（浙江選考）2019版高考生物一輪總復(fù)習(xí) 第一單元 細(xì)胞的分子組成與結(jié)構(gòu) 實驗技能提升一 實驗設(shè)計的基本原則學(xué)案

實驗技能提升一實驗設(shè)計的基本原則(加試)(新題專遞)根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型，有些病毒對人類健康會造成很大危害。通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換，請利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等為材料，設(shè)計實驗以確定一種新病毒的類型。簡要寫出(1)實驗思路，(2)預(yù)期實驗結(jié)果及結(jié)論即可。(要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組)審題關(guān)鍵信息：病毒營寄生生活，由蛋白質(zhì)和核酸組成，核酸是DNA或RNA，只含有二者中的一種，DNA和RNA在化學(xué)組成上的區(qū)別如下：核酸五碳糖含氮堿基DNA脫氧核糖A、G、C、TRNA核糖A、G、C、U信息：強(qiáng)調(diào)了堿基，二者堿基的區(qū)別：DNA特有T，RNA特有U。信息：放射性同位素標(biāo)記法是指用放射性的同位素替代某化合物中的特殊元素，來追蹤該化合物的運行和變化過程的方法?；貞浵嚓P(guān)內(nèi)容：研究內(nèi)容標(biāo)記方法分泌蛋白的合成、加工和運輸過程將3H標(biāo)記的亮氨酸注射到胰腺細(xì)胞中光合作用中氧氣中的氧的來源用18O分別標(biāo)記光合作用的原料H2O和CO2光合作用碳反應(yīng)中C元素的轉(zhuǎn)移過程用14C 標(biāo)記光合作用的原料CO2T2噬菌體遺傳物質(zhì)的探究用32P標(biāo)記噬菌體的DNA，用35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼信息：聯(lián)想T2噬菌體遺傳物質(zhì)的探究實驗和病毒的寄生特點，標(biāo)記病毒需要先用含有放射性元素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細(xì)胞，再讓病毒去侵染被標(biāo)記的宿主細(xì)胞，子代病毒就會被標(biāo)記。信息：甲、乙兩組要形成對比，結(jié)合可判斷出應(yīng)分別用放射性同位素標(biāo)記DNA成分中的T和RNA成分中的U。答案(1)實驗思路：甲組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記尿嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。乙組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。(2)實驗結(jié)果及結(jié)論：若甲組收集的病毒有放射性，乙組無放射性，則為RNA病毒；反之則為DNA病毒。解析(1)DNA和RNA都有各自的特有堿基，DNA特有堿基為T，RNA特有堿基為U。用放射性同位素標(biāo)記堿基U的培養(yǎng)基來培養(yǎng)宿主細(xì)胞，使宿主細(xì)胞含有放射性，再用病毒去侵染含放射性的宿主細(xì)胞，看子代病毒是否含有放射性，為甲組；用放射性同位素標(biāo)記堿基T的培養(yǎng)基來培養(yǎng)宿主細(xì)胞，使宿主細(xì)胞含有放射性，再用病毒去侵染含放射性的宿主細(xì)胞，看子代病毒是否含有放射性，為乙組。(2)若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，則為RNA病毒；反之則為DNA病毒。錯解例析錯例1：將該病毒處理后用吡羅紅甲基綠的混合染料染色，如果呈現(xiàn)綠色則為DNA病毒，如果呈現(xiàn)紅色則為RNA病毒。錯因分析：審題時遺漏關(guān)鍵信息，沒有用放射性同位素標(biāo)記法，沒有用體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞為材料，沒有分成甲、乙兩組。