高考生物一輪復(fù)習(xí)第四單元實驗探究系列(二)實驗思路及實驗步驟的設(shè)計課件

實驗探究系列(二)

實驗思路及實驗步驟的設(shè)計第四單元細胞的生命歷程通用技法1．實驗思路三要素(1)實驗材料：根據(jù)實驗要求用給定的生物材料或?qū)嶒炓笞赃x材料。(2)實驗方法：對實驗材料施加的處理，主要是控制自變量。(3)結(jié)果觀察：寫出實驗結(jié)果的觀察指標(biāo)，技術(shù)通常不做要求。2．“四步法”規(guī)范書寫實驗步驟類題集訓(xùn)1．(2024·山東濰坊模擬)骨關(guān)節(jié)炎是一種退行性疾病，病因是關(guān)節(jié)內(nèi)軟骨細胞的ATP和NADPH耗竭，使細胞合成代謝受損，導(dǎo)致細胞退變和衰老。浙江大學(xué)的某研究團隊提取菠菜類囊體，制成了納米級類囊體單元(NTUs)，然后用小鼠軟骨細胞膜(CM)進行封裝，制備出CM-NTUs，注射到患者有骨關(guān)節(jié)炎的小鼠膝關(guān)節(jié)，對該部位進行光照后，發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)的合成代謝得到了改善，軟骨退化減慢，體內(nèi)衰老細胞活力大大恢復(fù)。(1)菠菜是常用的生物學(xué)實驗材料，用光學(xué)顯微鏡觀察細胞中葉綠體的形態(tài)和分布時常取其____________________作材料。稍帶些葉肉的下表皮(2)光照小鼠注射部位后，癥狀顯著緩解的原因是在細胞內(nèi)的__________________________上大量合成了_______________。(3)研究人員把CM-NTUs而不是NTUs注入患病小鼠的膝關(guān)節(jié)，原因是______________________________________________________________。(4)要證明患有骨關(guān)節(jié)炎的小鼠細胞內(nèi)的合成代謝得到改善是由于光照及移入的CM-NTUs的作用導(dǎo)致的，請運用提供的材料，寫出實驗思路及預(yù)期實驗結(jié)果(檢測細胞合成代謝的方法不做要求)。納米級類囊體單元ATP和NADPH為類囊體發(fā)揮作用提供了合適的內(nèi)部環(huán)境；避免被小鼠免疫系統(tǒng)清除(NTUs)實驗材料：患有骨關(guān)節(jié)炎的模型小鼠若干只、注射器、光源、溶于一定溶劑的CM-NTUs、其他必需材料。實驗思路：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。預(yù)期實驗結(jié)果：__________________________________________________________________________________________________________________________。適宜的光照條件下，移入CM-NTUs的小鼠軟骨細胞的合成代謝將生理狀態(tài)相同的患有骨關(guān)節(jié)炎的模型小鼠若干只均分為兩組，一組將動物軟骨細胞膜(其內(nèi)不包含NTUs)遞送進骨關(guān)節(jié)炎模型小鼠的成熟的軟骨細胞中，另一組將動物軟骨細胞膜(其內(nèi)包含NTUs)遞送進骨關(guān)節(jié)炎模型小鼠的成熟的軟骨細胞中，在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時間后，檢測各組小鼠成熟的軟骨細胞代謝情況有所改善，而移入不包含NTUs的軟骨細胞膜組小鼠的合成代謝減弱或無變化解析：(1)菠菜是常用的生物學(xué)實驗材料，由于適合用光學(xué)顯微鏡觀察的材料是薄而且透明的，因此在用光學(xué)顯微鏡觀察細胞中葉綠體的形態(tài)和分布時，若用菠菜作為觀察材料，常取其稍帶些葉肉的下表皮細胞。(2)光照小鼠注射部位后，由于該部位含有納米級類囊體單元，因而可以進行光合作用的光反應(yīng)，進而合成了ATP和NADPH，因此癥狀顯著緩解，即在細胞內(nèi)的納米級類囊體單元上大量合成了ATP和NADPH。