专题八 生物实验与探究
1．(2011年高考新课标全国卷)下表中根据实验目的，所选用的试剂与预期的实验结果正确的是( )
实验目的
试剂
预期的实验结果
A
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
醋酸洋红
染色体被染成紫红色
B
检测植物组织中的脂肪
双缩脲试剂
脂肪颗粒被染成红色
C
检测植物组织中的葡萄糖
甲基绿
葡萄糖与甲基绿作用，生成绿色沉淀
D
观察DNA和RNA在细胞中的分布
斐林试剂吡
罗红
斐林试剂将DNA染成绿色，吡罗红将RNA染成红色
2.(2011年高考山东卷)只有在保持细胞活性的条件下，才能显示细胞中某物质或结构的实验是( )
A．苏丹Ⅲ染色观察花生种子子叶细胞中的脂肪
B．龙胆紫染色观察洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂
C．健那绿(詹纳斯绿B)染色观察动物细胞中的线粒体
D．甲基绿、派洛宁(吡罗红)染色观察动物细胞中的DNA和RNA
3．(2011年高考江苏卷)关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是( )
A．分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养
C．用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
4．(2011年高考重庆卷)Ⅱ某兴趣小组将豆腐块灭菌，接种微生物后培养2天，加入适量食盐，经密封放置10天后制得豆腐乳。
(1)在保质期内，豆腐乳放置时间越长，蛋白质含量越低，短肽和氨基酸含量越高。为研究其原因，该小组取适量豆腐乳制成样液，等量加入各试管，进行了以下实验。
处理编号
处理方法
显色结果
①
37℃放置0 min
加入等量双缩脲试剂
紫色
②
37℃放置10 min
？
③
37℃放置120 min
？
④
100℃加热5 min后，37℃放置120 min
紫色
实验中，加入双缩脲试剂A后，样液的颜色将________。处理④中，100℃加热的目的是________。如果处理③与处理④相比，显色较________，且处理③与处理②相比，显色较________，则表明豆腐乳中蛋白质被微生物产生的________分解。最终使短肽和氨基酸等含量增加，因此保质期内豆腐乳放置越久风味越佳。
(2)食用豆腐乳后，其中的氨基酸可以在人体内通过________作用形成新的氨基酸，还可以由氨基酸产生的不含氮部分合成________________。
5．(2011年高考江苏卷)(8分)洋葱(2n＝16)为二倍体植物。为比较不同处理方法对洋葱根尖细胞分裂指数(即视野内分裂期细胞数占细胞总数的百分比)的影响，某研究性学习小组进行了相关实验，实验步骤如下：
①将洋葱的老根去除，经水培生根后取出。
②将洋葱分组同时转入质量分数为0.01%、0.1%秋水仙素溶液中，分别培养24 h、36 h、48 h；秋水仙素处理停止后再转入清水中分别培养0 h、12 h、24 h、36 h。
③剪取根尖，用Carnoy固定液(用3份无水乙醇、1份冰乙酸混匀)固定8 h，然后将根尖浸泡在1 mol/L盐酸溶液中5～8 min。
④将根尖取出，放入盛有清水的培养皿中漂洗。
⑤用石炭酸－品红试剂染色。
⑥制片、镜检；计数、拍照。
实验结果：不同方法处理后的细胞分裂指数(%)如下表。
秋水仙素溶液处理
清水培养时间(h)
质量分数%
时间(h)
0
12
24
36
0.01
24
10.71
13.68
14.19
14.46
36
9.94
11.99
13.59
13.62
48
7.98
10.06
12.22
11.97
0.1
24
7.74
9.09
11.07
10.86
36
6.12
7.87
9.98
9.81
48
5.97
6.68
7.98
8.56
请分析上述实验，回答有关问题：
(1)步骤③中“将根尖浸泡在1 mol/L盐酸溶液中”的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)步骤⑥为了获得相应的观察视野，镜检时正确的操作方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)根据所学的知识推测，石炭酸－品红试剂是一种________性染料。
(4)为了统计数据更加科学，计数时应采取的方法是________________________________________________________________________。
(5)根据上表结果可以得出如下初步结论：
①质量分数为________秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数较高；
②本实验的各种处理中，提高细胞分裂指数的最佳方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)下面为一位同学在步骤⑥所拍摄的显微照片，形成细胞a的最可能的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