錯例2：用含有放射性同位素標(biāo)記的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培養(yǎng)基培養(yǎng)病毒。一段時間后收集病毒并檢測其放射性。錯因分析：處：沒有分成甲、乙兩組，而是用同時含有放射性同位素標(biāo)記的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培養(yǎng)基來培養(yǎng)，形成不了對照。處：病毒不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)，這樣設(shè)計不科學(xué)。實驗設(shè)計遵循的四大基本原則1.單一變量原則：即除自變量(實驗變量)以外，應(yīng)使實驗組與對照組的無關(guān)變量保持相同且適宜。如生物材料相同(大小、生理狀況、年齡、性別等)、實驗器具相同(型號、潔凈程度等)、實驗試劑相同(用量、濃度、使用方法等)和條件相同(保溫或冷卻、光照或黑暗、攪拌、振蕩等)。2.對照原則：應(yīng)設(shè)置對照實驗，使實驗組與對照組的自變量不同(其他因素都相同)，以便減小實驗誤差。3.平行重復(fù)原則：在實驗設(shè)計中為了避免實驗結(jié)果的偶然性，必須對所做實驗進(jìn)行足夠次數(shù)的重復(fù)，以獲得多次實驗結(jié)果的平均值，保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。4.科學(xué)性原則：在設(shè)計實驗時必須有充分的科學(xué)依據(jù)，即實驗?zāi)康囊鞔_，實驗原理要正確，實驗研究的材料和實驗方法的選擇要恰當(dāng)，整個實驗設(shè)計的思路和實驗方法的確定都不能偏離實驗原理、有關(guān)的生物學(xué)知識及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本知識。1.(加試)(2016·浙江10月選考)設(shè)水稻細(xì)胞與染色劑甲反應(yīng)呈紅色，小麥細(xì)胞與染色劑乙反應(yīng)呈黃色，大麥細(xì)胞與染色劑丙反應(yīng)呈綠色。現(xiàn)有A、B、C三瓶不同的細(xì)胞懸液，每瓶中可能含有一種或多種上述細(xì)胞。欲用染色劑甲、乙、丙鑒別這三瓶細(xì)胞懸液中有幾種細(xì)胞。請根據(jù)以下提供的實驗材料，提出實驗思路，預(yù)測實驗結(jié)果和結(jié)論。材料與用具：染色劑甲、乙、丙溶液各1瓶，A、B、C細(xì)胞懸液各1瓶，試管若干支，顯微鏡。(要求與說明：一種染色劑只與一種細(xì)胞產(chǎn)生反應(yīng)；每支試管中只能加一種染色劑；裝片的具體制作過程不作要求；實驗條件適宜)請回答：(1)實驗思路(其中實驗分組用表格表示)： 。(2)預(yù)測實驗結(jié)果與結(jié)論： 。答案(1)取9支試管進(jìn)行編號。表不同染色劑鑒別不同細(xì)胞懸液的實驗分組染色劑甲染色劑乙染色劑丙細(xì)胞懸液A細(xì)胞懸液B細(xì)胞懸液C1.A甲4.B甲7.C甲2.A乙5.B乙8.C乙3.A丙6.B丙9.C丙按上述分組，在各試管中分別加入細(xì)胞懸液和染色劑溶液，搖勻。一段時間后，制作裝片，顯微鏡下觀察各試管中細(xì)胞的顏色，并記錄(2)若某瓶細(xì)胞懸液的分組試管中只有一支顯色，則說明該瓶中有一種細(xì)胞。若某瓶細(xì)胞懸液的分組試管中只有兩支顯色，則說明該瓶中有兩種細(xì)胞。若某瓶細(xì)胞懸液的分組試管中有三支顯色，則說明該瓶中有三種細(xì)胞解析根據(jù)題干信息分析，水稻細(xì)胞與染色劑甲反應(yīng)呈紅色，小麥細(xì)胞與染色劑乙反應(yīng)呈黃色，大麥細(xì)胞與染色劑丙反應(yīng)呈綠色，可以設(shè)計實驗，根據(jù)不同染色劑染色后的顏色變化確定細(xì)胞的類型。(1)根據(jù)實驗設(shè)計的單一變量原則和對照原則設(shè)計實驗，步驟為：取9支試管進(jìn)行編號。表不同染色劑鑒別不同細(xì)胞懸液的實驗分組染色劑甲染色劑乙染色劑丙細(xì)胞懸液A細(xì)胞懸液B細(xì)胞懸液C1.A甲4.B甲7.C甲2.A乙5.B乙8.C乙3.A丙6.B丙9.C丙按上述分組，在各試管中分別加入細(xì)胞懸液和染色劑溶液，搖勻。