(3)研究人員把CM-NTUs而不是NTUs注入患病小鼠的膝關(guān)節(jié)，這是因為用小鼠軟骨細胞膜(CM)對NTUs進行封裝后，一方面為類囊體發(fā)揮作用提供了合適的內(nèi)部環(huán)境，另一方面也對NTUs起到了保護作用，避免被免疫系統(tǒng)清除。(4)本實驗的目的是要證明患有骨關(guān)節(jié)炎的小鼠細胞內(nèi)的合成代謝得到改善是由于光照及移入的CM-NTUs的作用導(dǎo)致的，因此實驗自變量為是否移入NTUs，因變量為細胞代謝情況，其他無關(guān)變量均保持相同且適宜，故實驗思路為將生理狀態(tài)相同的患有骨關(guān)節(jié)炎的模型小鼠若干只隨機均分為兩組，一組將動物軟骨細胞膜(其內(nèi)不包含NTUs)遞送進骨關(guān)節(jié)炎模型小鼠的成熟的軟骨細胞中，另一組將動物軟骨細胞膜(其內(nèi)包含NTUs)遞送進骨關(guān)節(jié)炎模型小鼠的成熟的軟骨細胞中，在相同且適宜的(給予光照)條件下培養(yǎng)一段時間后，檢測各組小鼠成熟的軟骨細胞代謝情況。根據(jù)實驗?zāi)康目芍?，實驗結(jié)果應(yīng)該為移入CM-NTUs的小鼠軟骨細胞內(nèi)的合成代謝得到改善，而另一組幾乎無變化(或受損程度嚴(yán)重)。2．植物產(chǎn)生的信號物質(zhì)參與植物體的生長發(fā)育及植物體對外界環(huán)境變化的反應(yīng)過程。(1)植物激素是植物體產(chǎn)生的，對生命活動起______作用的微量有機物。植物根的伸長是由根部細胞的____________導(dǎo)致的。(2)用NaCl和乙烯合成抑制劑(AVG)處理擬南芥萌發(fā)的種子，檢測根的長度，結(jié)果如圖。結(jié)果表明，NaCl通過促進乙烯的合成，進而抑制根的生長，依據(jù)是_______________________________________________________________________________________________________。調(diào)節(jié)增殖和生長高濃度NaCl處理組的種子根長低于對照組，高濃度NaCl與AVG同時處理組的種子根長高于高濃度NaCl處理組(3)有研究表明，高濃度NaCl處理后，植物會產(chǎn)生茉莉酸抑制根的生長。為研究乙烯、茉莉酸在擬南芥根生長過程中的關(guān)系，研究人員進行了實驗。將用高濃度NaCl處理過的擬南芥分為4組，分別加入AVG或IBU，其中IBU為茉莉酸合成抑制劑，檢測根的長度。注：＋/－分別表示有/無添加。結(jié)果表明，高濃度NaCl處理、乙烯、茉莉酸及根的伸長之間的關(guān)系為____________________________________________________________________。組別1234AVG－＋－＋IBU－－＋＋根的長度4.87.28.78.7高濃度的NaCl促進乙烯的合成，進而促進茉莉酸的合成，進而抑制根的生長(4)為進一步證明乙烯與茉莉酸在根的伸長中的關(guān)系，請使用下列材料和試劑設(shè)計實驗，寫出實驗思路與預(yù)期結(jié)果(根長用“＋”表示)?？晒┻x擇的材料和試劑：萌發(fā)的種子、乙烯、茉莉酸、AVG、IBU。答案：或者組別ⅠⅡ處理方法施加外源茉莉酸施加外源茉莉酸＋AVG根長＋＋＋＋＋組別ⅠⅡ處理方法施加外源乙烯施加外源乙烯＋IBU根長＋＋＋＋＋＋解析：(1)植物激素是由植物體產(chǎn)生的信息分子，其對植物各項生命活動起調(diào)節(jié)作用。植物根部由多個細胞組成，因此其伸長主要是由眾多根細胞的分裂增殖和根細胞的生長(體積變大)引起的。(2)由題圖可知，對照組與施加NaCl組對比可知，施加NaCl導(dǎo)致根長度變短，可推知NaCl抑制根的生長；對比施加NaCl組、施加NaCl和乙烯合成抑制劑(AVG)組，后者由于AVG存在，導(dǎo)致乙烯合成減少，根長度增加；綜合對比這三個組可知，NaCl通過促進乙烯的合成，進而抑制根的生長。