高三生物二輪專題復習專題12實驗與探究講義

專題12實驗與探究知識網(wǎng)絡熱點題型一教材基礎(chǔ)實驗及其拓展分析典例1（2022·北京市·歷年真題）實驗操作順序直接影響實驗結(jié)果。表中實驗操作順序有誤的是（）選項高中生物學實驗內(nèi)容操作步驟A檢測生物組織中的蛋白質(zhì)向待測樣液中先加雙縮脲試劑A液，再加B液B觀察細胞質(zhì)流動先用低倍鏡找到特定區(qū)域的黑藻葉肉細胞，再換高倍鏡觀察C探究溫度對酶活性的影響室溫下將淀粉溶液與淀粉酶溶液混勻后，在設定溫度下保溫D觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂將解離后的根尖用清水漂洗后，再用甲紫溶液染色A．A B．B C．C D．D【答案】C

【解析】在鑒定蛋白質(zhì)時要先加2mL雙縮脲試劑A液，再向試管中加入4滴雙縮脲試劑B液，A正確；在觀察細胞質(zhì)流動先用低倍鏡找到特定區(qū)域的黑藻葉肉細胞，再換高倍鏡觀察，B正確；探究溫度對酶活性的影響，將對應溫度下保溫的可溶性淀粉溶液與淀粉酶溶液在對應溫度下保溫5min，再進行混合，C錯誤；觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂，將解離后的根尖用清水漂洗后，再用甲紫溶液染色，D正確。故選：C。典例2（2022·福建省·模擬題）酒精是生物學實驗中的常用試劑，以下實驗中關(guān)于酒精的使用有誤的一項是（）A．滴加在蘇丹Ⅲ染色的花生子葉切片上，洗去浮色使脂肪顆粒清晰可見

B．與鹽酸混合處理洋蔥表皮細胞，使細胞分散利于質(zhì)壁分離現(xiàn)象的觀察

C．加入菠菜葉研磨物中，溶解葉綠體色素得到色素提取液

D．預冷后加入洋蔥研磨液上清液中，使DNA分子析出【答案】B

【解析】用體積分數(shù)為50%的酒精溶液滴加在蘇丹Ⅲ染色的花生子葉切片上，洗去浮色使脂肪顆粒清晰可見，A正確；觀察細胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象，需要保持細胞的活性，不能用酒精與鹽酸混合處理洋蔥表皮細胞，B錯誤；葉綠體中的色素溶于有機溶劑，無水乙醇加入菠菜葉研磨物中，溶解葉綠體色素得到色素提取液，C正確；DNA不溶于酒精溶液，酒精預冷后加入洋蔥研磨液上清液中，使DNA分子析出，D正確。故選：B。典例3（2022·山東省·模擬題）標記技術(shù)在生物學實驗中應用廣泛。下列相關(guān)敘述正確的是（）A．熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗證明構(gòu)成膜的磷脂分子能側(cè)向移動

B．噬菌體侵染大腸桿菌實驗中，32P標記的一組侵染實驗上清液中放射性很高

C．含15N的細菌在含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，子二代細菌的DNA離心會出現(xiàn)兩條帶

