高考生物科學(xué)探究系列4　實驗方案的評價與修正（講解+練習(xí)含答案）

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4實驗方案的評價與修正

1．實驗材料用具的評價角度和改進技巧

(1)材料用具是否恰當(dāng)。明確實驗原理，分析所給的材料用具應(yīng)具備的條件(濃度、規(guī)格等)。如觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗時不能用0.5g/mL的蔗糖溶液。

(2)是否遺漏重要的實驗用具。分析處理操作對象、觀察現(xiàn)象時，所用到的重要用具，仔細(xì)檢查在所給用具中是否存在。如觀察葉綠體的形態(tài)和分布，不能缺少顯微鏡。

(3)藥劑選擇使用和用量是否準(zhǔn)確。根據(jù)所學(xué)實驗要求合理選擇、使用，做到用量準(zhǔn)確。

(4)材料用具是否充分利用。思考所給材料用具分別起什么作用，怎樣運用。

2．實驗步驟的評價角度和改進技巧

(1)步驟是否完整，是否設(shè)置對照實驗。若沒有，應(yīng)依據(jù)實驗?zāi)康摹⒃?，確定設(shè)置的對照類型，進行補充。

(2)步驟是否合理，操作步驟是否顛倒。應(yīng)依據(jù)已有的生物學(xué)知識進行調(diào)換。如使用雙縮脲試劑鑒定蛋白質(zhì)時，A液(NaOH)和B液(CuSO4溶液)滴加順序不能顛倒。

(3)操作是否違反生物學(xué)原理。若違反，應(yīng)進行糾正。如在探究溫度對酶活性影響的實驗中，不能用斐林試劑檢測。

(4)是否遵循單因子變量原則、等量原則和排除無關(guān)變量的干擾。應(yīng)保證實驗組和對照組除自變量外，其他條件完全一致，如在探究溫度對酶活性影響的實驗中，保證實驗組和對照組除溫度外，其他條件(如pH、加入底物的量等)完全一致。

(5)實驗條件是否正確。如分析實驗是否需要攪拌、加熱，實驗所需的溫度、光照等條件是否合理。

3．實驗結(jié)果的評價角度和改進技巧

(1)實驗結(jié)果的種類是否符合實驗的類型。驗證性實驗只有一種結(jié)果，探究性實驗的結(jié)果要分類討論。

(2)實驗結(jié)果出現(xiàn)科學(xué)性錯誤。應(yīng)根據(jù)實驗原理和過程，聯(lián)系教材相關(guān)知識，推導(dǎo)出正確的實驗結(jié)果。如雙縮脲試劑鑒定蛋白質(zhì)時，結(jié)果寫成藍色。

(3)因果關(guān)系倒置。要學(xué)會表達，表達的模式是根據(jù)實驗結(jié)果(現(xiàn)象)，推導(dǎo)出實驗結(jié)論。

1．(多選)(2022·江蘇新沂第一中學(xué)高三階段練習(xí))黑暗中培養(yǎng)的蘿卜黃化苗對單側(cè)藍光照射的反應(yīng)比較遲鈍，而白光預(yù)照射可改變黃化苗對藍光的向光反應(yīng)能力。為探究何種光質(zhì)的光預(yù)照射能增強黃化苗向光反應(yīng)能力，研究人員進行實驗，結(jié)果如圖。相關(guān)敘述正確的是()

A．黃化苗向光性可能與單側(cè)光引起尖端生長素分布不均有關(guān)

B．預(yù)照射實驗應(yīng)用相同強度、不同光質(zhì)的單側(cè)光照射相同時間

C．預(yù)處理后的黃化苗應(yīng)用相同強度的單側(cè)藍光照射相同時間

D．藍光預(yù)照射可明顯增強蘿卜黃化苗對光刺激的反應(yīng)能力

ACD[植物向光性的常見機理是單側(cè)光引起尖端生長素分布不均勻，生長素多的一側(cè)生長快，A正確；為避免預(yù)照射實驗對本實驗結(jié)果的影響，在不同光質(zhì)光預(yù)照射實驗中，應(yīng)注意均勻照光，而不是單側(cè)光照，B錯誤；根據(jù)題干信息“黑暗中培養(yǎng)的蘿卜黃化苗在單側(cè)藍光照射下的向光性反應(yīng)比較遲鈍”，確定本實驗的因變量是不同光質(zhì)預(yù)照射后的黃化苗對藍光的向光性反應(yīng)能力，因此，需要對預(yù)處理后的黃化苗用相同強度的單側(cè)藍光照射相同時間，測量各組黃化苗的向光彎曲度，C正確；依據(jù)實驗結(jié)果可知，與對照組(黑暗處理)相比，藍光預(yù)照射組黃化苗彎曲度明顯大于紅光和遠紅光預(yù)照射組，說明藍光預(yù)照射可明顯增強蘿卜黃化苗對光刺激的反應(yīng)能力，D正確。故選ACD。]

