第1专题 生物实验与探究
一、考纲要求
2．实验与探究能力
（1）能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，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运用。 （2）具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。 （3）具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。
（4）能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。
二、教材中实验
（一）、教材实验（见练习册P90）原理、方法、步骤、注意事项 （二）、知识归类
表一：使用显微镜的相关实验
1、用显微镜观察多种多样的细胞（1-P7） 2、脂肪的鉴定（花生子叶切片）（1-P18） 3、观察DNA、RNA在细胞中的分布（1-P26) 4、体验制备细胞膜的方法（1-P40） 5、观察线粒体和叶绿体(1-P47) 6、观察植物细胞的质壁分离和复原(1-P61) 7、观察细胞的有丝分裂(1-P115) 8、观察细胞的减数分裂(2-P21)
9、低温诱导染色体加倍(2-P88) 10、培养液中酵母菌种群数量的变化（3-P68） 表二：使用酒精的实验、酒精的浓度及作用 实验 脂肪鉴定 绿叶中色素的提取 萨克斯实验（证明光合作用中产生淀粉、光是必要条件） 观察植物细胞的有丝分裂 低温诱导染色体加倍 DNA的粗提取与鉴定 浓度 体积分数50% 无水乙醇 无水乙醇 体积分数95% 体积分数95% 作用 洗去浮色 提取绿叶中的色素 脱色（脱去绿叶中的色素） 与盐酸1：1等体积配成解离液，使组织中的细胞分离开 与盐酸1：1等体积配成解离液，使组织中的细胞分离开 杀死和固定小动物 土壤中动物类群丰富度的研究 体积分数70% 体积分数95% （冷却的） 使 DNA析出，除去溶于酒精的蛋白质（提纯）
表三：染色剂或指示剂及相应物质或结构 染色剂或指示剂 物质或结构 斐林试剂 还原糖 双缩脲试剂 蛋白质 吡罗红 重铬酸钾（浓硫酸） 二苯胺 RNA 酒精 DNA 颜色 砖红色 紫色 红色 灰绿色 蓝色 蓝变绿变黄 蓝色 染色剂或指示剂 甲基绿 健那绿 龙胆紫或醋酸洋红 改良苯酚品红染液 酚酞 1
物质或结构 DNA 线粒体 染色体 染色体 氢氧化钠 颜色 橘黄或红 绿色 蓝绿色 蓝色或红色 红色 红色 苏丹Ⅲ或Ⅳ 脂 肪 溴麝香草酚蓝二氧化碳 (BTB) 碘液 第7专题 生物实验
淀粉
表四：使用盐酸的相关实验 浓度 8% 实验 DNA和RNA 在细胞中的分布 作用 1. 改变细胞膜通透性，加速染色剂进入细胞； 2. 使DNA与蛋白质分离，利于DNA与染色剂结合 与95%的酒精1：1混合，使组织细胞分离开来 调节PH 15% 植物细胞有丝分裂/低温诱导植物染色体数目变化 0.1mol/L 生物体维持PH稳定的机制
表五：需要（水浴）加热的实验：
1、还原糖（血糖、尿糖）+斐林试剂（班氏试剂）→砖红色 2、DNA+二苯胺→蓝色
3、DNA和RNA 在细胞中的分布：口腔上皮细胞临时装片需火上烘干 表六：实验材料的选择 实验 鉴定植物组织可溶性还原糖 鉴定植物组织中的脂肪 鉴定植物组织中的蛋白质 观察植物细胞质壁分离与复原 材料 梨 花生、蓖蔴 优点 富含还原糖，无色或浅色 富含脂肪，便于切片 注意事项 不用胡萝卜：避免颜色干扰 不用甘蔗：蔗糖非还原性糖 豆浆、蛋清（稀富含蛋白质，白色或无释） 色 紫色洋葱鳞片叶 紫色中央大液泡，便于观察 无细胞壁，无细胞核和其他细胞器 获取较纯净的细胞膜 哺乳动物的红细胞 DNA和RNA 在细胞中的分布 观察叶绿体 观察线粒体 DNA粗提取与鉴定 血红蛋白的提取与鉴定 验证遗传实验 溶液 NaCl 质量分数0.9% 2mol/L第7专题 生物实验
口腔上皮细胞或洋葱鳞片内表皮 藓类的叶、菠菜叶、黑藻叶 口腔上皮细胞 鸡血细胞 哺乳动物的红细胞 豌豆、果蝇 只有一层细胞，便于观察 含有细胞核 含有血红蛋白，且无细胞核和其他细胞器 有色蛋白，分离时便于观察与收集（红色区带均匀移动，色谱柱制作成功） 相关实验 表七：相关实验中溶液的作用 作用 维持细胞正常的渗透压 DNA和RNA在细胞中分布 体验制备细胞膜的方法 血红蛋白提取和分离 DNA的粗取和鉴定 2
或溶解DNA/析出DNA
0.14mol/L 盐 盐和洗涤剂 甲苯 卡诺氏液 CaCl2