D．卡爾文等用14C標記CO2，探明了碳在光合作用中經(jīng)C5和C3轉(zhuǎn)化為糖類【答案】C

【解析】熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗證明構(gòu)成膜的蛋白質(zhì)分子能側(cè)向移動，A錯誤；噬菌體侵染大腸桿菌實驗中，32P標記的是噬菌體的DNA，侵染時噬菌體的DNA進入大腸桿菌，因此沉淀物中放射性很高，B錯誤；含15N的細菌在含14NHCl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，由于DNA進行半保留復制，子一代的DNA均為15N14N，子二代的DNA為15N14N、14N14N，子二代細菌的DNA離心會出現(xiàn)兩條帶（中帶和輕帶），C正確；卡爾文等用14C標記CO2，探明了碳在光合作用中經(jīng)C3轉(zhuǎn)化為糖類和再生為C5，D錯誤。故選：C。題型一攻略1．教材基礎(chǔ)實驗歸納（1）觀察類實驗實驗名稱細胞狀態(tài)觀察對象染色劑生物材料（及特殊要求）觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂裝片死細胞染色體無（為固定裝片）蝗蟲精母細胞觀察植物根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂死細胞染色體甲紫溶液或醋酸洋紅液洋蔥根尖分生區(qū)細胞（染色前需漂洗干凈）使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞活或死細胞細胞無（不用染色）酵母菌細胞、水綿細胞、葉的保衛(wèi)細胞、魚的紅細胞等用高倍顯微鏡觀察葉綠體活細胞葉綠體新鮮的蘚類的葉或菠菜葉、黑藻葉等（2）鑒定、提取類實驗實驗名稱試劑顏色生物材料備注還原糖的鑒定斐林試劑藍色→棕色→磚紅色沉淀蘋果或梨勻漿等現(xiàn)配現(xiàn)用、水浴加熱脂肪的鑒定蘇丹Ⅲ染液橘黃色花生種子切片需用高倍顯微鏡觀察蛋白質(zhì)的鑒定雙縮脲試劑紫色豆?jié){、稀蛋清等先加A液，搖勻，然后加B液酒精的鑒定重鉻酸鉀溶液橙色→灰綠色酵母菌酸性條件CO2的鑒定溴麝香草酚藍水溶液藍→綠→黃酵母菌常溫條件綠葉中色素的提取和分離提取液：無水乙醇；分離液：層析液①胡蘿卜素：橙黃色；②葉黃素：黃色；③葉綠素a：藍綠色；④葉綠素b：黃綠色新鮮的綠葉（如菠菜葉）加入二氧化硅有助于研磨得更充分；碳酸鈣可防止研磨中色素被破壞DNA的粗提取和鑒定二苯胺試劑藍色新鮮洋蔥等沸水浴加熱5min（3）探究類實驗實驗名稱自變量因變量無關(guān)變量探究植物細胞的吸水和失水外界溶液濃度植物細胞的狀態(tài)（中央液泡的大小、原生質(zhì)層的位置及細胞大?。┲参锛毎姆N類、發(fā)育程度、溫度等探究溫度對淀粉酶活性的影響不同溫度酶的活性（加碘液后溶液顏色的變化）pH、底物量、酶量、試管的潔凈程度、反應時間、操作程序等探究pH對過氧化氫酶活性的影響不同pH酶的活性（氣泡的數(shù)量或帶火星的衛(wèi)生香燃燒的猛烈程度）溫度、底物量、酶量、試管的潔凈程度、反應時間、操作程序等探究酵母菌細胞呼吸的方式氧氣的有無CO2生成量（澄清石灰水的渾濁程度或溴麝香草酚藍水溶液變成黃色的時間長短）；酒精的產(chǎn)生（用酸性重鉻酸鉀溶液檢測）葡萄糖溶液的量和濃度、澄清石灰水的量、溫度、pH、錐形瓶的潔凈程度等探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度不同濃度的生長素類似物插條的生根數(shù)量或長度實驗材料的一致性、處理時間的一致性等探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化時間酵母菌種群數(shù)量培養(yǎng)液的成分、培養(yǎng)條件、空間等（4）調(diào)查類實驗調(diào)查類實驗課題調(diào)查對象統(tǒng)計方法計算方法調(diào)查人群中的遺傳病發(fā)病率人群匯總法發(fā)病率＝患病人數(shù)÷被調(diào)查人數(shù)×100%調(diào)查人群中的遺傳病的遺傳方式患者家系匯總法繪制圖表或系譜圖進行分析種群密度的取樣調(diào)查活動能力強、活動范圍大的動物標記重捕法個體總數(shù)(N)＝初次捕獲個體數(shù)(n)×再次捕獲個體數(shù)(M)÷重捕的標記個體數(shù)(m)，以此來估計種群密度種群密度的取樣調(diào)查植物或活動能力弱的動物樣方法種群密度＝所有樣方種群密度的平均值調(diào)查當?shù)剞r(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動情況農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)匯總法能量傳遞效率＝[第(n＋1)營養(yǎng)級同化量÷第n營養(yǎng)級同化量]×100%土壤中小動物類群豐富度的研究土壤中小動物記名計算法或目測估計法—2．教材經(jīng)典實驗的選材與方法實驗名稱實驗選材實驗方法備注光合作用的發(fā)現(xiàn)（需光和O2的產(chǎn)生）綠色植物遮光法實驗前進行饑餓處理同位素標記法用18O分別標記H2O和CO2DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)兩種肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化法S型細菌中存在能使R型細菌轉(zhuǎn)化成S型細菌的“轉(zhuǎn)化因子”兩種肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化法DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)和多糖不是大腸桿菌和噬菌體放射性同位素標記法注意誤差分析生長素的發(fā)現(xiàn)胚芽鞘對照法感受光刺激的部位是胚芽鞘尖端，單側(cè)光對植物向光生長產(chǎn)生某種影響胚芽鞘、瓊脂對照法尖端產(chǎn)生生長素，向下運輸，促進尖端下部的生長3.教材中涉及的經(jīng)典研究方法和技術(shù)（1）常見的實驗方法教材經(jīng)典實驗實驗方法分離各種細胞器差速離心法探究酵母菌細胞呼吸的方式對比實驗法分離綠葉中的色素紙層析法觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂染色法摩爾根證明基因在染色體上假說—演繹法赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌的實驗放射性同位素標記法制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建物理模型法證明DNA進行半保留復制同位素標記法和密度梯度離心法估算種群密度（活動能力強的動物）標記重捕法估算種群密度（植物或活動能力弱的動物）樣方法種群數(shù)量增長模型構(gòu)建數(shù)學模型法探究酵母菌種群數(shù)量的變化抽樣檢測法土壤中小動物類群豐富度的研究取樣器取樣法（2）實驗條件的常用控制方法①物理方法類實驗條件常用控制方法增加水中的氧氣泵入空氣或放入綠色植物減少水中的氧氣容器密封或油膜覆蓋或用涼開水除去光合作用對細胞呼吸的干擾植株遮光得到單色光棱鏡色散或彩色薄膜濾光除去葉片中的葉綠素于酒精中隔水加熱②化學藥劑類實驗條件常用控制方法提供CO2的方法NaHCO3溶液除去容器中的CO2NaOH溶液③滅菌方法：培養(yǎng)基用高壓蒸汽滅菌；接種環(huán)（針）用火焰灼燒滅菌；雙手用肥皂洗凈，擦干后用體積分數(shù)為70%的酒精消毒；整個接種過程都在實驗室無菌區(qū)進行。4．實驗材料的“一材多用”和“同材異用”（1）洋蔥是教材實驗中的“一材多用”（2）“同材異用”——鹽酸作用涉及的實驗名稱作用原理規(guī)范表述設置酸性條件探究pH對酶活性的影響過氧化氫酶在酸性環(huán)境（5%的鹽酸）下，空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，失去活性解離（與酒精混合配制成解離液）觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂鹽酸和酒精混合液（1∶1）能使根尖組織中的細胞相互分離開來（3）“同材異用”——酒精作用實驗名稱酒精濃度記憶要點洗去浮色生物組織中脂肪的檢測體積分數(shù)為50%的酒精濃度低，能洗去浮色即可溶劑綠葉中色素的提取和分離無水乙醇（或在體積分數(shù)為95%的乙醇中加入適量無水碳酸鈉）作為提取溶劑，純度要求高配制解離液觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂體積分數(shù)為95%的酒精和質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸混合（1∶1）特殊用途，濃度固定殺死、防腐土壤中小動物類群豐富度的研究體積分數(shù)為70%的酒精濃度不高不低，達到殺死、防腐效果即可熱點題型二分析和評價實驗方案典例1（2022·廣東省佛山市·月考試卷）為研究Cu2+和Cl對唾液淀粉酶活性的影響，某小組設計了如下操作順序的實驗方案：

