搜索
专题复习3个主攻点之（二）通过分析3大经典实验，掌握生物实验的思想精髓[编者按]经典实验是科学家精心思考、巧妙设计、反复实践，经后人多次重复证明是一些正确的最具代表性的实验。经典实验是高考实验命题的重要素材来源，是我们获得生物学实验方法的重要途径。剖析经典实验，可以让我们在理解实验设计思想的基础上，学会对实验材料的选取、实验原则的掌握、实验变量的控制、实验对照的设置、实验结果的分析等，达到提升实验设计和实验分析的能力。通过“光合作用探究历程”的相关实验，深入理解“对照”和“变量”在生物实验中的重要性[经典回顾]光合作用探究历程中的几个重要实验分析1．普利斯特利(莱)的实验(1)实验过程及现象：密闭玻璃罩＋绿色植物＋蜡烛(不易熄灭)[或小鼠(不易窒息死亡)]。(2)实验分析：①缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。②没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长。③限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。2．萨克斯的实验(1)实验过程及现象：黑暗中饥饿处理的绿叶一半曝光用碘蒸气处理变蓝，另一半遮光用碘蒸气处理不变蓝。(2)实验分析：①设置了自身对照，自变量为照光和遮光，因变量是颜色变化(有无淀粉生成)。②实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说服力。为了使实验结果更明显，在用碘处理之前应用热酒精对叶片进行脱绿处理。③本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合作用的必要条件。3．鲁宾和卡门的实验(1)实验过程及结论：H182O＋CO2→植物→H2O＋C18O2→植物→―→光合作用释放的O2全部来自(2)实验分析：设置了实验，自变量是，因变量是。水对照O2的放射性18O2O2标记物质(H182O和C18O2)1．某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置48h后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。其中，没有出现蓝色的部位是()A．a、b和dB．a、c和eC．c、d和eD．b、c和e[考法示例]解析：植物进行光合作用需要光照和叶绿体，部位c、e被锡箔纸遮盖缺少光照，而a部位为黄白色，没有叶绿素，所以a、c、e处都不能进行光合作用，加碘液后都不会变蓝。答案：B2．在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量转化和守恒定律，提出了植物在进行光合作用时“把光能转换成化学能储存起来”的假说，对这一假说进行验证的实验是()A．英格(根)豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分的实验B．恩格(吉)尔曼证明水绵的叶绿体是光合作用场所的实验C．萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉的实验D．鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自水的实验解析：英格(根)豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分的实验解答了“植物是否能从空气中得到什么”的问题。恩格(吉)尔曼证明光合作用的场所是叶绿体的实验解答了“叶绿体的作用仅仅是吸收光能吗？”这一问题。萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉的实验回答了“光合作用过程中，光能哪去了？”的问题，即验证了植物在进行光合作用时“把光能转换成化学能储存起来”的假说。鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自水的实验回答了“光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？”这一问题。答案：C3．