复习班生物二轮复习 专题三 实验与探究
（一） 观察类实验（6个）
1．实验原理
用甲基绿、吡罗红混(1)DNA和RNA的亲和力不同 合染色剂将细胞染色――→
显示DNA和RNA在细胞中的分布
(2)盐酸：
改变细胞膜的通透性―→加速染色剂进入细胞；使染色质中的DNA与蛋白质分离―→有利于DNA与染色剂结合。
2．实验流程
4个注意问题
(1)选材：口腔上皮细胞、无色的洋葱鳞片叶内表皮细胞，不能用紫色洋葱表皮细胞或叶肉细胞，以防止颜色的干扰。
(2)用缓水流的目的：防止载玻片上的细胞被冲走。
(3)几种试剂在实验中的作用
①0.9%的NaCl溶液(生理盐水)：保持口腔上皮细胞正常形态。
②8%的盐酸：a.改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞；b.使染色质中DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。
③蒸馏水：a.配制染色剂；b.冲洗载玻片。
④吡罗红甲基绿染液：混合使用，且现用现配。
(4)DNA和RNA在细胞核和细胞质中均有分布，只是量的不同，故结论中强调“主要”而不能说“只”
存在于细胞核或细胞质中。
【即时巩固】
(2014·长沙市模拟)下图表示观察DNA和RNA在细胞中的分布实验基本实验步骤，对该实验基本步骤的叙述错误的是(
)
A．①表示制片，首先应在洁净的载玻片上滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液
B．②表示解离，需要用质量分数8%的盐酸处理烘干后的装片
C．③表示用缓水流冲洗，以免影响染色
1.实验原理
(1)观察叶绿体应选用富含叶绿体的藓类叶片或菠菜叶等。由于叶绿体本身含有色素，呈绿色，所以不需要染色。
(2)观察线粒体应选用动物或人体细胞，如人口腔上皮细胞。用健那绿染液染色，健那绿染液是专一性用于线粒体染色的活细胞染料，能将线粒体染成蓝绿色。
2.实验步骤
(1)叶绿体的观察：
低倍镜观察：在低倍镜下找到叶肉细胞
高倍镜观察：在高倍镜下，观察叶绿体的形态和分布情况
(2)线粒体观察：
制片
低倍镜观察：找到口腔上皮细胞
高倍镜观察：线粒体呈蓝绿色，细胞质接近无色
3.注意点5个
(1)观察叶绿体应选用细胞内叶绿体数量较少、体积较大、叶片薄的植物（如苔藓类，黑藻，菠菜下表皮带叶肉细胞）
(2)观察线粒体应选择无色细胞如口腔上皮细胞。不能选择含叶绿体的植物细胞，因为叶绿体的绿色会影响被染成蓝绿色的线粒体的观察。
(3)该实验要保持细胞的生活状态，临时装片随时保持有水状态。观察线粒体需染色。
(4)健那绿染液是专一性对线粒体染色的活体染料，可使活细胞中线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色。
(5)线粒体和叶绿体的双层膜是电子显微镜下能看到而光学显微镜下看不到的结构。
【即时巩固】
(2014·宿州模拟)下列有关用高倍镜观察线粒体和叶绿体的实验说法不正确的是( )
A．健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可以使活细胞中线粒体呈现蓝绿色
B．观察叶绿体时选用藓类的叶或黑藻的叶，原因是叶片薄而小，叶绿体清楚
C．用菠菜叶作实验材料，要取菠菜叶的下表皮并稍带些叶肉
D．可用高倍镜直接观察叶绿体和线粒体
1．实验原理
成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。
2．质壁分离与复原实验流程
3.植物细胞质壁分离及复原有关的5个总结 (1)实验材料的选择（紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞、黑藻叶肉细胞）
①一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。
②不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。
(2)实验试剂使用
①使用浓度过高的蔗糖溶液(0.5 g/mL)，质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡。
