高考试题的创新设计正朝着开放性、能力型目标迈进，综观近几年高考试题，直接来源于课本的纯验证性实验题越来越少,而源于教材高于教材，具有材料背景的新情景探究性实验题已逐渐演变为主流题型，处于更加突出地位，这就要求我们不仅要深刻理解教材基础实验的原理和基本操作，而且要将其应用与实践。

[例5]请设计一个证明酶是蛋白质的实验：

(1)实验材料：5%的NaOH溶液、3%的CuS04溶液、鸡蛋、人的唾液5mL(酶)、水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管。

(2)实验步骤：

第一步：制备蛋清液。取生鸡蛋一个，打破蛋壳(不要破坏蛋黄)，取少量蛋清注入小烧杯中，加入30mL的清水，用玻璃棒调匀，制成蛋清液。

第二步：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

第三步：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

第四步：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

实验结果：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

结果分析：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

[解析]本题设置了一个新情景，考查的仍是蛋白质鉴定的知识。鸡蛋的蛋清主要成分是蛋白质，在碱性溶液中，蛋白质与CuS04溶液反应能产生红紫色物质，即蛋白质的双缩脲反应。如果能通过实验证明，酶能发生双缩脲反应，即可证明酶的化学本质是蛋白质。蛋清蛋白作实验对照。

[答案]第二步：取两支试管编号，在1号试管中加入2mL蛋清液，2号试管中加入2mL唾液。第三步：向两支试管中各加入2-3滴5%的NaOH溶液，振荡。第四步：向两支试管中各加入2-3滴3%的CuS04溶液，振荡。实验结果：两支试管中都呈现红紫色。结果分析：证明唾液中存在着与蛋清相同的成分，即蛋白质。

[延伸技巧]注意将教材基本实验的原理进行迁移、拓展、应用与创新。

[例7]右图为某学生设计的一个生态瓶。在一封口玻璃瓶内有湿土和腐殖质培养的小绿色盆栽植物。该植物在玻璃容器内只要置于适宜的光温条件下可生活较长时间。

(1)列出能保证栽培成功的两条预防措施。解释每一条的必要性。

(2)列出封口后保证栽培成功继续下去所需的两个外在条件。

(3)提供给植物生存于封口玻璃容器所需要的三种成分(物质)是　　　　　 ，供给的这些物质怎样在封口玻璃容器内维持恒定？

(4)下图显示经过一特定时间后二氧化碳的变化，则哪条曲线最能反映玻璃容器中CO₂浓度的变化?　　　 　；如果玻璃容器覆盖黑布，哪条曲线最能表示CO₂浓度的变化?　　　 　

[解析]设计并制作小生态瓶的关键是掌握生态系统的结构、功能及稳态的知识。

[答案](1)加一层卵石子便於更好地排水。土壤与腐殖质必须湿润但根不为水浸泡，土壤生物才能生存；只种植物生长缓慢的品种，快速生长的植物会遮住其他植物；保证所有品种不为害虫、真菌病害所侵染，在一个温暖、潮湿的大气中病害传播很快。(2)光，但非直射阳光；高低适中的温度，以免在缸壁出现过多的蒸汽水珠。(3)水分、无机营养素、C0₂和0₂；水分：水分通过植物叶面蒸腾作用水分蒸发而使湿土失去水分，这些水分最后凝结，又回到土壤中去。无机营养素：落于土壤的叶片垃圾将被分解者分解成简单、可溶的无机化合物。C0₂和0₂：氧是绿色植物通过光合作用产生的，二氧化碳通过呼吸作用产生的。(4)曲綫D；曲綫B。

[解题技巧]解决此类问题一定要结合新陈代谢等的知识进行分析，如光合作用将增加现存氧的比例，减少现存的二氧化碳的量；生物的呼吸作用将增加现存二氧化碳的比例，减少现存氧的比例，他们对生态系正常的物质环循和能量流动起到决定性作用，进而影响生态系的稳定性。

(二)考点例析

[例1]某学生使用2个物镜和1个目镜的不同组合进行观察。观察到视野中的部分图像如下图(视野中的细胞共有16个)：

(1) 若图中代号为4细胞处于视野中央，现要观察该物种细胞中染色体的形态和数目，应选择观察图中代号为　　 的细胞，并将该细胞向　 方向移动，此时可观察到4个细胞。

