2012届高考生物实验——能力考查的重心知识网络复习教案。

一名优秀的教师在教学时都会提前最好准备，作为高中教师就要根据教学内容制定合适的教案。教案可以让学生更容易听懂所讲的内容，帮助高中教师更好的完成实现教学目标。优秀有创意的高中教案要怎样写呢？下面是由小编为大家整理的“2012届高考生物实验——能力考查的重心知识网络复习教案”，大家不妨来参考。希望您能喜欢！

2011级高考理综生物学知识内容的网络构建（7）

第七单元实验——能力考查的重心

考情分析:

在近年的理科综合能力测试中，实验作为重要的考查内容，以突出学生学习能力和科学素养的考查为目标，其分值比例逐年上升，试题呈现形式愈趋灵活多样，且常常作为理综全卷的压轴题。

从2006年起，全国的各套理科综合能力测试题，都对“实验与探究能力”的4个层次，作了较为全面的考查。

在高考理综生物学试题中，实验作为重要的考查内容，能突出学生学习能力和科学素养的考查，其分值比例逐年上升，而且常常作为理综全卷的压轴题。

目前，有关实验方面的考试要求，大都是以给出的部分信息，运用逻辑思维来进行验证性的实验为主。它不但考查了考生独立完成实验的能力：包括理解实验原理、实验目的及要求；了解材料、用具，掌握实验方法步骤；会控制实验条件（包括设立对照、重复实验）和使用实验仪器；会处理实验安全问题；会观察，分析和解释实验中产生的现象、数据，得出合理的实验结论。

认真研究修订后的考试大纲，可发现高考对实验与探究能力的考查明显加强。主要表现为以下3个方面：

①在继续注重考查教材实验的基础知识和技能基础上，已转向对实验原理、实验方法、实验技能的“移花接木”、迁移运用上；

②创设新的情景，联系生产、生活实际，对一些生物学问题进行初步探究，包括确认变量、作出假设和预期、设计可行的研究方案、处理和解释数据、根据数据作出合理的判断等科学实验的基本思想；

③培养创新意识，考查学生科学思维的过程，考查对一些简单实验方案作出恰当评价和修改的能力。

因此，明了实验必须遵循的三大原则，熟悉实验设计的基本步骤，是十分必要的。

1高考生物学实验的类型

高考生物学实验包括两部分：①考试大纲规定的17个基础实验、实习和研究性学习；②以课本实验为基础适当拓展的实验设计与评价。

1.1教科书中必考的17个实验

《考试大纲》中“考试范围”所列出的“实验、实习和研究性学习”共有17项，理解和掌握这些实验的内容，是最基本的高考复习要求，是实现复习高效率的出发点。对教科书中的这17个实验、实习和研究性课题，必须通过亲身经历各项实验活动，对实验原理的理解和应用，实验要用到的器材的选择、作用和使用方法，设计实验的思路和实验步骤的程序，以及实验数据的测量、数据的处理方法，对实验现象的观察分析、实验结论的归纳总结等，进行一个系统的、全面的熟悉。

实验类型考纲知识要点

生物组织有机成分的

提取、分离和鉴定（1）生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定

（2）叶绿体中色素的提取和分离

（3）DNA的粗提取与鉴定

使用显微镜的观察实验（4）高倍显微镜的使用和观察叶绿体

（5）细胞质流动的观察

（6）观察植物细胞的有丝分裂

（7）观察植物细胞的质壁分离与复原

有关酶特性的探究实验（8）比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率

（9）探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用

（10）温度对酶活性的影响

设计、观察和调查（11）植物向性运动的实验设计和观察

（12）设计实验，观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响

（13）设计并制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性

（14）观察SO2对植物的影响

（15）调查人群中的遗传病

（16）种群密度的取样调查

（17）调查环境污染对生物的影响

在教科书中17个实验的系统复习中，要力求做到：在实验思想、原理、方法以及操作技巧等方面，从基本的熟悉逐渐转向对实验原理、实验方法、实验技术的“移花接木”、迁移运用上。

考试大纲列出的“生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”、“叶绿体中色素的提取和分离”、“DNA的粗提取与鉴定”等实验，在实验操作方法上虽然各有不同，但都体现出物质“提取、分离和鉴定”的基本方法，也有一些共同的注意事项。

显微镜是中学生物实验教学中的最常用的仪器。在考试大纲中，要求考生能熟练地使用高倍显微镜观察细胞质流动、叶绿体的运动、植物细胞的有丝分裂、植物细胞的质壁分离与复原等4个实验。高考试题中也不断呈现相关的内容。因此，教师一定要充分重视本部份内容的复习。实验条件较差的学校也最好要采用播放录像的方式，引导学生有序地回忆和记忆实验原理和操作要点。

新陈代谢从本质上来说，是指发生在生物体内的，由酶催化的一系列有序的化学反应的总称。绝大多数的酶都是蛋白质。作为生物催化剂，酶具有不同于无机催化剂的特点，这主要可通过3个具有探究性质的实验的系统复习，来进一步加深认识。

生物学实验中的观察法和调查法，是科学研究的主要方法，教材主要以“实习”、“研究性学习”为题，要求学生进行简单的实验设计，学会制定调查方案，以科学的态度完成一些简单课题的研究。本部份内容重点考查的是“植物向性运动的实验设计和观察设计实验”和“种群密度的取样调查”等。

1一些常见的实验方法和技术：

（1）生物组织有机成分的提取、分离和鉴定在生物学研究中，为了认识细胞内不同有机物的生理功能，常常需要采用物质的提取和分离技术，先把它们各自分离出来，再进行有关的研究。例如，淀粉+碘液(蓝色)；还原性糖+斐林试剂(砖红色)；脂肪+苏丹Ⅲ(橘黄)或+苏丹Ⅳ(红色)；蛋白质+双缩脲试剂(紫色)；大肠杆菌+伊红和美蓝(菌落为深紫色，有金属光泽)等。

（2）分级离心法（细胞匀浆的制备和超速离心技术）常常用于对不同细胞的微细结构进行分离以检测其功能，例如，叶肉细胞的分级离心处理，可确定线粒体、叶绿体、核糖体等细胞器的功能；肝细胞、酵母菌的分级离心，可认知线粒体和细胞质基质与细胞呼吸的关系等。

（3）显微观察法：主要有①固定观察法，如细胞的显微结构、植物细胞的有丝分裂等；②活体观察法，如细胞质流动、植物细胞的质壁分离和复原等。

（4）同位素示踪法：例如，用18O2和14CO2追踪光合作用中氧原子和碳原子的转移途径；用噬菌体侵染细菌实验证明DNA是遗传物质；DNA的半保留复制等。

此外，还有溶液培养法、纸层析技术以及生物学史中的一些实验研究等。

3实验中常用的药品：在高考有关的生物学实验中，常常要涉及到药品的用途和使用。

NaOH：用于吸收CO2或改变溶液的pH。Ca（OH）2：鉴定CO2

HCl：解离或改变溶液的pH。NaHCO3：提供CO2

斐林试剂：可溶性还原性糖的鉴定。碘液：鉴定淀粉。

苏丹Ⅲ、Ⅳ：脂肪的鉴定。双缩脲试剂：蛋白质的鉴定。

二苯胺试剂：鉴定DNA。丙酮（或酒精）提取叶绿体中的色素。

琼脂：激素或其它物质的载体，用于激素的转移或培养基。

亚甲基蓝：用于活体染色或检测污水中的耗氧性细菌（细菌的氧化可使之褪色）。

酒精：用于消毒处理、提纯DNA、叶片脱色及配制解离液。

蔗糖：配制蔗糖溶液，用于测定植物细胞液浓度或观察质壁分离和复原。

龙胆紫溶液或醋酸洋红：碱性染料，用于染色体染色。

要点探究

这里对基础实验的归类复习，主要是熟悉那些共同的一些操作程序和注意事项。包括：显微镜的使用、临时装片的制作、实验材料的选择，等等。

探究点1使用高倍显微镜必须注意几个原则

在理科综合的考试卷中，虽然不可能直接涉及到与显微镜操作有关的内容，但作为中学理科学习中一项十分重要的操作技能的掌握，是不可忽视的。在显微镜使用的内容复习中，除了熟悉显微镜的基本结构和使用方法外，还有必要把握好以下几个原则：

①用眼原则：左眼注视目镜，右眼睁开。这样，一可减轻左眼疲劳，二方便绘图。

②物镜选用原则：先低倍后高倍，由低倍到高倍，可以用低倍物镜观察清楚的就勿需使用高倍物镜。

③准焦螺旋使用原则：先粗后细，由粗到细。

此外，目镜和物镜选用的混淆以及反光镜和光圈的选用、装片移动方向的确定、显微镜下视野中污物的判定等，都是应该引起注意的。

用显微镜的一个目镜分别与4个不同倍数的物镜组合来观察血细胞涂片。当成像清晰时，每一物镜与载玻片的距离如图所示。如果载玻片的位置不变，用哪一物镜在一个视野中看到的细胞最多?

Ａ.aＢ.bＣ.cＤ.d

D

显微镜的视野（是指在显微镜下一次所能观察到的被检玻片标本的范围）中看到细胞数目多少，与视野面积有关，而视野面积的大小与显微镜的放大倍数成反比。放大倍数越高，物镜与置于载玻片上的观察材料之间的距离越小，视野范围越小，看到的细胞数目越少；放大倍数越低，物镜与置于载玻片上的观察材料之间的距离越大，视野范围越大，看到的细胞数目越多。

通过分析可以知道：D选项的工作距离最大，应当是倍数最低的物镜，所观察到的视野面积最大。当用这样的物镜来观察同一张涂抹均匀的血细胞涂片时，因为视野面积最大，所看到的细胞数目较用其它物镜时就最多。

探究点2．实验成功的关键——材料的选择和试剂的配制

（1）还原糖的鉴定：要选择含还原糖量较高、颜色较浅的材料，这样颜色反应才明显。通过实验比较，颜色反应的明显程度依次为苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜。

（2）脂肪的鉴定：要选择富含脂肪的材料，如花生、蓖麻等，提前浸泡3~4h。如果是新花生种子，可以不必浸泡，否则切下的薄片不易成形。

（3）蛋白质的鉴定：最好的实验材料是鸡蛋清，其蛋白质含量相对高，配制的提取液透明，与双缩脲试剂反应后，颜色反应明显，但蛋清液需要稀释。

（4）在观察叶绿体时，宜选用叶绿体大、数目少的材料。如阴生植物藓类的叶、菠菜叶的下表皮（稍带叶肉）等。由于在不同的光照下，叶绿体可以运动并改变在细胞中的分布位置。所以，在不同光照下采集的材料，其叶内叶绿体的形态有所不同。

（5）在观察细胞质的流动时，要选用细胞质流动较快的植物，如黑藻的幼嫩叶片、南瓜幼苗的表皮毛、小麦的根毛、向日葵舌状花瓣的表皮或大白菜内层叶片叶脉的表皮细胞等。选取实验材料时，最好将所要取材的植物体置于温暖的阳光下照射1~2小时，以使植物细胞处于旺盛的生活状态。

