生物实验专题复习

1生物实验专题复习河北省唐山市丰南区第一中学王晓鸥来源：2009年上半年《试题与研究》一、知识梳理生物学是一门建立在实验基础上的自然科学。高考的考试说明中明确指出：考生能独立完成考纲中“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。为了让同学们更好地掌握考纲中所要求的实验，现将相关实验分类如下：（一）验证性实验验证性实验是对已经知道实验结果的实验进行验证。包括“生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”“高倍显微镜的使用和观察叶绿体”“观察细胞质的流动”“观察植物细胞的有丝分裂”“叶绿体中色素的提取和分离”“观察植物细胞的质壁分离与复原”“植物向性运动的实验设计和观察”“DNA的粗提取与鉴定”。对于上述实验，同学们需要重点理解实验的原理，掌握方法步骤、实验操作过程中的注意事项等。（二）探究性实验事先并不知道实验的结论，需要我们通过实验探究得出相应结论，从而获得新的知识。包括“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”“温度对酶活性的影响”“设计实验，观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响”“观察SO2对植物的影响”。这种类型的实验重点考查学生的实验设计、实验分析能力。科学研究的一般步骤是：观察现象并提出问题→针对问题作出假设→设计并完成实验检验假设→最后得出结论。在这一过程中，最为重要的是设计并完成实验检验假设。而设计实验，需要遵循以下程序：明确实验目的→理解实验原理→分析实验材料、用具→设计实验步骤→预期结果和分析。1．明确实验目的：就是要知道做什么。2．理解实验原理：实验原理通常有两种情况：一种实验原理是已学过的知识，要我们在自己的大脑中去找；另一种实验原理是新知识，在题干中给出，在审题时获取。3．分析实验材料、用具：这一项既是限定，有时也是提示信息。4．设计实验步骤：这是最关键的一步，也是对审题能力和运用所学知识能力考查的重点内容。前面三步是为这一步做准备的。我们在设计实验步骤时，应遵循以下原则：（1）科学性、可行性、简便易行。（2）平行重复原则：在同等条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度，排除实验结果的偶然性。（3）对照原则：a．设置对照的目的：消除外来因素的干扰，增加实验结果的可信度和准确性。b．设置对照实验的原则：①单因子变量。②等量原则：包括装置、仪器、反应条件、所用药品的量、所用植物的生长状况、所用动物的年龄、性别、体重等。c．对照实验的类型：①自身对照：实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组。如“观察植物细胞的质壁分离和复原”中实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实验组。2②空白对照：对照组不作任何处理的对象组。如“探索影响淀粉酶活性的条件”实验中，1号试管加1mL蒸馏水，2号、3号试管分别加等量的NaOH、HCl溶液。其中1号试管即为典型的空白对照组。空白对照能清楚地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。③条件对照：给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理。如“实习1动物激素饲喂小动物的实验”中1号缸喂饲料+甲状腺激素（实验组）；2号缸喂饲料+甲状腺抑制剂（条件对照组）；3号缸只喂饲料（空白对照组）。④相互对照：指不另设对照组，而是几个实验组相互对比进行对照，如“植物向性运动的实验设计和观察”中，各实验组所采用的都是相互对照，较好地平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。5．预期实验结果和分析：实验结果就是通过实验得到的东西，可以以不同的形式表示。如文字叙述、曲线、表格、图示等。根据所设计的实验步骤预测可能出现的实验结果并进行分析得出相应的结论。（三）模拟实验对于某些限于客观条件、水平等原因不能进行生物学实验，我们可以设计成模拟实验，从而加深对教材相应内容的理解，运用相关原理来分析问题、解决问题。