6.(2011年高考江苏卷)(8分)为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响，研究者设计并进行了相关实验，实验步骤及结果如下：
①鲈鱼的驯养：将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14 d，用普通饲料投喂，备用。
②饲料的配制：在每千克普通饲料中添加200 mg植酸酶，配制成加酶饲料；并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒，烘干后储存。
③鲈鱼的饲养：挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组，放养于规格相同的浮式海水网箱中，放养密度为60尾/箱。给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料，给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料。
④称重并记录：投喂8周后，从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重。结果显示，对照组、实验组鱼体平均增重率分别为859.3%、947.2%。
⑤制备鲈鱼肠道中消化酶样品，并分别测定消化酶的活性，结果对下表。
蛋白酶活性
(U/mg)
脂肪酶活性
(U/mg)
淀粉酶活性
(U/mg)
对照组
1.09
0.08
0.12
实验组
1.71
0.10
0.13
根据上述实验，回答下列问题：
(1)步骤①中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是________________________________________________________________________；
实验前的驯养是为了________________________________________________________________________。
(2)步骤②中将配制好的饲料进行烘干要特别注意________________________________________________________________________，
其原因是________________________________________________________________________。
(3)步骤③中还应控制好的无关变量主要有________________________________________________________________________。
(4)本实验得出的初步结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)推测鲈鱼的食性并说明理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
7．(2011年高考安徽卷)(10分)保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物兴趣小组为探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行了以下实验：
材料用具：相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干，保水剂，氮肥等。
方法步骤：①选取长势一致的小麦幼苗若干，平均分为A、B、C三组，分别施用适量的保水剂(60 kg·hm－2)、氮肥(225 kg·hm－2)、保水剂(60 kg·hm－2)＋氮肥(225 kg·hm－2)，置于相同的轻度干旱条件下培养，其他培养条件相同且适宜。
②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10∶00～11∶00从每组选取相同数量的叶片，进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定，结果(均值)如下表：
组号
CO2吸收量/μmol·m－2·s－1
叶绿素含量/mg·g－1
A
10.66
3.07
B
13.04
3.02
C
15.91
3.05
实验结论：适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。
(1)请指出上述方法步骤中的缺陷并改正：步骤① ______________________；步骤②________________________________________________________________________。
(2)如不考虑方法步骤中的缺陷，从影响光合作用的内在因素分析，保水剂与氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是________________________________________________________________________。
(3)实验测得的CO2吸收量________(大于、等于、小于)光合作用过程中CO2实际消耗量，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