（6）在植物细胞的质壁分离和复原的实验时，要选择生活的、成熟的（具有大液泡）、有颜色的（如紫色洋葱）植物细胞；没有大液泡的植物细胞则质壁分离现象不明显。死的植物细胞中的细胞膜，由于失去了选择透过性，所以不能发生质壁分离。

（7）在有关酶的催化特点的探究实验中，常选用动物新鲜肝脏做实验材料，原因是细胞内的过氧化氢酶未被破坏，从而提高实验现象的对比程度。也可选用植物的组织（如马铃薯的块茎、萝卜的肉质根等）做实验材料。因为过氧化氢酶广泛存在于动植物组织细胞中。

（8）正确配制和使用斐林试剂与双缩脲试剂：配制这两种试剂时，都要用到NaOH溶液和CuSO4溶液，但配制时，溶液浓度不同，使用原理和方法也有明显区别。（见下表）

斐林试剂双缩脲试剂

配方甲(A)液0.1g/mLNaOH0.1g/mLNaOH

乙(B)液0.05g/mLCuSO40.01g/mLCuSO4

使用方法甲、乙液混合均匀，现配现用先A液后B液，不能混用

反应原理

及注意事项斐林试剂中起实质作用的是生成的Cu(OH)42-络离子，放置过长就会形成Cu(OH)2沉淀或CuCO3沉淀，因而无法反应。双缩脲试剂中起作用的是碱性环境中Cu2+(与蛋白质结合形成紫色络合物)，因而必须先后使用。使用CuSO4时，溶液不能过量，否则蓝色的CuSO4溶液将遮蔽显色反应中产生的紫色。

此外，在尿糖的鉴定等临床研究或检测中（如2004年全国理综Ⅱ31），需选用班氏试剂（Benedict试剂），因为班氏试剂较斐林试剂要稳定一些，测定的效果也要灵敏一些。

例2（2005年全国卷）将小麦种子分别置于20℃和40℃培养箱中培养４天，依次取等量的萌发种子分别制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ。取３支试管甲、乙、丙，分别加入等量的淀粉溶液，然后加入等量的提取液和蒸馏水，45℃水浴保温５分钟，立即在３支试管中加入等量斐林试剂并煮沸２分钟，摇匀观察试管中的颜色，结果是（）

Ａ．甲呈蓝色，乙呈砖红色，丙呈无色

Ｂ．甲呈无色，乙呈砖红色，丙呈蓝色

Ｃ．甲、乙皆呈蓝色，丙呈砖红色

Ｄ．甲呈浅红色，乙呈砖红色，丙呈蓝色

答案：D

解析：（1）小麦种子在适宜温度条件下萌发，胚所消耗的养料和能量全部来自于胚乳的分解，其中淀粉酶是麦芽中含量最丰富的酶之一。淀粉酶的产生受培养温度影响较大，40℃时比在20℃时产生的快，因此在相同时间内酶合成的量要大一些。

（2）由于温度、时间和试剂用量相同，决定反应速率的关键因素是酶的浓度，而酶浓度与反应速度或催化效率是正比关系。在实验中甲和乙是实验组，酶的浓度是甲试管﹤乙试管，丙是对照组，不含淀粉酶。实验结果，甲试管中有少量还原糖（麦芽糖）生成，乙试管中有较多还原糖（麦芽糖）生成，丙试管中无还原糖（麦芽糖）生成，故３支试管中加入等量斐林试剂并煮沸２分钟后，显色反应不一样。

例3：分别在Ａ、Ｂ、Ｃ三个研钵中加２克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色（或褐色）、几乎无色。试回答：

处理ＡＢＣ

SiO2（少量）＋＋＋

CaCO3（少量）－＋＋

95%乙醇（10mL）＋－＋

蒸馏水（10mL）－＋－

（注：“＋”表示加；“－”表示不加。）

（１）Ａ处理得到的溶液颜色是，原因。

（２）Ｂ处理得到的溶液颜色是，原因是。

（３）Ｃ处理得到的溶液颜色是，原因是。

答案：（１）黄绿色部分叶绿素遭到破坏（２）几乎无色叶绿体不溶于水

（３）深绿色大量叶绿素溶于乙醇中

解析：先弄清几种处理的目的。少量CaCO3的作用是保护色素，免遭破坏；乙醇的作用是提取色素（乙醇是有机溶剂，依据相似相溶原理，它可溶解有机物色素）。色素不溶于蒸馏水，故色素不能被提取。

例4在观察叶肉细胞的细胞质流动时，显微镜下视野中可看到如下图所示的图像：

（1）为看清细胞质处于流动状态，最好选择图中作为标志物。叶绿体作为观察依据的原因是。

（2）图中箭头表示，细胞质流动对活细胞的意义是。

（3）若使细胞质流动速度加快，应采取什么方法处理（）

Ａ．适当升高温度Ｂ．减弱光照

Ｃ．用一定浓度的麻醉剂处理Ｄ．用适当浓度的生长素处理

（4）若在实验前把黑藻分成两份，一份放在０℃的水中培养（Ａ），另一份在原条件下培养（Ｂ），请预测实验的结果会怎样？说明了什么？

（1）叶绿体叶绿体呈绿色，光镜下可见

（2）细胞质流动方向细胞质既是细胞器生存的环境，又是各种物质的贮存库。通过细胞质的流动，为细胞内各种生理活动提供所需的物质和能量，确保新陈代谢的正常进行。

（3）Ａ、Ｄ（促进细胞代谢的因素会使细胞质流动加快）

（4）在Ｂ条件下，能清楚看到叶绿体随细胞质流动而运动。而在Ａ条件下几乎不动；但一段时间后，如随室温温度升高，细胞内又可见到叶绿体随细胞质流动而运动。说明细胞质的流动与温度有密切关系。

观察细胞质流动时，应先找到叶绿体并以此为参照物，观察细胞质的流动及速度、方向。细胞质流动的速度与温度有关。

探究点3植物细胞质壁分离的诱发复原与自动复原

在植物细胞的质壁分离与复原实验中，一般选用的外界溶液是蔗糖溶液。当用一定浓度（0.3g/mL）的蔗糖溶液处理活的植物细胞后，蔗糖溶液的浓度大于植物细胞液的浓度时，植物细胞通过渗透作用失水而发生质壁分离。要使发生了质壁分离的植物细胞恢复原状，必须用清水处理，使外界溶液的浓度低于植物细胞液的浓度，才可发生植物细胞的质壁分离复原，这种复原称为诱发复原。（因蔗糖分子是不能通过选择透过性的膜的。）

如果在植物细胞的质壁分离与复原实验中，选择的外界溶液是具一定浓度的硝酸钾溶液、尿素溶液（或甘油溶液、乙二醇溶液）等，当外界溶液的浓度大于植物细胞液的浓度时，植物细胞发生质壁分离后，不再进行实验处理来降低外界溶液的浓度，随即也可观察到植物细胞出现分离复原的现象，这种复原称为自动复原。用硝酸钾溶液处理植物细胞发生质壁分离后的自动复原，是因为当水分子通过渗透作用自由进出细胞时，硝酸根离子和钾离子（植物细胞生活所必需的矿质离子）可经主动运输进入细胞液，细胞液的浓度不断增大，水分渗入的速率增大，由此出现自动复原。而用尿素溶液（或甘油溶液、乙二醇溶液）处理植物细胞，是因为这些物质分子也可自由进入细胞。但这些外界溶液的浓度如果过大，同样可导致植物细胞过度失水而死亡。

例5（2008江苏卷）某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。

增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。

（1）设计出继续实验的简要步骤：

①；

②。

（2）预测实验现象并作出结论。

答案：(1)①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化；②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，(60℃—65℃)水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀

(2)如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜。

解析：(1)蔗糖是大分子物质，不能透过半透膜，故b管液面会上升。蔗糖在蔗糖酶作用下产生葡萄糖和果糖，葡萄糖和果糖是还原性糖，可以和斐林试剂共热产生砖红色沉淀。因此，要探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜，可以向a、b管中加入等量蔗糖酶溶液，然后各吸取少量与斐林试剂共热，观察有无砖红色沉淀的产生来判断。(2)如果蔗糖水解产物能。通过半透膜，a、b两管液面高度会缩小，均能与斐林试剂共热产生砖红色沉淀。如果蔗糖水解产物不能通过半透膜，则两管液面高度会增大，且只有b侧管中液体能与斐林试剂共热产生砖红色沉淀。

变式题将同一植物的细胞，依次在蒸馏水、质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液和0.5mol的甘油溶液中，测得细胞的体积随时间的变化曲线如图所示。请回答：

（1）在Ａ、Ｂ、Ｃ中，细胞在蒸馏水中的是，在蔗糖溶液中的是，在尿素溶液中的是。

（2）试简要分析出现Ｂ、Ｃ曲线差异的原因是：

①。

②。

答案：（1）Ａ、Ｃ、Ｂ

（2）①甘油分子可通过自由扩散的方式进入细胞液，细胞液的浓度不断增大，细胞由失水逐渐变为吸水，直至平衡。②因蔗糖分子不能进入通过具有选择透过性的膜进入细胞，处在较高浓度蔗糖溶液中的细胞不断失水，原生质层收缩，使细胞液浓度升高，失水减慢，直至平衡。

解析：一定浓度的蔗糖溶液和甘油溶液都能使植物细胞发生质壁分离现象，细胞因失水收缩而体积变小，但由于植物细胞能不断吸收甘油，使细胞液的浓度不断增大，细胞吸水的能力不断增强，使细胞逐渐由失水状态变为吸水状态，植物细胞发生质壁分离自动复原的现象，所以，细胞体积开始逐渐减少随后又不断增大，因此曲线Ｂ表示的是甘油。在蔗糖溶液中，蔗糖分子不能通过选择透过性的膜，细胞因失水，原生质层收缩，使细胞液浓度升高，失水减慢直至平衡，细胞体积不再变小，因此，曲线Ｃ表示是蔗糖溶液中的细胞；在蒸馏水中的植物细胞由于不断吸收水分体积增大，因此曲线Ａ表示的是蒸馏水中的细胞体积的变化。

探究点4温度和pH对酶活性的影响

酶促反应需要适宜的温度和pH。高温、过酸和过碱都会破坏酶的分子结构，从而使其丧失活性。

例3：下图为4种不同的酶（分别以a、b、c、d表示）在不同温度下酶活性变化的曲线。在37℃时酶活性最高的是()

Ａ.aＢ.bＣ.cＤ.d

答案：D

解析：该题考查了酶的活性与温度之间的关系，以及通过实验数据的坐标曲线，分析实验结果的能力。

例4为验证pH对唾液淀粉酶的影响，实验如下：

Ⅰ.操作步骤：

①在1～5号试管中分别加入0.5%淀粉液2mL。

②加完淀粉液后，向各试管中加入相应的缓冲液3mL，使各试管中反应液的pH依次稳定在5.00、6.20、6.80、7.40、8.00。

③分别向1～5号试管中加入0.5%唾液1mL，然后进行37℃恒温水浴。

④反应过程中，每隔1min从3号试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加一滴碘液显色，待呈橙黄色时，立即取出5支试管，加碘液显色并比色，记录结果。

Ⅱ.结果见下表：(表中※“＋”的多少表示颜色深浅)

