浙江2020版高考生物二轮复习第17讲实验设计与分析练习

实验设计与分析
1．试判断下列实验分别是属于什么对照类型？实验组和对照组分别是什么？
(1)在“探究影响酶活性的因素”实验中：1号试管加1 mL 蒸馏水；2号试管加1 mL 盐酸；3号试管加1 mL NaOH 溶液。

(2)“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验。

(3)“肺炎双球菌转化实验”中以下两组实验：
①S 型细菌DNA ＋R 型细菌――→混合培养S 型菌落＋R 型菌落；
②S 型细菌DNA ＋DNA 水解酶＋R 型细菌――→混合培养R 型菌落。

(4)在“植物向重力性生长的向性”实验中，将玉米种子放置在不同的方向。

(5)在“动物激素饲喂小动物”的实验中，甲组饲喂甲状腺激素，乙组饲喂甲状腺激素抑制剂，丙组不饲喂药剂。

答案：(1)属于空白对照。

对照组为1号试管，实验组为2号和3号试管。

(2)属于自身对照。

实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实验组。

(3)属于条件对照。

①为实验组，②为对照组。

(4)属于相互对照。

没有单独的对照组，而是几个实验组相互对照。

(5)属于条件对照同时具备空白对照。

甲组为实验组，乙组为条件对照，丙组为空白对照。

2．(2017·浙江11月选考)为了研究海拉细胞的细胞增殖，以总细胞数和细胞分裂指数(细胞群体中分裂细胞所占的百分比)为测定指标，完善实验思路，预测实验结果并进行分析与讨论。

(要求：细胞培养至培养液中营养物质不足。

实验思路涉及的主要用具须写出，但具体操作过程不作要求。

实验条件适宜)
回答下列问题：
(1)完善实验思路：
①将已知细胞密度的海拉细胞悬液，用移液管加入各个含培养液的培养瓶中，然后置于CO 2培养箱中培养。

②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

③对所得数据进行统计与处理。

(2)预测实验结果(以坐标曲线图形式表示实验结果)：
(3)分析与讨论：
①细胞计数时，见到压在方格线上的细胞如何计数？__________________。

②若要得到大量的G 1期细胞，可采用的方法是____________，原因是______________ ________________________________________________________________________。

③若为了检测某种药物对该细胞的增殖有促进作用，可在培养液中加入同位素标记的物质是________________________________________________________________________，原因是__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

答案：(1)②每隔一段时间，用血细胞计数板在显微镜下计数并记录，同时制作临时装片，在显微镜下观察与计数分裂相细胞并记录
(2)
(3)①只计左线和上线上的细胞
②减少培养液中的营养物质成分由于原料缺少使细胞合成有关物质如RNA和蛋白质等受阻，而停滞于G1期
③胸腺嘧啶脱氧核苷胸腺嘧啶脱氧核苷是DNA合成的原料，其进入细胞的量可反映细胞的增殖情况
3．细胞分裂素溶液对离体绿色子叶的鲜重增加和保绿作用，可通过测定鲜重和叶绿素含量随时间的变化来衡量。

