探寻实验探究题解题思路

考查验证性实验
考查探究性实验
考查实验评价
问题：同学们在做题时，思考你若是研究者 你的科研思路是什么？ 例1、脑缺血可造成大面积脑梗死，同时增强 中性粒细胞产生的髓过氧化物酶（MPO）活 性，出现脑组织氧化损伤的炎症反应。为了 探究香青兰总黄酮（TFDM）对脑缺血造成脑 梗死的影响，设计实验如下： （1）实验材料： 对照组鼠5只 A1，B1，C1，D1，E1； TFDM-h组鼠5只A2，B2，C2，D2，E2； TFDM-m组鼠5只A3，B3，C3，D3，E3； TFDM-l组鼠5只A4，B4，C4，D4，E4；
资料2： 1988 年,Agre 从红细胞和肾小管细胞 中分离出一种功能未知的新的膜蛋白———蛋 白A ,分子量28kDa 。1991 年,经过N-端肽链测 序和整个cDNA 序列测定获得了蛋白A的氨基酸 序列结构,Agre 敏感地意识到蛋白A 可能就是 一直寻求的水通道。发现在非洲爪蟾卵母细胞 的细胞膜中天然的缺少这种蛋白质，还发现 HgCl2可抑制蛋白A的功能，溶剂M对蛋白A功 能的恢复有影响。
（4）对上述原始数据进行统计处理，完成下表。
24.14—19.02 21.58 18.23—13.35 15.79 TFDM可减少脑梗死面积； TFDM剂量增加效果更为明显 （5）实验结论： ________________________ 。 （6）该实验必须再增设1个对照组：_____； 实施手术却不插入鱼线 排除手术本身对实验结果的影响 目的是 ____________________________ 。 （7）为了探究TFDM对炎症反应的影响，检测的 指标是_____________________ 。 MPO的活性
2012北京· 31 科学家为了研究蛋白A的功能， 选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞 进行实验，处理及结果见下表。
（2）将蛋白A的mRNA注入卵母细胞一段时间后， 翻译 该mRNA__________ 的蛋白质进入细胞膜，使细 迅速增大。 胞在低渗溶液中体积_________
(3)与Ⅱ组细胞相比，Ⅲ组细胞对水的通透 性明显降低 ______，说明HgCl2对蛋白A的功能有_____ 抑制 作用。比较Ⅲ、Ⅳ组的结果，表明试剂M能够 使蛋白A的功能 部分恢复 _______。推测HgCl2没有改变 蛋白A的氨基酸序列，而是破坏了蛋白A的__ 空间结构。 ________
预期 结果
蛋白A 是一直寻求的水通道
边设计边思考： 从这个探究性实验中，是否体现 科学探究的一般过程？为什么？
水凭借扩散方式通过细胞膜的通量很低,难 以解释水分子以很快的速度大量通过细胞 膜的现象 问题 蛋白A 就是一直寻求的水通道 假设
预期 结果
方案设计 方案实施
结论
结果
2012北京· 31（16分）科学家为了研究蛋白A的功能， 选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进 行实验，处理及结果见下表。 因变量指标 操纵自变量
（2）实验方案：设置3个实验组和1个对照组： 将重量相同、生长良好的大鼠分成四组，分 别灌胃给药不同剂量TFDM或给予相同体积的 蒸馏水，5天后实施手术，在颈内动脉插入鱼 线至大脑中动脉，造成脑缺血。2h后拔出线 栓，实现动脉再通畅。22h后取脑检测。 （3）检测指标：脑梗死面积（%） 以下是实验获得脑梗死面积的部分原始数据：
彼得·阿格雷
科学的统一性
“所有的科学，虽然在许多方面有区别， 但在致力于说明周围世界这一点上是共同 的。科学需要去说明解释，去概括总结， 去确定事物、事件和过程的原因。至少在 这个范围内，科学是存在统一的。” ——恩斯特·迈尔
四 明确探究性实验题基本解题思路： • 读懂信息
• 明确实验目的、找准自变量和因 变量 • 分析变量间关系，保证单因子对 照是关键 • 联系所学生物学知识
金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构
