高考生物大一輪復(fù)習(xí)學(xué)案： 第一單元 細(xì)胞的概述及其分子組成 實驗技能一 實驗設(shè)計的基本原則學(xué)案

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1、 實驗技能一 實驗設(shè)計的基本原則 (2017·全國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(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)計實驗以確定一種新病毒的類型。簡要寫出(1)實驗思路；(2)預(yù)期實驗結(jié)果及結(jié)論即可。(要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組⑤) 審題關(guān)鍵 信息①：病毒營寄生生活，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：

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(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，來追蹤該化合物的運行和變化過程的方法?；貞浵嚓P(guān)內(nèi)容： 研究內(nèi)容 標(biāo)記方法 分泌蛋白的合成、加工和運輸過程 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

3、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)的探究實驗和病毒的寄生特點，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，子代病毒就會被標(biāo)記。 信息⑤：甲、乙兩組要形成對比，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。 答案　(1)思路 甲組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)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(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)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)結(jié)果及結(jié)論：若甲組

4、收集的病毒有放射性，乙組無放射性，即為RNA病毒；反之則為DNA病毒。 解析　(1)DNA和RNA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(biāo)記堿基U的培養(yǎng)基來培養(yǎng)宿主細(xì)胞，使宿主細(xì)胞含有放射性，再用病毒去侵染含放射性的宿主細(xì)胞，看子代病毒是否含有放射性，為甲組；用放射性同位素標(biāo)記堿基T的培養(yǎng)基來培養(yǎng)宿主細(xì)胞，使宿主細(xì)胞含有放射性，再用病毒去侵染含放射性的宿主細(xì)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，即為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)綠色則

5、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(guān)鍵信息③④⑤，沒有用放射性同位素標(biāo)記法，沒有用體外培養(yǎng)的宿主細(xì)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(biāo)記的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培養(yǎng)基培養(yǎng)病毒。一段時間后收集病毒并檢測其放射性。 錯因分析：沒有分成甲、乙兩組，而是用同時含有放射性同位素標(biāo)記的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培養(yǎng)基來培養(yǎng)，不能形成對照。且病毒不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)，這樣設(shè)計不科學(xué)。 實驗設(shè)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(yīng)使實驗組與對照組的無關(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)、實驗

6、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(yīng)設(shè)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(fù)原則：在實驗設(shè)計中為了避免實驗結(jié)果的偶然性，必須對所做實驗進(jìn)行足夠次數(shù)的重復(fù)，以獲得多次實驗結(jié)果的平均值，保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。 4．科學(xué)性原則：在設(shè)計實驗時必須有充分的科學(xué)依據(jù)，即實驗?zāi)康囊鞔_，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(dāng)，整個實驗設(shè)計的思路和實驗方法的確定都不能偏離實驗原理、有關(guān)的生物學(xué)知識及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本知識。 1．已

7、知蛋白質(zhì)和雙縮脲試劑反應(yīng)呈現(xiàn)紫色，請你根據(jù)給出的實驗材料設(shè)計一個證明唾液中含有蛋白質(zhì)的實驗，要求寫出：(1)基本的實驗步驟；(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用清水漱口取適量唾液到小燒杯中，備用； ②取2 mL蛋清稀釋液和2 mL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1 mL，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，說明唾液中含

8、有蛋白質(zhì)。 解析　要驗證唾液中含有蛋白質(zhì)，可采取設(shè)置對照實驗的方法。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作為對照，經(jīng)過相同的處理后，根據(jù)兩支試管中溶液的顏色變化來判斷唾液中是否含有蛋白質(zhì)。要注意材料中沒有提供唾液，需要從實驗者自身獲取。 2．芝麻種子中含有豐富的脂肪，脂肪與蘇丹Ⅲ染液反應(yīng)會呈現(xiàn)橘黃色，請設(shè)計簡單的實驗，驗證芝麻種子中含有脂肪，寫出基本的實驗思路和預(yù)期結(jié)果、結(jié)論即可。 答案　(1)實驗思路：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，說明芝麻種子中含有脂肪。 解析　芝麻種子很小，因此要驗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。為了實驗嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)留部分組織樣液形成對照。