试管编号处理12345

pH5.006.206.807.408.00

结果(颜色※)＋＋＋橙黄色＋＋＋

请回答：

(1)实验过程中，为什么要选择37℃恒温？

(2)3号试管加碘液后出现橙黄色，说明什么？

(3)如果反应速率过快，应当对唾液做怎样的调整？

(4)该实验得出的结论是什么？

答案　(1)在实验中，只有在恒温的条件下，才能排除温度因素对实验结果的干扰；37℃是唾液淀粉酶发挥催化作用的最适温度。

(2)淀粉已完全水解。　(3)提高唾液的稀释倍数　

(4)唾液淀粉酶的最适pH是6.80；高于或低于此pH时，酶的活性逐渐降低。

解析　酶的活性可受多种因素的影响。该实验的目的是验证pH对酶活性的影响，遵循单一变量原则，必须控制其他因素(如酶的浓度、淀粉液的浓度、反应时间和温度等)保持在同一和适宜条件下。在该实验中，唾液淀粉酶发挥良好催化作用的最适宜温度是37℃，所以要选择37℃恒温。

在反应过程中，每隔1min从3号试管中取出一滴反应液，用碘液检验反应情况。如果3号试管内反应液的蓝色刚好褪去，呈现橙黄色(碘液的颜色)，说明淀粉已经完全水解，应立即终止反应。如果反应继续进行，各种pH条件处理的反应液内的淀粉也将彻底水解，也就无法对比出不同pH下的酶活性的差异。选择3号试管进行试测，是由于唾液淀粉酶的最适pH是6.80(即3号试管内的处理)，3号试管内的酶活性最强，淀粉水解最快。

该实验是通过检验淀粉的水解程度来检验不同pH对酶活性的影响。如果反应速率过快，淀粉将迅速彻底水解，来不及检验，无法得出实验结果。因此反应速率过快时，可通过稀释唾液来降低反应速率。

通过对实验设计原理的理解和实验结果的简要分析，可以得出：在pH为6.80的试管内，反应液遇碘液后呈现橙黄色，表明该反应液中的淀粉已彻底水解；pH偏离6.80越远，蓝色越深，说明反应进行得越不彻底，酶活性越低，所以唾液淀粉酶的最适pH是6.80。

变式题淀粉、蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。还原糖能够与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。为了探索酶的催化具有专一性的特点，某中学研究性学习课题活动小组选取了淀粉、蔗糖、唾液淀粉酶、肠蔗糖酶、斐林试剂等，进行了如下图中甲、乙、丙、丁4组实验，并作了实验记录。请分析回答有关问题。

(1)将上述实验装置放在37℃左右的恒温水浴中保持5min后，如果分别向甲、乙、丙、丁4组实验的试管中都加入斐林试剂并加热煮沸，观察到有颜色反应的是哪两组？；如果向甲、乙、丙、丁4组实验的试管中都加入碘液，则呈现蓝色反应的是　。

(2)如果要证明淀粉酶具有专一性，则起对照作用的实验组是　。

(3)在整个实验过程中，甲、乙、丙、丁4组试管都需要在37℃左右的水浴中恒温保持5min，其目的是　。

(4)如果以上述实验中的甲组来说明酶的催化作用具有高效性，则应怎样补充设计实验？

答案　(1)甲和丙　丁　(2)乙　(3)提供酶发挥良好催化作用所需的适宜温度；排除温度变化对实验结果的干扰　(4)增加一支试管，加入无机催化剂(强酸或强碱)，其他添加物和反应条件应与甲组相同。

解析：解答此题的关键是明确探究对象，寻求恰当的实验组合。在（1）题中，淀粉酶能将淀粉水解成还原糖（麦芽糖和葡萄糖），蔗糖酶能将蔗糖水解成还原糖（葡萄糖和果糖），故甲和丙试管中加入斐林试剂并加热煮沸，可观察到砖红色沉淀产生。甲、乙、丙、丁4支试管真只有甲和丁加入淀粉，而甲中淀粉已经被水解，加入碘液就只有丁试管呈现蓝色反应。

为了证明淀粉酶具有专一性，首先要确定正确的实验组合，在4支试管中，甲和乙为一个实验组合，可证明淀粉酶只能催化淀粉的水解，甲是对照租，乙是实验组；若甲和丁为一个实验组合，则是底物相同，酶的种类不同，可从另一角度证明酶的催化的专一性。

既然该实验是探索酶的催化具有专一性，遵循实验的单一变量原则，这里的变量应该是酶的不同或者底物不同，其他反应条件都应相同。37℃是酶催化的最适温度。

要用实验中的甲组来说明酶的催化作用具有高效性，只能另外添加一支试管进行实验处理。

第56讲实验设计与评价（2课时）

实验设计是着重考查考生：确定实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计实验数据的处理方法和分析实验现象，得出正确的实验结论，以及对提供的一些实验方案进行评价等。无论是哪种类型的实验设计，都是根据实验提出的问题，运用已具备的生物学知识和实验基本技能，或者根据实验题目中给出的信息、提示，构思出解决问题的实验方案。近年对高考对实验与探究能力的考查已由原来单一的验证性的实验，转向了设计性、评价性、探究性的实验。

知识框架

1实验必须遵循的三大基本原则：

（1）设置对照原则：在实验设计中，为排除无关条件的干扰，常常要设立对照实验。通过干预或控制研究对象，以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素同非处理因素的差异。常见对照方法主要有：

①空白对照不给对照组任何处理因素。如：在研究甲状腺激素促进蝌蚪发育实验中，先取等量的同龄且发育状态相同的小蝌蚪60只，分为两组放入容积相同的两个玻璃缸，加入等量的自然水和蝌蚪饲料；一组加入甲状腺激素，另一组不加任何药品，就是空白对照。

②条件对照给对照组施以部分实验因素，但不是所要研究的实验因素。如：在上述空白对照的举例中，如果取等量的同龄且发育状态相同的小蝌蚪60只，分为三组（编号甲、乙、丙）放入容积相同的三个玻璃缸，加入等量的自然清水和蝌蚪饲料；甲组加入甲状腺激素，乙组加入甲硫咪唑(甲状腺抑制剂)，是条件对照，丙组不加任何药品，是空白对照。

③相互对照不单设对照组，而是几个实验组相互对照。例如：验证植物根对矿质离子有选择吸收的特性，可把蕃茄和水稻分别培养在成分相同的培养液中，过一段时间后，测定培养液中各种矿质元素离子浓度的变化，就会发现蕃茄吸收Ca多，吸收Si少；而水稻吸收Si多，吸收Ca少。以上就是两个实验组的相互对照。

④自身对照对照和实验都在同一研究对象上进行。如：要研究植物根具有向重力性，茎具有背重力性，可把某一植株横放于培养基上，让其自然生长，经过一段时间后，便可观察到根向重力生长，茎背重力生长。这里，对照和实验都在同一个体上进行，属于自身对照。

（2）单一变量原则：控制其它因素不变，只改变其中一个因素，观察其对实验结果的影响。如探索温度对酶活性的影响时，只能改变反应的温度，其它如pH、酶浓度等就要完全一样。

（3）平行重复原则：对所做的实验在同样条件下，进行足够次数的重复，不能只进行1－2次便轻易得出结论。任何一项生物学实验，要有科学性，都必须能够重复，都必须经得起重复。

此外，还应注意科学性原则（指在设计实验时，必须要有充分的科学依据，也就是要以前人的实验为基础，而不是凭空设想，主观臆造）、简便经济原则（如，装置简单、实验步骤较少、使用材料用具少、实验时间较短等）等。

2探究性实验和验证性实验的比较

探究性实验验证性实验

实验目的探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系

实验假设假设一般采用“如果A，则B”的形式表述，是根据现有的科学理论、事实．对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的解释因结论是己知的，因此不存在假设问题

实验原理因探究内容而异因验证内容而异

实验过程应有的实验步骤实际上并未完成，因探究内容而异实验步骤可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异

实验现象未知，可以不描述已知，应准确描述

实验结果预测对应假设，分类讨论。一般需讨论“如果出现结果①会怎样，如果出现结果②或③又会怎样”。但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题．此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。无

实验结论无对应实验目的做出肯定结论

复习策略

实验设计与评价是近年高考的亮点之一。它要求考生对实验原理，实验器材，实验步骤，实验数据处理的方法及分析实验现象，都必须有一个全面的了解。所以这部分内容的复习，要在基础实验熟悉中进行一个明显的层次提升。主要训练考生是否能够通过对实验原理的理解，利用提供的部分信息，对实验方案进行设计和补充，分析实验结果，做出正确判断。

使用建议

由于高考侧重于对实验与探究能力的考查，实验设计与评价类型的试题是近几年高考理综的一个热点和重点。因此，我们对实验的复习，应该立足于对基本实验方法、实验技能、实验思维的强化和巩固着手，培养我们的实验分析、实验改错、实验设计和具有在不同情景下迁移知识的能力。

编读互动

由于高考一方面是考查考生设计实验方案、验证生物学事实的能力，考查考生对实验结果分析、解释和推导结论的能力，以及根据某些实验条件和部分结果，推测下一步实验结果的能力；同时也考查考生对生物学实验中常以图、表等抽象形式所表达的生物学意义的理解能力，准确描述相关的现象、原理的能力。这种考查目标更适应对学生创新能力的自我展现。这就要求考生能明确掌握生物学实验设计的基本原则和基本步骤，惟其如此，才能设计出一个完整严谨的实验方案，也才能有根有据地分析解释实验结果、推导结论，根据部分实验结果推测、预期后续实验步骤的结果及理解、表述等。

课前热身

1有人设计了下列实验，试图证明“生长素（IAA）在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输（如生长素只能从胚芽鞘的上端向下端运输）”。

一．材料、用具：胚芽鞘、琼脂、刀片等

二．方法、步骤与结果：

（一）制备琼脂块（见下图）

（二）取一段胚芽箱中间部分，上面放合IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块（见下图）

（三）取步骤（二）下面琼脂块（a）的一部分放在去尖的胚芽鞘一侧

三．结论：以上实验证明了“生长素（IAA）在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输”。

我们认为，仅用该实验步骤（一）、（二）、（三）还不足以严密论证以上结论，请在上述实验的基础上补充相应的实验方法、步骤和结果。

本题着重考查运用对照实验的原理和方法，来全面评价题中所示的实验方案，并将其完善以进行严密地论证。同时也考查考生将已经学过的知识通过解答高考试题，得到进一步的深化和发展，即在考试中再学习的能力，充分体现了高考必须“选拔具有潜在学习能力的学生”之功能。

求解该题应具备的基础知识虽然在新教材中已明确指出，但是要通过缜密而又周到的实验，对“生长素在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端向下端运输”的现象进行严密论证，则是一个有较高能力要求的问题。

科学实验必须遵循基本的实验原则，对照就是一个十分重要的原则。在实验设计中必须要有对照，以对所研究的有关生物学现象通过正反两个方面的实验观察和比较分析，由此得出的结论才无懈可击。

题中所示的实验步骤是将胚芽鞘中段正放情况下，证明生长素可从胚芽鞘上端向下端运输。而仅有这样一个实验是不够的，必须设置一个对照实验，即在其它条件、方法相同的条件下，将胚芽鞘中段倒放进行实验，观察结果，才能充分证明生长素在植物体内的运输特点。

（2）补充方法、步骤与结果（一）：另取一段胚芽鞘中间部分倒放。上面放含IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块。