表八：调查统计 实验内容 调查对象 遗传病 发病率 遗传方式 酵母菌的数量变化 土壤中动物类群丰富度调查 取样方法 样方法 标记重捕法 使用范围 植物或活动能力弱、范围小的动物 活动能力大、活动范围大的动物 取样方法 抽样检测法 取样器取样 使用范围 微生物种群密度调查 土壤中小动物（活动能力较强但身体微小） 统计方法 发病率=患病人数/被调查人数×100% 要求或注意事项 1.单基因遗传病；2.随机取样；3.调查人群足够大 1.患者家族中调查2.确定显隐性及染色体上的分布 每天定时抽样统计； 每次重复几次统计平均值 析出豆腐中的水使豆腐变硬成形； 腐乳的制作 抑制微生物生长，防止腐乳变质； 调节口味。 盐：溶解DNA；洗涤剂：瓦解细胞壁和细胞膜 溶解细胞膜 固定细胞形态 增大细胞膜的通透性 使凝胶珠固定成形 DNA的粗取和鉴定 血红蛋白提取和分离 低温诱导植物染色体数目变化 将目的基因导入大肠杆菌（原核） 固定化酵母细胞 酵母菌数=小方格内酵母菌平均数×培养液体积×稀释倍数/小方格体积 土壤中小动物 取样器取样法 诱虫器原理：土壤动物的避光趋湿记名计算法、目测估计法 性 （取样、采集、观察和分类、统计和分析） 表九：实验原理归纳 实验目的 鉴定还原性糖 鉴定脂肪 鉴定蛋白质 鉴定淀粉 鉴定DNA 检测血糖或尿糖 叶绿体中色素的提取 叶绿体中色素的分离 植物细胞质壁分离和复原 糖渍盐渍食品不易变质 检测人类遗传病（基因诊断） 实验原理 还原糖与斐林试剂发生作用，产生砖红色沉淀 苏丹Ⅲ将脂肪染成橘黄色；苏丹Ⅳ将脂肪染成红色 蛋白质与双缩脲试剂发生反应生成紫色物质 淀粉遇碘形成蓝紫复合物 二苯胺试剂在加热情况下将DNA染成蓝色 班氏（斐林）试剂加热情况下与葡萄糖反应生成砖红色沉淀 色素可溶于无水乙醇（丙酮）等有机溶剂 不同色素在层析液中溶解度不同，扩散速度不同 细胞壁的伸缩性比原生质层的伸缩性小；渗透作用 高浓度的糖（盐）溶液使细菌等发生渗透作用，严重的失水死亡。 DNA分子杂交（与被测DNA单链碱基互补） 3
第7专题 生物实验
动物细胞培养 植物组织培养 用培养动物细胞检测物质毒性 单倍体育种 多倍体育种 诱变育种 / 杂交育种 通过杂交培育高产杂种作物 中耕松土 温室中的温度昼高夜低的温差
十、实验基本技术的归类 名称 同位素示 踪技术 解读 细胞分裂 植物细胞的全能性 有毒物质可使培养的动物细胞发生染色体结构、数目变异 遗传学原理：染色体变异；细胞学原理：细胞全能性 秋水仙素可抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成 基因突变 / 基因重组 利用杂种优势 增加土壤中的氧气含量，促进根细胞的呼吸 昼：促进光合作用，夜：抑制呼吸作用，有利于有机物积累 ①光合作用生成的氧气来自于水。实验： 一组标记H218O，另一组标记C18O2 ②14CO2中的C在光合作用中转化成有机物中的C的途径：14CO2→14C3→14C6(卡尔文循环) ③DNA是遗传物质(用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质) ④DNA以半保留的方式复制(用15N标记DNA) ⑤分泌蛋白的合成和运输(用3H标记亮氨酸) ①举例：生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定；DNA的鉴定；淀粉、尿糖的鉴定等 ②原理：生物组织中的有机物与某些化学试剂相互作用，能产生颜色反应，可以根据颜色反应鉴定生物组织中某些有机物的存在 ①应用：凡需在显微镜下观察的生物材料，都必须制作成临时装片、切片或涂片 ②举例：质壁分离与复原实验中要制作洋葱外表皮细胞的临时装片；脂肪鉴定实验中要制作切片 ③步骤：如“观察洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂”：取材→解离→漂洗→染色→制片→观察 ①方法：制样液→制备滤纸条→点样液→层析→观察实验结果 ②举例：绿叶中色素的提取和分离 前者用于植物，后者用于动物，目的都是使细胞分散开 ①举例：探究酶的高效性、专一性和受温度影响的实验以及细胞培4
比色法 玻片标本的 制作技术 纸层析 技术 解离技术和用胰蛋白酶处理动物组织技术 恒温技术 第7专题 生物实验
养实验 ②实验室常用的恒温技术：水浴和恒温箱 研磨、过 滤技术 ①举例：绿叶中色素的提取 ②注意事项：研磨过程中加入SiO2是为了研磨得更充分，色素提取时加CaCO3是为了防止色素在研磨中被破坏
