1、1生物实验复习一、知识梳理生物学是一门建立在实验基础上的自然科学。高考的考试说明中明确指出：考生能独立完成考纲中“生物知识内容表”所列实验，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。为了让同学们更好地掌握考纲中所要求的实验，现将相关实验分类如下：（一）验证性实验验证性实验是对已经知道实验结果的实验进行验证。包括“生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定” “高倍显微镜的使用和观察叶绿体” “观察细胞质的流动” “观察植物细胞的有丝分裂” “叶绿体中色素的提取和分离” “观察植物细胞的质壁分离与复原” “植物向性运动的实验设计和观察”
2、“DNA 的粗提取与鉴定” 。对于上述实验，同学们需要重点理解实验的原理，掌握方法步骤、实验操作过程中的注意事项等。（二）探究性实验事先并不知道实验的结论，需要我们通过实验探究得出相应结论，从而获得新的知识。包括“比较过氧化氢酶和 Fe3+的催化效率” “探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用” “温度对酶活性的影响” “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” “观察 SO2对植物的影响” 。这种类型的实验重点考查学生的实验设计、实验分析能力。科学研究的一般步骤是：观察现象并提出问题针对问题作出假设设计并完成实验检验假设最后得出结论。在这一过程中，最为重要的是设计并完成实验检验假设。而
3、设计实验，需要遵循以下程序：明确实验目的理解实验原理分析实验材料、用具设计实验步骤预期结果和分析。1明确实验目的：就是要知道做什么。2理解实验原理：实验原理通常有两种情况：一种实验原理是已学过的知识，要我们在自己的大脑中去找；另一种实验原理是新知识，在题干中给出，在审题时获取。3分析实验材料、用具：这一项既是限定，有时也是提示信息。4设计实验步骤：这是最关键的一步，也是对审题能力和运用所学知识能力考查的重点内容。前面三步是为这一步做准备的。我们在设计实验步骤时，应遵循以下原则：（1）科学性、可行性、简便易行。（2）平行重复原则：在同等条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度，排除实验结果的偶
4、然性。（3）对照原则：a设置对照的目的：消除外来因素的干扰，增加实验结果的可信度和准确性。b设置对照实验的原则：单因子变量。等量原则：包括装置、仪器、反应条件、所用药品的量、所用植物的生长状况、所用动物的年龄、性别、体重等。c对照实验的类型：自身对照：实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组。如“观察植物细胞的质壁分离和复原”中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。空白对照：对照组不作任何处理的对象组。如“探索影响淀粉酶活性的条件”实验中，1 号试管加1mL 蒸馏水，2 号、3 号试管分别加等量的 NaOH、HCl 溶液。其中 1 号试管即为典型的空白对照组。空白对照能清
5、楚地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。条件对照：给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理。如“实习 1 动物激素饲喂小动物的实验”中 1 号缸喂饲料+ 甲状腺激素（实验组） ；2 号缸喂饲料+ 甲状腺抑制剂（条件对照组） ；3 号缸只喂饲料（空白对照组） 。相互对照：指不另设对照组，而是几个实验组相互对比进行对照，如 “植物向性运动的实验设计和观察”中，各实验组所采用的都是相互对照，较好地平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。5预期实验结果和分析：实验结果就是通过实验得到的东西，可以以不同的形式表示。如文字叙述、曲线、表格、图示等。根据所设计的实验步骤预测可能出现的实