补充方法、步骤与结果（二）：取补充步骤（一）下面琼脂块（b）的一部分放在去尖的胚芽鞘一侧。

2为了确定生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度，某同学用两种浓度的生长素类似物分别处理扦插枝条作为两个实验组，用蒸馏水处理作为对照组进行实验，结果发现三组扦插枝条生根无差异。参考该同学的实验，在下一步实验中你应该如何改进，才能达到本实验的目的?请说明理论依据。

解析：该题仍取材于教科书中的经典实验，但在能力要求上却有了明显的提升。题中已告诉某同学用两种浓度的生长素类似物和蒸馏水处理，三组扦插枝条生根无差异，说明配制的两种浓度的生长素类似物都不是促进扦插枝条生根的浓度范围。

由于生长素作用具有两重性的特点，即浓度过高或过低都不能促进扦插枝条生根。所以该实验改进的方法是增加一系列实验组，即配制一系列浓度梯度的生长素类似物，扩大实验浓度的范围，以寻找生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度。

答案：在某同学使用的两种浓度生长素类似物的基础上，分别在低于低浓度的范围设置一组浓度梯度、高于高浓度的范围设置一组浓度梯度，以及两浓度之间设置一组浓度梯度进行实验从而找到促进枝条生根的适宜浓度。

理论依据：生长素促进生根的浓度范围是一定的浓度过高或过低都不能促进生根。

考点整合:

1实验设计方案应包括的的内容：

①拟订实验题目：

②提出假设：即对观察的现象提出一种可检测的解释。

③预期结果：即在检测一个假设之前，先提出实验的预期结果。如果预期没有实现，则说明假设不成立；如果预期得到实现，则假设成立。

④实验操作：根据实验的目的和提出的假设，来具体设计实验的方法步骤。

⑤观察记录：在实验方案中，要事先设计定时观察的内容和观察的次数，同时应按要求进行观察，并将观察到的现象和结果如实地记录下来。有的实验还需要采集数据。

⑥分析结论：对实验记录下来的现象、结果、数据进行整理、分析，有的可用图表表示出来。

在具体的实验设计中，还可根据实验题目的具体要求，选择的材料以及实验要用到的技术手段，作出灵活多样的考虑。

要点探究

探究点1选择材料用具、设计实验装置、观察实验现象、预期实验结果、

下图是未完成的实验装置，请利用A、B、C三支试管、新鲜叶片和必要的辅助材料，设计一个证明光合作用吸收CO2与呼吸作用释放CO2的实验，并预计实验结果。(注:实验开始时,各试管中的指示剂均呈绿色。)

（1）当A管用于证明光合作用吸收CO2的实验时，需要，指示剂呈色。

（2）当B管用于证明呼吸作用释放CO2的实验时，需要，指示剂呈色。

（3）C管在实验中起作用，指示剂呈色。

（4）用几层纱布包上照光的D管，实验结果表明指示剂颜色没有发生变化，试分析其原因：。

答案：（1）放入新鲜叶片，蓝色（2）放入新鲜叶片并遮光，黄色（3）对照，绿色

（4）光合作用吸收CO2的量与呼吸作用释放CO2的量相等（或光合速度等于呼吸速度；光合作用合成有机物的量等于呼吸作用分解有机物的量）

解析：求解该题的基本方法是：①审清题意（包括看懂图），找到解题的关键所在。②联系化学知识，判断实验中CO2的增加和酸碱度的变化，题中指示剂颜色的变化就可反映。③从未完成的实验装置中找出设计实验的思路、方法。该题中D试管的装置是最完整的，这就暗示了其它试管的装置设计。④在设计实验要证明某些问题时，为了排除无关条件的干扰，常常要设计对照。然后根据各小题的设问，逐次再进行分析，回答问题。

第（1）问：由于光合作用场所是叶绿体，在A试管内必须加入新鲜叶片。试管内的叶片给予了充足的光照和适宜的温度（25℃），在这样的条件下，光合作用吸收CO2的量必然大于呼吸作用释放CO2的量。又因为叶片处于一个相对密闭的环境中，试管中CO2的含量便逐渐减少，指示剂逐渐变碱性，呈现蓝色。

第（2）问：呼吸作用是绿色植物一刻也不停顿地进行着的一项生理活动。要证明呼吸作用释放CO2，除了在B试管内放入新鲜叶片外，还应将试管进行遮光处理，以避免在光照下光合作用吸收CO2对该项实验的影响。在遮光并密闭的B试管环境中，随着叶片呼吸作用的进行，试管中CO2的含量便逐渐增多，指示剂逐渐变酸性，呈现黄色。

第（3）问：在该题中，C管在实验中起对照作用，就可以证明只有叶片加入试管才能有光合作用和呼吸作用，也才能有指示剂颜色的变化。C管内未放入新鲜叶片，光合作用和呼吸作用都不能进行，管内气体不发生任何变化，指示剂仍然呈现绿色。C管作为B管的对照，还必需与B管同时进行遮光处理。

第（4）问：D管由于有几层纱布包上并照光，顾管内叶片光合作用吸收CO2的量与呼吸作用释放CO2的量大致相等，因此管内指示剂颜色没有发生变化。

变式题将青蛙脑破坏保留脊髓，在脊柱下部打开脊椎骨，剥离出脊髓一侧的一对脊神经根（包含一个背根和一个腹根，见下图）。分别电刺激背根与腹根均可引起蛙同侧后肢发生运动反应。已知背根含有传入神经，腹根含有传出神经，背根和腹根合并成脊神经。

请根据上述提供的实验材料（实验用具自选）设计实验步骤,并预测实验结果，以分别验证背根具有传入功能，腹根具有传出功能。

答案实验步骤1：在背根中央处剪断（或用麻醉药阻断），分别电刺激背根向中段、外周段，观察蛙后肢是否发生运动反应。

预期结果：电刺激背根向中段发生蛙后肢运动反应；电刺激背根外周段不发生反应，说明背根具有传入功能。

实验步骤2：在腹根中央处剪断（或用麻醉药阻断），分别电刺激腹根向中段、外周段，观察蛙后肢是否发生运动反应。

预期结果：电刺激腹根向中段不发生反应，电刺激腹根外周段应发生蛙后肢运动反应，说明腹根具有传出功能。

解析本题材料虽来自学生在初中所学过而又基本遗忘的知识，但题中的图文都明确给出了求解该题所必需的背景知识：脊神经是混合性神经，其背根由感觉（传入）神经纤维组成，腹根由运动（传出）神经纤维组成。因此该题不仅考查对模式图的阅读和理解能力，更突出对逻辑推理和论证能力以及探究思维过程的考查。

因此，在缺乏对探究性对象的了解和对探究性实验的准备不足情况下，面对这样的试题，首要是平和自己的心态，在细心阅读和冷静思考中，寻找破题处。

然后简要梳理出回答该题所需要的背景知识：一个反射活动的完成是建立在完整的反射弧的基础上，按照神经冲动传导的方向，反射弧包括5个环节，即：感受器→传入神经纤维→神经中枢→传出神经纤维→效应器。该题中“蛙后肢发生运动反应”的中枢在脊髓。

既而作推理性的分析：既然脊神经的背根含有传入神经，要验证背根具有传入功能，可将背根在中央处剪断，然后分别电刺激背根的向中段（朝脊髓方向）和外周段（朝感受器方向），观察蛙后肢是否发生运动反应。同样要验证腹根含有的传出神经具有传出功能，也可将腹根在中央处剪断，然后分别电刺激腹根的向中段和外周段，观察蛙后肢是否发生运动反应。

探究点2设计实验方案，验证实验原理

（2000年浙江25）血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，缺乏则血液不能凝固，草酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，起抗凝作用。请根据提供的实验材料和用具，简要写出第二步以后的实验步骤和实验结果，验证钙离子在血液凝固中的作用，并回答问题。

一、实验材料和用具：（1）家兔（2）生理盐水（3）酒精棉（4）适宜浓度的草酸钾溶液（5）适宜浓度的氯化钙溶液（6）试管、注射器（针管、针头）

二、实验步骤和实验结果

第一步：在A、B试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水（见下图）

第二步：......

问题：设置B管的目的是。

答案：第二步：用酒精棉消毒（家兔耳廓缘静脉），用注射器取兔血（1-2mL）

第三步：立即将等量的鲜血分别加入到A、B试管中，经过一段时间后，

结果：A管：不凝固，B管：凝固

解析：本题试图以初中学过的有关血液凝固的知识为材料，要求通过设计实验程序、观察实验结果，来验证题目中提供的材料所告知的生物学事实。该题着重考查推理能力、收集处理信息的能力以及语言文字的表达能力等，是一道综合分析能力较强的实验题。

求解该题的基本程序是：①明确实验目的和要求，联系实验原理在认真阅读试题后，清楚题目中所要验证的生物学事实是：血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用（这个背景知识非高中所学内容，故题中作了交代）。

②确定实验思路仔细审查题目中提供的实验材料和用具，初步设想一下这些材料、用具在该实验中可能起的作用是什么？观察血液中有钙离子和无钙离子这两种情况下，血液的凝固情况，以验证钙离子在血液凝固中的作用。

③完成实验设计和分析根据题意，在已设置好的第一步之后，把实验步骤有序地补充完整。

从题中第一步已经知道，A、B两支试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水。题中也告诉草酸钾能与血液中的钙离子形成草酸钙沉淀，起抗凝作用；而生理盐水则相当于人体内的细胞外液，不影响血液中钙离子的作用。因此，如果A、B两支试管中分别加入新鲜血液后，会出现A试管中血液不凝固（血液中的钙离子与草酸钾发生了反应），B试管中血液凝固的现象。由B试管对照（第一次对照）组可说明，缺乏钙离子血液不凝固，有钙离子血液能凝固。

如何肯定是血液中的钙离子而不是其它物质在血液凝固中起作用？可由题中提供的材料再做一次对照（即第二次对照）实验。即在A试管发生沉淀之后加入一定量的氯化钙溶液，至钙离子完全与草酸钾发生反应，继续加入氯化钙就会发现A试管中血液发生了凝固。从A试管加入氯化钙前后的现象对比，便可以验证在血液凝固中起作用的是钙离子而非其它物质。

在这个实验步骤的完成中，还必须注意取鲜血的方法，实验程序以及语言文字表达的简练、准确性。

变式题胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用。为了验证“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”，请以小白鼠为实验对象设计实验步骤，预测和解释实验应出现的结果，并写出实验结论。

（一）实验材料和用具：

正常实验小白鼠2只，生理盐水，用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，班氏糖定性试剂，注射器，试管，烧杯等。

（二）实验步骤：

（实验提示：采用腹腔注射给药，给药剂量不作实验设计要求；给药1小时后，用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液。）

（三）实验结果的预测、解释和结论：

答案（二）实验步骤：（l）确定1只鼠为实验鼠，腹腔注射胰高血糖素溶液；另一只鼠为对照鼠，腹腔注射等容量生理盐水。（2）将两支试管分别编号为1号和2号，各加入等量的班氏糖定性试剂。