十一、 实验方法归类 方法 类比推 理法 假说—演绎法 模型 方法 概念 模型 物理 模型 数学 模型 差速离心法 密度梯度离心法 对比实验法和产物检测法 举例 萨顿的推理(根据基因和染色体行为之间的平行关系，推断基因位于染色体上)，就是运用类比推理法的范例 摩尔根证明基因在染色体上 遗传规律的发现 如对真核细胞结构的共同特征的文字描述，达尔文的自然选择学说的解释模型等 如人工制作或绘制的DNA分子双螺旋结构模型、真核细胞三维结构模型等，照片不属于物理模型 如“J”型种群增长的数学模型：Nt＝N0λt，坐标曲线图 分离各种细胞器 证明DNA进行半保留复制 探究酵母菌的呼吸方式
三、实验考查
生物科学实验探究的一般程序
科学探究的一般过程可简单地用图一表示：
第7专题 生物实验
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（一）、提出问题，确定实验课题
所谓实验课题的选定，就是实验者首先要确定一个有一定价值的研究课题，即明确实验要解决什么问题。
例题2：（2010天津）8.（18分）根据下列实验结果回答问题。
实验一：选取同品种、同日龄的健康大鼠若干只，实施切除手术，一段时间后随机等分成四组，分别注射激素及生理盐水30天，结果如图1。 （1）该实验的目的是探究 。
（二）、作出假设
“假设”，也称假说或猜测，是指用来说明某种现象但未经证实的论题，也是对所提出的问题作出的参考答案，即依据发现的事实材料或科学原理，通过创造性思维，提出初步假定。如果你的基本预测是肯定的，你的假设就是肯定的假设；如果你的基本预测是否定的，你的假设就是否定的假设。
例1、Ⅱ为确定人体在运动时呼出气体中的CO2浓度是否比静止时高，某同学进行了如下探究：
作出假设：人体在运动时呼出气体中CO2浓度比静止时高。
例2、（2009年上海）41.（11分）桦尺蛾是一种栖息在密林中、白天停歇在树干上的昆虫，一般为浅色，它借助与环境相似的体色躲避鸟类天敌。在工业污染区，黑色桦尺蛾的数量有增多的趋势。为证实两种体色的桦尺蛾因环境不同，进行如下探究。请完成下列探究方案。
（1）假设： 。
（三）、设计实验方案
设计一个实验来检验你的假说，在计划中应该写明详细的实验步骤，以及在实验中要进行哪些观察和测量。这是实验探究的最基本环节。（近年的题型主要是实验补充、评价、改错、分析）
第7专题 生物实验 6
1、确定变量
在实验中，变量是指可被操纵的特定因素或条件。据其在实验中的作用，可分为两类：实验变量与反应变量。
实验变量：也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件；反应变量：亦称因变量，指实验中由实验变量而引起的变化和结果。 无关变量：需排除
例1：Ⅱ为确定人体在运动时呼出气体中的CO2浓度是否比静止时高，某同学进行了如下探究：
作出假设：人体在运动时呼出气体中CO2浓度比静止时高。 实验过程：①在3个烧杯中，分别注入100ml蒸馏水，测定其PH。
②实验者在安静状态（静坐2min）、中度运动（步行2min）以及剧烈运动（跳绳2min）后，立即分别向上述3个炎黄子烧杯的水中吹入等量气体，测定PH。经多次重复实验，所得平均数据如下表
运动状态 实验前PH 实验后PH 请回答：
⑴作出上述假设的依据是________________________________________。
（2）该实验的自变量是 ，因变量是 。 例2：步步高P68【考向2】
2、明确实验原理
就是完成该实验的理论依据是什么？这就需要分析实验中所涉及的生物学及相关学科中的知识、方法，以及所依据的科学原理。另外，提供的实验仪器的使用方法和原理也应考虑在内。结果的观察检测。此过程要求学生利用储备知识独立分析、运用，这是完成实验设计题目的关键。
例1：课本实验
安静 6．1 5．9 中度运动 6．1 5．6 剧烈运动 6．1 5．3 例2：为确定人体在运动时呼出气体中的CO2浓度是否比静止时高，某同学进行了如下探究：
作出假设：人体在运动时呼出气体中CO2浓度比静止时高。 实验过程：①在3个烧杯中，分别注入100ml蒸馏水，测定其PH。
②实验者在安静状态（静坐2min）、中度运动（步行2min）以及剧烈运动（跳绳2min）后，立即分别向上述3个炎黄子烧杯的水中吹入等量气体，测定PH。经多次重复实验，所得平均数据如下表
运动状态 安静 中度运动 剧烈运动 第7专题 生物实验 7
第7专题生物实验与探究讲解