(2) 若使用该显微镜观察荠菜胚柄细胞，发现视野中有8个细胞，则转换物镜后可观察到细胞的个数可能是　　 (　 　)

A．32个　 B．16个　 C．2个　 D．1个

[解析]题目中图像描述的是分生区，因视野中细胞数目由16个减至4个，表明先使用的物镜的放大倍数是后使用的物镜的放大倍数的=2倍。观察细胞中染色体的形态和数目应选择中期。换用高倍镜应先将所要观察的目标移至视野中央。此外注意胚柄细胞是一行细胞，用笫一物镜能观察到8个细胞，换用笫二物镜能观察到4个或16细胞，因为题目并未明示哪一个细胞是高倍物镜。

[答案](1)3；左上　 (2)B

[思维技巧]运用几何光学的知识理解放大倍数、工作距离、装片移动方向、聚焦方法和采光等操作。

[例2]关于"DNA的粗提取与鉴定”实验：

(1)实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血，主要原因是鸡血细胞液中含有较高含量的　　　　　　　　　　

(2) 下列能反映DNA溶解度与NaCl溶液浓度之间关系的是(　　 )

(3)在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，将提取获得的含DNA的黏稠物(还含有较多杂质)分别处理如下：

A．放入0.14mol/L的氯化钠溶液中，搅拌后过滤，得滤液A和黏稠物a；B．放入2mol/L的氯化钠溶液中，搅拌后过滤，得滤液B和黏稠物b； C．放人冷却的95%的酒精溶液中，搅拌后过滤，得滤液C和黏稠物c；

以上过程获得的滤液和黏稠物中，因含DNA少而可以丢弃的是　　　　　　　　　　　　　

　(5)为鉴定实验所得丝状物的主要成分是DNA，将丝状物放入试管中，滴加　　　　　 　溶液加热，试管呈现　　　 色；与此同时应作　　　　 实验。

[解析]鸟类红细胞具有细胞核，适宜提取染色体DNA。在不同浓度的氯化钠溶液中DNA的溶解度不同， 0．14mol／L的氯化钠溶液中溶解度最小，DNA析出，呈丝状物，过滤后存在于黏稠物中； 2mol／L的氯化钠溶液中溶解度大，所以DNA呈溶解状态，过滤后存在于滤液中；酒精溶液可使DNA分子凝集，因此，在冷却的95%的酒精溶液中DNA凝集，呈丝状物，过滤后，存在于黏稠物中。鉴定DNA一般选用二苯氨。

[答案] (1)DNA　 (2)C (3) A、b、C((4)使血细胞破裂　 使滤液中的DNA溶人浓NaCl溶液使DNA析出　 (5)蓝

[例3]下面是两个模拟实验：

(1)一个学生闭上眼睛从以上两个烧杯内各取出一粒念珠，然后记下两粒念珠的不同颜色组合的数量。每次操作完华将球放回各自烧杯内混合，再重复上面操作。试回答：两个烧杯分别模拟两个　　　 ，两种不同颜色的小球分别模拟　　　 　，该实验模拟的是　　　　 。

(2)从商店买等量的式样、大小相同的白色、黑色纽扣A，再买一些大小、颜色与白色纽扣A相同，式样相近的白色纽扣B，并将这些纽扣混匀后放人盘中平铺成一层(黑色纽扣A涂以能赃手的材料)。让每个学生一分钟内从式样不一的白色纽扣中，直接用手拣出纽扣A，要求不能将手弄赃。试回答，该模型实验可能是：白色纽扣A模拟　　 ，黑色纽扣A模拟　　 ，白色纽扣B模拟　　 ，学生模拟　　 ，该实验模拟　　　 过程。

[解析]⑴由于烧杯中红白两色念珠数目相等且较多，每次模出一个红或白的珠子机率相等，可模拟杂合体亲本产生两种配子的过程；将两个珠子组合在一起相当于受精过程，其三种不同组合(2红、1红1白、2白) 数目之比为1：2：1；整个实验模拟的是分离定律⑵从黑白两色4种纽扣中拣出A，有难度。总体上看，大多纽扣为白色且形状大小相似，构成环境基本色调。因为白A与白B极其相似，不易拣出；而黑A与众不同，极易认出，但因能赃手，若非特意或“爱好”，便无拣出(似可模拟适应的相对性)。由此可见，整个实验可模拟自然选择过程。