（3）给药1小时后，对两只小白鼠采尿液，实验鼠尿液放入1号试管内，对照鼠尿液放入2号试管内。

（4）将两支试管摇匀后，放入盛有开水的烧杯内加热煮沸，待冷却后，观察两支试管溶液颜色的变化。

（三）实验结果的预测、解释和结论：

l号试管中应该出现砖红色沉淀，表明实验鼠尿液中有葡萄糖；2号试管中仍为蓝色溶液，表明对照鼠尿液中无葡萄糖。

实验结论：实验鼠血糖升高，超过一定数值而出现糖尿，是胰高血糖素具有升高血糖的生理作用所引起的。

解析：题目中给出的班氏定性试剂，是用于检测还原性糖如葡萄糖的。实验提示：提取小白鼠尿液，通过尿液中含有葡萄糖可以推测小鼠血糖已超出一定数值。为提高实验的科学性和实验信度，实验设计过程中对照是必不可少的，对照组和实验组通常只能一个条件是不同的，所以给实验鼠腹腔注射胰高血糖素溶液的同时应注意给对照鼠腹腔注射等量生理盐水

探究点3对实验设计方案进行评价与矫正

为验证“镁是植物生活的必需元素”，三位同学进行了实验设计，下列是实验的基本思路。请分别指出三个实验思路能否达到实验目的，为什么？再写出你的设计思路。

（1）实验一：取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器进行培养。对照组容器内只盛有蒸馏水，实验组盛有用蒸馏水配制的镁盐溶液。两组置于相同的适宜条件下培养，并对溶液通气，观察比较两组植物的生长发育情况。

答：

（2）实验二：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中（砂性土壤肥力均匀，容器符合实验要求），对照组浇以蒸馏水，实验组浇以蒸馏水配制的镁盐溶液，两组置于相同的适宜条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。

答：

（3）实验三：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中（砂性土壤肥力均匀，容器符合实验要求），对照组浇以含有植物必需的各种元素的完全营养液，实验组浇以不含镁离子的完全营养液，两组置于相同的适宜条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。

答：

（4）下面由你进行实验设计，请写出你的设计思路。

答：

答案：（1）不能。因为蒸馏水和镁盐溶液均缺乏植物必需的矿质元素而使两组植物生长均不正常。

（2）不能。因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子。

（3）不能。因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子。

（4）取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器，对照组盛有含植物必需的各种矿质元素的完全营养液，实验组盛有不含镁离子的完全营养液，两组置于相同的适宜条件下培养，并对溶液通气。观察比较两组植物的生长发育情况。

解析：该题提供的三种实验设计思路中，均含有程度不同的合理成分，在逐一评价时，不仅要重视分析和阐明实验设计不能取得预期结果的原因，而且要关注实验设计思路中隐含的合理成分，从而为提出一个合理的实验设计思路创造条件。

在设计实验一中，该同学知道要以合适的容器进行溶液培养，但不了解缺素培养的正确方法。蒸馏水和以蒸馏水配置的镁盐溶液都缺乏植物生活所必需的各种矿质元素，因而使两组植物均不能正常生长发育，从而无法进行比较，也就不能确定镁是否是必需元素。

在设计实验二中，该同学未注意到培养基中是否可能有镁离子存在。砂性土壤会含有各种矿质元素，不能保证缺素培养的严格性。在这样的情况下，浇蒸馏水和蒸馏水配置的镁盐溶液无助于实验的正确进行。

在设计实验三中，该同学知道要以完全培养液和缺乏该元素的“完全培养液”来培养对照组和实验组植物，但忽略了肥力均匀的砂性土壤中是否存在镁元素。因此，对照组和实验组的培养基中都因存在镁元素而不能达到实验目的。

根据上述分析，三个实验方案的思路均不能达到预定的目的。要得出正确的实验设计思路，可从三个实验方案中除去错误之处，取其正确的方面，组成完整简短的答案。

变式题[2006年天津卷-31（2）]绝大多数微生物最适生长温度为25～37℃。为了探究培养温度对谷氨酸棒状杆菌代谢产物（谷氨酸）合成量的影响，设计如下实验。在实验中有4处错误，分别标以①、②、③、④，请依次分析错误原因。

第一步：设定培养温度为28℃、29℃、30℃。①

第二步：将菌种接种到灭菌后的液体培养基中，分别在设定的温度条件下密闭培养。②

第三步：在衰亡期定时取样，分别测定谷氨酸合成量，记录结果并绘制曲线。③

实验结果预测及结论：若在30℃培养条件下，谷氨酸合成量最大，则认为，30℃为该细菌合成谷氨酸的最适培养温度。④

答案：（2）①温度设定范围过窄。②谷氨酸棒状杆菌是好氧细菌，不应密闭培养。

③从调整期至衰亡期均有谷氨酸的合成，故取样时期有遗漏。④实验结果有局限性，合成谷氨酸的最适培养温度有可能高于30℃。

解析：该题重点考查了对给定的实验方案进行评价和修改。依次分析可寻找出该实验方案中的错误及原因。①由于绝大多数微生物最适生长温度为25～37℃，所以在第一步设定培养温度时，至少应有低于25℃和高于37℃的培养温度。②谷氨酸棒状杆菌是好氧型细菌，在培养过程中应不断进行通气。③在利用谷氨酸棒状杆菌发酵时，虽然群体生长的4个时期都有谷氨酸的生成，但以稳定期谷氨酸的积累量最多。④由于第一步温度设定范围过窄，高于30℃的培养条件下的合成量无法得知，所以实验结果会有明显的误差，也就不能确定30℃为该细菌合成谷氨酸的最适培养温度。

扩展阅读

2012届高考生物知识网络调节——机体维持稳态的必需复习教案

2011级高考理综生物学知识内容的网络构建（3）

第三单元调节——机体维持稳态的必需

1植物生命活动的调节

1.2生长素的发现过程

1.2.1达尔文的实验研究：

1880年，达尔文在用金丝雀虉草的胚芽鞘研究植物的向光性时，发现：①胚芽鞘在受到单侧光照射时，；②如果切去胚芽鞘的尖端，胚芽鞘就；③如果将胚芽鞘的尖端用一个锡箔小帽罩起来，胚芽鞘则；④如果单侧光只照射胚芽鞘的尖端，胚芽鞘仍然。由此达尔文得出的合理推想是。

1.2.2温特的燕麦实验法：

1928年，温特通过燕麦实验法大大推进了人们对植物生长素的研究。请就课本有关图进行分析，并在右面空白处绘出对照实验示意图。

温特的实验进一步证明，造成胚芽鞘弯曲的刺激确实是一种化学物质，并把这种物质命名为。

1.2.3生长素的提取、分离和鉴定：

1934年，科学家首先从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质——吲哚乙酸（IAA）。直到1942年，人们才从高等植物中分离出生长素，并确认它就是。

1.3.生长素的产生、运输和分布

生长素的主要合成部位是。

从合成部位运输到植物体全身的主要方向是，这称为运输。其运输的方式属于。

生长素在植物体内相对集中分布在的部分。

1.4生长素的生理作用

1.4.1生长素在植物体内起作用的方式是给细胞传达一种的信息。1.4.2生长素作用的两重性

一般情况下，生长素在浓度较低时生长；在浓度过高时则会生长，甚至杀死植物。

同一植物不同器官、不同种类植物对生长素浓度的反应都是不同的。一般来说，根、芽、茎对同一浓度生长素的反应灵敏度的大小是。

植物的顶端优势是指：顶芽产生的生长素逐渐向运输，大量积累在部位，使该部位的生长受到，而顶芽则生长的现象。

1.4.3利用人工合成的生长素类似物，在农业生产上可用于等。

1.5设计实验，观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响

①确定课题：

②提出假设：萘乙酸可使插条基部的薄壁细胞形成愈伤组织，长出不定根。

③设计对照实验：需设计几个的实验组作为相互对照。为了有利于观察，最好采用溶液培养法。

④观察记录与分析：可采用函数图表记录和分析不同浓度的萘乙酸对插条生根的影响。

2人和高等动物的体液调节

2.1体液调节的概念

某些化学物质（如等）通过的传送，对人和动物体的生命活所进行的调节。

2.2垂体、甲状腺、胰岛、性腺分泌的激素及其主要的生理作用

（必修课本p.82d列表内容，可进行分类记忆）

垂体分泌的激素有三类：。

甲状腺素的生理作用主要有三点：。

雌雄性激素的生理作用主要有三点：。

2.3激素分泌的调节特点

大脑皮层通过下丘脑可调节控制某些内分泌腺中激素的。而激素进入血液后，反过来又可作为信息调节和中有关激素的。这种调节方式叫做调节。

2.4相关激素之间的关系

协同作用：不同激素对同一生理效应的作用起的结果。例如，人在幼年时期生长激素分泌不足，就会引起；但是，如果生长激素分泌正常，甲状腺激素分泌不足，则会引起症。只有这两类激素协同作用，才能保证机体正常的生长发育。

拮抗作用：不同激素对某一生理效应发挥的作用。例如，在血糖平衡的调节中，胰岛素具有血糖的作用，胰高血糖素则具有血糖的作用。

2.5其他化学物质的调节作用：

例如，二氧化碳是调节的有效刺激。

人和3高等的神经调节

3.3高级神经中枢的调节

第一运动区（中央前回）的躯体运动各代表区的特点：

①；②。

人类特有的言语区（例述不同区域的位置和功能）

功能区名称位置损伤病

S区

H区

3.4神经调节和体液调节特点的比较

比较项目神经调节体液调节

作用范围

作用时间

反应速度

3.5动物行为产生的生理基础

4内环境与稳态

5人体内水和无机盐的平衡

5.1水的平衡

水平衡的概念:机体通过调节，使水的与相适应，以保持机体的水的平衡。

人体内水的来源是：、和。

人体内水的排出有四条去路：

①；

②；

③；

④。

5.2无机盐的平衡

人每天通过饮食摄取一定量的无机盐。Na+的主要来源则是。

无机盐的排出特点：尿Na+是多吃，少吃，不吃；汗Na+则是多吃，少吃，不吃。而K+是多吃，少吃，不吃。

6血糖的平衡及调节

6.1血糖的来源的去路

6.2血糖平衡的调节

7体温的调节

8免疫调节——依靠免疫系统来实现

8.1免疫的概念：

机体的一种特殊的保护性生理功能；通过免疫，机体能够识别”、排除“非己”，以便维持和稳定。

8.2免疫的分类

8.3体液免疫和细胞免疫

8.4整理出成对的免疫学概念，抓住概念的关键点在比较中记忆

免疫的概念：

非特异性免疫和特异性免疫；体液免疫和细胞免疫；抗原和抗体

免疫的物质基础：

免疫器官（胸腺、脾、扁桃体、淋巴结等）

免疫细胞（B细胞和T细胞；效应B细胞和效应T细胞；记忆B细胞和记忆T细胞）

免疫分子（抗体和淋巴因子）

2012届高考生物遗传——生命延续和发展的泉源知识网络复习教案

2011级高考理综生物学知识内容的网络构建（4）

第四单元遗传——生命延续和发展的泉源

考情分析:
遗传和变异是生物在新陈代谢基础上表现出来的一个重要生命特征。生物的生生不息就在于负载着遗传信息的DNA，在生物传种接代过程中，通过生殖和发育的过程，表现出有规律的传递。
“遗传、变异与进化”部分的知识内容包括教科书必修本的第五章、第六章、第七章和选修本第三章，是与“生物的新陈代谢”并驾齐驱的两大高考主干板块。
在近年高考全国卷和川、渝等省市自主命题的试题中，有关遗传学的内容都作为考查的第一重要主干，年年重点考，年年变式考；常考常新，不断创新。
在高考复习的过程中，要以考试大纲对知识和能力的要求为根本，以教科书的学习内容为依据，重新构建以“核心概念”为中心的知识网络。
1以“减数分裂”概念牵头，整理出有关知识内容的图解
在有性生殖过程中，通过减数分裂产生的配子，既是亲代的产物，又是子代的根源，是传递遗传物质的唯一媒介。在减数分裂过程中，染色体的特殊“行为”(即同源染色体的联会和分离、非同源染色体的自由组合)是孟德尔遗传定律的细胞学基础。减数分裂的原理及应用，通常十分巧妙地隐含在遗传规律的试题中进行考查（2010年高考四川卷31题就是一个已经得到充分肯定的代表型题例）。
2以孟德尔遗传定律为基本，建立有关遗传概念的图解
孟德尔遗传定律是高考生物学极为重要的考查内容，大约占理综生物学30%的比分。在该部分内容的复习过程中，我们特别要注重书本知识的迁移、创新和应用，逐步训练形成具有分析、判断和严密的逻辑推理能力。通过对基因分离定律中“一对相对性状的遗传试验”的再次认识，紧紧抓住F1产生配子的特点，可建立如下的概念图，用以分清重要的遗传学概念，认识基因的传递规律。