6、验结果并进行分析得出相应的结论。（三）模拟实验对于某些限于客观条件、水平等原因不能进行生物学实验，我们可以设计成模拟实验，从而加深对教材相应内容的理解，运用相关原理来分析问题、解决问题。如“设计并制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性” 。（四）实习与研究性学习科学研究的主要方法有“实验法” 、 “观察法”和“调查法” 。社会调查等实践活动，在提高学生的学习兴趣，培养学生的能力特别是交际能力、语言表达能力、建立良好的协作关系等方面是必不可少的。因2此教材中安排了相关的实习和研究性学习，包括：“调查人群中的遗传病” “种群密度的取样调查” “调查环境污染对生物的影响” 。二、疑难点拨（一）生物组织中
7、还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定1.选材：在做鉴定还原糖的实验时为了使颜色改变明显，应选用白色或近白色的植物组织，以苹果、梨为最好。番茄、西瓜中尽管含还原糖丰富，但由于颜色接近砖红色，所以不宜选用。作脂肪的鉴定实验，应该选择富含脂肪的种子，以花生种子为最好。做蛋白质的鉴定实验，由于鸡蛋蛋白一旦稀释不够，与双缩脲试剂发生反应后会粘固在试管的内壁上，使反应不容易彻底，并且试管也不容易刷洗干净，所以最好使用豆浆作为原材料。2斐林试剂与双缩脲试剂都是由 NaOH 和 CuSO4 组成，但两者有以下三点不同：（1）溶液浓度不同。斐林试剂中 NaOH 的浓度为 0.1gmL，CuSO 4 的浓度为 0.05gm
8、L ；双缩脲试剂中 NaOH 的浓度为 0.1gmL，CuSO 4 0.01gmL。（2）使用原理不同。斐林试剂实质是新配制的 Cu（OH） 2 溶液；双缩脲试剂实质是在碱性环境下的Cu2 。（3）使用方法不同。斐林试剂使用时先把 NaOH 溶液和 CuSO4 溶液混合，而后立即使用，在水浴加热的条件下与还原糖产生砖红色沉淀。双缩脲试剂使用时先加入 NaOH，然后再滴加 CuSO4 溶液，不需要水浴加热即可产生紫色反应。 （二）高倍显微镜的使用和观察叶绿体、观察细胞质的流动1.首先要找到叶肉细胞的叶绿体，然后以叶绿体为参照物观察细胞质的流动。2.用显微镜观察时应找到靠近叶脉部位的叶肉细胞，因为
9、此处水分供应充足，细胞质流动更明显。3.为了加快细胞质的流动可以采取以下措施：一是进行光照，二是适当提高盛放黑藻的水温，三是切伤一小部分叶片。4.不同光照条件下叶绿体的形态变化：强光下叶绿体以其椭球形的侧面（尖端）朝向光源，弱光下以其椭球形的正面朝向光源。其意义在于既能接受较多的光照，又不至于被强光灼伤。（三）观察植物细胞的有丝分裂1.解离就是用药液使组织中的细胞相互分离开来。根尖解离时的时间要严格控制。解离时间不足，压片时细胞不易分散，效果不好；解离时间过长，根尖细胞分离过度，无法用镊子取出进行染色、制片。2.染色用碱性染料（0.01gmL 的龙胆紫溶液或醋酸洋红液） ，其目的是让染色体着色
10、，便于观察分裂过程中染色体的行为。3.观察时先在低倍镜下找到根尖的分生区（分生区细胞的特点：细胞呈正方形，排列紧密，有的细胞处于分裂状态） 。然后再转动转换器换用高倍镜，调细准焦螺旋即可观察到清晰的分裂相。4.在显微镜的视野中大多数处于细胞分裂的间期，分裂期的细胞相对较少。此时应缓慢移动装片，变换视野，才能观察到各个时期的分裂图像。而不是等待同一个细胞中下一个分裂时期的出现（由于在解离过程中细胞已经死亡，不可能继续分裂。所以在显微镜的视野中只能观察到某一细胞某一时刻的形态结构）。（四）观察植物细胞的质壁分离和复原1选材时应选用活的紫色洋葱鳞片叶的外表皮。最外层的表皮中，有的细胞虽然含有大量的紫