把一株牵牛花放置在黑暗中一昼夜，然后利用如图所示装置进行实验。该实验不能用于验证()A．光合作用需要CO2B．光合作用能产生O2C．光合作用需要光D．光合作用需要叶绿体解析：由于装置没有显示检测O2是否产生的方法，所以该实验不能用于验证“光合作用能产生O2”。答案：B[归纳总结]“光合作用探究历程”中的对照和变量无关变量因变量观察指标自变量相关设置变量分析经典实验天竺葵叶片状态、暗处理时间、光照时间等碘蒸气处理后叶片的颜色对照组：曝光实验组：遮光萨克斯天竺葵实验光照、温度、小白鼠健康程度、蜡烛的种类和实验前燃烧程度等小白鼠存活时间(或存活状态)或蜡烛燃烧时间对照组：无绿色植物实验组：有绿色植物普利斯特利(莱)植物更新空气成分实验对照组：正常光源照射实验组：黑暗环境下光线经三棱镜后照射恩格(吉)尔曼三棱镜照射水绵和好氧细菌实验水绵与好氧细菌的存活状态，临时装片所处环境的密闭情况等好氧性细菌分布情况对照组：完全暴露在光下实验组：黑暗环境下极细光束照射恩格(吉)尔曼水绵和好氧细菌实验无关变量因变量观察指标自变量相关设置变量分析经典实验光照、温度、新鲜的实验材料、检测时间的选择，只有14CO2一种物质具有放射性等小球藻叶绿体中含有放射性的物质和种类实验时间(用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，实验进行不同时间后，追踪检测小球藻叶绿体中含有放射性的物质和种类)卡尔文14C标记实验光照、温度、新鲜的实验材料，提供的H2O和CO2只有一种物质具放射性等小球藻释放的O2的放射性情况实验组中，一组为植物提供H2O和C18O2，另一组为植物提供HO和CO2鲁宾、卡门的18O标记实验无关变量因变量观察指标自变量相关设置变量分析经典实验通过“基因的分离定律”经典实验，学会生物科学研究常用的方法——“假说—演绎”法[经典回顾]假说—演绎过程——以基因的分离定律为例[考法示例]4．用豌豆的一对相对性状(选用豌豆种子的圆粒、皱粒这一对性状，控制这对性状的基因用R、r表示)设计一实验，验证孟德尔对基因分离现象的解释是否正确。假设：___________________________________________________________________________________。实验材料：纯种及杂种豌豆，牛皮纸袋，剪刀，毛笔等。预期结果：______________________________________。实验方法：①选择__________和__________作为亲本，将它们分别播种在实验园地里，待其开花。②花蕾期将__________，待花成熟时，可采集___________。③_______________________________________________。结果分析：________________________________________________________________________________。解析：依据孟德尔对遗传因子分离现象的解释，杂合子产生配子时，成对的遗传因子将分开，分别进入不同配子中，配子只含成对遗传因子中的一个，则F1圆粒豌豆植株应产生含显性基因(R)与隐性基因(r)的两种比例相等的配子，而隐性纯合子只产生一种配子(r)，故测交后，子代应为两种表现型且比例相等，若测交实验结果与预期相符，则表明假设正确，不相符，则不能证明假设的正确性。答案：假设：F1圆粒豌豆植株(Rr)与隐性纯合子(rr)杂交时，F1圆粒豌豆植株应产生含基因R和基因r的两种配子，并且它们的数目相等，而隐性纯合子(rr)只产生一种含有基因r的配子预期结果：测交后代的种子应该是圆粒和皱粒各一半实验方法：①杂种圆粒豌豆纯种皱粒豌豆②圆粒豌豆植株去雄套袋皱粒豌豆植株上的花粉撒在上述圆粒豌豆植株去雄的柱头上，再套袋③待其种子成熟后收集种子统计计数结果分析：如收集的种子圆粒和皱粒比例约为1∶1，说明假设成立；否则，不成立[归纳总结]利用“假说—演绎法”解答遗传探究类题目的方法(1)假说—演绎法的基本内容：(2)假说—演绎法在解题时的应用：用此法解答题目的流程是先作假设，然后根据假设进行演绎推理(一般要通过画遗传图解)得出结果，再由结果得出结论。但在具体应用时，应注意：①根据题目中的信息，要提出全部的假设，不能有遗漏。②对所提出的每一个假设，都要做出一个相应的结果和结论。