（浙江選考）2019版高考生物一輪總復習 第一單元 細胞的分子組成與結構 實驗技能提升一 實驗設計的基本原則學案

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1、 實驗技能提升一　實驗設計的基本原則 (加試)(新題專遞)根據(jù)遺傳物質的化學組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒①兩種類型，有些病毒對人類健康會造成很大危害。通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。 假設在宿主細胞內不發(fā)生堿基②之間的相互轉換，請利用放射性同位素標記③的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細胞④等為材料，設計實驗以確定一種新病毒的類型。簡要寫出(1)實驗思路，(2)預期實驗結果及結論即可。(要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組⑤) 審題關鍵 信息①：病毒營寄生生活，由蛋白質和核酸組成，核酸是DNA或RNA，只含有二者中的一種，DNA和RNA在化學組成上的區(qū)別如下：

2、核酸 五碳糖 含氮堿基 DNA 脫氧核糖 A、G、C、T RNA 核糖 A、G、C、U 信息②：強調了堿基，二者堿基的區(qū)別：DNA特有T，RNA特有U。 信息③：放射性同位素標記法是指用放射性的同位素替代某化合物中的特殊元素，來追蹤該化合物的運行和變化過程的方法。回憶相關內容： 研究內容 標記方法 分泌蛋白的合成、加工和運輸過程 將3H標記的亮氨酸注射到胰腺細胞中 光合作用中氧氣中的氧的來源 用18O分別標記光合作用的原料H2O和CO2 光合作用碳反應中C元素的轉移過程 用14C 標記光合作用的原料CO2 T2噬菌體遺傳物質的探究 用32P標記噬菌體

3、的DNA，用35S標記噬菌體的蛋白質外殼 信息④：聯(lián)想T2噬菌體遺傳物質的探究實驗和病毒的寄生特點，標記病毒需要先用含有放射性元素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細胞，再讓病毒去侵染被標記的宿主細胞，子代病毒就會被標記。 信息⑤：甲、乙兩組要形成對比，結合①②③④可判斷出應分別用放射性同位素標記DNA成分中的T和RNA成分中的U。 答案　(1)實驗思路： 甲組：將宿主細胞培養(yǎng)在含有放射性標記尿嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。 乙組：將宿主細胞培養(yǎng)在含有放射性標記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。 (2)實驗結果及結論

4、：若甲組收集的病毒有放射性，乙組無放射性，則為RNA病毒；反之則為DNA病毒。 解析　(1)DNA和RNA都有各自的特有堿基，DNA特有堿基為T，RNA特有堿基為U。用放射性同位素標記堿基U的培養(yǎng)基來培養(yǎng)宿主細胞，使宿主細胞含有放射性，再用病毒去侵染含放射性的宿主細胞，看子代病毒是否含有放射性，為甲組；用放射性同位素標記堿基T的培養(yǎng)基來培養(yǎng)宿主細胞，使宿主細胞含有放射性，再用病毒去侵染含放射性的宿主細胞，看子代病毒是否含有放射性，為乙組。 (2)若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，則為RNA病毒；反之則為DNA病毒。 錯解例析 錯例1：將該病毒處理后用吡羅紅甲基綠的混合染料染色，如果呈現(xiàn)

5、綠色則為DNA病毒，如果呈現(xiàn)紅色則為RNA病毒。 錯因分析：審題時遺漏關鍵信息③④⑤，沒有用放射性同位素標記法，沒有用體外培養(yǎng)的宿主細胞為材料，沒有分成甲、乙兩組。 錯例2：用含有放射性同位素標記的尿嘧啶和胸腺嘧啶①的培養(yǎng)基培養(yǎng)病毒②。一段時間后收集病毒并檢測其放射性。 錯因分析： ①處：沒有分成甲、乙兩組，而是用同時含有放射性同位素標記的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培養(yǎng)基來培養(yǎng)，形成不了對照。 ②處：病毒不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)，這樣設計不科學。 實驗設計遵循的四大基本原則 1.單一變量原則：即除自變量(實驗變量)以外，應使實驗組與對照組的無關變量保持相同且適宜。如生物材料相同(大小、生