甲組：CuSO4溶液緩沖液淀粉酶溶液淀粉溶液保溫檢測

乙組：NaCl溶液緩沖液淀粉酶溶液淀粉溶液保溫檢測

丙組：蒸餾水緩沖液淀粉酶溶液淀粉溶液保溫檢測

各組試劑量均適宜，下列對該實驗方案的評價，不合理的是（）A．緩沖液的pH應控制為最適pH B．設置的對照實驗能達成實驗目的

C．宜選用碘液來檢測淀粉的剩余量 D．保溫的溫度應控制在37℃左右【答案】B

【解析】緩沖液的作用是為了調(diào)節(jié)pH值，維持pH穩(wěn)定的，本實驗pH值以及溫度都是無關(guān)變量，為了避免溫度和pH值對實驗的干擾，因此溫度和pH值都應該設置到最適，A、D正確；甲乙兩組實驗中除了有Cu2+和Cl，還有硫酸根離子和鈉離子，需要排除二者對實驗的干擾，因此對照組還需要再設置一組排除硫酸根離子和鈉離子干擾的對照實驗，因此設置的對照實驗只有一組不能達成實驗目的，B錯誤；本實驗的因變量可以是淀粉的剩余量，根據(jù)碘遇淀粉變藍可以檢測實驗中淀粉是否有剩余，與對照組相比較說明Cu2+和Cl對唾液淀粉酶活性的影響，C正確。選：B。典例2（2022·湖北省·模擬題）咔唑是一種含N有機物，有潛在致癌性，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定難以清除。為了獲得高效降解咔唑的微生物，研究人員設計了下圖所示的實驗方案。下列針對該方案的表述錯誤的是（

）A．加入無菌水稀釋前的油田淤泥樣品無需滅菌

B．在CNFM中加入咔唑的培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基

C．固體平板培養(yǎng)基培養(yǎng)的目的是分離得到降解咔唑的微生物

D．利用顯微鏡直接計數(shù)測量經(jīng)多瓶培養(yǎng)后培養(yǎng)瓶中目標微生物的數(shù)量小于實際值【答案】D【解析】加入無菌水稀釋前的油田淤泥樣品無需滅菌，否則會殺死目的微生物，A正確；