③反推——根据结论来推结果，即若结论是正确的，则必然会对应一个正确的结果，这是解题的关键。通过“生长素的发现”经典实验，掌握实验设计应遵循的“三大原则”[经典回顾]生长素的发现过程1．达尔文的实验：胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面的伸长区传递某种“影响”，造成伸长区背光面比向光面生长快。2．鲍森·詹森的实验：胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部。3．拜尔的实验：胚芽鞘弯曲生长是其尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。4．温特的实验：胚芽鞘尖端产生的影响是一种化学物质，并命名为生长素。[考法示例]5．如图为探究吲哚乙酸引起植物向光弯曲的两个实验，下列叙述正确的是()A．图1与图2胚芽鞘尖端分别套不透光和透光小帽，说明感光部位在尖端B．实验说明吲哚乙酸促进胚芽鞘尖端下一段背光侧生长，抑制向光侧生长C．实验说明吲哚乙酸对植物各器官的灵敏度不同D．如果图2尖端下段不遮光，不能排除尖端下段也是感光部位解析：实验中有两个自变量：是否接受光刺激和光刺激的部位。图1与图2胚芽鞘尖端分别套不透光和透光小帽，只能说明感光部位可能在尖端，还需与尖端下段遮光的实验对比才能得出感光部位在尖端。吲哚乙酸对胚芽鞘尖端下一段背光侧和向光侧生长都起促进作用。实验只能说明弯曲生长与是否接受单侧光刺激和感光部位有关，不能说明吲哚乙酸对植物各器官的灵敏度不同。答案：D6．某同学获得资料：生长素在植物体内的合成和分解代谢过程如图1所示(IAA氧化酶是一种含铁蛋白)。该同学已经知道赤霉素广泛存在于高等植物体内，它可以通过提高生长素(吲哚乙酸)的含量促进植物生长。那么，赤霉素是如何提高生长素含量的呢？为此，进行了下面的部分探究过程。材料用具：燕麦幼苗，完全培养液、缺铁培养液、赤霉素溶液(以上溶液浓度均适宜)，蒸馏水、琼脂块、刀片等。实验步骤：①准备4个配有培养支架的烧杯，标记为1～4号；向1号和2号烧杯中加入等量且适量的完全培养液。②选取生长状况相同的燕麦幼苗若干株，平均分为四组。③将其中两组幼苗分别置于1号和2号烧杯中，1号幼苗喷洒适量蒸馏水，2号幼苗喷洒等量赤霉素溶液，培养一段时间后，进行如图2所示处理。④在黑暗处培养去除尖端的胚芽鞘一段时间后，观察其弯曲情况。⑤向3号和4号烧杯中加入等量且适量的a培养液，然后重复步骤b。请分析回答：(1)a、b两处分别为____________；该步骤中使用a培养液的目的是________________________。(2)若步骤④观察到的结果是去除尖端的胚芽鞘弯向经1号幼苗尖端处理的琼脂块放置一侧，可以说明赤霉素能_____________________________________________________。(3)本探究实验的因变量和自变量分别是______________________________________________。(4)根据相关实验步骤的设计，请你写出该同学可能提出的实验假设：______________________________________________________________________________________________________________。解析：本实验的目的是探究赤霉素是如何提高生长素含量的。据图1分析，IAA氧化酶是一种含铁蛋白，能促进生长素氧化分解，故应设置实验组：不含铁的培养液，阻止生长素氧化分解，保证(内源)生长素的量。1号和2号烧杯中的幼苗作对比，若步骤④观察到的结果是去除尖端的胚芽鞘弯向经1号幼苗尖端处理的琼脂块放置一侧，说明2号幼苗尖端的生长素含量高，即赤霉素能提高生长素的含量(但不能证明赤霉素是通过抑制生长素的分解还是通过促进生长素的合成来提高其含量的)。为确定赤霉素提高生长素含量的方式应向3号和4号烧杯中加入等量且适量的缺铁培养液，再进行后续的实验(即重复步骤③④)。若去除尖端的胚芽鞘直立生长(即3号幼苗尖端和4号幼苗尖端处理的琼脂块对去除尖端的胚芽鞘的生长作用相同)，则可证明赤霉素能抑制生长素的分解来提高生长素的含量；若去除尖端的胚芽鞘由4号尖端处理的琼脂块放置一侧弯向3号尖端