②使用质量浓度为1 mol·L－1的KNO3溶液，因为K＋和NO－3可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，所以细胞先发生质壁分离后又自动复原(尿素、甘油、乙二醇等现象同上)。
(3)发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液，原因是细胞壁具有全透性。
(4)质壁分离与复原过程中水分移动是双向的，总结果是单向的。
(5)本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。
4．质壁分离实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性
(2)测定细胞液浓度范围
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度(4)比较未知浓度溶液的浓度大小
(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
【即时巩固】
(2014·江苏四市调研)某同学探究“不同浓度蔗糖溶液对叶表皮细胞形态的影响”，得到下图所示结果。相关叙述不正确的是 ( )
A．实验主要原理是成熟的植物细胞能够发生渗透作用
B．实验中需要使用血细胞计数板、盖玻片、显微镜等
仪器
C．叶表皮细胞浸润在蒸馏水中时，细胞会发生膨胀
D．结果表明大多数细胞的细胞液浓度介于0.2～0.25
mmol/L之间
1．实验原理
(1)
(2)胞处于有丝分裂的哪个时期。
(3)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料着色。
2
3.易错点5个
(1)解离时间要严格控制，解离时间不能太短，否则细胞间果胶未溶解，压片时细胞不易分散；时间过长则细胞分离过度、过于酥软，无法取出根尖进行染色和制片。
(2)漂洗是为洗去细胞内部的盐酸，因此要保证足够的时间，否则会影响对染色体(质)的染色。
(3)控制染色时间，染色时间不能太短，否则染色体或染色质不能完全着色；时间过长则使细胞核等其他部分充满染色剂无法分辨染色体。
(4)对细胞有丝分裂的过程观察不可能看到连续的分裂过程，因为在解离过程中细胞已经死亡，我们观察到的只是一个固定的时期，要不断地移动装片，在不同的视野中找到各个时期的分裂图像，所以在制作装片时要让细胞分散成一层，这样才能找到各个分裂时期的细胞。
(5)在显微镜下观察到间期的细胞数目最多，因为间期历时最长。
【即时巩固】
在“观察植物细胞的有丝分裂”实验中，以下操作和结论正确的是( )
A．剪取5 cm根尖，用15%盐酸和甲基绿
分别解离和染色
B．持续观察细胞①，能看到分裂成两个子
细胞
C．细胞①中DNA数是细胞②中的二倍
D．观察装片时，③时期的细胞数目最多
1、实验步骤
(1)装片制作(同有丝分裂装片制作过程)
：
解离→漂洗→染色→压片。
(2)显微观察：
2.观察减数分裂实验的2个注意点
(1)实验材料的选取
宜选用雄性个体生殖器官，其原因为：①雄性个体产生精子数量多于雌性个体产生卵细胞数量。②在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞，只有和精子相遇后，在精子的刺激下，才继续完成减Ⅱ分裂。
(2)精巢内精原细胞既进行有丝分裂，又进行减数分裂，因此可以观察到染色体数为N、2N、4N等不同的细胞分裂图像。
【即时巩固】
小鼠常被用作研究人类遗传病的模式动物。请填充观察小鼠细胞减数分裂的实验步骤。
供选材料及试剂：小鼠的肾脏，睾丸、肝脏，苏丹Ⅲ染液，醋酸洋红染液，詹纳斯绿B(健那绿)染液、解离固定液。
(1)取材：用________作实验材料。
(2)制片：①取少量组织低渗处理后，放在________溶液中，一定时间后轻轻漂洗。
②将漂洗后的组织放在载玻片上，滴加适量________。
③一定时间后加盖玻片，________。
(3)观察：
①用显微镜观察时，发现几种不同特征的分裂中期细胞。若它们正常分裂，产生的子细胞是_____________。
②下图是观察到的同源染色体(A1和A2)的配对情况。若A1正常，A2发生的改变可能是________。
第二篇：高中生物实验设计专题复习与总结
高中生物实验设计专题复习与总结