如“设计并制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性”。（四）实习与研究性学习科学研究的主要方法有“实验法”、“观察法”和“调查法”。社会调查等实践活动，在提高学生的学习兴趣，培养学生的能力特别是交际能力、语言表达能力、建立良好的协作关系等方面是必不可少的。因此教材中安排了相关的实习和研究性学习，包括：“调查人群中的遗传病”“种群密度的取样调查”“调查环境污染对生物的影响”。二、疑难点拨（一）生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定1.选材：在做鉴定还原糖的实验时为了使颜色改变明显，应选用白色或近白色的植物组织，以苹果、梨为最好。番茄、西瓜中尽管含还原糖丰富，但由于颜色接近砖红色，所以不宜选用。作脂肪的鉴定实验，应该选择富含脂肪的种子，以花生种子为最好。做蛋白质的鉴定实验，由于鸡蛋蛋白一旦稀释不够，与双缩脲试剂发生反应后会粘固在试管的内壁上，使反应不容易彻底，并且试管也不容易刷洗干净，所以最好使用豆浆作为原材料。2．斐林试剂与双缩脲试剂都是由NaOH和CuSO4组成，但两者有以下三点不同：（1）溶液浓度不同。斐林试剂中NaOH的浓度为0.1g／mL，CuSO4的浓度为0.05g／mL；双缩脲试剂中NaOH的浓度为0.1g／mL，CuSO40.01g／mL。（2）使用原理不同。斐林试剂实质是新配制的Cu（OH）2溶液；双缩脲试剂实质是在碱性环境下的Cu2＋。（3）使用方法不同。斐林试剂使用时先把NaOH溶液和CuSO4溶液混合，而后立即使用，在水浴加热的条件下与还原糖产生砖红色沉淀。双缩脲试剂使用时先加入NaOH，然后再滴加CuSO4溶液，不需要水浴加热即可产生紫色反应。（二）高倍显微镜的使用和观察叶绿体、观察细胞质的流动1.首先要找到叶肉细胞的叶绿体，然后以叶绿体为参照物观察细胞质的流动。2.用显微镜观察时应找到靠近叶脉部位的叶肉细胞，因为此处水分供应充足，细胞质流动更明显。3.为了加快细胞质的流动可以采取以下措施：一是进行光照，二是适当提高盛放黑藻的水温，三是切伤一小部分叶片。4.不同光照条件下叶绿体的形态变化：强光下叶绿体以其椭球形的侧面（尖端）朝向光源，弱光下以其椭球形的正面朝向光源。其意义在于既能接受较多的光照，又不至于被强光3灼伤。（三）观察植物细胞的有丝分裂1.解离就是用药液使组织中的细胞相互分离开来。根尖解离时的时间要严格控制。解离时间不足，压片时细胞不易分散，效果不好；解离时间过长，根尖细胞分离过度，无法用镊子取出进行染色、制片。2.染色用碱性染料（0.01g／mL的龙胆紫溶液或醋酸洋红液），其目的是让染色体着色，便于观察分裂过程中染色体的行为。3.观察时先在低倍镜下找到根尖的分生区（分生区细胞的特点：细胞呈正方形，排列紧密，有的细胞处于分裂状态）。然后再转动转换器换用高倍镜，调细准焦螺旋即可观察到清晰的分裂相。4.在显微镜的视野中大多数处于细胞分裂的间期，分裂期的细胞相对较少。此时应缓慢移动装片，变换视野，才能观察到各个时期的分裂图像。而不是等待同一个细胞中下一个分裂时期的出现（由于在解离过程中细胞已经死亡，不可能继续分裂。所以在显微镜的视野中只能观察到某一细胞某一时刻的形态结构）。（四）观察植物细胞的质壁分离和复原1．选材时应选用活的紫色洋葱鳞片叶的外表皮。最外层的表皮中，有的细胞虽然含有大量的紫色花青素，但死亡的细胞太多，内表皮细胞的液泡中花青素少呈无色，均不能选用。2．本实验中大于细胞液浓度的溶液选用0.3g／mL的蔗糖溶液。浓度过高，质壁分离速度虽快，但不久就将细胞杀死，不能再进行质壁分离复原；浓度过低不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。小于细胞液浓度的溶液选用清水。3．洋葱表皮细胞的临时装片制好后首先观察正常情况下的洋葱表皮细胞（具有紫色的大液泡，原生质层和细胞壁紧贴在一起），然后在盖玻片一侧滴0.3g／mL的蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引观察质壁分离现象，接下来在盖玻片一侧滴清水另一侧用吸水纸吸引观察质壁分离的复原现象。上述操作必须均在载物台上进行（即不把洋葱表皮的临时装片从显微镜上取下），其目的是不变换显微镜视野中的细胞，从而构成前后的自身对照。