为了验证5 μg·mL－1的细胞分裂素溶液具有该作用，请根据以下提供的实验材料和用具完善实验思路。

实验材料和用具：符合要求的离体黄瓜绿色子叶若干、5 μg·mL－1的细胞分裂素溶液、蒸馏水、培养皿等所需材料和用具。

(要求与说明：实验持续72 h，每24 h测定一次，具体操作过程和测定方法不作要求。

) 实验思路：
①选大小、状态一致的黄瓜绿色子叶140片，先取其中20片子叶依次测定________，并记录。

剩余120片均分为A、B两组，每组设三个培养皿，各放入20片子叶。

②A组各培养皿加入适量5 μg·mL－1的细胞分裂素溶液，B组各培养皿加入________。

③盖上培养皿盖，置于黑暗及其他适宜条件下培养。

④________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

⑤对所得实验数据进行分析与处理。

解析：根据实验目的“细胞分裂素溶液对离体绿色子叶的鲜重增加和保绿作用”可知，自变量为有无细胞分裂素，两个因变量为①鲜重增加和②保绿作用。

根据题干信息可知，两个观察指标分别为①鲜重和②叶绿素含量。

根据实验的逻辑顺序可知，必须先测定鲜重，后测定叶绿素含量。

黄瓜绿色子叶140片，每组20片子叶，可以分成7组。

取其中1组测定鲜重和叶绿素含量，作为空白对照组。

另外6组都进行黑暗处理，其中A组(3组)加入细胞分裂素溶液，B组(另外3组)加入等量蒸馏水。

根据要求与说明“实验持续72 h，每24 h测定一次”，每24 h从A、B组各取一个培养皿中的20片子叶，依次测定鲜重和叶绿素含量，并记
录。

答案：①鲜重和叶绿素含量(次序不能调换)
②等量蒸馏水
④每24 h从A、B组各取一个培养皿中的20片子叶，依次测定鲜重和叶绿素含量，并记录
4．乙酰胆碱与学习记忆密切相关。

回答下列问题：
(1)乙酰胆碱通过________方式从突触前膜释放，体现了细胞膜具有______________的结构特点。

(2)一氧化氮也是一类重要的化学递质，根据其化学特性，推测它的释放方式是________。

(3)一氧化氮合酶(NOS)能促进细胞内一氧化氮的合成。

为探究DHA(“脑黄金”)增加学习记忆的分子机制，某科研团队制定了以下实验计划：
材料与试剂：DHA油脂，棕榈油(不含DHA)，普通饲料，初断乳大鼠。

实验步骤：
第一步：将初断乳大鼠随机分成4组，编号A，B，C，D。

第二步：每日经口灌胃食物，组成见表。

①完成第二步的实验步骤：_______________________________________________
________________________________________________________________________。

②实验中A组的作用是________________，实验中选用初断乳大鼠而不选用成熟大鼠的原因是____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

③根据结果绘制柱状图。

解析：(1)大分子物质进出细胞的方式是胞吞、胞吐，细胞膜的结构特点是具有流动性。

(2)一氧化氮属于气体分子，进出细胞的方式属于扩散。

(3)DHA位于油脂之中，为了排除油脂对实验的干扰，B组实验采用普通饲料＋棕榈油。

A组实验为空白对照；成熟大鼠发育完全，学习记忆能力不易受外界因素影响。

答案：(1)胞吐流动性(2)扩散(3)①普通饲料＋棕榈油②空白对照成熟大鼠发育完全，学习记忆能力不易受外界因素影响
③
5．(2018·浙江11月选考)以实验动物蛙为材料，开展神经系统结构与功能的研究。

(要求与说明：简要写出实验思路，具体实验操作过程不作要求，实验条件适宜)
回答下列问题：
(1)关于反射弧分析的实验及有关问题如下：为验证脊蛙屈腿反射(属于屈反射)的反射弧是完整的，实验思路是用1%H2SO4溶液刺激蛙一侧后肢的趾尖，出现屈腿，说明反射弧完整。

验证刺激感受器与产生屈腿不是同时发生的实验思路是___________________________。

刺激感受器与产生屈腿不是同时发生的主要原因有____________________________、____________________________。

若某反射从刺激感受器到效应器出现反应的时间比屈腿反射的长，其主要原因是____________________________。

若用5%H2SO4溶液刺激蛙一侧后肢的趾尖后，再用1%H2SO4溶液刺激该趾尖，没有观察到屈腿其原因是_________________。

(2)神经细胞和肌肉细胞的细胞内Na＋浓度均低于细胞外，K＋浓度均高于细胞外，但这两种细胞内的Na＋浓度不同，K＋浓度也不同。

实验证明蛙下肢的一条肌肉直接与该肌肉相连的神经接触，引起该肌肉收缩，其主要原因是____________________________________。

若取上述一段神经，用某种药物处理阻断了Na＋通道，然后刺激该神经，其动作电位将________。

(3)将蛙坐骨神经纤维置于生理溶液中，测得其静息膜电位为－70 mV，若在一定范围内增加溶液中的K＋浓度，并测量膜电位变化。

预测实验结果(以坐标曲线图形式表示实验结果)。

解析：(1)要验证刺激感受器与产生屈腿不是同时发生，只需测定两者之间存在时间差即可，故实验思路为用1%H2SO4溶液刺激该蛙一侧后肢的趾尖，测定刺激感受器开始到出现屈腿的时间，有时间差，则验证两者不是同时发生。