在CNFM中加入咔唑的培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基，B正確；固體平板培養(yǎng)基培養(yǎng)的目的是分離得到降解咔唑的微生物，C正確；利用顯微鏡計數(shù)時，不能區(qū)分死菌與活菌，所以測量經(jīng)多瓶培養(yǎng)后培養(yǎng)瓶中目標微生物的數(shù)量大于實際值，D錯誤。故選：D。

典例3（2021·福建省廈門市·模擬題）天然黃綠葉（ygl）突變體玉米，其表現(xiàn)為籽粒重量和穗重均降低，實驗探究ygl突變體產(chǎn)量下降的機理。

（1）研究發(fā)現(xiàn)，ygl突變體的Z基因中插入了51個堿基對，該變異類型為__________。

（2）ygl突變體的葉綠素含量低，會導致發(fā)生在________（場所）的光反應為暗反應提供的________減少，進而影響玉米產(chǎn)量。研究者對野生型和ygl突變體中葉綠素前體物質(zhì)進行檢測，結(jié)果如圖。該實驗結(jié)果為_________________________________________。請推測ygl突變體中葉綠素含量下降的原因可能是____________________________________________________________________________________________________。

（3）實驗檢測野生型和ygl突變體中某些基因的mRNA相對含量，結(jié)果如表。含量組別光反應相關(guān)基因

mRNA相對含量胚乳傳遞細胞形成相關(guān)基因

mRNA相對含量野生型1.71.0ygl突變體0.60.3注：胚乳傳遞細胞為胚乳傳遞營養(yǎng)物質(zhì)，間接影響籽粒中淀粉的積累根據(jù)該實驗結(jié)果，請推測ygl突變體產(chǎn)量下降的機理________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

（4）在世界范圍內(nèi)，水澇是影響玉米產(chǎn)量的主要因素。為驗證Z基因能夠提高在水澇條件下玉米的光合速率，設計了如下實驗方案：對ygl突變體進行了6天的淹水處理，野生型不做淹水處理。在水淹0天、6天后分別檢測兩組的葉綠素前體物質(zhì)含量。請評價該實驗方案并加以完善________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！敬鸢浮浚?）基因突變（2）葉綠體的類囊體膜上ATP、NADPHygl突變體中葉綠素前體物質(zhì)A和P的含量均高于野生型由于Z基因突變導致ygl突變體不能將葉綠素前體物質(zhì)轉(zhuǎn)化成葉綠素

（3）光反應相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄量下降，從而影響光反應，進而影響暗反應有機物的合成；胚乳傳遞細胞形成相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄量下降，間接影響籽粒中淀粉的積累，從而影響到籽粒重量

（4）該實驗方案存在兩處缺陷：第一，野生型與ygl突變體應均做6天淹水處理；第二，實驗應檢測CO2的吸收速率（O2的釋放速率/有機物的生成速率）【解析】柱形圖分析：與野生型相比，ygl突變體的葉綠素前體物質(zhì)A和P的含量均高于野生型。表格分析：與野生型相比，ygl突變體的光反應相關(guān)基因mRNA相對含量和胚乳傳遞細胞形成相關(guān)基因mRNA相對含量均低于野生型。（1）由于ygl突變體的Z基因中插入了51個堿基對，因此變異類型為基因突變。

（2）ygl突變體的葉綠素含量低會影響光反應速率下降，導致光反應為暗反應提供的ATP、NADPH減少，進而影響光合作用速率，最終影響玉米產(chǎn)量。由柱形圖可知，ygl突變體中葉綠素前體物質(zhì)A和P的含量均高于野生型。導致ygl突變體中葉綠素含量下降的原因可能是Z基因突變導致ygl突變體不能將葉綠素前體物質(zhì)轉(zhuǎn)化成葉綠素。

（3）根據(jù)表格數(shù)據(jù)推測，ygl突變體產(chǎn)量下降的原因是：光反應相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄量下降，從而影響光反應，進而影響暗反應有機物的合成；胚乳傳遞細胞形成相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄量下降，間接影響籽粒中淀粉的積累，從而影響到籽粒重量。

（4）該實驗方案存在兩處缺陷：第一，野生型與ygl突變體應均做6天淹水處理；第二，實驗應檢測CO2的吸收速率（O2的釋放速率/有機物的生成速率）。題型二攻略解答分析和評價類實驗題的“四看”熱點題型三完善實驗方案典例1（2022·湖南省·歷年真題）當內(nèi)外環(huán)境變化使體溫波動時，皮膚及機體內(nèi)部的溫度感受器將信息傳入體溫調(diào)節(jié)中樞，通過產(chǎn)熱和散熱反應，維持體溫相對穩(wěn)定。回答下列問題：

（1）炎熱環(huán)境下，機體通過體溫調(diào)節(jié)增加散熱。寫出皮膚增加散熱的兩種方式____________________________________________________________________________________。