一段時間后，制作裝片，顯微鏡下觀察各試管中細(xì)胞的顏色，并記錄。(2)根據(jù)以上實驗步驟，預(yù)測實驗結(jié)果與結(jié)論：若某瓶細(xì)胞懸液的分組試管中有一支顯色，則說明該瓶中有一種細(xì)胞；若某瓶細(xì)胞懸液的分組試管中有二支顯色，則說明該瓶中有兩種細(xì)胞；若某瓶細(xì)胞懸液的分組試管中有三支顯色，則說明該瓶中有三種細(xì)胞。2.(加試)糖酵解增強(qiáng)是絕大多數(shù)惡性腫瘤的典型特征，因此腫瘤患者的葡萄糖攝取明顯增加，且代謝活動強(qiáng)的癌細(xì)胞攝取量大。在癌細(xì)胞培養(yǎng)中，熒光類似物2N2脫氧葡萄糖(2NBDG)與普通葡萄糖的吸收存在競爭性(如圖所示)。細(xì)胞中熒光信號強(qiáng)，表示細(xì)胞吸收的2NBDG多。現(xiàn)有甲、乙兩種不同的乳腺癌細(xì)胞，且甲的代謝強(qiáng)度大于乙。欲驗證這兩種癌細(xì)胞的代謝強(qiáng)度及兩種葡萄糖的吸收存在競爭性，請根據(jù)以下提供的材料用具，完善實驗思路，預(yù)測實驗結(jié)果并回答有關(guān)問題。材料與用具：甲種乳腺癌細(xì)胞，乙種乳腺癌細(xì)胞，細(xì)胞培養(yǎng)液，普通葡萄糖溶液，生理鹽水，2NBDG，培養(yǎng)皿若干，CO2培養(yǎng)箱等。(注：熒光測量的具體方法不作要求)(1)完善實驗思路：取若干培養(yǎng)皿，均分為4組。各組加入的試劑和接種的細(xì)胞如下表：(補(bǔ)全表格)組別ABCD說明細(xì)胞培養(yǎng)液用“”表示加入，用“”表示不加普通葡萄糖溶液生理鹽水2NBDG溶液甲種乳腺癌細(xì)胞乙種乳腺癌細(xì)胞 ； 。(2)設(shè)計表格，并將預(yù)期實驗結(jié)果填在表格中(熒光強(qiáng)度用“”表示，熒光強(qiáng)度越大，“”數(shù)越多，熒光強(qiáng)度最弱用“1”表示，最強(qiáng)用“4”表示)。(3)根據(jù)實驗結(jié)果，請從細(xì)胞結(jié)構(gòu)的角度推測，癌細(xì)胞培養(yǎng)時，2NBDG與普通葡萄糖的吸收會發(fā)生競爭的原因是 。答案(1)組別ABCD細(xì)胞培養(yǎng)液普通葡萄糖溶液生理鹽水2NBDG溶液甲種乳腺癌細(xì)胞乙種乳腺癌細(xì)胞各組置于溫度等條件適宜的CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)一段時間后，檢測各組細(xì)胞的熒光強(qiáng)度，并作記錄和統(tǒng)計分析(2)甲、乙乳腺癌細(xì)胞的代謝強(qiáng)度和2NBDG吸收實驗結(jié)果組別ABCD熒光強(qiáng)度2(或3)142(或3)(3)細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)運2NBDG與普通葡萄糖的載體蛋白是同一種解析據(jù)圖分析，細(xì)胞吸收的2NBDG的量與普通葡萄糖的量呈反比例關(guān)系。根據(jù)實驗設(shè)計的單一變量原則和對照性原則，再加上實驗材料和實驗?zāi)康?，進(jìn)行實驗設(shè)計，繪制表格，預(yù)測實驗結(jié)果。(1)實驗的目的是驗證這兩種癌細(xì)胞的代謝強(qiáng)度及兩種葡萄糖的吸收存在競爭性，思路是：取若干培養(yǎng)皿，均分為4組。各組加入的試劑和接種的細(xì)胞如下表：組別ABCD說明細(xì)胞培養(yǎng)液用“”表示加入，用“”表示不加普通葡萄糖溶液生理鹽水2NBDG溶液甲種乳腺癌細(xì)胞乙種乳腺癌細(xì)胞各組置于溫度等條件適宜的CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)。一段時間后，檢測各組細(xì)胞的熒光強(qiáng)度，并作記錄和統(tǒng)計分析。(2)根據(jù)實驗過程設(shè)計表格，及其結(jié)果如下：組別ABCD熒光強(qiáng)度2(或3)142(或3)(3)癌細(xì)胞培養(yǎng)時，2NBDG與普通葡萄糖的吸收會發(fā)生競爭的原因是細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)運2NBDG與普通葡萄糖的載體蛋白是同一種。6