刺激感受器和效应器发生屈腿之间存在时间差的主要原因为：兴奋通过突触的传递需要时间，兴奋在神经元上的传导需要时间，而两者中前者的时间远大于后者。

故若某反射从刺激感受器到效应器出现反应的时间比屈腿反射长，主要原因是该反射的反射弧中的突触比屈腿反射多，也就是说组成该反射弧的神经元级数(神经元数量)比屈腿反射的反射弧多。

若用5%H2SO4溶液刺激蛙一侧后趾的趾尖后，再用1%H2SO4
溶液刺激该趾尖，没有观察到屈腿，则考虑该反射的反射弧中的某环节受损。

从实验处理可知，只有感受器可能出现了损伤(因H2SO4浓度过高，导致趾尖皮肤受损)。

(2)实验结果表明蛙下肢的一条肌肉直接与该肌肉相连的神经接触，会引起肌肉收缩，也就是说肌肉细胞中会产生动作电位。

而产生动作电位的直接条件为膜电位变小，达到阈电位。

由题干可知，神经细胞和肌肉细胞的细胞内Na＋浓度不同、K＋浓度也不同，而神经细胞和肌肉细胞所处的内环境均为组织液，故细胞外的Na＋、K＋浓度相同。

因此，两者静息电位不同。

因为两者存在电位差，直接接触时相当于神经细胞和肌肉细胞之间形成了电突触，使肌肉细胞产生动作电位，从而肌肉兴奋收缩。

(3)神经元未受刺激时，神经细胞膜对K＋的通透性大，K＋大量外流，导致膜内外电位表现为外正内负。

神经元受刺激时，神经细胞膜对Na＋的通透性增大，Na＋大量内流，导致膜内外表现为外负内正，产生动作电位，也就是说Na＋通道的开放与动作电位的产生之间不仅有时间上先后的关系，还有因果上的联系。

所以用某种药物阻断了Na＋通道，刺激该神经，其动作电位将无法产生。

题干中的膜电位，指的是静息电位。

静息电位与K＋的外流有关，又因为K＋的外流是易化扩散，故随着膜外(也就是溶液中)K＋浓度的增加，膜内外K＋的浓度差变小，从而影响K＋的外流，使静息电位的绝对值变小。

又因为静息电位为负值，故随着溶液中K＋浓度的增大，静息电位变大，但始终小于0。

答案：(1)用1%H2SO4溶液刺激该蛙一侧后肢的趾尖，测定刺激感受器开始到出现屈腿的时间，有时间差，说明不是同时发生的兴奋通过突触的传递需要时间兴奋在神经元上的传导需要时间组成该反射弧的神经元级数比屈腿反射的多感受器受损
(2)神经和肌肉是两种不同的组织，存在电位差无法产生
(3)
6．某同学为研究腺垂体的功能，提出以下实验思路：
①将若干健康的、生理状况相同的小鼠随机均分为2组。

A组：每只小鼠注射适量且等量的促甲状腺激素；B组：每只小鼠注射适量且等量的促甲状腺激素抑制剂。

②实验开始时和实验中每隔一段时间，分别测定每只小鼠血液中甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素的浓度，并记录。

③对所测得的数据进行统计分析。

要求与说明：促甲状腺激素抑制剂能与促甲状腺激素结合使促甲状腺激素失去活性；实验持续时间合适；实验条件均适宜。

请回答下列问题：
(1)本实验的目的是____________________________________________________
________________________________________________________________________。

(2)预测实验结果(请在坐标系中绘出甲状腺激素浓度和促甲状腺激素释放激素浓度的变
化曲线)：
(3)分析与讨论：
①用甲状腺激素浓度作为检测指标的依据是____________________________________
________________________________________________________________________。

②注射促甲状腺激素后，小鼠血液中促甲状腺激素释放激素浓度发生变化的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

③上述分组时，还可增设C组作为对照组，C组：_____________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

解析：(1)据题干和图示可知，本题结果测定的是每只小鼠血液中甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素的浓度，即因变量；两组注射的分别是促甲状腺激素和促甲状腺激素抑制剂，其中促甲状腺激素抑制剂可以使促甲状腺激素失活，故自变量是有无促甲状腺激素；所以实验目的是探究促甲状腺激素对小鼠甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素分泌的影响。