2．(2022·江蘇揚州開學(xué)考試)氣孔是由兩個保衛(wèi)細(xì)胞圍成的空腔，主要分布在植物葉片表皮。脫落酸(ABA)可通過特定的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)氣孔的開放程度，機制如下圖。已知細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Ca2＋的濃度在20～200μmol/L之間，液泡中及細(xì)胞外Ca2＋的濃度通常高達1mmol/L。(注：每個保衛(wèi)細(xì)胞同時存在“ROS”途徑和“IP3，cADPR”途徑)

(1)由下圖可知，ABA與ABA受體結(jié)合后，可通過ROS、IP3等信號途徑激活上的Ca2＋通道蛋白，使Ca2＋以方式轉(zhuǎn)運到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Ca2＋濃度的增加，促進了K＋及Cl－流出細(xì)胞，使保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓降低，保衛(wèi)細(xì)胞(填“吸水”或“失水”)，氣孔關(guān)閉。

(2)有人推測，ABA受體有胞內(nèi)受體和細(xì)胞質(zhì)膜上受體兩種，為探究ABA受體位置，研究者進行了下列實驗，請完善實驗方案。

實驗一實驗二

步驟一培養(yǎng)葉片下表皮組織培養(yǎng)葉片下表皮組織

步驟二向培養(yǎng)液中添加同位素標(biāo)記的ABA向保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)直接注射足以引起氣孔關(guān)閉的一定濃度ABA

步驟三檢測_______________________檢測氣孔開放程度

實驗結(jié)果細(xì)胞質(zhì)膜表面放射性明顯強于細(xì)胞內(nèi)，氣孔關(guān)閉氣孔不關(guān)閉

(3)據(jù)實驗一、二推測ABA受體只位于細(xì)胞質(zhì)膜上，但有人認(rèn)為直接注入細(xì)胞的ABA可能被降解，導(dǎo)致氣孔不關(guān)閉。因此設(shè)計了兩種防降解的“籠化ABA”，光解性“籠化ABA”能在紫外光作用下釋放有活性的ABA，非光解性“籠化ABA”則不能。

實驗三Ⅰ組Ⅱ組

步驟一培養(yǎng)葉片下表皮組織

步驟二將ⅰ顯微注射入保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)將ⅱ顯微注射入保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)

步驟三用ⅲ照射保衛(wèi)細(xì)胞30s

步驟四檢測氣孔開放程度

實驗結(jié)果氣孔關(guān)閉氣孔不關(guān)閉

綜合實驗一、二、三結(jié)果表明，ABA受體位于細(xì)胞質(zhì)膜上和細(xì)胞內(nèi)。

(4)植物在應(yīng)答ABA反應(yīng)時能產(chǎn)生一類磷脂——SIP(如圖所示)。為檢驗“SIP通過G蛋白起作用”的假設(shè)，用處理擬南芥G蛋白缺失突變體的保衛(wèi)細(xì)胞，檢測氣孔開放程度的變化；其對照組設(shè)計思路為

__________________________________________________________________。

[解析](1)由圖可知，ABA與ABA受體結(jié)合后，可通過ROS、IP3等信號途徑激活細(xì)胞質(zhì)膜和液泡膜上的Ca2＋通道蛋白，圖中Ca2＋的轉(zhuǎn)運并未消耗能量，因而Ca2＋以協(xié)助擴散方式轉(zhuǎn)運到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Ca2＋濃度的增加，促進了K＋及Cl－流出細(xì)胞，使保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓降低，保衛(wèi)細(xì)胞失水，導(dǎo)致氣孔關(guān)閉。

(2)本實驗的目的是探究ABA受體的位置，因此實驗的自變量是ABA處理的部位，實驗的因變量是氣孔的開放程度和放射性存在的部位。由于實驗一培養(yǎng)液中ABA進行了同位素標(biāo)記，因此步驟三應(yīng)該檢測放射性的強度位置及氣孔是否關(guān)閉，同時實驗結(jié)果表明ABA受體存在于細(xì)胞質(zhì)膜上。

(3)本實驗的自變量是ABA是否有活性，因此設(shè)計了兩種“籠化ABA”，一種可以在紫外線的照射下分解，而另一種不能，因此實驗中的三個空格分別是光解性“籠化ABA”、非光解性“籠化ABA”、紫外線。在紫外線照射的情況下，Ⅰ組的ABA沒有被降解，因而有活性，表現(xiàn)為氣孔關(guān)閉，綜合實驗一、二、三得到的結(jié)果表明：ABA受體位于細(xì)胞質(zhì)膜上和細(xì)胞內(nèi)。

(4)本實驗的目的是檢驗“SIP通過G蛋白起作用”的假設(shè)，因此實驗的自變量是G蛋白的有無，然后利用條件處理，即SIP處理兩種不同的擬南芥，因變量是氣孔的開放程度的變化，因此實驗組的處理是用SIP處理擬南芥G蛋白缺失突變體保衛(wèi)細(xì)胞，檢測氣孔開放程度的變化；對照組的處理應(yīng)該是用S