光合作用强度可通过测定CO2吸收量，也可以通过测定________释放量计算。
8．(2011年高考浙江卷)(12分)为了探究某物质(X)的作用，研究者提出了以下实验思路：
(1)实验分组：
甲组：培养液＋Y细胞＋3H-TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)＋生理盐水
乙组：培养液＋Y细胞＋3H-TdR＋X(用生理盐水配制)
每组设置若干个重复样品。
(2)分别测定两组的CRD(细胞内的放射性强度)，求每组的平均值。
(3)将各样品在适宜条件下培养合适时间后，测定其CRD，求每组平均值并进行统计分析。
(要求与说明：答题时用X、CRD、3H-TdR表示相关名词；Y细胞是能增殖的高等动物体细胞)
请回答：
(1)实验目的：________________________________________________________________________。
(2)预测实验结果及结论：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3) 实验中采用3H-TdR的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
9．(2011年高考福建卷)使用染色剂染色是生物学实验常用的方法，某同学对有关实验做了如下归纳：
实验
观察对象
染色剂
实验结果
①
花生子叶细胞的脂肪颗粒
苏丹Ⅲ
脂肪颗粒被染成橘黄色
②
人口腔上皮细胞中的DNA和RNA分布
吡罗红
甲基绿
细胞内染成绿色的面积显著大于染成红色的面积
③
人口腔上皮细胞中的线粒体
健那绿
线粒体呈现蓝绿色
④
洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂
龙胆紫
间期细胞不着色，分裂期细胞染色体着色
(1)上述实验结果的归纳，正确的有________(实验序号)。
(2)实验②和实验④在染色之前，都使用了一定浓度的盐酸处理。其中，实验②用盐酸可改变________通透性，加速染色剂进入细胞；实验④用盐酸与酒精混合，对材料进行解离。在两个实验操作中，都要注意盐酸浓度、处理材料时的温度和________。
(3)健那绿使线粒体着色与线粒体内膜的酶系统有关。线粒体内膜上的酶主要催化有氧呼吸的第________阶段反应，该反应变化是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
10．(2011年高考海南卷)(8分)某同学设计了一个探究实验，把培养在完全营养液中、生长状态一致的3组某种植物幼苗分别放入A、B、C三个完全相同的玻璃钟罩内(如下图所示)，其中A不密封，B、C密封；B内培养皿中盛有Ba(OH)2溶液，A、C内培养皿中盛有蒸馏水，各培养皿中液体的体积相同。该实验在光照充足、温度适宜的环境中进行。
回答问题：
(1)根据上述实验设计判断，该实验的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)从理论上讲，培养一段时间后，预期的实验结果是：B中的幼苗生长量比C中的________(大、小)，原因是________________________________；A中的幼苗生长量比C中的________(大、小)，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
11．(2011年高考广东卷)(16分)中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。
Ⅰ.提取叶绿素
―→―→―→
Ⅱ.探究pH对叶绿素稳定性的影响
取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25 ℃)下进行实验，方法和结果如下表。
实验组号
叶绿素溶
液(mL)
调pH至
处理时间
(min)
溶液颜色
①
②
③
④
3.0
3．0
3．0
3．0
Y
7．0
6．0
5．0
10
10
10
10
绿色
绿色
黄绿色
黄褐色
注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。
根据所学知识和实验结果，请回答：
(1)提取食用叶绿素的X应该为______________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)表中Y应该为________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于________食品，否则________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。专题八 生物实验与探究
1．【解析】选A。在观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验中，用碱性染料如龙胆紫溶液或醋酸洋红液进行染色，使细胞核中的染色体(质)着色，醋酸洋红液可将染色体(质)染成紫红色，A项正确。脂肪的检测试剂为苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液，双缩脲试剂是用来检测蛋白质的试剂，B项错误。植物组织中的葡萄糖属于还原糖，可用斐林试剂进行检测，看是否产生砖红色沉淀；而甲基绿可将DNA染成绿色，故C、D项错误。