（2）機體產(chǎn)熱和散熱達到平衡時的溫度即體溫調(diào)定點，生理狀態(tài)下人體調(diào)定點為37℃。病原體感染后，機體體溫升高并穩(wěn)定在38.5℃時，與正常狀態(tài)相比，調(diào)定點______（填“上移”“下移”或“不變”），機體產(chǎn)熱____________。

（3）若下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞損毀，機體體溫不能維持穩(wěn)定。已知藥物A作用于下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞調(diào)控體溫?，F(xiàn)獲得A的結(jié)構(gòu)類似物M，為探究M是否也具有解熱作用并通過影響下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞調(diào)控體溫，將A、M分別用生理鹽水溶解后，用發(fā)熱家兔模型進行了以下實驗，請完善實驗方案并寫出實驗結(jié)論。分組處理方式結(jié)果甲發(fā)熱家兔模型+生理鹽水發(fā)熱乙發(fā)熱家兔模型+A溶液退熱丙發(fā)熱家兔模型+M溶液退熱丁①__________________發(fā)熱②由甲、乙、丙三組實驗結(jié)果，得出結(jié)論____________________________________。

③由甲、乙、丙、丁四組實驗結(jié)果，得出結(jié)論____________________________________________________________________________________________________________。【答案】（1）①皮膚毛細血管舒張；②汗液的分泌增多（2）上移增加（3）①下丘腦破壞發(fā)熱家兔模型+M溶液②M具有解熱作用③M具有解熱作用并通過影響下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞調(diào)控體溫【解析】（1）在炎熱的環(huán)境中時，皮膚中的熱覺感受器受到刺激后，將興奮傳遞至下丘腦的體溫調(diào)節(jié)中樞，通過中樞的調(diào)節(jié)，使皮膚中的毛細血管舒張，皮膚血流量增多，同時也使汗液的分泌增多等，從而增加散熱。

（2）病原體感染后，機體體溫升高并穩(wěn)定在38.5℃時，與正常狀態(tài)相比，調(diào)定點上移，機體產(chǎn)熱增加。

（3）為探究M是否也具有解熱作用并通過影響下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞調(diào)控體溫，試驗設計中要遵循單一變量原則，丁組的處理為下丘腦破壞發(fā)熱家兔模型+M溶液，由甲、乙、丙三組實驗結(jié)果，得出結(jié)論M具有解熱作用，由甲、乙、丙、丁四組實驗結(jié)果，得出結(jié)論M具有解熱作用并通過影響下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞調(diào)控體溫。典例2（2021·湖北省·歷年真題）使酶的活性下降或喪失的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。酶的抑制劑主要有兩種類型：一類是可逆抑制劑（與酶可逆結(jié)合，酶的活性能恢復）；另一類是不可逆抑制劑（與酶不可逆結(jié)合，酶的活性不能恢復）。已知甲、乙兩種物質(zhì)（能通過透析袋）對酶A的活性有抑制作用。

實驗材料和用具：蒸餾水，酶A溶液，甲物質(zhì)溶液，物質(zhì)溶液，透析袋（人工合成半透膜），試管，燒杯等為了探究甲、乙兩種物質(zhì)對酶A的抑制作用類型，提出以下實驗設計思路。請完善該實驗設計思路，并寫出實驗預期結(jié)果。

（1）實驗設計思路：

取______支試管（每支試管代表一個組），各加入等量的酶A溶液，再分別加等量________，一段時間后，測定各試管中酶的活性。然后將各試管中的溶液分別裝入透析袋，放入蒸餾水中進行透析處理。透析后從透析袋中取出酶液，再測定各自的酶活性。

（2）實驗預期結(jié)果與結(jié)論：

若出現(xiàn)結(jié)果①：__________________________________________________________________。

結(jié)論①：甲、乙均為可逆抑制劑。

若出現(xiàn)結(jié)果②：________________________________________________________________。

結(jié)論②：甲、乙均為不可逆抑制劑。

若出現(xiàn)結(jié)果③：________________________________________________________________。

結(jié)論③：甲為可逆抑制劑，乙為不可逆抑制劑。

若出現(xiàn)結(jié)果④：__________________________________________________________________。