11、色花青素，但死亡的细胞太多，内表皮细胞的液泡中花青素少呈无色，均不能选用。2本实验中大于细胞液浓度的溶液选用 0.3gmL 的蔗糖溶液。浓度过高，质壁分离速度虽快，但不久就将细胞杀死，不能再进行质壁分离复原；浓度过低不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。小于细胞液浓度的溶液选用清水。3洋葱表皮细胞的临时装片制好后首先观察正常情况下的洋葱表皮细胞（具有紫色的大液泡，原生质层和细胞壁紧贴在一起） ，然后在盖玻片一侧滴 0.3gmL 的蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引观察质壁分离现象，接下来在盖玻片一侧滴清水另一侧用吸水纸吸引观察质壁分离的复原现象。上述操作必须均在载物台上进行（即不把洋葱表皮的临时装片从
12、显微镜上取下） ，其目的是不变换显微镜视野中的细胞，从而构成前后的自身对照。（五）叶绿体中色素的提取和分离1叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂丙酮中，所以，用丙酮（可以用酒精来代替）提取叶绿体中的色素；分离色素用的是纸层析法。由于叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同：溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快；溶解度低的随层析液在滤纸条上扩散的慢。这样，叶绿体中的色素就在扩散的过程中3分离开来。2在色素提取过程中，研磨时加入少许二氧化硅，目的是为了研磨得充分，有利于色素的提取；加入少许碳酸钙的目的是中和细胞中的酸性物质，防止研磨过程中叶绿体中的色素受到破坏。3在色素分离的过程中，画滤液细线时应以细、直为
13、标准，目的是为了防止色素带在滤纸条上扩散时重叠；画线完毕等干燥后须重复画线至颜色浓绿，是为了在滤液细线中具有更多的色素，实验现象明显。4纸上层析时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为色素易溶解于层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。5因丙酮和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂，所以研磨时一定要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。（六）DNA 的粗提取与鉴定本实验步骤有些烦琐，整理如下：加蒸馏水、搅拌 加 2mol/L 的 NaCl 缓缓加蒸馏水鸡血细胞液滤液中含核物质溶解 DNA过滤过滤 加 2mol/L 的 NaCl 过滤丝状物（含 DN
14、A）纱布上的黏稠物黏稠物再溶解含加 95冷酒精 加 0.015mol/L 的 NaCl 和二苯胺DNA 的滤液丝状物溶液出现浅蓝色沸水浴 5 分钟1实验中有两次使用蒸馏水。第一次加蒸馏水是在第步，目的是为了使血细胞吸水胀破。加水后必须充分搅拌，不应少于 5 分钟，否则血细胞核不会充分破碎，释放出的 DNA 就会减少；第二次加蒸馏水是在第步，目的是为了稀释氯化钠溶液。必须充分加水，才能稀释氯化钠溶液，使 DNA 的溶解度变小，蛋白质溶解度增大，二者分离。2实验中有三次过滤。过滤时使用的纱布层数与取其滤液还是黏稠物有关。在第、两步中因为要用其滤液，使用的纱布为 12 层；在第步中的过滤要用其黏稠物
15、，则使用的纱布为多层，该步过滤一定要有耐心，要尽最大量收集黏稠物。3实验中有三次加氯化钠溶液。第步中加 2mol/L 氯化钠后，必须充分晃动烧杯，使二者混合均匀。加速染色质中 DNA 和蛋白质分离，使 DNA 充分游离并溶解在氯化钠溶液中。第步中加 2mol/L 氯化钠溶液也是为了 DNA 的再溶解。第 步中加的氯化钠溶液的浓度不是 2mol/L 而是 0.015mol/L，但其目的还是为了溶解 DNA。4用酒精浓缩和沉淀 DNA 时所用的 95的酒精，必须经过充分预冷后才能使用（通常为 5以下存放 24 小时以上） ，冷酒精与含 DNA 的氯化钠溶液体积比是 21。如果用冷酒精处理后，悬浮于