(2)画图时注意促甲状腺激素释放激素浓度的变化要滞后于甲状腺激素浓度的变化，注射物失效后，4条曲线都需要向正常水平靠近(可以不到正常水平)。

(3)①由于促甲状腺激素具有促进甲状腺合成与分泌甲状腺激素的功能，所以可用甲状腺激素的浓度作为检测指标。

②小鼠注射促甲状腺激素后，甲状腺激素分泌增加，甲状腺激素通过负反馈调节作用，抑制下丘脑合成与分泌促甲状腺激素释放激素，导致血液中的促甲状腺激素释放激素浓度下降；当外源性促甲状腺激素失效后，甲状腺激素降到正常浓度，促甲状腺激素释放激素也随后上升到正常浓度。

③实验需要设置空白对照，可增设C组，给C组中小鼠注射适量且等量的生理盐水。

答案：(1)探究促甲状腺激素对小鼠甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素分泌的影响(2)如图所示
(3)①促甲状腺激素具有促进甲状腺合成与分泌甲状腺激素的功能②小鼠注射促甲状腺激素后，甲状腺激素分泌增加，甲状腺激素通过负反馈调节作用，抑制下丘脑合成与分泌促甲状腺激素释放激素，导致血液中的促甲状腺激素释放激素浓度下降；当外源性促甲状腺激素失效后，甲状腺激素降到正常浓度，促甲状腺激素释放激素随后也上升到正常浓度③每只小鼠注射适量且等量的生理盐水
7．为探究氧气浓度对呼吸作用强度的影响，某兴趣小组利用肝细胞培养液设计了如图所示的装置进行实验。

实验前分别准备O2含量为5%、10%、15%、20%、25%的氧气瓶，按图进行安装，实验前关闭氧气阀。

打开氧气阀向培养液通气，同时计时。

30 min后，关闭氧气阀，
取出广口瓶中的澄清石灰水溶液，经洗涤干燥称量后得到数据如表：
(1)本实验的实验原理是___________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(2)实验中的自变量是___________________，因变量是___________________________。

(3)为确保实验数据的可信度，应该将每组实验________________________，表中的沉淀质量应该代表________________________。

(4)能否用酵母菌细胞代替肝细胞进行实验？________，为什么？____________________
________________________________________________________________________。

(5)肝细胞培养一段时间后，发现细胞都呈___________________________________
生长状态，当细胞________________________________________时即停止生长。

(6)整个细胞培养过程需要在________条件下进行，温度控制在________±0.5 ℃。

解析：本题考查实验的误差校正、实验原理和变量控制，以及不同O2浓度对呼吸作用强度的影响。

动物细胞的厌氧呼吸只能产生乳酸，没有CO2生成，需氧呼吸产生CO2和水，CO2与澄清的石灰水反应生成CaCO3沉淀，将溶液洗涤干燥称重可以得到沉淀的质量，CO2浓度不同，呼吸作用强度也不同，产生的沉淀质量也就不同，因此单位时间产生沉淀的量可以代表呼吸作用强度，这就是实验设计的原理。

不同浓度的O2就是自变量，为消除系统误差，应保证温度、无菌、培养液的体积和浓度等无关变量一致；要校正偶然误差，必须重复进行至少3次实验，然后求平均值，以增加实验的可信度。

动物细胞培养时一定要在无菌条件下进行，动物细胞生长总是贴着瓶壁生长，而且只有一层细胞，当细胞相互接触时就停止生长，即接触抑制，动物细胞培养的适宜温度在37 ℃左右。

如果用酵母菌细胞代替肝细胞，在缺氧情况下进行厌氧呼吸也会产生CO2，增加了系统误差，降低了实验的可信度。

答案：(1)肝细胞厌氧呼吸产生乳酸，需氧呼吸产生CO2和水，CO2与澄清的石灰水反应生成CaCO3沉淀，相同时间内产生沉淀的多少代表呼吸作用强度的大小(2)不同浓度的O2单位时间内产生的CaCO3沉淀质量(3)进行3次重复实验多次实验的平均值(4)不能因为酵母菌进行厌氧呼吸也产生CO2，会对实验结果产生干扰(5)单层贴壁相互接触(6)无菌37。