3以“基因”概念为核心，通过简要回忆再明基因的功能
在复习中，我们可以沿着基因—DNA—染色体这条主线，抓住碱基互补配对原则，依次熟悉DNA的双螺旋结构、DNA的自我复制功能、基因的表达、基因工程的操作步骤，等等。同时，也需要对“肺炎双球菌的转化实验”“噬菌体侵染细菌的实验”，以及证明DNA具有半保留复制特点的“梯度离心实验”等，在实验方法的认知上有一个提炼过程。
基因的表达（即蛋白质的生物合成），遗传信息流动的全过程（中心法则）可通过填表比较，整理出相关知识要点。

4以基因突变为基础，比较不同育种方式的遗传学原理及特点
遗传和变异的原理具有很强的实践意义，近年多套高考试题都十分注重这方面内容的考查。因此，熟悉杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、基因工程育种等育种方式，通过比较的方法，可明显增强求解新情境下的各型遗传应用题。

要点梳理:

1生物的生殖和发育
1.1生殖的类型
1.1.1无性生殖的特点是：。
常见类型有：细菌、草履虫等单细胞生物通常进行生殖；酵母菌在环境条件
好的时候，可进行生殖；青霉、根霉等真菌进行生殖；草莓、葡萄、甘薯等植物常常可进行生殖。
无性生殖的新技术及其应用：快速繁殖，培育无病毒植物，人工种子；克隆哺乳动物等。
1.1.2有性生殖的特点及进化意义
有性生殖产生的后代，既具遗传性，又因有而具更大的变异性，这对
于生物的和具有重要意义。
1.1.3被子植物的传粉与双受精
花粉粒是在雄蕊的中形成的。在胚珠成熟的胚囊中，靠近珠孔的一个较大的细胞是，位于中央的两个核是。
通过自花传粉和异花传粉等不同的传粉方式，花粉落到雌蕊的柱头上，萌发并长出，其内的两个精子到达胚囊后，一个精子与结合，形成；另一个精子与两个结合，形成。
1.2减数分裂
1.2.1减数分裂的概念要点
减数分裂是进行生殖的生物在产生时，进行的染色体数目
的细胞分裂。在减数分裂过程中，染色体复制次，而细胞要连续分裂次。减数分裂的最终结果，形成的子细胞中的染色体数目比原来母细胞减少了。
1.2.2减数第一次分裂和减数第二次分裂的比较
减数第一次分裂减数第二次分裂
染色体的主要行为同源染色体联会和分离；在同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合着丝点分裂，染色单体分开
染色体数目的变化2N→N→→
核DNA数的变化2a→→2a→

1.2.3有丝分裂和减数分裂的比较
有丝分裂减数分裂
细胞分裂次数1次连续2次
染色体复制次数1次1次
同源染色体的变化无联会和分离有联会和分离
子细胞的名称及数目体细胞；
1→2个配子；♂为1→4个精子，
♀为1→1个卵细胞
最终子细胞中的染色体数与亲代体细胞相同只有亲代体细胞中的一半
1.2.4减数分裂和受精作用的重要生物学意义：①维持每种生物前后代细胞中数目的恒定；②导致可遗传变异——的产生。
1.4高等动物的个体发育
2孟德尔的遗传定律
2.1基因的分离定律
2.1.1一对相对性状的遗传试验

2.1.2对分离现象的解释
①在生物的体细胞中，控制每一种性状的基因（遗传因子）都是存在的；
②在F1通过减数分裂产生配子时，成对的基因随着染色体的分开而分离，产生出比例为的两种配子；
③雌、雄配子的结合机会是均等的，因此出现F2中比例为的性状分离。
2.1.3对分离现象解释的验证——测交试验
让杂种子一代与杂交，用来测定F1基因型的试验方法。
2.1.4基因的分离定律的实质
在杂种子一代的体细胞中，位于一对染色体上的基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，基因会随着分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
2.2基因的自由组合定律
2.2.1两对相对性状的遗传试验

2.2.2对自由组合定律的解释

2.2.3对自由组合定律的解释的验证实验
2.2..4基因的自由组合定律的实质
位于非同源染色体上的非等位基因的是互不干扰的。在进行减数分裂形成配子的过程中，同源染色体的等位基因的同时，非同源染色体上的非等位基因。
3性别决定、伴性遗传与人类遗传病
3.1XY型的性别决定

男女产生配子的特点：如果仅考虑一对性染色体的传递情况，男性产生配子的特点是；女产生配子的特点是。
3.2伴X染色体隐性遗传的特点（以红绿色盲为例）：
基因位置：X染色体上的隐性基因，Y染色体上无______基因。
基因传递：随_________向后代传递。
患者基因型：________（患病女性），__________（患病男性）
遗传特点：a.男性患者______女性患者；b.有遗传的现象；c.女性患者的___一定患病。
3.3伴X染色体显性遗传的特点（以抗维D佝偻病为例）：
基因位置及传递：同伴X隐性一样。
患者基因型：）_________（患病女性），_______（患病男性）
遗传特点：a.男性患者女性患者；b.有遗传的现象。c.男患者的母亲及_______一定患病。
3.4人类遗传病的主要类型
3.4.1单基因遗传病：受控制的遗传病。根据性状的显隐关系和基因与染色体的关系，可分为、、和。
基本类型主要特点常见病例
常
染
色
体显性遗传病可连续传代；患者的双亲至少有一方多指症、是患者；双亲中一方是患者，子女中约有1/2患病，且男女患病机会均等多指症、并指症、
家族性多发性结
肠息肉病等
隐性遗传病可隔代遗传；患者的双亲若表型正常则一定为杂合体，其同胞有1/4机会患病，且男女患病机会均等；近亲婚配后代患病机会大大增加。白化症、半乳糖血
症、先天性聋哑等
Ｘ
染
色
体显性遗传病可连续传代；父病女皆病；母病则子女约有1/2机会患病；群体中患者女性多于男性。抗维生素Ｄ佝偻病
隐性遗传病可隔代遗传；母病子皆病;子病则母至少为携带者;父病母携带者子女1/2患病;群体中患者男性多于女性。血友病、红绿色盲
3.4.2多基因遗传病：由控制的遗传病。常表现出现象，还比较容易受的影响。与单基因遗传病相比较，在中发病率较高。
3.4.3染色体异常遗传病：是由染色体在或上发生改变，而带来较
大的改变所引起的遗传病，往往造成较严重的后果。
预防遗传病的有效手段主要是进行和等。

4遗传的物质基础
4.1DNA是主要的遗传物质
4.1.1肺炎双球菌的转化实验：从F.Griffith到O.very
Ⅰ.1928年，英国科学家F.Griffith以肺炎双球菌为材料，做了如下图所示实验。
（1）从上图的分析表明，R型活菌与加热杀死的S型菌混合后，可转化为活菌，而且这种性状的转化是可以的。
（2）可见对S型菌的加热杀死过程，仅仅使菌体的___________等物质发生变性，而体内的具遗传作用的__________并没有真正被灭活。从D图的分析可以知道，S型菌体内的转化因子能利用R型菌提供的、等物质来合成新的S型活细菌。
Ⅱ.为了弄清上述实验中的转化因子究竟是什么？1944年，美国科学家O.T.Avery等进行了深入的研究。
艾弗里认为，要弄清楚转化因子，就要对S型细菌中的物质进行、
和，以单独地、直接地去观察的作用。要实现这一设计思路，需要具备的技术手段是、等技术。
4.1.2噬菌体侵染细菌的实验（熟读课本中有关该实验设计的巧妙之处）
为了证明噬菌体侵染细菌时，进入细菌的是噬菌体DNA，而不是它的蛋白质外壳，可用两种不同的放射性同位素对噬菌体进行标记。再让带有这两种不同标记的噬菌体分别去侵染未被标记的细菌，从而对此做出实验论证。据分析，噬菌体的蛋白质外壳含有甲硫氨酸、半胱氨酸等多种氨基酸。现请你完成以下关键性的实验设计。
实验室已制备好分别含3H、14C、15N、18O、32P、35S等6种同位素的微生物培养基。
（1）你选择哪两种培养基分别用于和噬菌体的DNA和蛋白质外壳的标记？