2．【解析】选C。苏丹Ⅲ、龙胆紫、甲基绿和吡罗红都是大分子染色剂，不是活细胞所选择吸收的物质，用它们给细胞中的物质染色时，要用盐酸等杀死细胞以破坏细胞膜的选择透过性，从而让染色剂顺利进入细胞而实现染色，所以，A、B、D三项均不符合题意；而健那绿是一种活性染色剂，能在保持细胞活性的情况下给线粒体染色，C项正确。
3．【解析】选C。噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养，需用含放射性的大肠杆菌培养才能使噬菌体带上放射性标记，A项错误；实验中保温时间不能过长，若保温时间太长则可能使一些含32P的子代噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中检测到32P，B项错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质，理论上应存在于上清液中，但可能因搅拌不充分，部分噬菌体仍吸附在细菌表面而存在于沉淀物中，C项正确；本实验可说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，因为缺少蛋白质进入细菌细胞的对照实验，D项错误。
4．【解析】(1)蛋白质和多肽可用双缩脲试剂进行检验，先加A液(质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液)后加B液(质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液)颜色呈紫色，但实验中只加入A液，因此颜色不变；100 ℃能使酶变性失去活性，作对照实验；保质期内放置越久，口味越佳，说明豆腐乳中的蛋白质被微生物产生的蛋白酶分解得越彻底，所以得到的短肽和氨基酸含量越高，因此第③组相对于时间较短的第②组以及作为对照组的第④组双缩脲显色反应颜色要浅。(2)氨基酸在人体内通过氨基转换作用形成其他的非必需氨基酸，还可以通过脱氨基作用形成含氮部分和不含氮部分，含氮部分在肝脏中转化成尿素，不含氮部分可转化成糖类和脂肪等物质。
【答案】(1)不变 使酶失活 浅 浅 蛋白酶(肽酶) (2)氨基转换 糖类和脂肪
5．【解析】(1)盐酸处理起解离的作用，使组织中的细胞相互分离开来。(2)显微镜观察时应先在低倍镜下找到分生区的细胞，再将要放大的目标移到视野中央换用高倍物镜观察。(3)观察细胞有丝分裂实验中是用碱性染料使细胞核中染色体着色。(4)计数时应每组统计多个视野再计算平均值，以尽量减小实验误差。(5)分析表中数据，质量分数为0.01%的秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数最高；获得最高分裂指数(14.46%)的最佳方法是在质量分数为0.01%的秋水仙素溶液中培养24 h后，再在清水中培养36 h。(6)形成细胞a最可能的原因是秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后。
【答案】(1)使组织中细胞相互分离开来
(2)先在低倍镜下观察，缓慢移动装片，发现理想视野后换用高倍镜 (3)碱 (4)每组装片观察多个视野 (5)①0.01% ②0.01%秋水仙素溶液诱导24 h，再在清水中培养36 h (6)秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后
6．【解析】(1)因该实验的观察指标是鱼体的增重量，而成体鱼增重较慢，实验结果不明显。实验前，将鲈鱼放在网箱中驯养是为了让鲈鱼适应实验养殖环境，从而减小环境对鲈鱼的影响。(2)植酸酶为蛋白质，高温会使其失去活性，因此烘干处理时需要注意温度不要过高。(3)除植酸酶外，影响鲈鱼增重的外界环境因子还有水体温度、盐度和溶解氧等，根据实验设计的单一变量原则，实验过程中需要控制这些无关变量。(4)因实验组的平均增重高于对照组的平均增重，可初步得出添加植酸酶的饲料可促进鱼体生长的结论。(5)因动物蛋白质含量多，肉食性动物的消化酶中的蛋白酶活性应比脂肪酶或淀粉酶活性高。根据表格数据可知，鲈鱼的蛋白酶的活性高于其他两种消化酶的活性，因此鲈鱼应为肉食性动物。
【答案】(1)成体生长缓慢，实验效果不明显 让鲈鱼适应实验养殖环境 (2)温度不能过高 高温会使植酸酶变性而失去活性 (3)水体温度、盐度和溶解氧等 (4)添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长；植酸酶能提高肠道中的蛋白酶的活性，而对肠道中的脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小 (5)肉食性，其肠道中的蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶
7．【解析】(1)本题实验步骤①缺少对照组；步骤②中，为了减小实验误差，取材时应取植株相同部位的叶片。(2)影响光合作用的内部因素有自由水的含量，参与光合作用的物质ATP、NADPH的量及酶的活性等。(3)本题中实测光合作用CO2吸收量等于植物光合作用实际CO2消耗量减去细胞呼吸CO2释放量，测定光合作用强度既可通过测定CO2释放量，也可通过测定O2释放量进行计算。