結(jié)論④：甲為不可逆抑制劑，乙為可逆抑制劑?！敬鸢浮浚?）2甲物質(zhì)溶液、乙物質(zhì)溶液（2）透析后，兩組的酶活性均比透析前酶的活性高透析前后，兩組的酶活性均不變加甲物質(zhì)溶液組，透析后酶活性比透析前高，加乙物質(zhì)溶液組，透析前后酶活性不變加甲物質(zhì)溶液組，透析前后酶活性不變，加乙物質(zhì)溶液組，透析后酶活性比透析前高【解析】在探究某種條件對研究對象的影響時，對研究對象進行的除了該條件不同以外，其他條件都應相同。根據(jù)變量設置一組對照實驗，使實驗結(jié)果具有說服力。一般來說，對實驗變量進行處理的，就是實驗組。沒有處理的就是對照組。（1）分析題意可知，實驗目的探究甲、乙兩種物質(zhì)對酶A的抑制作用類型，則實驗的自變量為甲乙物質(zhì)的有無，因變量為酶A的活性，實驗設計應遵循對照與單一變量原則，故可設計實驗如下：取2支試管各加入等量的酶A溶液，再分別加等量甲物質(zhì)溶液、乙物質(zhì)溶液（單一變量和無關(guān)變量一致原則）；一段時間后，測定各試管中酶的活性。然后將各試管中的溶液分別裝入透析袋，放入蒸餾水中進行透析處理。透析后從透析袋中取出酶液，再測定各自的酶活性。

（2）物質(zhì)甲和物質(zhì)乙對酶A的活性有抑制，但作用機理未知，且透析前有物質(zhì)甲和乙的作用，透析后無物質(zhì)甲和物質(zhì)乙的作用，前后對照可推測兩種物質(zhì)的作用機理，可能的情況有：

①若甲、乙均為可逆抑制劑，則酶的活性能恢復，故透析后，兩組的酶活性均比透析前酶的活性高。

②若甲、乙均為不可逆抑制劑，則兩組中酶的活性均不能恢復，故透析前后，兩組的酶活性均不變。

③若甲為可逆抑制劑，乙為不可逆抑制劑，則甲組中活性可以恢復，而乙組不能恢復，故加甲物質(zhì)溶液組，透析后酶活性比透析前高，加乙物質(zhì)溶液組，透析前后酶活性不變。

④若甲為不可逆抑制劑，乙為可逆抑制劑，則甲組中活性不能恢復，而乙組能恢復，故加甲物質(zhì)溶液組，透析前后酶活性不變，加乙物質(zhì)溶液組，透析后酶活性比透析前高。典例2（2022·山東省·模擬題）在決定小麥產(chǎn)量的灌漿期，若遭遇連續(xù)高溫和強光的雙重脅迫，會導致光合系統(tǒng)破壞，造成產(chǎn)量下降。光系統(tǒng)Ⅰ（PSⅠ）和光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）是由蛋白質(zhì)和光合色素組成的復合物，分布于葉綠體類囊體膜中，葉綠體psbA基因編碼的D1蛋白是PSⅡ反應中心的重要蛋白。

（1）推測PSⅠ和PSⅡ具有______功能?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)一種碳納米熒光材料，能吸收紫外光并將其轉(zhuǎn)換為藍紫光，用該材料處理葉綠體后，極大地提高了光合作用效率，分析其原因是______________________________________________________。

（2）科研人員以正常植株和突變植株（psbA基因過量表達）為材料進行實驗，發(fā)現(xiàn)在炎熱晴朗的夏季，兩種類型的植株都出現(xiàn)光合“午睡”現(xiàn)象，且突變植株的光合“午睡”現(xiàn)象弱，分析其原因是_________________________________________________________________。

（3）科研人員在小麥葉面噴施外源水楊酸（SA），有效緩解了高溫強光下的“午睡”現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)外源SA能有效抑制高溫強光脅迫所致的D1蛋白降解，從而保持D1蛋白含量穩(wěn)定。某同學為驗證其機制，設計了如下實驗，請進行完善。（實驗材料和試劑：生理狀況一致的小麥正常植株、SA、清水等）實驗分組實驗條件檢測指標實驗結(jié)果1組：葉面噴施SA的小麥植株？DI蛋白含量？2組：葉面噴施清水的小麥植株3組：葉面噴施清水的小麥植株適宜條件1、2組的實驗條件是：_______________________________________________________。

預期實驗結(jié)果：_______________________________________________________________。【答案】（1）吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能藍紫光更容易被葉綠體中的色素吸收，加快了光反應速率，為暗反應提供充足的NADPH和ATP

（2）D1蛋白含量升高，PSⅡ活性升高，光反應速率升高（3）高溫強光處理1組和3組D1蛋白含量大體相當，高于2組蛋白

【解析】（1）光系統(tǒng)Ⅰ（PSⅠ）和光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）是由蛋白質(zhì)和光合色素組成的復合物，分布于葉綠體類囊體膜中，而葉綠體類囊體薄膜是光反應的場所，據(jù)此可推測PSⅠ和PSⅡ具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的功能。科研人員發(fā)現(xiàn)一種碳納米熒光材料，能吸收紫外光并將其轉(zhuǎn)換為藍紫光，藍紫光更容易被葉綠體中的色素吸收，加快了光反應速率，為暗反應提供充足的NADPH和ATP，因此，用該材料處理葉綠體后，極大地提高了光合作用效率。