(3)對比1組和3組(也可以對比2組和4組)可知，添加茉莉酸合成抑制劑IBU后，根長度增加。由此可推知IBU可減輕NaCl溶液的抑制作用，即茉莉酸也會抑制根的生長。3組和4組實驗結(jié)果相同，說明同時使用IBU和AVG與單獨使用IBU的效果相同，推測茉莉酸是抑制根生長的后一環(huán)節(jié)，即NaCl溶液通過促進乙烯合成促進茉莉酸的合成，進而抑制根的生長。(4)進一步證明上述推測中涉及的乙烯、茉莉酸的關(guān)系，需設(shè)置兩組實驗，一組施加外源乙烯，另一組施加外源乙烯＋IBU，根據(jù)上述推測，第一組茉莉酸正常合成，則根的生長受到抑制，根長度較小，第二組由于IBU存在，導(dǎo)致茉莉酸不能合成，從而減輕對根生長的抑制作用，根長度較大，該實驗可以說明乙烯通過促進茉莉酸的合成，進而抑制根的生長?；蛘咭唤M施加外源茉莉酸，另一組施加外源茉莉酸＋AVG，根據(jù)上述推測，由于茉莉酸的存在，兩組的根生長都被抑制，但是由于第二組中AVG影響，乙烯合成受抑制，乙烯無法促進茉莉酸合成，而導(dǎo)致茉莉酸含量少于第一組，因此第二組抑制作用較弱，即根長度較長，該實驗也可以說明乙烯通過促進茉莉酸的合成來抑制根的生長。3．(2024·河北唐山模擬)鋁是地殼中含量最多的金屬元素，主要以硅酸鹽和氧化物的形式存在，不易被植物吸收。但是酸性土壤中游離態(tài)的鋁離子會進入植物體內(nèi)，鋁離子抑制植物根系伸長，改變根尖細胞形狀，破壞細胞的完整性，影響細胞壁的組成，是限制作物生長的主要因素之一。回答下列問題。(1)鋁離子可以與細胞壁中的相關(guān)基團結(jié)合，使細胞壁固化失去延展性，這對細胞的影響是________________。鋁離子能與磷脂結(jié)合，破壞生物膜功能，影響細胞正常分裂，其原理可能是________________________________________________________________________________。抑制細胞的生長鋁對生物膜的破壞會影響高爾基體的功能，會限制新細胞壁的合成從而影響細胞正常分裂(2)鐵膜是水生植物長期生長在滯水條件下，在根表面形成的一種鐵錳氧化物膠膜。鐵膜能富集土壤中大量的金屬和非金屬元素，是研究影響水生植物對元素吸收的重要因素?？蒲腥藛T通過實驗研究水生植物對鋁離子的耐受能力，實驗分成三組，CK組：全營養(yǎng)液；Fe20組：全營養(yǎng)液中加入20mg·L-1的Fe2+；Fe30組：全營養(yǎng)液中加入30mg·L-1的Fe2+，得到如圖實驗結(jié)果。

①三組實驗需要選擇數(shù)量相同、長勢相似的同種植物進行實驗，除需要加入不同濃度的Fe2+外，還需要用________________處理。含鋁離子的溶液②分析圖中的實驗結(jié)果，我們能得到的結(jié)論是_________________________________________________________________________________________。Fe2+能促進根中鋁含量升高，濃度升高促進作用增強；Fe2+抑制根的伸長，濃度升高抑制作用增大水稻根中的鋁含量，測量結(jié)果分別記為a、b、c、d。預(yù)期結(jié)果及結(jié)論：若a＝c<b＝d，則說明缺磷直接促進水生植物對鋁離子的吸收，與鐵膜無關(guān)；若a<b，c<d，且b>d，則說明缺磷既可直接促進水生植物對鋁離子的吸收，也可以通過鐵膜促進鋁離子的吸收(3)科研人員接下來的研究表明缺磷也會導(dǎo)致水生植物對鋁離子吸收量的增加，但不清楚缺磷導(dǎo)致植物對鋁離子吸收增加有沒有鐵膜的作用，請設(shè)計相關(guān)的探究實驗，寫出實驗方案、預(yù)期結(jié)果及結(jié)論___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(注：鐵膜可人工去除)實驗方案：①將長勢相同、生理狀態(tài)相似的水稻均