6、理狀況、年齡、性別等)、實驗器具相同(型號、潔凈程度等)、實驗試劑相同(用量、濃度、使用方法等)和條件相同(保溫或冷卻、光照或黑暗、攪拌、振蕩等)。 2.對照原則：應設置對照實驗，使實驗組與對照組的自變量不同(其他因素都相同)，以便減小實驗誤差。 3.平行重復原則：在實驗設計中為了避免實驗結果的偶然性，必須對所做實驗進行足夠次數(shù)的重復，以獲得多次實驗結果的平均值，保證實驗結果的準確性。 4.科學性原則：在設計實驗時必須有充分的科學依據(jù)，即實驗目的要明確，實驗原理要正確，實驗研究的材料和實驗方法的選擇要恰當，整個實驗設計的思路和實驗方法的確定都不能偏離實驗原理、有關的生物學知識及其他學科領

7、域的基本知識。 1.(加試)(2016·浙江10月選考)設水稻細胞與染色劑甲反應呈紅色，小麥細胞與染色劑乙反應呈黃色，大麥細胞與染色劑丙反應呈綠色?，F(xiàn)有A、B、C三瓶不同的細胞懸液，每瓶中可能含有一種或多種上述細胞。欲用染色劑甲、乙、丙鑒別這三瓶細胞懸液中有幾種細胞。請根據(jù)以下提供的實驗材料，提出實驗思路，預測實驗結果和結論。 材料與用具：染色劑甲、乙、丙溶液各1瓶，A、B、C細胞懸液各1瓶，試管若干支，顯微鏡。 (要求與說明：一種染色劑只與一種細胞產(chǎn)生反應；每支試管中只能加一種染色劑；裝片的具體制作過程不作要求；實驗條件適宜) 請回答： (1)實驗思路(其中實驗分組用表格表示)

8、： 。 (2)預測實驗結果與結論：

9、 。 答案　(1)①取9支試管進行編號。 ②表　不同染色劑鑒別不同細胞懸液的實驗分組 染色劑甲 染色劑乙 染色劑丙 細胞懸液A 細胞懸液B 細胞懸液C 1.A＋甲 4.B＋甲 7.C＋甲 2.A＋乙 5.B＋乙 8.C＋乙 3.A＋丙 6.B＋

10、丙 9.C＋丙 ③按上述分組，在各試管中分別加入細胞懸液和染色劑溶液，搖勻。 ④一段時間后，制作裝片，顯微鏡下觀察各試管中細胞的顏色，并記錄 (2)①若某瓶細胞懸液的分組試管中只有一支顯色，則說明該瓶中有一種細胞。②若某瓶細胞懸液的分組試管中只有兩支顯色，則說明該瓶中有兩種細胞。③若某瓶細胞懸液的分組試管中有三支顯色，則說明該瓶中有三種細胞 解析　根據(jù)題干信息分析，水稻細胞與染色劑甲反應呈紅色，小麥細胞與染色劑乙反應呈黃色，大麥細胞與染色劑丙反應呈綠色，可以設計實驗，根據(jù)不同染色劑染色后的顏色變化確定細胞的類型。 (1)根據(jù)實驗設計的單一變量原則和對照原則設計實驗，步驟為：

11、①取9支試管進行編號。 ②表　不同染色劑鑒別不同細胞懸液的實驗分組 染色劑甲 染色劑乙 染色劑丙 細胞懸液A 細胞懸液B 細胞懸液C 1.A＋甲 4.B＋甲 7.C＋甲 2.A＋乙 5.B＋乙 8.C＋乙 3.A＋丙 6.B＋丙 9.C＋丙 ③按上述分組，在各試管中分別加入細胞懸液和染色劑溶液，搖勻。④一段時間后，制作裝片，顯微鏡下觀察各試管中細胞的顏色，并記錄。 (2)根據(jù)以上實驗步驟，預測實驗結果與結論： ①若某瓶細胞懸液的分組試管中有一支顯色，則說明該瓶中有一種細胞；②若某瓶細胞懸液的分組試管中有二支顯色，則說明該瓶中有兩種細胞；③若某瓶細胞