（2）科研人員以正常植株和突變植株（psbA基因過量表達）為材料進行實驗，發(fā)現(xiàn)在炎熱晴朗的夏季，兩種類型的植株都出現(xiàn)光合“午睡”現(xiàn)象，且突變植株的光合“午睡”現(xiàn)象弱，這是因為psbA基因編碼的D1蛋白是PSⅡ反應中心的重要蛋白，而突變植株中psbA基因過量表達，即D1蛋白含量升高，PSⅡ活性升高，吸收光能的能力更強，因而光反應速率升高，所以突變植株午休表現(xiàn)較弱。

（3）研究發(fā)現(xiàn)外源SA能有效抑制高溫強光脅迫所致的D1蛋白降解，從而保持D1蛋白含量穩(wěn)定。為驗證其機制，設計了如下實驗，根據(jù)實驗目的可知，本實驗的自變量是是否利用外源SA處理，同時需要在高溫強光條件下，實驗的因變量是D1蛋白的含量。據(jù)此可知，1、2組需要給與高溫強光實驗條件。根據(jù)研究的結(jié)果可推測實驗應該有的結(jié)果是1組和3組D1蛋白含量大體相當，均高于2組，該結(jié)果能支持上述的研究成果。熱點題型四設計實驗方案典例1（2021·全國·歷年真題）生活在干旱地區(qū)的一些植物（如植物甲）具有特殊的

CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開吸收

CO2，吸收的

CO2通過生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲存的蘋果酸脫羧釋放的

CO2可用于光合作用。回答下列問題：

（1）白天葉肉細胞產(chǎn)生

ATP的場所有______________________。光合作用所需的

CO2來源于蘋果酸脫羧和_______釋放的

CO2。

（2）氣孔白天關(guān)閉、晚上打開是這類植物適應干旱環(huán)境的一種方式，這種方式既能防止___________________________，又能保證______________________正常進行。（3）若以

pH作為檢測指標，請設計實驗來驗證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的

CO2固定方式。（簡要寫出實驗思路和預期結(jié)果）_______________________________________________________________________________________________________________。【答案】（1）葉綠體、線粒體、細胞質(zhì)基質(zhì)；呼吸作用

（2）白天由于植物蒸騰作用過強導致的水分散失；

植物光合作用

（3）實驗思路：取生長狀態(tài)相同的植物甲若干株隨機均分為A、B兩組；A組在(濕度適宜的)正常環(huán)境中培養(yǎng)，B組在干旱環(huán)境中培養(yǎng)，其他條件相同且適宜；一段時間后，分別檢測兩組植株夜晚同一時間液泡中的pH，并求平均值。

預期結(jié)果：A組pH平均值高于B組?！窘馕觥浚?）白天葉肉細胞既進行光合作用也進行呼吸作用，光合作用產(chǎn)生ATP的場所是葉綠體，呼吸作用產(chǎn)生ATP的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，所以白天葉肉細胞產(chǎn)生ATP的場所有葉綠體、線粒體、細胞質(zhì)基質(zhì)。分析題干可知，植物在夜晚將CO2轉(zhuǎn)化成蘋果酸儲存在液泡中，等到了白天再釋放出來，白天可以依靠蘋果酸分解釋放CO2進行光合作用，當然也可以利用自身呼吸作用釋放的二氧化碳來進行光合作用。

（2）白天炎熱干旱環(huán)境下，植物關(guān)閉氣孔可降低植株的蒸騰作用，從而防止水分的散失，又因為植株甲可利用夜間產(chǎn)生的CO2，所以植株甲在白天可進行正常的光合作用。

（3）該實驗自變量是植物甲所處的生存環(huán)境是否干旱，由于夜間氣孔打開吸收二氧化碳，生成蘋果酸儲存在液泡中，導致液泡pH降低，故可通過檢測液泡的pH驗證植物甲存在該特殊方式，即因變量檢測指標是液泡中的pH值。實驗思路：取生長狀態(tài)相同的植物甲若干株隨機均分為A、B兩組；A組在（濕度適宜的）正常環(huán)境中培養(yǎng)，B組在干旱環(huán)境中培養(yǎng)，其他條件相同且適宜，一段時間后，分別檢測兩組植株夜晚同一時間液泡中的pH，并求平均值。預期結(jié)果：A組pH平均值高于B組。