（2）你用这两种培养基怎样去实现对噬菌体的标记？请简要说明实验的设计方法。

4.1.3实验九：DNA的粗提取与鉴定
实验原理：当氯化钠的物质的量的浓度为mol/L是，DNA的溶解度最低。利用这一原理，可以是溶解在氯化钠溶液中的DNA析出。
实验取材：为什么不选用猪血细胞液？
方法步骤（见右图）：
1次加酒精；
2次加蒸馏水；
3次过滤；
4次调整氯化钠溶液的浓度；
5次用玻璃棒沿一个方向搅拌。
4.2DNA的分子结构——独特的双螺旋结构
组成DNA分子的基本单位是，它是由1分子、1分子无机和1分子含氮碱基4种中的1种组成。
组成DNA分子的两条长链，反向平行，向右盘绕；通过腺嘌呤与配对，与C配对，构成独特的双螺旋。
碱基互补配对原则的变式问题讨论:
例1：已知某DNA分子一条链上，其互补链上和整个DNA分子中，的值分别为多少？
例2：已知某DNA分子一条链上，其互补链上和整个DNA分子中，的值分别为多少？
4.3DNA分子的复制——自我复制、半保留复制
DNA分子的复制是指以为模板合成的过程。这一过程在体细胞的增殖中发生在的间期；而在形成配子过程中则发生在的间期。
DNA半保留复制的实验——梯度离心实验
含有32P或31P的磷酸，两者化学性质几乎相同，都可参与DNA分子的组成，但是32P比31P质量大。现将某哺乳动物细胞放在含有31P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后,分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取出DNA，经密度梯度离心后得到结果如右图所示。由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。若①、②、③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置。请回答：
（1）G0、G1、G2代DNA离心后的试管分别是图中的：G0；G1；G2。
（2）G2代在①、②、③三条带中DNA数的比例是。
（3）图中①、②两条带中DNAA分子所含的同位素磷分别是：条带①，条带②。
（4）上述实验结果证明DNA的复制方式是；DNA的自我复制能使生物的保持相对稳定。
4.4基因的概念
DNA分子中4种的排列顺序蕴藏着大量的信息。而基因则是是有的DNA分子。
4.5基因的表达——蛋白质的生物合成
基因的功能传递遗传信息表达遗传信息
复制转录翻译
时期整个生命活动中
场所
原料
模板
信息流动方向DNA→DNADNA→RNARNA→蛋白质
过程特点边解旋边复制；
每个DNA分子含1条母链1条子链边解旋边转录；
转录完成后，DNA分子恢复双螺旋结构随着核糖体在mRNA上的移动，多肽链便逐渐形成
产物
4.6基因对性状的控制
基因通过控制的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的。基因还能通过控制蛋白质的直接控制生物体的。
5遗传与基因工程
5.1基因的结构
原核细胞的基因结构可分为区（调控序列）和区（其特点是）。
真核细胞基因结构的特点：非编码区含有起调控作用的核苷酸序列（如酶的结合位点）；编码区是间隔的、不连续的。也就是说能够编码蛋白质的序列（即）是由不能编码蛋白质的序列（即）分隔开来，成为一种断裂的形式。
5.2基因工程及其应用
5.2.1基因工程又叫做基因技术或技术。
5.2.2基因工程操作中需要的最基本的工具，具体是指：
工具酶包括：①基因的“剪刀”——酶。酶的专一性决定了一种“剪刀”只能识别一种特定的序列，并在特定的切点上切割分子。②基因的“针线”——酶。它可以将两种来源不同的、由和
交替连接而构成DNA骨架进行“缝合”。
基因的运载体是指能够将外源基因送入细胞的运输工具。目前常用的有质粒、
等。
5.2.3基因操作的基本步骤（一般要经历“4步曲”）：
（1）；（2）；（3）；（4）。
5.2.4基因工程的应用包括：
①基因工程育种；②基因工程制药；
③DNA探针（基因探针）技术在基因诊断与治疗，以及环境监测等方面的应用。
5.3细胞质遗传
细胞质基因是指位于细胞质中______和_________（两种细胞器）内的DNA，不仅能够像核基因那样进行，并通过和控制某些蛋白质的合成。
细胞质遗传的特点：①母系遗传：即具有____性状的亲本杂交，F1总是表现出
性状的遗传方式。②杂交后代的性状不出现一定的。
6可遗传的变异三种来源
6.1基因突变
6.1.1基因突变的概念：DNA分子中发生替换、增添和缺失，而引起的基因的
改变。基因突变若发生在中，将遵循遗传规律传递给后代；若发生在中，则一般不能遗传。但有些植物可通过生殖的方式传递。
6.1.2基因突变的原因：DNA分子复制过程中，碱基互补配对的差错可导致组成发生改变。易诱发基因突变并提高突变频率的因素有三：紫外线、X射线及其他辐射等因素，亚硝酸等因素，以及等生物因素。
6.1.3基因突变的特点：①突变在生物界是的；②突变是随机发生并的；③在自然状态下，突变的频率是的。
6.1.4基因突变的意义：基因突变是产生的途径；是生物变异的来源；是生
物进化的材料。
6.2基因重组
在生物体进行生殖的过程中，控制性状的基因的组合。
基因的自由组合定律告诉我们，在生物体通过减数分裂形成时，在等位基因随
着同源染色体彼此的同时，位于非同源染色体上的非等位基因也可。
6.3染色体变异（重在几个重要概念的熟悉）
①染色体结构的变异：排列在染色体上的基因在或发生改变，而
导致性状的变异。主要有：、、和等4种类型。
②染色体数目的变异：一类是细胞内个别染色体的，另一类是
细胞内染色体数目以的形式成倍地。
③染色体组的概念：细胞中的一组染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物的全部遗传信息的一组染色体。
④二倍体：由发育而成的个体，其体细胞中含有个染色体组。
⑤多倍体：由发育而成的个体，其体细胞中含有染色体组。
人工诱导多倍体最常用而且最有效的方法是用来处理萌发的种子或幼苗。这种化学药剂的作用在于能够抑制正在分裂的细胞中的的形成，从而引起细胞内染色体数目加倍。
⑥单倍体：体细胞中含有本物种染色体数目的个体。
利用单倍体植株培育新品种的最大优点是。育种工作者常常采用的方法来获得单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍，以获得用于杂交实验所需要的真正的。
6.4.常见的几种遗传育种方式之比较
育种方式遗传处理遗传原理育种特点
杂交育种较为简便，但需要较长时间的选择
诱变育种可提高突变频率，但有利突变少
多倍体育种器官较大、营养成分增加，但结实率低、发育延迟
单倍体育种可明显缩短育种年限，但操作复杂、成活率较低
7现代生物进化理论
7.1达尔文的自然选择学说
自然选择学说的解释包括：在“生物都有繁殖的倾向”、“物种的个体数能保持稳定”、“资源是有限的”等事实基础上，作出推论1：生物个体间存在差异；在“生物个体间普遍变异”和“许多变异又是可以的”等事实基础上，作出推论2：具有的个体，生存并留下后代的机会多；推论3：逐代积累，生物不断进化出新类型。
达尔文创立的进化论揭示了生命现象的统一性是由于所有的生物都有，生物的多样性是的结果。
7.1现代生物进化理论（重点放在几个重要概念的理解和记忆））
种群：生活在同一点的生物的一群个体，是生物进化的基本单位。
基因库：种群中个体所含有的基因。
物种：分布在一定的自然区域内，具有一定和生理功能，而且在自然状态下能够相互交配并且能产生出的一群生物个体。
现代生物进化理论认为：产生进化的原材料是和；而自然选择决定着生物的；在自然选择的作用下，种群的会发生定向的改变。
达尔文在环球航行中观察到的加拉帕戈斯群岛生活着13种地雀的现象说明，同一物种的不同种群分布到不同地域后，就可能会出现不同的突变和，由于长期的地理隔离，种群的之间就会形成明显的差异，并逐步形成隔离，进而形成不同的物种。

2012届高考生物生态——人与自然和谐的保证知识网络构建复习教案

2011级高考理综生物学知识内容的网络构建（6）

第六单元生态——人与自然和谐的保证

考情分析:

生物与环境的关系是一个相互作用的关系。具体表现在：生态系统的生产者、消费者和分解者三大生物成员之间及其与无机环境之间，以食物链为渠道，通过能量流动和物质循环，通过自我调节能力，实现着系统的相对稳定。

在高考复习过程中，加强对生态学基本概念（如，生态因素、种群、群落、竞争、捕食、食物链、自我调节能力、生物多样性，等等）和原理（如，能量流动和物质循环的特点）等基础知识的理解和掌握；注意将已学习过的基础知识通过进一步整合，构成较为完善的知识体系；注意寻找所学生态学知识与现实生活的结合点，才能面对新的情境从容解题。

近几年生态学部分的高考试题，几乎都与科学—技术—社会(STS)密切相关。如生态农业、生物多样性及其保护、农林害虫的防治、环境污染的治理以及外来物种的入侵，等等。

“生物与环境”单元的复习，也可采用以种群——群落——生态系统为主线，以核心概念为基础，梳理出相关的知识要点，构建成有机的知识网络，加深对生态学概念的理解和运用。

要点梳理:

1生态因素

1.1生态因素的概念：环境中影响生物的、和等的因素，包括非生物因素和生物因素两大类。

1.4生态因素的综合作用

环境中的各种生态因素对生物体是同时共同起作用的。在分析某种生物的环境条件时，既要分析各种生态因素的作用，又要找出其中的起作用的因素。

2种群

2.1种群——存在的基本形式；生物繁殖的基本单位；生物进化的基本单位；

2.4调查种群密度的方法

用法可调查草地中某种双子叶植物的种群密度；用法可调查有趋光性的昆虫的种群密度；而动物的种群密度的调查，常常采用用法。

3群落

3.1群落是指同一时间内，聚集在中各种生物的集合。

3.2群落的空间结构

垂直结构：大多数群落都具有明显的现象。植物的群落的垂直结构显著提高了群落利用等会见资源的能力，又为动物创造了多样的。

水平结构：由于地形的变化、和盐碱度的差异、光照的不同，生物自身生

长特点的不同，不同地段分布着不同的。

4生态系统的主要类型

生态系统是指由与它的无机环境通过作用而形成的统一整体。

地球上最大的生态系统是，她是指地球上的全部及其的总和。按照地理环境的不同和生物分布的特点，又可分为陆地生态系统和水域生态系统等。

自然的陆地生态系统主要包括：有称为“地球之“肺””的生态系统、草原生态系统和荒漠生态系统等。最大的水域生态系统是生态系统，以及河流生态系统、湖泊生态系统、池塘生态系统等。介于陆地和水域之间的、有称为地球之“肾”的生态系统。

人工生态系统则包括：农田生态系统和等。

5生态系统的结构

5.1生态系统的组成成分

非生物成员：物质包括等；能量是指。

三大生物成员：（按照获取营养的方式划分）

生产者：生态系统的主要成分；合成代谢的类型是；主要是指。

消费者：可加快生态系统的物质循环。合成代谢的类型是；包括各类动物。按照动物取食方式的不同，可分为→→等。

分解者：生态系统的的成分；合成代谢的类型是；包括各种腐生生物，如等。

5.2生态系统的营养结构——食物链和食物网

食物链的概念：在生态系统中，各种生物之间由于关系而形成的一种联系。

“螳螂捕蝉，黄雀在后”的生态学谚语描述的食物链中含有个营养级。

食物网是由许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构；是生态系统中

流动的渠道；是生态系统保持的结构基础。

生态系统的营养结构与生态系统基本功能的关系：

6生态系统的基本功能和稳定性

6.1生态系统的能量流动：生态系统中能量的、、和的过程。

地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自。能量流动的起点主要开始于绿色植物的作用。

能量流经生态系统的食物链时，每一营养级所同化能量都有3个去向：①；

②；③。

生态系统的能量流动的两个主要特点是：①；②。

研究能量流动的实践意义主要是：

6.2生态系统的物质循环（包括碳循环、氮循环和硫循环等）

组成生物体的等元素，都不断进行着从到，又从到的循环过程，称之为生态系统的物质循环。

碳在生态系统中循环的主要形式是：。循环的过程是通过从无机环境进入群落，通过从群落回归无机环境。

6.3能量流动和物质循环的关系是。

6.4生态系统的信息传递

生态系统中的信息包括信息、信息和行为信息。这些信息的传递，保证了生物生命活动的正常进行，有利于生物的繁衍还能调节生物的关系。

6.5生态系统的稳定性

生态系统所具有的保持恢复自身相对稳定的能力，叫做生态系统的稳定性。生态系统之所以能维持相对稳定，是由于生态系统具有能力。这种能力的大小，又取决于生态系统成分的性和营养结构的性。