实验设计是生物实验中的一种常见题型，它能较全面的考查学生的实验知识和基本技能，分析问题和解决问题的能力以及创造能力，因而在高考中相对稳定。由于学生缺乏实验设计系统的理论知识，因此，遇到这类题型，就会感到无从下手，导致考试中严重失分。现将有关实验设计的基本理论、实验设计的思路方法和常见的题型等进行归纳总结，增加学生理论知识，提高学生分析问题和解决问题的能力。
一、实验设计的基本内容
（一）实验名称或课题（是关于什么内容的实验）；
（二）实验目的（要探究或者验证的问题或事实）；
（三）实验原理（进行实验所依据的科学道理，隐含着实验假设和预期）；
（四）实验材料和条件（进行实验的主要对象，完成该实验必备的仪器、设备、药品等）；
（五）实验方法与步骤（实验采用的方法及必需的操作程序）；
（六）实验测量或观擦与记录（对实验过程及结果应有科学的测量手段、观擦指标与准确的记录）；
（七）实验结果预测及分析（能够预测可能出现的实验结果并分析其原因）；
（八）实验结论：对实验结果进行准确的描述并给出科学的结论。
二、实验设计的基本原则
（一）科学性原则。所谓科学性，是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都要依据生物学基本知识和基本原理，不能主观臆造。如：酸碱度对酶活性的影响，酶的高效性实验的顺序等。
（二）单一变量原则
1、变量：或称因子，是指实验过程中所被操作的特定因素或条件。按性质不同，通常可分为两类：
（1）实验变量与反应变量。实验变量，也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如，在“温度对酶活性的影响”的实验中，所给定的低温（冰块）、适温（37℃）、高温（沸水浴）就是实验变量。而由于低温、适温、高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，
这就是反应变量，该实验即在于获得和解释温度变化（实验变量）与酶的活性（反应变量）的因果关系。
（2）无关变量与额外变量。无关变量，也称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对反应变量有干扰作用，例如，上述实验中除实验变量（低温、适温、高温）以外，试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度，温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。实验的关键之一在于控制无关变量或减少额外变量，以减少误差。
（二）单一变量。在实验设计中仅仅改变实验中的某一项变量，其它因子不变，在此条件下，观察、研究该变量对实验材料和实验结果的影响。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要做到前后一致。综合研究多变量时，也要求先研究一个变量，再研究一另个变量。
（三）对照性原则。对照是实验控制的重要手段之一，目的还是在于平衡或消除无关变量对实验结果的干扰。通过设置实验进行对照，可排除无关变量的影响，也可增加实验结果的可信度和说服力。
通常，一个实验可为实验组和对照组。实验组：是接受实验变量处理的对象组；对照组：也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组，至于哪个作为实验组，哪个作为对照组，一般是随机决定的，这样，从理论上说，由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的，被平衡了的，故实验组与对照组的差异，则可认定为是来自实验变量的效果，这样的实验结果是可信的。按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：
1、空白对照：指不做任何实验处理的对象组。例如，在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”的实验中，向甲试管溶液加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。
2、自身对照：指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。单组法和轮组法，一般都包含有自身对照。如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化
