（人教通用）2020版高考生物大一輪復(fù)習(xí) 第一單元 細(xì)胞的概述及其分子組成 實(shí)驗(yàn)技能一 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則講義.docx

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實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則 (2017全國(guó)Ⅰ，29)根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)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(duì)人類健康會(huì)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(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基②之間的相互轉(zhuǎn)換。請(qǐng)利用放射性同位素標(biāo)記③的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞④等為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以確定一種新病毒的類型。簡(jiǎn)要寫出(1)實(shí)驗(yàn)思路，(2)預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論即可。(要求：實(shí)驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個(gè)組⑤) 審題關(guān)鍵 信息①：病毒營(yíng)寄生生活，由蛋白質(zhì)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(xué)組成上的區(qū)別如下： 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(qiáng)調(diào)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(biāo)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(lái)追蹤該化合物的運(yùn)行和變化過(guò)程的方法。回憶相關(guān)內(nèi)容： 研究?jī)?nèi)容 標(biāo)記方法 分泌蛋白的合成、加工和運(yùn)輸過(guò)程 將3H標(biāo)記的亮氨酸注射到胰腺細(xì)胞中 光合作用中氧氣中的氧的來(lái)源 用18O分別標(biāo)記光合作用的原料H2O和CO2 光合作用暗反應(yīng)中C元素的轉(zhuǎn)移過(guò)程 用14C標(biāo)記光合作用的原料CO2 T2噬菌體遺傳物質(zhì)的探究 分別用32P標(biāo)記噬菌體的DNA，用35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼 信息④：聯(lián)想T2噬菌體遺傳物質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)和病毒的寄生特點(diǎn)，標(biāo)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(xì)胞，再讓病毒去侵染標(biāo)記的細(xì)胞，子代病毒就會(huì)被標(biāo)記。 信息⑤：甲、乙兩組要形成對(duì)比，結(jié)合①②③④可判斷出應(yīng)分別用放射性的同位素標(biāo)記DNA成分中的T和RNA成分中的U。 參考答案 (1)實(shí)驗(yàn)思路：甲組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性同位素標(biāo)記的尿嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時(shí)間后收集病毒并檢測(cè)其放射性；乙組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性同位素標(biāo)記的胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時(shí)間后收集病毒并檢測(cè)其放射性。 (2)結(jié)果及結(jié)論：若甲組收集的病毒有放射性，乙組無(wú)放射性，則為RNA病毒；反之則為DNA病毒。 錯(cuò)解例析 錯(cuò)例1：將該病毒處理后用吡羅紅甲基綠混合染色劑染色，如果呈現(xiàn)綠色則為DNA病毒，如果呈現(xiàn)紅色則為RNA病毒。 錯(cuò)因分析：審題時(shí)遺漏關(guān)鍵信息③④⑤，沒(méi)有用放射性同位素標(biāo)記法，沒(méi)有用體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞為材料，沒(méi)有分成甲、乙兩組。 錯(cuò)例2：用含有放射性同位素標(biāo)記的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培養(yǎng)基培養(yǎng)病毒。一段時(shí)間后收集病毒并檢測(cè)其放射性。 錯(cuò)因分析：沒(méi)有分成甲、乙兩組，而是用同時(shí)含有放射性同位素標(biāo)記的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培養(yǎng)基來(lái)培養(yǎng)，不能形成對(duì)照。病毒不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)，這樣設(shè)計(jì)不科學(xué)。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的四大基本原則 1．單一變量原則：即除自變量(實(shí)驗(yàn)變量)以外，應(yīng)使實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的無(wú)關(guān)變量保持相同且適宜。如生物材料相同(大小、生理狀況、年齡、性別等)、實(shí)驗(yàn)器具相同(型號(hào)、潔凈程度等)、實(shí)驗(yàn)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(duì)照原則：應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的自變量不同(其他因素都相同)，以便消除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度。 3．平行重復(fù)原則：在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中為了避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性，必須對(duì)所做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行足夠次數(shù)的重復(fù)，以獲得多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 4．科學(xué)性原則：在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須有充分的科學(xué)依據(jù)，即實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊鞔_，實(shí)驗(yàn)原理要正確，實(shí)驗(yàn)研究的材料和實(shí)驗(yàn)方法的選擇要恰當(dāng)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路和實(shí)驗(yàn)方法的確定都不能偏離實(shí)驗(yàn)原理、有關(guān)的生物學(xué)知識(shí)及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本知識(shí)。 1．已知蛋白質(zhì)和雙縮脲試劑反應(yīng)呈現(xiàn)紫色，請(qǐng)你根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證唾液中含有蛋白質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，要求寫出：(1)基本的實(shí)驗(yàn)步驟；(2)預(yù)期的結(jié)果和結(jié)論。 材料用具：雙縮脲試劑A液、雙縮脲試劑B液、蛋清稀釋液(含有豐富蛋白質(zhì))、水、小燒杯、玻璃棒、試管、滴管和滴瓶、鑷子、脫脂棉。 答案　(1)步驟： ①用清水漱口后取適量唾液到小燒杯中，備用； ②取2mL蛋清稀釋液和2mL唾液分別加入甲、乙兩支試管中； ③分別向兩支試管中加入雙縮脲試劑A液1mL，振蕩后加入雙縮脲試劑B液4滴，振蕩均勻后靜置； ④觀察并對(duì)照兩支試管的顏色。 (2)預(yù)期結(jié)果和結(jié)論：甲、乙兩支試管都呈現(xiàn)紫色，說(shuō)明唾液中含有蛋白質(zhì)。 解析　要驗(yàn)證唾液中含有蛋白質(zhì)，可采取設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)的方法。取兩支相同的試管，在其中一支試管中加入唾液，在另一支試管中加入蛋清稀釋液作為對(duì)照，經(jīng)過(guò)相同的處理后，根據(jù)兩支試管中溶液的顏色變化來(lái)判斷唾液中是否含有蛋白質(zhì)。要注意材料中沒(méi)有提供唾液，需要從實(shí)驗(yàn)者自身獲取。 2．芝麻種子中含有豐富的脂肪，脂肪與蘇丹Ⅲ染液反應(yīng)會(huì)呈現(xiàn)橘黃色，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證芝麻種子中含有脂肪，寫出基本的實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果、結(jié)論即可。 答案　(1)實(shí)驗(yàn)思路：將適量芝麻種子研磨后制成組織樣液，取部分組織樣液加到試管中，加入適量的蘇丹Ⅲ染液，搖勻后和原組織樣液對(duì)比，觀察顏色變化。 (2)預(yù)期結(jié)果和結(jié)論：芝麻種子組織樣液出現(xiàn)明顯的橘黃色，說(shuō)明芝麻種子中含有脂肪。 解析　芝麻種子很小，因此要驗(yàn)證芝麻中含有脂肪不能像花生子葉那樣做切片用顯微鏡觀察，要先把芝麻種子研磨后制成組織樣液，再染色觀察顏色變化，這樣才符合科學(xué)性的原則。為了實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)留部分組織樣液與實(shí)驗(yàn)組形成對(duì)照。