[答案](1)亲本；两种各含一个等位基因雌(雄)配子　 (2)具拟态的昆虫；具警戒色的昆虫；环境；食虫鸟；自然选择

[解题警示]在“性状分离比例几率的模拟”实验中必须保证“闭眼、无选择取珠”，是每次取出念珠后放回，再次取出前，先要“混合”；对自然选择的模拟，应提供足够量的纽扣A和B，且B多于A，但比例要适当。

[例4]下面的资料表明某种硝化细菌在各种培养基中细菌的生长(S、C、M为简单培养基，U、V、X、Y、Z代表加入培养基的不同物质)，将硝化细菌接种到下列培养基中，其中可以长出硝化细菌菌落的是

A．含U培养基、试管密闭　　　　　　 B．含V培养基，试管用棉塞塞住

C．含Y培养基、试管密闭　　　　　　 D．含Z培养基、试管用棉塞塞住

[解析]分析表格中①②④⑥培养基，硝化细菌不能生长，其分别缺U、V、X、Y、Z，U、X、Y，U、V、Y，V、Y、Z，共同的是Y，表明Y是细菌不能合成的，故培养基中必须加Y；此外，硝化细菌属需氧型，只能用可透气的棉塞。

[答案]C

[综合技巧]从矿质营养、细胞结构、分裂、分化与代谢、遗传变异、竞争等角度理解培养基的配比、菌体分离及灭菌的作用和意义。如野生型细菌经人工诱变或自然诱变会产生各种突变型，这些突变型具有许多新的性状，如有的丧失产生某种营养的能力，有的对某种抗生素敏抗(失去抵抗力)，根据这些特点配制相应成分的选择培养基，可以分离纯化菌株。

(六)探究性实验

探究性实验的中心环节是实验设计，而验证性实验均包含设计性内容，所以高中生物学教材中的相关探究性实验有：①比较过氧化氢酶和Fe³⁺的催化效率②温度对酶活性的影响③探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用④植物向性运动的实验设计和观察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⑥设计并制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性⑦观察SO₂对植物的影响

实验设计的方法和技巧详见下一讲“实验步骤、实验方案的设计”、“能力提升技巧”。

(五)实习与研究性课题

高中生物学教材中的实习与研究性课题有：①种群密度的取样调查②调查媒体对生物科学技术发展的报道③调查环境污染对生物的影响④收集有关生态农业的信息，根据当地农业生产情况，设计一个农业生态系统⑤收集有关生物工程产业发展的信息，并做交流报告⑥调查生物工程制品在社会生活中的应用，并写出交流报告⑦用当地某种植物做有性杂交试验(选做)⑧动物激素饲喂小动物的实验(选做)

实习活动的周期一般较长，存在一些不确定的因素，因此，在开展实习活动之前，应作好充分物质、技术准备，制订详细的实习方案，特别是要明确开展实习活动的日期、地点、某一具体操作的时刻及其量度，如“动物激素饲喂小动物的实验(选做)”中投药的时间和剂量，“用当地某种植物做有性杂交试验(选做)”的季节及采集花粉和授粉的时间，“种群密度的取样调查”的季节及调查区域范围等。

社会调查的方法技巧请参阅“第50讲 生物学研究性学习”。

(四)基于细胞培养的实验

高中生物学教材中的相关实验是：①学习微生物培养的基本技术(培养基制备、接种、培养等技术)②自生固氮菌的分离(选做) ③学习植物组织培养技术(选做)

该类实验需配制培养基，并对培养基进行消毒灭菌，分离出的组织或细胞(细菌)都要在人工配制的培养基上进行培养。实验过程涉及培养基的配制、灭菌、接种等基本操作，实践性强，技术要求熟练，对实验者的操作技能提出了较高要求，是决定实验成败的关键。

(一)本讲的考点是什么？

1.显微观察实验

高中生物学教材中的相关实验有：①高倍镜的使用和观察叶绿体②细胞质流动的观察③观察植物细胞的有丝分裂④观察植物细胞的质壁分离与复原。

顺利开展这类实验，首先应当知道显微镜的基本构造，熟练掌握显微镜的基本操作，特别是高倍镜的使用。其次应弄清相关实验的实验原理，明白所要观察的结构的特点及具体的观察目标。

