在生物学实验中,排除干扰是实验成功的关键。
以下说法正确的是( )
A.探究酵母菌呼吸方式时,无氧组封口后放置片刻再检测CO ,以排除装置中残留CO 的
2 2
干扰
B.从胰腺中提取胰岛素时,先结扎胰管使胰腺萎缩,以防止胰蛋白酶影响胰岛素纯度
C.在PCR扩增前获取DNA模板时,可用冷酒精溶解蛋白质后过滤以排除蛋白质干扰
D.用PCR检测目的基因是否成功转录时,需先用限制酶处理细胞提取液以排除目的基因
的干扰
答案 C 用于测定酵母菌无氧呼吸的装置中,无氧组封口后放置片刻,是为了消耗瓶中
的氧气,以确保通入澄清石灰水中的CO 是由无氧呼吸产生的,排除有氧呼吸产生的CO
2 2
的干扰,A错误;胰腺含分泌消化酶的外分泌腺和分泌激素的内分泌腺,胰岛素是蛋白质,
会被消化液中的蛋白酶催化水解,所以先结扎胰管使胰腺萎缩,以防止胰蛋白酶将胰岛素
降解而导致胰岛素的提取失败,而不是影响胰岛素的纯度,B错误;用PCR检测目的基因
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是否成功转录时,提取细胞中的RNA进行核酸分子杂交即可,不需要先用限制酶处理细
胞提取液以排除目的基因的干扰,D错误。
4.实验中的颜色反应(2022河北衡水二模,21)在生物学实验中,特定颜色的出现成为鉴定
某种物质的重要依据。下列相关的实验分析中正确的是( )
A.利用植物组织样液与斐林试剂在水浴加热条件下的颜色可确定还原糖的种类
B.在高倍显微镜下观察病毒遗传物质与甲基绿吡罗红的染色情况确定病毒核酸的种类
C.在添加了氨基酸的培养液中加入双缩脲试剂后,可根据紫色深浅情况确定蛋白质含量
D.利用显微镜观察被苏丹Ⅲ染液染色的花生子叶临时装片可在细胞内和细胞间隙看到
脂肪颗粒
答案 D 利用斐林试剂只能鉴定组织样液中是否含有还原糖,但不能确定还原糖的种
类,A错误;病毒在高倍显微镜下不可见,只有借助电子显微镜才能看到,B错误;氨基酸不
能与双缩脲试剂发生反应,C错误;在做花生子叶临时装片时,部分细胞被损伤,其中的脂
肪会存在于细胞间隙,因此染色后可在细胞内和细胞间隙看到脂肪颗粒,D正确。
5.对比实验(2022安徽合肥三模,1)设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,
来探究某种因素与实验对象的关系,这样的实验叫对比实验。下列关于课本实验中对比
实验的分析,正确的是( )
A.探究酵母菌呼吸作用类型的实验中,常用溴麝香草酚蓝溶液检测是否产生CO
2
B.鲁宾和卡门用18O分别标记C18O 和H 18 O,通过检测O 的相对分子质量探究光合作用
2 2 2
产生的O 中氧的来源
2
C.探究细胞大小与物质运输的关系实验中,琼脂块的大小会影响NaOH扩散的深度
D.用32P和35S分别标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,检测到放射性分别出现在
沉淀物和上清液中
答案 B 探究酵母菌呼吸作用类型的实验中,根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝溶
液变成黄色的时间长短可检测酵母菌培养液中CO 的产生情况,A错误;鲁宾和卡门用
2
18O分别标记H 18 O和C18O ,两组中产生的氧气相对分子质量不同,两组对照说明光合作
2 2
用释放的氧气全部来自水,而不是来自二氧化碳,B正确;NaOH进入琼脂块的速率是相同
的,与琼脂块的大小无关,C错误;由于32P标记的是DNA,而35S标记的是蛋白质,故用
32P、35S分别标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,离心后放射性分别主要出现在沉