16、溶液中的丝状物较少，可将混合物放于冰箱中再冷却几分钟，然后再用玻璃棒卷起丝状物。5盛放鸡血细胞液的容器和实验中的烧杯和试管最好是塑料制品。因为玻璃制品表面带电荷，DNA中的磷酸基带相反的电荷，会被吸附于玻璃表面不易分离。（七）种群密度的取样调查1.植物种群密度取样调查方法样方法从研究对象的总体中，抽取出来的部分个体的集合，就叫做样方。样方法即在被调查种群的生存环境内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群密度。其具体实施步骤为：确定调查对象选取样方计数计算种群密度。注意在取样时，要保证总体中每个个体被抽选的机会均等，且每一个
17、个体被选与其它的个体间无任何牵连，这样就满足了随机性，叫随机取样。随机取样不允许掺入任何主观因素。2.动物种群密度取样调查方法标志重捕法在被调查种群的生存环境中，捕获一部分个体，将这些个体进行标志后再放回原来的环境中，经过一段时间后进行重捕，根据重捕中标志个体占总捕获数的比例，来估计该种群的数量，进而求得该种群的密度。如：在对草原上某种鼠的种群密度调查中，第一次捕获并标志 50 只，第二次捕获 35 只，其中有第一次的标志鼠 17 只，则该种群数量 N=503517102（只） ，该种群密度102调查的草原面积。4（八）设计并制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性1由于每个生态系统均需要从外界摄取
18、能量，所以制作的小生态瓶必须是透明的且需要放在有阳光的地方。但不能强光直射，防止温度过高瓶中生物死亡。2小生态瓶内的各种生物之间及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动。3瓶中的生物必须有较强的生命力。且动物不宜过多，以免破坏食物链。4生态瓶中的生物宜小不宜大，若模拟池塘生态系统不能将水装满。不能用新鲜的自来水，因其含有氯气。（九）观察 SO2对植物的影响1尽量选择对二氧化硫反应敏感的阔叶植物，如：棉花、大豆、南瓜等。便于观察植物的受害症状（主要是叶片） 。2可用注水法测出钟罩的容积（三个钟罩容积相等） 。用溢水法测出放入盆栽植物后钟罩的容积。其具体做法是将钟罩装满水，双手将花盆向
19、水里放，花盆平罩口时，再测溢剩的水。3称取两份亚硫酸钠的质量时，要先根据钟罩内气体体积计算配制浓度分别为 14mgm 3 和28mgm 3 的二氧化硫所需的亚硫酸钠的质量。4钟罩密封要好，以免气体逸出。5定时观察并记录植物叶变化状况。其主要症状是：叶片变绿，变成黄白色。叶脉间出现黄白色点状“烟斑” ，随时间推移， “烟斑”由点扩展成面。危害严重时，叶片萎蔫，叶脉褪色变白，最后整个植株萎蔫死亡。6在一定浓度的二氧化硫范围内，叶片的受害与叶龄有关。其受害的先后顺序是成熟叶、老叶、幼叶。这是因为幼叶的抗性最强，成熟叶最敏感，老叶介于二者之间。三、考例点评例 1提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中
20、各种现象的解释，正确的是（ ）A未见色素带，说明材料可能为黄化叶片B色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液C提取液呈绿色是由于含有叶绿素 a 和叶绿素 bD胡萝卜素处于滤纸最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高解析：即使是黄化叶片，滤纸条上也应该有胡萝卜素和叶黄素。色素始终在滤纸条上是因为层析液沿滤纸条扩散的过程中色素溶于其中并随层析液在滤纸条上扩散。胡萝卜素处于滤纸的最前方是因为在层析液中溶解度最高，而不是在提取液中溶解度最高。叶绿体含有的色素中叶绿素（又分为叶绿素 a 和叶绿素b）占 34，类胡萝卜素（又分为胡萝卜素和叶黄素）占 14，故提取液呈绿色。参考答案：C例 2下列关于实验的描述