【答案】(1)没有对照组，应另设一组不施保水剂和氮肥作为对照组 取材方法不科学，选取的叶片还应取自植株的相同部位 (2)提高了光合作用有关酶的含量与活性 (3)小于 实验测得的CO2吸收量是光合作用过程中CO2实际消耗量与呼吸作用CO2释放量之差 O2
8．【解析】(1)该实验的变量为某物质(X)的有无，因变量为细胞内的放射性强度的强弱。3H-TdR是用来合成DNA的原料，若细胞分裂旺盛，则细胞内的放射性强度的平均值(CRD)就比较高。所以该实验的目的是探究X对Y细胞增殖(DNA合成)的影响。(2)X对Y细胞增殖(DNA合成)的影响可能是促进、抑制或无任何作用。如果乙组CRD明显高于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有促进作用；如果乙组CRD与甲组基本相同，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)无影响；如果乙组CRD明显低于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有抑制作用。(3)碱基T为DNA特有碱基，若用3H-TdR来培养细胞，则可知细胞的放射性来自于细胞内新合成的DNA。CRD越高，证明细胞增殖速度越快。
【答案】(1)探究X对Y细胞增殖(DNA合成)的影响 (2)如果乙组CRD明显高于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有促进作用；如果乙组CRD与甲组基本相同，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)无影响；如果乙组CRD明显低于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有抑制作用 (3)3H-TdR是DNA合成的原料之一，可根据CRD变化来判断细胞增殖(叫DNA合成)情况
9．【解析】(1)②中染色的结果是细胞核被染成绿色，细胞质被染成红色，故应是绿色的面积比红色的面积小；④中间期细胞也能着色，是整个细胞核(其中含染色质)被染成深色。(2)②中盐酸的作用是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。②中盐酸的质量分数为8%，温度为30 ℃，处理的时间是5 min，④中盐酸的质量分数为15%，温度为室温，处理时间为3～5 min。(3)有氧呼吸的第三阶段的场所为线粒体内膜，其变化为第一、二两个阶段产生的[H]与氧结合生成水，同时释放出大量能量。
【答案】(1)①③ (2)细胞膜 时间 (3)三 [H]与氧结合形成水，同时释放出大量的能量
10．【解析】(1)分析题干可知，本实验的唯一变量是CO2的浓度，所以该实验的目的是探究CO2浓度对光合作用的影响。(2)由于A不密封，B、C密封，而且B中的Ba(OH)2溶液吸收玻璃钟罩内的CO2，所以三个玻璃钟罩中CO2的浓度大小为A>C>B，由于幼苗的光合作用需要CO2，所以幼苗生长量的大小为A>C>B。
【答案】(1)探究二氧化碳浓度对光合作用的影响 (2)小 B中Ba(OH)2溶液吸收二氧化碳，导致幼苗光合作用强度降低 大 A不密封，外界的二氧化碳可以进入玻璃钟罩内，增强光合作用强度，C密封，幼苗只能利用玻璃钟罩内的二氧化碳进行光合作用
11．【解析】(1)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂如无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇或丙酮提取绿叶中的色素。(2)该实验探究pH对叶绿素稳定性的影响，所以实验变量为pH的大小，所以我们要设置一系列pH梯度，即pH为8.0、7.0、6.0、5.0。(3)通过对实验结果的分析，在pH为6.0、5.0的酸性条件下叶绿素会分解，所以天然叶绿素不适用于酸性食品。(4)由于各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得快；反之，则慢。所以，我们可用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。
【答案】(1)无水乙醇或丙酮 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中 (2)8.0 pH梯度差为1.0，所以Y为8.0 (3)酸性 叶绿素分解，食品变为黄绿色或黄褐色 (4)方法：用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。
主要步骤：①制备滤纸条：将预先准备的干燥滤纸条一端剪去两个角使之呈梯形，在距该端1 cm处画一铅笔细线。
②画滤液细线：用毛细吸管吸取叶绿素粗产品，沿铅笔线均匀地画滤液细线。
③纸层析法分离色素：将滤纸条画有滤液细线的一端置于烧杯中的层析液中(不要将滤液细线浸没在层析液中)。
④观察实验结果。
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