淀物、上清液中,D错误。
易混易错 区分对照实验与对比实验
对照实验要设立对照组,通过空白对照,说明所施加的自变量对因变量的影响。对比
实验一般没有空白对照,设多个实验组,最典型的例子就是探究酵母菌的呼吸作用方式。
复杂陌生情境
6.实验方案的设计(2022福建漳州三模,18)垂体和下丘脑的病变都可引起甲状腺功能异
常。现有甲、乙两人都表现为甲状腺激素水平低下,通过给两人注射适量的TRH,分别测
定每个人注射前30 min和注射后30 min的TSH浓度来鉴别病变部位是垂体还是下丘
脑。测定结果如表。回答下列问题:
组别 TSH浓度(mU/L)
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注射前 注射后
健康人 9 30
甲 1 2
乙 2 29
(1)甲的病变部位可能是 ,判断依据是 。
(2)TRH和TSH的化学组成不同,但是它们的作用方式具有一些共同的特点,如
等(写出两点)。
(3)给小白鼠注射TSH,会使下丘脑的TRH分泌减少。基于对甲状腺分泌分级调节的认
识,对此现象的解释有两种观点:
观点1认为TSH直接对下丘脑进行反馈调节;
观点2认为TSH通过促进甲状腺分泌甲状腺激素,甲状腺激素对下丘脑进行反馈调节。
为证明哪个观点正确,某生物兴趣小组设计并实施了相关实验,请完善以下实验方案并预
期实验结果。
①实验方案:
选取生长发育正常的小白鼠分为A、B两组,分别测定它们的基础TRH分泌量。A组小
白鼠摘除垂体, ,B组小白鼠 ,一段时间后测定
A、B两组小白鼠的TRH分泌量,并分别与基础TRH分泌量比较。
②预期结果及结论:
若 ,则表明观点1正确。
若 ,则表明观点2正确。
若 ,则表明观点1、观点2均正确。
答案 (1)垂体 注射适量TRH后,TSH水平并未明显恢复 (2)微量和高效;通过体液运
输;作用于靶器官、靶细胞(写出两点即可) (3)①注射适量甲状腺激素 摘除甲状腺,注
射适量TSH ②仅B组TRH分泌量明显减少 仅A组TRH分泌量明显减少 A、B组
TRH分泌量均明显减少
解析 (1)甲注射促甲状腺激素释放激素后,促甲状腺激素的浓度基本不变,说明甲个体发
生病变的部位不是下丘脑,可能是垂体。乙注射促甲状腺激素释放激素后,促甲状腺激素
的浓度显著升高,说明乙个体发生病变的部位可能是分泌促甲状腺激素释放激素的下丘
脑。(2)TRH和TSH都是激素,激素调节的特点有微量和高效、通过体液运输、作用于
靶器官、靶细胞。(3)实验目的是探究TSH的作用部位是下丘脑还是甲状腺,故可将健康
小白鼠分为A、B两组,测定两组TRH浓度的初始值。A组小白鼠摘除垂体,B组小白鼠
摘除甲状腺,A组注射适量甲状腺激素,B组注射适量TSH,一段时间后测定两组小白鼠
TRH浓度,即可根据TRH的浓度变化作出判断。
庚组
简单情境
1.实验分析(2022浙江宁波十校联考,7)为验证酶的特性,进行了相关实验,基本过程如表
所示:
试管号 1 2 3 4 5 6
本尼迪特(斐林)
2 2 2 2 2 2
试剂 (mL)
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1%淀粉溶液
3 — 3 — 3 —
(mL)
2%蔗糖溶液
— 3 — 3 — 3
(mL)
稀释的人新鲜
— — 1 1 — —
唾液(mL)
蔗糖酶溶液
— — — — 1 1
(mL)
据表分析,下列叙述正确的是( )
A.本实验中的本尼迪特(斐林)试剂可换成碘-碘化钾溶液(碘液)
B.若1、5号试管中都出现红黄色(砖红色)沉淀,则蔗糖酶溶液中含有还原糖
C.对照2、4、6号三支试管的结果,可以得出唾液淀粉酶具有专一性的结论
D.本实验的自变量是酶的种类和底物种类