生态系统的稳定性包括稳定性和稳定性。不同生态系统在两种稳定性的表现上有一定的差别。生态系统在受到不同干扰后，其恢复速度和恢复时间也是不一样的。

生物圈稳态的自我维持，从能量角度来看，是生物圈维持正常运

转的动力；从物质方面来看，是生物圈赖以存在的物质基础。

7生态环境的保护

浩瀚宇宙中，只有一个地球！她是生命的摇篮！她是人类共同的家园！

7.1人口增长对生态环境的影响

人口的剧烈增长，在消耗大量的同时，加剧了对的污染，增加了治理的成本和难度。

7.2关注全球性生态环境问题

全球性生态环境问题主要包括：全球气候变化、短缺、层的破坏、

、土地化、海洋污染和生物多样性锐减等。

此外，生态环境问题还应该包括：有害物质（如杀虫剂、重金属、大量使用的人工合成的植物生长调节剂）的污染、水体富营养化带来的“赤潮”和“水华”等现象。

7.3保护生物多样性

生物圈内所有的植物、动物和微生物，它们所拥有的以及各种各样的

，共同构成了生物的多样性。它包括多样性（分子水平）、多

样性（个体水平）和多样性（群体水平）。

生物多样性的保护，可以简要地概括为：保护和保护。

可持续发展的观念是人类面对全球性的生态环境问题，有识之士提出的新的发展观。它追求的是、、的持久而协调的发展。

2012届高考生物知识细胞——生命活动的基本单位网络复习教案

2012级高考理综生物学知识要点的简要熟悉（1）

第一单元细胞——生命活动的基本单位

1生物的基本特征

从化学组成上，生物体的基本组成物质中都有和。

生物体结构和功能的基本单位是。

生物体进行一切生命活动的基础是，它包括转变(合成与分解)、转换（储存与释放）以及信息的传递。在的基础上，生物体才表现出、、等其他的生命活动。

2组成生物体的化学元素

根据含量不同有：大量元素，如等；微量元素，如等。

从对生物体的作用上，可有：基本元素；主要元素等。

各种化学元素对于生命活动具有同等的重要意义。如：C、H、O、N是组成、

这两类生物大分子的共有元素；Mg是分子必需的成分；Fe是

的主要成分；被子植物的生长发育过程中，缺少B时，就会出现的现象。

3组成生物体的化合物

3.1水是细胞中含量的化合物。

水在细胞中的存在形式及其功能：结合水是；

自由水则是。

3.2大多数无机盐以状态存在于细胞中。

有些无机盐是细胞内某些复杂的重要组成部分；许多种无机盐的离子对于维持生物体的有重要作用。

3.3糖类——生物体进行生命活动的主要来源

葡萄糖是绿色植物进行的产物，是所有细胞的重要物质。

糖类也是细胞结构的组成成分，如：单糖中的是RNA的组成成分，主要存在于内；是DNA的组成成分，主要存在于内。多糖中的是细胞壁的基本组成成分。

3.4在生物体内，作为储存能量的脂质是；构成各种生物膜的重要脂质是；维持正常代谢和生殖过程的脂质主要包括等。

3.5蛋白质——生命活动的主要承担者

结构的多样性：组成每种蛋白质的氨基酸不同，成百上千，更重的是变化多端，以及肽链的结构千差万别

蛋白质不仅是构成和的重要物质，也对生命活动的进行有多项重要生理功能，如，具有作用的酶蛋白；具有作用的激素蛋白；具有作用的抗体蛋白；具有作用的血红蛋白，等等。

3.6核酸——遗传信息的携带者

核酸的基本组成单位是，可彻底水解成等小分子。

不同生物体所具有的的序列是不同的。

核酸是一切生物的物质，对于生物体的和的生物合成有，都有极其重要的作用。

4.实验一：生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定

4.1还原糖的鉴定

选材：含较高、白色或近于白色的植物组织

①制浆

制备组织样液②过滤（用一层纱布）

③取液

显色反应：

结论：还原糖与斐林试剂在加热煮沸的过程中生成色沉淀。

4.2脂肪的鉴定

取材：花生种子（浸泡3－4h），将子叶削成薄片

①取最理想的薄片

制片②在薄片上滴2-3染液（2-3min）

③去浮色（用质量分数为的酒精溶液）

④制成临时装

观察：在镜下寻找到已着色的圆形小颗料，然后用镜观察。

结论：脂肪能被苏丹Ⅲ染成色。

4.3蛋白质的鉴定

选材与制备组织样液：大豆浸泡研磨液或蛋白质稀释液

显色反应：

(关键:先加试剂Ａ,再加试剂Ｂ。)

结论：蛋白质与双缩脲试剂发生色反应。

5真核细胞主要的亚显微结构和功能

5.1细胞膜——物质交换的门户

细胞膜（代表了所有的生物膜）的结构模型：以两层分子构成膜的基本支架，分子以不同形式镶在、嵌插或贯穿在基本支架中。膜的外表还有具识别作用的。

细胞膜的结构特点：通过人鼠细胞的融合实验，可以证明生物膜具有性。

物质出入细胞的方式包括两大类：

①跨膜运输（细胞选择吸收的离子和小分子物质）：从物质出入细胞的方向、是否消耗ATP和需要载体蛋白协助3个方面，主要有自由扩散和等。

②膜泡运输（大分子物质和颗粒性物质）：可分为内吞和。

从细胞膜的功能上，它具有性。

5.2细胞质——代谢的中心

细胞质基质：为代谢提供必需的等。

细胞器主要包括：双膜结构的细胞器有：。从主要功能上，它们

又都参与细胞的转换。请绘出简图示之：

单膜结构的细胞器有：、、等。此外，无膜结构的细胞器有（合成蛋白质的场所）、中心体（与细胞的有关）等。

5.3细胞核——遗传的中心

核膜：双层膜，其上的核孔是之间进行物质交换的孔道。

核仁：在细胞有丝分裂过程中，周期性地和。

染色质：主要的化学成分是，它和是细胞中同一种物质在不同时期的两种形态。

6细胞的生物膜系统

概念：核膜、细胞膜以及内质网等由膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上是密切联系的统一整体，它们形成的，叫生物膜系统。

不同生物膜之间的联系：例如，位于膜上的核糖体中合成的分泌蛋白，要先进入腔经过初步加工成为比较成熟的蛋白质，接着由具膜小泡包裹转移到

做进一步的加工，再由膜状小泡运输到，最后外排出细胞。

生物膜主要生理功能：①细胞膜：使细胞具有一个的内部环境，在细胞与环境之间的物质、能量和传递的过程中起着决定性的作用。②细胞内的膜面积为提供了大量的附着点，有利化学反应的顺利进行。③生物膜把细胞分隔成一个个，使得细胞内能够进行多种有序的化学反应，不会，保证了细胞的生命活动地进行。

研究意义：如，人工模拟生物膜用于海水淡化或污水净化；寻找培育农作物抗寒、抗旱、耐盐新品种的途径；用人工合成的膜材料代替人体病变器官行使其功能，血液透析膜等。

7实验二：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动

实验原理：。

实验流程：

取材（藓叶或光照下培养的黑藻）

制片：用镊子夹取材料放在中央的水滴中，盖上

①先在镜下，找到细胞

观察

②再在镜下，注意观察的形态、分布和流动的状况。绘图

8细胞的增值、分化、癌变和衰老

8.1细胞周期的概念：

连续分裂的细胞，从一次分裂时开始，到下一次分裂时为止。在一个完整的细胞周期中，经历时间最长的阶段是。在显微镜下的视野中，观察到处于的细胞数目最多。

8.3细胞的分化

概念：在个体发育中，相同细胞的后代，在形态、

发生差异的过程。

细胞分化的特点：①持久性：发生在生物体的整个中，在

时期达到最大限度；②不可逆性：细胞分化是不可逆转的、稳定的。

8.4细胞的癌变

癌细胞的特征：①能够；②形态结构发生了变化；③细胞膜上的等物质减少，使得细胞彼此之间的性减小，导致癌细胞易转移。

8.5细胞的衰老

细胞的的衰亡是一种正常生命现象：未分化→分化→衰老→死亡

衰老细胞的主要特征：①细胞内减少，减慢；②的活性降低；③细胞内的逐渐积累，如老年斑；④细胞内的速度减慢；⑤细胞膜的

性功能改变，使物质运输功能降低。

9.实验三：观察植物细胞的有丝分裂

实验原理：

实验目的：观察植物有丝分裂的过程，识别有丝分裂的不同时期；初步掌握制作洋葱根尖有丝分裂装片的技术及绘制生物图的方法

实验流程：

洋葱根尖培养：让洋葱放底部接触水，放置温暖处，常换水，防烂根

取材：取根尖2~3mm

药品：15%HCl溶液：95%酒精＝１︰１（体积比）

解离目的：使组织中的细胞相互分离开

时间：3~5min；程度：根尖酥软

洗液：清水

装片的制作漂洗时间：10min

目的：洗去组织中的解离液，利于染色

染液：0.01g/mL或0.02g/mL的龙胆紫溶液或醋酸洋红液

染色时间：2~5min

目的：使染色体（质）着色

压片：弄碎根尖，盖上盖玻片，轻、平、稳压片，使细胞分散开

显微镜下观察：先在低倍物镜下找到根尖分生区部位（细胞呈正方形），再转换成高倍镜观察不同时期的图象。

绘制简图：用点线法绘出植物细胞有丝分裂中期图和后期图（只绘出2对染色体，须注明各部分结构的名称）

10细胞工程

10.1.植物细胞工程

（重点阅读教科书必修本第一册p.39-41、p.96-97、选修本p..65-67）

理论基础——植物细胞的全能性。

细胞的全能性是指：生物体的每个细胞都包含有该物种所特有的全套，都有发育成为完整个体所必需的，因而具有使后代细胞形成完整个体的。生物体内全能性最高的细胞是，全能性最低的细胞是。

植物组织培养：将的植物器官、组织或细胞（称为外植体）在无菌操作下，放

到培养基上进行培养。外植体在一定的外部条件和有关激素作用下，经过形成，再经过过程，可发育成完整的植物体。

植物组织培养是最基本的一项生物技术，在生产实践上重要性主要有：①用于快速繁殖植物；②用于培养植物；③可通过大规模的植物细胞培养来生产、食品添加剂、和杀虫剂等；④可制成人工种子（由人造种皮包裹的具有生根发芽的结构），解决某些农作物繁殖能力差等问题；⑤转基因植物等也要用到植物组织培养的技术。

植物体细胞杂交的基本过程：（教科书选修本p.67示意图）

①用等酶分解植物细胞的，获得；

②通过一定的技术手段（如等物理法、等试剂作诱导剂的化学法等等）人工诱导得到；

③然后用的方法进行培育，从而得到杂种植株。

植物体细胞杂交的应用价值：可克服的障碍，为培育作物新品种开辟新的育种途径。

10.2.动物细胞工程

（注意比较：植物组织培养和动物细胞培养所使用的培养基。）

动物细胞融合：诱导融合法除与植物原生质体融合类似外，还常常用作为诱导剂。融合技术最重要的用途是。

单克隆抗体的制备流程：（教科书选修本p.72示意图）

获得要融合的细胞（）

↓

细胞融合、初步筛选（选出）

↓

细胞培养、再筛选（选出）

↓

扩大培养、提取单抗。