12、懸液的分組試管中有三支顯色，則說明該瓶中有三種細胞。 2.(加試)糖酵解增強是絕大多數(shù)惡性腫瘤的典型特征，因此腫瘤患者的葡萄糖攝取明顯增加，且代謝活動強的癌細胞攝取量大。在癌細胞培養(yǎng)中，熒光類似物2－N－2－脫氧葡萄糖(2－NBDG)與普通葡萄糖的吸收存在競爭性(如圖所示)。細胞中熒光信號強，表示細胞吸收的2－NBDG多。 現(xiàn)有甲、乙兩種不同的乳腺癌細胞，且甲的代謝強度大于乙。欲驗證這兩種癌細胞的代謝強度及兩種葡萄糖的吸收存在競爭性，請根據(jù)以下提供的材料用具，完善實驗思路，預測實驗結果并回答有關問題。 材料與用具：甲種乳腺癌細胞，乙種乳腺癌細胞，細胞培養(yǎng)液，普通葡萄糖溶液，生理鹽水，

13、2－NBDG，培養(yǎng)皿若干，CO2培養(yǎng)箱等。(注：熒光測量的具體方法不作要求) (1)完善實驗思路： ①取若干培養(yǎng)皿，均分為4組。各組加入的試劑和接種的細胞如下表：(補全表格) 組別 A B C D 說明 細胞培養(yǎng)液 用“＋”表示加入， 用“－”表示不加 普通葡萄糖溶液 生理鹽水 2－NBDG溶液 甲種乳腺癌細胞 乙種乳腺癌細胞 ②

14、 ； ③ 。 (2)設計表格，并將預期實驗結果填在表格中(熒光強度用“＋”表示，熒光強度越大，“＋”數(shù)越多，熒光強度最弱用“1＋”表示，最強用“4＋”表示)。 (3)根據(jù)實驗結果，請從細胞結構的角度推測，癌細胞培養(yǎng)時，2－NBDG與普通葡萄糖的吸收會發(fā)生競爭的原因是 。 答案　(1)① 組別 A B C D 細胞培養(yǎng)液 ＋

15、 ＋ ＋ ＋ 普通葡萄糖溶液 ＋ ＋ － － 生理鹽水 － － ＋ ＋ 2－NBDG溶液 ＋ ＋ ＋ ＋ 甲種乳腺癌細胞 ＋ － ＋ － 乙種乳腺癌細胞 － ＋ － ＋ ②各組置于溫度等條件適宜的CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng) ③一段時間后，檢測各組細胞的熒光強度，并作記錄和統(tǒng)計分析 (2)甲、乙乳腺癌細胞的代謝強度和2－NBDG吸收實驗結果 組別 A B C D 熒光強度 2＋(或3＋) 1＋ 4＋ 2＋(或3＋) (3)細胞膜上轉運2－NBDG與普通葡萄糖的載體蛋白是同一種 解析　據(jù)圖分析，細胞吸收的2－NBDG

16、的量與普通葡萄糖的量呈反比例關系。根據(jù)實驗設計的單一變量原則和對照性原則，再加上實驗材料和實驗目的，進行實驗設計，繪制表格，預測實驗結果。 (1)實驗的目的是驗證這兩種癌細胞的代謝強度及兩種葡萄糖的吸收存在競爭性，思路是： ①取若干培養(yǎng)皿，均分為4組。各組加入的試劑和接種的細胞如下表： 組別 A B C D 說明 細胞培養(yǎng)液 ＋ ＋ ＋ ＋ 用“＋”表示加入，用“－”表示不加 普通葡萄糖溶液 ＋ ＋ － － 生理鹽水 － － ＋ ＋ 2－NBDG溶液 ＋ ＋ ＋ ＋ 甲種乳腺癌細胞 ＋ － ＋ － 乙種乳腺癌細胞 － ＋ － ＋ ②各組置于溫度等條件適宜的CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)。 ③一段時間后，檢測各組細胞的熒光強度，并作記錄和統(tǒng)計分析。 (2)根據(jù)實驗過程設計表格，及其結果如下： 組別 A B C D 熒光強度 2＋(或3＋) 1＋ 4＋ 2＋(或3＋) (3)癌細胞培養(yǎng)時，2－NBDG與普通葡萄糖的吸收會發(fā)生競爭的原因是細胞膜上轉運2－NBDG與普通葡萄糖的載體蛋白是同一種。 6