和机理研究而获诺贝尔化学奖。
Peter Agre
Roderick MacKinnon
为了证明这种推测，他们构建了蛋白A表达质粒， 随后，把构建好的质粒显微注射到非洲爪蟾的卵母 细胞里进行表达。当他们将含有蛋白A表达质粒的 卵母细胞放到低渗介质中以后，发现细胞迅速发生 膨胀，而没有蛋白A表达质粒的卵形状没有变化 （见图）。此外，他们还将蛋白A重组到脂质体上， 结果也发现这种人造细胞也能够从低渗溶液中吸水 膨胀。
研究者的思路： 1 发现并提出问题： 脑缺血可造成大面积脑梗死，如何办？ 2 做出假设： 香青兰总黄酮（TFDM）能降低脑梗死面积， 且浓度越高效果越好。 3 设计实验方案： 设置3个实验组和1个对照组 （遵循单一变量原则） 4 实施方案 5 得到结果 6 分析结果，得出结论，解决问题
二 科学探究的一般过程 问题 假设
（4）已知抗利尿激素通过与细胞膜上的 ___________ 结合，可促进蛋白A插入肾小管上 受体 皮细胞膜中，从而加快肾小管上皮细胞对原尿 重吸收 。 中水分子的_________ 蛋白A是水 （5）综合上述结果，可以得出____________ 通道蛋白 的结论。
2003年，美国科学家彼得· 阿格雷和罗德里克· 麦
资料3：实验用品：低渗溶液、等渗溶 液、测水通透速率装置、非洲爪蟾卵母 细胞、适宜浓度的HgCl2和溶剂M等。 请你根据这些信息设计实验，探究蛋 白A是否是水通道蛋白？
科学选择实验材料
非洲爪蟾卵母细胞 膜上缺乏该蛋白。
水分子以自由扩散方式通过细胞膜的通量 很低,但能以很快的速度大量通过细胞膜? 问题 假设 方案设计
缺乏蛋白A 添加蛋白A 破坏蛋白A结构 恢复蛋白A结构
2012北京· 31 科学家为了研究蛋白A的功能， 选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细 胞进行实验，处理及结果见下表。
（1）将Ⅰ组卵母细胞放入低渗溶液后，水分子经 磷脂双分子 层 进 自由扩散（渗透）穿过膜的_______________ 入卵母细胞。
水通道蛋白的性质
• 水通道蛋白家族主要存在于动物和植物中， 除一部分水通道蛋白允许少量甘油通过外， 其余的水通道蛋白只允许水分子快速通过。 • 水通道蛋白传输水的速率大概是自由扩散 的25倍，每秒能通过30亿个水分子。
水 通 道 蛋 白 的 结 构
“运气只会眷顾那些有准备的人”Baidu Nhomakorabea
2003年若贝尔化学奖 — — 水通道蛋白的发现。
表达与不表达CHIP28的非洲爪蟾卵对水通透性的差别
当他们将Hg2+与蛋白A混在一起的时候，发现 Hg2+能使蛋白A失活，这种结果解释了Hg2+能够阻 止水的跨膜运输这个很早就为人所知的现象，综合 以上的实验结果，可以毫不怀疑地认为，他们发现 的蛋白A就是水通道蛋白。2000年，Agre和其他的 几位科学家得到了他们最先在红细胞上发现的水通 道蛋白（现在被称为水通道蛋白-1）的三维结构。
探寻实验探究题的做题思路
一
考试说明的要求
考查教材实验
（1）能独立完成生物学教材所规 定生物实验。包括理解实验目的、原 理、方法和操作步骤，掌握相关的操 作技能，并能将这些实验涉及的方法 和技能进行综合的运用。 （2）具备验证简单生物学事实的 能力，并能对实验现象和结果进行解 释、分析和处理。 （3）具有对一些生物学问题进行 初步探究的能力，包括运用观察、试 验与调查，假说演绎、建立模型与系 统分析等科学研究方法。 （4）能对一些简单的实验方案做 出恰当的评价和修订。
预期 结果
根据实验目 的、实验原 理、进行变 量的控制 方案设计 方案实施
结论
结果
三
设计探究性实验
资料1：人体的75 %是水,可以说水是生命的 溶剂。1920 年代以前,人们认为水分子以自 由扩散方式通过细胞膜,但水凭借自由扩散方 式通过细胞膜的通量很低,难以解释水分子以 很快的速度大量通过细胞膜的现象。该领域 的开拓者们提出细胞膜上可能存在调控水分 子进入细胞的分子通道。