答案 D 本实验中的本尼迪特(斐林)试剂若换成碘-碘化钾溶液(碘液),则无法检测蔗糖
及其水解产物,A错误;若1、5号试管中都出现红黄色(砖红色)沉淀,则推测淀粉溶液中
混有还原糖,B错误;对照2、4、6号试管的结果,可知唾液淀粉酶不能水解蔗糖,但不能
说明唾液淀粉酶具有专一性,C错误;本实验的目的是探究酶的专一性,自变量是酶的种类
和底物种类,D正确。
复杂情境
2.实验设计与分析(2022浙江温州二模,30)禽类的视觉系统对于光照条件的变化特别敏
感。研究表明,不同单色光会影响禽类体内激素水平的变化,从而影响禽类的生长发育。
为阐明上述影响的具体机理,研究人员设计了实验方案,请完善实验思路,预测实验结果并
分析。
(1)完善实验思路:
①选取某品种健康的、生长状况相同的0日龄雄性肉鸡若干, ,每个处理
组3个重复,分别在相同强度、相同角度的红、绿、蓝、白色 LED光源下饲养,每天23
h光照,自由采食与饮水。
②肉鸡饲养6周,分别在第0、14、28和42天对肉鸡进行采血,血液经 处理获得
血浆,检测其中甲状腺激素和生长激素的含量。
③统计分析相关数据。
(2)实验结果:
①各组结果均出现甲状腺激素含量先降低后升高和生长激素含量逐渐升高。
②与白光组相比,绿光组实验结果差异最为明显:绿光处理使肉鸡的生长激素含量高于白
光组,而甲状腺激素含量则在28日龄前较白光组低,28日龄后较白光组高。白光组实验
结果如图所示,请将坐标系补充完整,并用曲线表示出绿光组的实验结果。
(3)实验分析:
①实验说明。光照影响肉鸡生长发育的调节方式是 。光照引起甲
状腺激素分泌的调节过程为光照→视觉神经→ →下丘脑
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→促甲状腺激素释放激素→ → →甲状腺→甲状腺激素,其中下
丘脑作为反射弧的 ,产生促甲状腺激素释放激素。
②与白光相比,在28日龄前绿光促进生长发育不明显,28日龄后表现显著,其原因可能是
在28日龄前 ,只是通过提高生长激素含量而促进生长,在
28日龄后,绿光则通过提高两种激素含量共同促进肉鸡的生长发育。
答案 (1)①(随机)均分为4组 ②离心/静置 (2)(需在坐标系右侧补充表示“生长激素
含量”的纵坐标;曲线起点要与白光组基本相同,且趋势与题意匹配。)
(3)①神经调节和体液调节/神经—体液(神经-体液)调节 大脑皮层神经中枢(→传出神
经) 垂体 促甲状腺激素 效应器 ②绿光降低了甲状腺激素的含量
解析 (1)①本实验的目的是研究不同单色光影响禽类生长发育的机理,实验选取了红、
绿、蓝、白色光源,因此实验需分为四组。②血液经离心或静置处理可获得血浆,从而检
测其中甲状腺激素和生长激素的含量。(2)实验结果表明,绿光处理使肉鸡的生长激素含
量高于白光组,而甲状腺激素含量则在28日龄前较白光组低,28日龄后较白光组高,此外
曲线总体变化趋势为甲状腺激素含量先降低后升高和生长激素含量逐渐升高,据此可在
白光组结果的基础上绘出绿光组结果。(3)①禽类的视觉系统对于光照条件的变化特别
敏感,不同光照下禽类的激素水平也在发生变化,因此光照通过神经—体液(神经-体液)调
节方式调节肉鸡的生长发育。光照引起甲状腺激素分泌的调节过程为光照→视觉神经
→大脑皮层神经中枢(→传出神经)→下丘脑→促甲状腺激素释放激素→垂体→促甲状腺
激素→甲状腺→甲状腺激素,其中下丘脑是反射弧的效应器。②在28日龄前,绿光降低
了甲状腺激素的含量,因此对促进生长发育不明显。
易错提醒 禽类的视觉系统对于光照条件的变化特别敏感,因此不要忽略神经系统在调
节中发挥的作用。
3.实验探究(2022浙江嘉兴二模,30)胰岛β(B)细胞是可兴奋细胞,动作电位的形成是胰岛