的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。
3、条件对照：指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。例如。“动物激素饲喂小动物”的实习实验，采用等组实验法，其实验设计方案是：
甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）；
乙组：饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组）；
丙组：不饲喂药剂（空白对照组）；
虽然，乙组为条件对照。该实验即设置了条件对照，又设置了空白对照，通
过比较、对照、更能充分说明实验变量--甲状腺激素能促进小动物的生长发育。
4、相互对照：指不另设对照组，而是几个实验组相互进行对照，在等组实验法中，大都是运用相互对照，如“植物的向性运动”的等组实验中，5个实验组采用的都是相互对照，较好的平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。
四）可重复性原则。指控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。目的在于尽可能消除无关变量所造成的实验误差，体现实验的准确性与科学性。
（五）简单可行性原则。指实验材料容易获得，实验装置简化，实验药品便宜，实验操作简便，实验效果明显并能在较短时间内完成。从实验目的、实验原理到材料用品的选择、实验操作等，都要符合实验者的一般认知水平，满足现有的条件，具有实验和完成实验的可能性。
三、实验设计的基本思路
（一）准确把握实验目的：看清题意是要求设计实验方案、步骤还是分析实验结果，是探究性实验还是验证性实验。
（二）明确实验原理：要解决题目所给的问题，要用到生物学上什么原理。
（三）确定实验思路：根据原理对实验作出假设，并充分利用实验材料设计实验思路。
（四）精心设计实验步骤：根据实验目的、原理和思路，设计合理的实验装置和实验操作步骤。并设置好实验组和对照组，遵循实验设计的原则。并将观察到的现象如实进行记录。
（五）准确预期实验结果并分析得出结论：实验步骤一般不连续描述，要分段叙述；试管、烧杯等要给予编号。在叙述实验步骤及预期结果时结论时，语言文字要简明扼要，准确科学。
四、实验设计的基本题型
类型一：设计实验方案型
给出实验用具、材料、药品、实验目的，或只给实验目的，实验器材自选，设计实验方案。
［例1］请根据下述条件设计一个实验，鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，写出实验步骤并分析结果。一瓶10%蔗糖溶液、一瓶30%的蔗糖溶液，250ml烧杯一只，半透膜制成的透析袋l只，刻度玻璃管l只，细线一根，支架l个。
(一)实验步骤：
(二)结果分解：
［解析］本实验是考查渗透作用的原理和动手设计实验的能力，解题的关键是如何利用透析袋和两种液体形成一个渗透系统。当将两种液体之一放入透析袋，另一液体放大烧杯中，然后将盛放液体的透析袋用线扎实(插入刻度玻璃管)并浸浴在烧杯的液体中时，由于两液体具有浓度差，水分子便通过透析袋发生渗透作用，观察刻度玻璃液面数值变化即可将二者区别开来。根据实验设计理论，把所给器材的作用分析清楚，有助实验设计思路的形成。 ［答案］(1)实验步骤：①将一瓶中的液体倒入烧杯中；②将另一瓶中的液体倒满透析袋，刻度玻璃管插入袋内液体中，用线将袋口和玻璃管扎紧；③将插有刻度玻璃管的透析袋放入盛有液体的烧杯中，垂直固定于支架上，记录玻璃管液面刻度；④一段时间后，观察玻璃管液面刻度，确定液面上升还是下降。
(三)结果分析：如液面上升，则透析袋中的溶液为30%蔗糖溶液，烧杯中的溶液为10%的蔗糖溶液。反之，可推测透析袋中是10%蔗糖溶液，烧杯中的液体是30%的蔗糖溶液。 类型二：评价和纠正型
分析已有实验设计方案中不科学性，并提出改进。
［例2］北阿尔伯达的一个工厂把产酸的化学品排入到空气中，工厂东面有一个湖，湖底是石灰石的。但湖水的pH值已从原来的6儿降低到5.7。虽然酸性沉积一直在增加，湖水的pH值仍保持5.7不变。湖中原有的鱼是河鲈和鲤鱼。钓鱼爱好者抱怨说，自从工厂开办以来，鱼资源已经减少。工厂的工人设计了一个实验，证明工厂排放出去的化学药品与鱼资源的减少没有关系。