（五）叶绿体中色素的提取和分离1．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂丙酮中，所以，用丙酮（可以用酒精来代替）提取叶绿体中的色素；分离色素用的是纸层析法。由于叶绿体中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的快；溶解度低的随层析液在滤纸条上扩散的慢。这样，叶绿体中的色素就在扩散的过程中分离开来。2．在色素提取过程中，研磨时加入少许二氧化硅，目的是为了研磨得充分，有利于色素的提取；加入少许碳酸钙的目的是中和细胞中的酸性物质，防止研磨过程中叶绿体中的色素受到破坏。3．在色素分离的过程中，画滤液细线时应以细、直为标准，目的是为了防止色素带在滤纸条上扩散时重叠；画线完毕等干燥后须重复画线至颜色浓绿，是为了在滤液细线中具有更多的色素，实验现象明显。4．纸上层析时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为色素易溶解于层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。5．因丙酮和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂，所以研磨时一定要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。（六）DNA的粗提取与鉴定本实验步骤有些烦琐，整理如下：4①加蒸馏水、搅拌②加2mol/L的NaCl③缓缓加蒸馏水鸡血细胞液———————→滤液中含核物质———————→溶解DNA—————过滤④过滤⑤加2mol/L的NaCl⑥过滤→丝状物（含DNA）———→纱布上的黏稠物———————→黏稠物再溶解———→含⑦加95％冷酒精⑧加0.015mol/L的NaCl和二苯胺DNA的滤液—————→丝状物——————————————→溶液出现浅蓝色沸水浴5分钟1．实验中有两次使用蒸馏水。第一次加蒸馏水是在第①步，目的是为了使血细胞吸水胀破。加水后必须充分搅拌，不应少于5分钟，否则血细胞核不会充分破碎，释放出的DNA就会减少；第二次加蒸馏水是在第③步，目的是为了稀释氯化钠溶液。必须充分加水，才能稀释氯化钠溶液，使DNA的溶解度变小，蛋白质溶解度增大，二者分离。2．实验中有三次过滤。过滤时使用的纱布层数与取其滤液还是黏稠物有关。在第①、⑥两步中因为要用其滤液，使用的纱布为1－2层；在第④步中的过滤要用其黏稠物，则使用的纱布为多层，该步过滤一定要有耐心，要尽最大量收集黏稠物。3．实验中有三次加氯化钠溶液。第②步中加2mol/L氯化钠后，必须充分晃动烧杯，使二者混合均匀。加速染色质中DNA和蛋白质分离，使DNA充分游离并溶解在氯化钠溶液中。第⑤步中加2mol/L氯化钠溶液也是为了DNA的再溶解。第⑧步中加的氯化钠溶液的浓度不是2mol/L而是0.015mol/L，但其目的还是为了溶解DNA。4．用酒精浓缩和沉淀DNA时所用的95％的酒精，必须经过充分预冷后才能使用（通常为5℃以下存放24小时以上），冷酒精与含DNA的氯化钠溶液体积比是2︰1。如果用冷酒精处理后，悬浮于溶液中的丝状物较少，可将混合物放于冰箱中再冷却几分钟，然后再用玻璃棒卷起丝状物。5．盛放鸡血细胞液的容器和实验中的烧杯和试管最好是塑料制品。因为玻璃制品表面带电荷，DNA中的磷酸基带相反的电荷，会被吸附于玻璃表面不易分离。（七）种群密度的取样调查1.植物种群密度取样调查方法——样方法从研究对象的总体中，抽取出来的部分个体的集合，就叫做样方。样方法即在被调查种群的生存环境内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群密度。其具体实施步骤为：确定调查对象→选取样方→计数→计算种群密度。注意在取样时，要保证总体中每个个体被抽选的机会均等，且每一个个体被选与其它的个体间无任何牵连，这样就满足了随机性，叫随机取样。随机取样不允许掺入任何主观因素。2.动物种群密度取样调查方法——标志重捕法在被调查种群的生存环境中，捕获一部分个体，将这些个体进行标志后再放回原来的环境中，经过一段时间后进行重捕，根据重捕中标志个体占总捕获数的比例，来估计该种群的数量，进而求得该种群的密度。如：在对草原上某