2.生物体中有关生命物质的提取、分离、鉴别(定)实验

高中生物学教材中的相关实验有：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③DNA的粗提取与鉴定。

中学阶段，最常用的提取、分离的方法是利用各种物质溶解度的差异进行盐析或层析；最常用的鉴别(定)方法是利用各种物质特定显色反应(此法应严格控制样品的量，及排除其他有色物质的干扰)；最常用的定量方法是滴定法和比色法。

3.模拟实验

在科学研究活动中，对于许多假说的验证，可能会受到时间或空间条件的限制，在这种情况下，就需要在实验室内，人工地创造一定的条件或因素，模拟实际情况下的条件或因素(有时则需要把所考查的因素突出或集中)，从而使研究者能够用较短的时间、方便的空间、较小的代价，获得可靠的实验结果。为了保证模拟实验具有仿真性，必须严格地控制实验条件；为保证实验的科学性，除事先根据实验条件设计的各种参数外，实验过程应坚决杜绝其他人为的干扰因素。随着数学科学的发展和计算机科学技术的进步，数学建模及以数学建模为基础的计算机模拟实验发挥了越来越重要的作用，如高中生物学教材中的“种群增长模型”就是数学建模的典例。

高中生物学教材中的相关实验有：①制作DNA双螺旋结构模型②性状分离比例几率的模拟

[特别提示]高中生物学中还可以进行模拟实验的内容还有：①DNA分子杂交②动物种群密度的取样调查③生态系的模拟如“生物圈Ⅱ”试验④用数学模型模拟自然选择作用、竞争和捕食等。

第48讲　 生物学实验基础

7．(1) 不合理。香蕉皮发黑的确是一个氧化的过程。它是由低温引起的，但低温本身并不能加速香蕉的氧化反应 (2)假设：低温引起的液泡膜结构破坏　 实验设计如下：1取新鲜程度相同的3片香蕉皮放入冷藏室、冷冻室、室温下各数小时　 2观察结果：放入冷藏室香蕉皮是黑色的(膜结构已被低温破坏，但在冷藏温度下是有催化作用的)；放入冷冻室香蕉皮仍旧是黄色的(虽然膜结构早已被低温破坏得粉碎，但氧化酶在极低温下是没有催化作用的)；放入室温下的香蕉皮仍旧是黄色的(膜结构未被破坏，氧化酶不能与酚胺类物质相遇而发生反应)(3)不同生物能根据它们通常所处的温度来调整其细胞膜结构的组成，以使它的膜结构能有适当的流动性(它们是通过改变膜脂质中的不饱和脂肪酸数量来实现这一调整的，如香蕉相对环境越冷，不饱和脂肪酸水平就越高，在某个特定温度膜结构流动性就越强)。所以，对于热带、亚热带水果不宜冷冻贮藏；而诸如苹果、生梨这类温带水果却能在冷藏(接近零度)

6．(1)种子发芽率　 幼根长度(或其它合理答案)　 (2)不同浓度生长素类似物的实验组以及蒸馏水相互对照(3)表格如下：

5．该实验方案有缺陷，假设应有4种，即：若为假设①，即双亲都是隐性短尾基因的携带者，则Aa(正常尾)×aa(短尾)→1/2Aa(正常尾)+1/2aa(短尾)；若为假设②，即短尾的雄鼠为隐性突变，则AA(正常尾)×aa(短尾)→Aa(正常尾)；若为假设③，即短尾的雄鼠为显性突变，且短尾的雄鼠为显性纯合子AA，则aa(正常尾)×AA(短尾)→Aa((短尾)；若为假设④，即短尾的雄鼠为显性突变，且短尾的雄鼠为杂合子Aa，则aa(正常尾)×Aa(短尾)→1/2Aa(短尾)+1/2aa(正常尾)

可见，原实验方案不能区分假设①和假设④，补充实验操作如下：将该短尾的雄鼠与短尾的雌鼠交配，若子代全为短尾鼠，证明双亲都是隐性短尾基因的携带者；若子代出现正常尾鼠及短尾鼠，证明为短尾的雄鼠为显性突变，且短尾的雄鼠为杂合子Aa