典例2（2022·重慶市·模擬題）某種魚因其顏色艷麗而成為重要的觀賞魚品種。研究發(fā)現(xiàn)該種魚某品系的體色由鱗片顏色和皮膚底色共同作用形成，其中鱗片有土耳其綠鱗、皇室藍鱗、鐵銹藍鱗，由基因B/b控制。皮膚有黃皮和紅皮，由基因R/r控制。研究人員現(xiàn)用一批不同體色的純合雌魚和雄魚進行雜交獲得F1，F(xiàn)1雌雄個體隨機交配獲得F2，實驗結(jié)果如下表所示（不考慮X、Y染色體的同源區(qū)段）。請回答以下問題：親本F1體色F2體色及分離比實驗一鐵銹藍鱗黃皮♀×土耳其綠鱗紅皮♂皇室藍鱗紅皮鐵銹藍鱗紅皮∶土耳其綠鱗紅皮∶皇室藍鱗紅皮∶鐵銹藍鱗黃皮∶土耳其綠鱗黃皮∶皇室藍鱗黃皮＝3∶3∶6∶1∶1∶2實驗二鐵銹藍鱗黃皮♂×土耳其綠鱗紅皮♀皇室藍鱗紅皮鐵銹藍鱗紅皮∶土耳其綠鱗紅皮∶皇室藍鱗紅皮∶鐵銹藍鱗黃皮∶土耳其綠鱗黃皮∶皇室藍鱗黃皮＝3∶3∶6∶1∶1∶2（1）黃皮和紅皮兩種性狀中，______是顯性性狀。B/b和R/r兩對基因的遺傳______（填“遵循”或“不遵循”）自由組合定律，理由是_____________________________________。（2）實驗一中親本的基因型為_______________。通過上述實驗可以說明控制該種魚體色的基因不在性染色體上，判斷依據(jù)是_____________________________________________________________________________________________。（3）某同學在重復上述實驗時，在F1中發(fā)現(xiàn)了一尾皇室藍鱗黃皮雄魚。該魚黃皮性狀的出現(xiàn)，推測可能發(fā)生了基因突變，也可能僅僅是由于環(huán)境引起的表現(xiàn)型改變。請利用親本中已有個體設計雜交實驗，通過一次雜交對上述原因進行探究：實驗思路：___________________________________________________________________。預期結(jié)果和結(jié)論：若____________________________，則是由基因突變引起；若____________________________，則僅僅由環(huán)境因素引起?！敬鸢浮浚?）紅皮遵循F1雌雄個體隨機交配得到的F2中，體色及比例符合9∶3∶3∶1的變式

（2）bbrr和BBRR或BBrr和bbRR上述兩組實驗為正反交實驗，實驗結(jié)果相同，說明B/b和R/r兩對基因均位于常染色體上

（3）實驗思路：讓該黃皮雄魚與黃皮雌魚雜交，觀察并統(tǒng)計子代表現(xiàn)型若子代全為黃皮若子代紅皮∶黃皮＝1∶1【解析】（1）實驗一與實驗二的親本都是黃皮與紅皮，F(xiàn)1都是紅皮，F(xiàn)1雌雄個體隨機交配，F(xiàn)2體色及比例都為3∶3∶6∶1∶1∶2，符合9∶3∶3∶1的變式，因此B/b和R/r兩對基因的遺傳遵循自由組合定律。

（2）實驗一與實驗二屬于正反交實驗，且實驗結(jié)果相同，說明B/b和R/r兩對基因均位于常染色體上，由于F2體色及比例都為3∶3∶6∶1∶1∶2，即鐵銹藍鱗：土耳其綠鱗：皇室藍鱗=4：4：8=1：1：2，紅皮：黃皮=12：4=3：1，因此F1皇室藍鱗紅皮的基因型為BbRr，且皇室藍鱗的基因型為Bb，鐵銹藍鱗和土耳其綠鱗的基因型分別為BB、bb或bb、BB，黃皮的基因型為rr，所以實驗一中親本的基因型為bbrr和BBRR或BBrr和bbRR。

（3）F1皇室藍鱗紅皮的基因型為BbRr，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)了一尾皇室藍鱗黃皮雄魚，若是環(huán)境引起的表現(xiàn)型改變，則該皇室藍鱗黃皮雄魚的基因型為BbRr，若是由基因突變引起的，則該皇室藍鱗黃皮雄魚的基因型為Bbrr。要通過一次雜交對上述原因進行探究，則實驗思路為讓該黃皮雄魚與黃皮雌魚（rr）雜交，觀察并統(tǒng)計子代表現(xiàn)型（皮膚底色）。

預期結(jié)果和結(jié)論∶若是由基因突變引起的，該皇室藍鱗黃皮雄魚的基因型為Bbrr，則子代全為黃皮。若僅僅由環(huán)境因素引起，該皇室藍鱗黃皮雄魚的基因型為BbRr，則子代紅皮∶黃皮＝1∶1。典例2（2022·山東省·模擬題）神經(jīng)細胞外的Ca2+能競爭性結(jié)合Na+載體，對Na+內(nèi)流具有抑制作用，稱為膜屏障作用。適宜的血鈣濃度對保持神經(jīng)系統(tǒng)的正常興奮性發(fā)揮著重要作用，當血鈣濃度低于2.25mmol/L時，機體會發(fā)生抽搐或肌肉