21、，正确的是（ ）A将在蔗糖溶液中已经发生质壁分离的洋葱表皮细胞转到更高浓度的蔗糖溶液中，则发生质壁分离的复原B将斐林试剂加入到蔗糖溶液中，加热后出现砖红色沉淀C将肝脏研磨液煮沸冷却后，加入到过氧化氢溶液中立即出现大量气泡D将双缩脲试剂加入到蛋清稀释液中，溶液变成紫色解析：将在蔗糖溶液中已经发生质壁分离的洋葱表皮细胞转到更高浓度的蔗糖溶液中，由于外界溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞将会失水，继续发生质壁分离。斐林试剂是与还原性糖的醛基发生反应，在水浴加热的条件下产生砖红色沉淀。而蔗糖为非还原性糖，所以不会有颜色改变。肝脏研磨液经煮沸后即使冷却，里面的过氧化氢酶在高温下已发生了不可逆的失活，所以不
22、能催化过氧化氢分解为水和氧气。双缩脲与蛋白质（中的肽键）发生反应产生紫色的络合物，而蛋清中含有丰富的蛋白质，所以溶液将变成紫色。参考答案：D例 3某实验小组要探究不同浓度 SO2 对植物的影响，其中一位同学设计了如下实验：实验原理：亚硫酸钠与稀硫酸反应生成二氧化硫。5材料用具：盆栽植物幼苗若干、容积相同的玻璃罩、天平、小烧杯、比玻璃罩口径略大的玻璃板、亚硫酸钠、稀硫酸、凡士林、清水等。方法步骤：第一步：取两个同样大小的玻璃罩，用注水法测出它们的容积，再分别放入盆栽植物各一株，用溢水法测出放入植物后玻璃罩的容积。第二步：取两块玻璃板，将两株植物幼苗分别放在两块玻璃板中央。第三步：取两个小烧杯各倒
23、入 2mL 稀硫酸，分别放于两株幼苗旁边。第四步：将称量好的两份不同质量的亚硫酸钠（14mg/m 3 和 28mg/m3SO2 所需的亚硫酸钠）迅速投入到两个小烧杯中，并立即扣上玻璃罩。第五步：将上述装置放在阳光下，相同时间内定期观察两株幼苗叶片发生的变化。根据实验内容，请回答：（1）有的同学认为该实验方法步骤中，有几处需要改进，请指出并改正：（2）为使实验结论更加准确，同学们认为还应再设置一对照实验，对照实验应如何设计？（3）每 5min 观察一次幼苗叶片的变化，共用 20min。请设计一份记录实验结果所用的表格。（4）请推测植物叶片的变化与 SO2 浓度的关系：_解析：本题以教材中“观察二
24、氧化硫对植物的影响”实验为背景，考查学生对实验设计进行评价和设计实验结果记录表。实验设计时应当遵循的原则很多，其中单一变量原则和对照性原则是历年高考实验考查的重点。本实验中，除 SO2 浓度的不同外，其他应注意保持一致，如植物的种类、长势，外界的温度、阳光等。为了保证 SO2 浓度的准确性，要注意检查装置的气密性。为了描述和记录方便，凡设计两组及两组以上时应对组别进行编号。本实验的目的是探究不同浓度 SO2 对植物的影响，其中隐含的对照有不同浓度 SO2 的相互对照和无SO2 的空白对照。题中已经设置了相互对照，缺少空白对照。所以应再设置用等量的清水代替烧杯中的稀硫酸、不加亚硫酸钠的空白对照。
25、实验记录表格是为了记录实验结果，设计时要体现实验组和对照组、观察内容（或指标） ，有时还要体现重复实验。二氧化硫是一种有毒气体，当它再大气中超过一定浓度后，植物就会受害。且随二氧化硫浓度升高，植物受害越严重。参考答案：（1）各组实验装置、小烧杯和幼苗未编号，应分别标以 1 号和 2 号。未注意气密性，玻璃罩与玻璃板间要用凡士林密封。幼苗的长势应良好且相同。（2）用等量的清水代替烧杯中的稀硫酸，不加亚硫酸钠（或空白） ，其他装置和条件与修改后的一致，并标记为 3 号。（3）如下表：时间叶片变化组别5min 10min 15min 20min1 号2 号3 号6（4）当SO 2的浓度超过植物的忍受程度时，其对植物的影响与SO 2的浓度成正比。