β细胞分泌胰岛素必不可少的条件。科学家发现多巴胺(DA)能抑制胰岛β细胞分泌胰岛
素,胰岛β细胞质膜上具有DA的两种受体:D 受体和D 受体。为研究两种受体在多巴胺
1 2
(DA)抑制胰岛β细胞分泌胰岛素中的作用,某实验小组进行了如下实验。
材料和试剂:适宜浓度的DA,含胰岛β细胞的无糖培养液(β-cell),基础浓度葡萄糖溶液
(2.8G),高浓度葡萄糖溶液(16.7G),D 受体激动剂(SKF),D 受体激动剂(Quin)和D 受体阻
1 2 2
断剂(Eti)(注:激动剂是指能与受体特异性结合,并发挥受体功能的物质,阻断剂是指能与
受体特异性结合,并阻止受体发挥功能的物质)。
实验分组和结果:
组别 处理 胰岛素浓度 差异性
1 β-cell+2.8G 20.63±1.96 —
2 β-cell+16.7G 81.15±6.34 与组1有差异
3 β-cell+16.7G+DA 39.21±3.03 与组2有差异
4 β-cell+16.7G+SKF 72.39±6.87 与组2无差异
5 β-cell+16.7G+Quin 42.79±5.21 与组3无差异
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回答下列问题:
(1)组1和组2的对照说明 。组4和组5
的目的是研究 在多巴胺抑制胰岛β细胞分泌胰岛素中的作用,由实验
结果可知,DA抑制胰岛β细胞分泌胰岛素与DA的 受体结合有关。
(2)若采用D 受体阻断剂进行实验(β-cell+16.7G+DA+Eti),胰岛素分泌量与组2和组3的
2
差异性如何? 。
(3)对胰岛β细胞膜电位研究发现,胞内葡萄糖含量上升,会刺激细胞打开Na+通道,引起
和反极化,从而使胰岛β细胞以 方式释放胰岛素。DA能引起胰岛β细胞膜K+通
道大量开放,请参照组2的膜电位变化曲线(图1),在图2中画出顺序添加16.7G和DA后
胰岛β细胞膜电位的变化情况曲线。
图1
图2
(4)根据上述实验,阐述DA抑制胰岛β细胞分泌胰岛素的具体机制: 。
答案 (1)较高浓度葡萄糖可促进胰岛β细胞分泌胰岛素 D 受体和D 受体 D (2)胰
1 2 2
岛素分泌量与组2相近,与组3有差异 (3)去极化 胞吐
(4)DA与胰岛β细胞膜上的D 受体结合,膜上K+通道打开,使胰岛β细胞的动作电位提前
2
恢复,从而抑制胰岛素的释放
解析 (1)组2添加了高浓度葡萄糖溶液,胰岛β细胞分泌胰岛素的量明显高于只添加基
础浓度葡萄糖溶液的组1,因此组1和组2对照说明较高浓度葡萄糖可促进胰岛β细胞
(胰岛B细胞)分泌胰岛素。组4和组5分别添加了D 受体激动剂和D 受体激动剂,目的
1 2
是研究D 受体和D 受体在多巴胺抑制胰岛β细胞分泌胰岛素中的作用。实验结果表明,
1 2
组5与组3结果无明显差异,说明DA抑制胰岛β细胞分泌胰岛素与DA的D 受体结合
2
有关。(2)若采用D 受体阻断剂进行实验,由于D 受体不能正常发挥作用,胰岛素分泌量
2 2
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应与组2相近,显著高于组3。(3)胞内葡萄糖含量上升,会刺激胰岛β细胞打开Na+通道,
引起去极化和反极化,从而使胰岛β细胞分泌胰岛素,由于胰岛素是大分子,因此采用胞吐
的方式。DA能引起细胞膜上K+通道的开放,则有利于复极化过程,因此在高糖刺激后再
添加DA,可以加快动作电位的恢复。(4)DA与胰岛β细胞的D 受体结合后,胰岛β细胞
2
膜上K+通道打开,使得胰岛β细胞的动作电位提前恢复,从而抑制了胰岛素的分泌,这是
DA抑制胰岛β细胞分泌胰岛素的可能机制。
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