工人取一只大容器，盛放湖水，维持pH值在5.7。从湖里找来大鱼放在该容器内，喂以蛋白质饲料。在这样的条件下，鱼正常成长。
假定你是一个独立的仲裁员，受雇于垂钓爱好委员会委拖，来对该项实验进行评估，列出你要得到的附加信息，并列举说明你要用什么方法去得到这些信息。
［解析］本实验设计方案中没有考虑鱼的生活中受着多种因素影响，这与单一变量原则是相违背的。分析问题不全面，只考虑单一因素的影响，设计实验无说服力，也不符合实验设计的要求。本题考查思维的全面性，在认定两个问题时，除了看有无直接联系外，也要注意考虑间接联系
［答案］该实验设计测量不出下列因素。而这些因素都是对河鲈和鲤鱼的影响的： （l）酸对河鲈和鲤鱼的食物数量多少的影响；
（2）酸对河鲈和鲤鱼的鱼卵或幼鱼的影响；
（3）由于春季干涸造成pH值季节性涨落的影响；
（4）由于酸的分解作用而进入水域的重金属量是多少；
为了说明上述第一点，必须完成一项研究，即确定各种浮游生物，水生昆虫和小鱼的多少。如果这个食物网的某些环节正在丧失，则有必要去研究酸是否对此有影响。为了说明上述第二点，可以在酸化水中饲养鱼卵和幼鱼。鱼的数量减少可能是上述第一点和第二点结合的产物，所以人工饲养幼鱼可能会给出不可靠的结果。
对于季节性涨落，应该对全湖长期取水样。做仔细彻底的记录至少一年。这一因素可能和第二点相符合，因为鱼卵或繁殖更受低pH值的影响。重金属是累积的有毒物质，人工饲养和鱼与湖里吃污染食物的鱼相比，并不处在相同水平的毒素中。应该在湖水中、鱼饲料中以及河鲈和鲤鱼身体中检测如铅这样的重金属含量。
所有这些因素都说明，酸的影响是长期的，在容器里短期饲养的鱼不可能给出可靠的结果。这种研究必须以年为周期来实施，而且要与该工区其他湖水情况作比较。
类型三：补充完善型
对已有的实验设计进行补充和完善。
［例3］向你提供的条件仅有健康活泼的家兔一只，75%酒精、无菌干棉球、解剖刀、洁净的载玻片10块(编号为A、B、C、D、E、F、G、H、I、L)、红墨水、秒表，请在上述提供的条件范围内，设计一个测定血液凝固时间的实验。
实验步骤：①用酒精棉球消毒兔耳；②用消毒解刮刀剖开兔耳边缘的小静脉； 请将实验步骤补充完整：
［解析］这类题目的题干中已经提供了一定的信息，基本上划定了答题的模式，目的明确，前面的方法步骤等信息已为续答作了铺垫，只要明确题目中的实验变量和反应变量，然后设计对照组，再根据有关原理分析，一般就能比较正确地写出答案。本实验设计方案很巧妙地看出血液是否凝固。
［答案］③把从刀口流出的血液分别在ABCDEFGJIL10块载玻片上滴一滴(第一滴血弃去不用)；④取血后对兔耳刀口外进行消毒止血；⑤在L载玻片上滴一滴红墨水(起对照作用)；⑥开始记录时间，过l分钟后将A载玻片竖立，第二分钟后将B载玻片竖立(在它们竖立的同时，都将L载玻片竖立)，其余类推，看血液是否完全凝固(血液不向下流，且血液表面保持半球形而不改变为凝固)；⑦血液完全凝固，而墨水仍然流动，即为血液凝固时间。
五、生物实验设计题解题策略
（一）生物高考实验设计的三种题型虽然在形式上有一定的差异，但在答题中却有共同
点，先要认真研究课题，找出其中的实验变量和反应变量，其次是构思实验变量的控制方法和实验结果的显示方法，最后再选择适宜的实验材料，在注意实验步骤逻辑性的前提下表达实验的方法步骤。在实验方法和步骤设计中最重要的是把握好变量控制。
（二）重视课本实验的复习，掌握书本知识是提高实验设计能力的基础。要熟悉教材，心中有书。题在书外，理在书内。因此要深入理解与灵活应用基础知识。在考试说明中明确提出了，要求“理解所学实验的实验内容，包括实验原理、方法和操作步骤、实验变量的控制、掌握相关的操作技术”。
（三）挖掘课本中所蕴含的实验因素，深刻领会教材有关实验的本质与特点是提高实验设计能力的前提。要认真分析教材所涉及的实验，包括学生实验，演示实验，经典实验等。生物学的每一个知识结论都是在观察、实验的基础上得出的，在平时的复习中要注意多挖掘知识结论中所蕴含的科学思想和方法，深入分析实验的条件、过程、现象、结果和结论的科学性。例：生长素的发现过程中，涉及生长素产生的部位、感光的部位、作用的部位、运输的方向等，这些都可以思考如何设计实验来证明。
（四）学会对已知实验进行变换和转化是提高实验设计能力的有效手段。求变、求异思维的发展有助于提高实验设计能力。善思会变才能应答自如，通过换位思考提高素质，才能将所学知识，技能迁移到新情景中来，才能依据实验目的、原理和材料安排实验步骤等，并作出分析、评价和结论。