盘点高考对生物学经典实验的考查

摘要　对生物学经典实验从多个方面的考查进行了分析，以期能从各个方面对生物学经典实验的复习。

关键词　经典实验　细胞膜成分　遗传物质　光合作用

中图分类号　G633.91

文献标识码　B

文件编号　1003－7586(2011)03－0050－03

新课标下的生物教材非常重视对学生探究能力的培养，因此在介绍生物学知识时，总是以从介绍经典实验人手。通过对经典实验的学习，可以训练学生提出(发现)问题一提出假设一实验验证一得出结论的常规科学思维方法，也可以培养他们尊重科学、崇尚科学和献身科学的精神。因此在高考试题总有对经典实验的考查。

1　对经典实验的过程与实验结果直接考查

[例1]赫尔希通过T₂噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括4个步骤：①培养噬菌体；②³⁵S和³²P标记噬菌体；③放射性检测；④离心分离。实验步骤的先后顺序为(　)

A　①②③④

B　④②①③

C　②①④③

D　②①③④

解析：T₂噬菌体是由蛋白质外壳和DNA组成的，用放射性同位素³⁵S和³²P可以分别对其进行标记，然后让其感染细菌(培养噬菌体)，再进行离心分离，最后进行放射性检测，发现进入细菌体内的只有DNA，从而得出DNA是遗传物质的结论。

答案：C。

[例2]格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果(　)

A　证明了DNA是遗传物质

B　证明了RNA是遗传物质

C　证明了蛋白质是遗传物质

D　没有具体证明哪一种物质是遗传物质

解析：英国科学家格里菲思只是通过肺炎双球菌的转化实验，推论杀死的S型细菌中含有促进转化的活性物质“转化因子”，没有具体证明何种物质是遗传物质。

答案：D。

2　对经典实验中科学方法与科学思想的考查

[例3]1880年美国生物学家恩吉尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放人好氧细菌，观察细菌的聚集情况(图1)。他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实验的思路是(　)

A　细菌对不同的光反应不一，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强

B　好氧性细菌聚集多的地方，O₂浓度高，水绵光合作用强

C　好氧性细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强

D　好氧性细菌大量消耗O₂，使水绵光合作用速度快，则该种光有利于光合作用

解析：通过分析本题可以学习科学家们的科学方法。好氧细菌的生活中是需要氧气的，因此在好氧细菌聚集的地方应该是氧气多的地方，也就是水绵光合作用强的地方。

答案：B。

3　对教材中经典实验的整合再现

[例4]科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见表1。

请分析并回答：

(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过___代培养，且培养液中的____是唯一氮源。

(1)综合分析本实验的DNA离心结果，第___组结果对得到的结论起到了关键作用，但需把它与第__组和第__组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是________。

分析讨论：若子1代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于____，据此可判断DNA分子的复制方式不是______复制。

若将子1代DNA双链分开后再离心，其结果是

(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。

(3)若在同等条件下将子2代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置是______，放射性

强度发生变化的是______带。

若某次实验的结果中，子1代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成的DNA单链中的N尚有少部分为______。

解析：本题以教材中的有关探究DNA的半保留复制的经典实验来进行整合命题的。

(1)根据表中信息DNA在¹⁵NH₄Cl为唯一氮源的培养液中培养多代，可得到大肠杆菌B。

(2)从表中可知，第3组仅为中带，要想证明DNA的复制是半保留复制，则需证明后代DNA的两条链中，一条链是原来的另一条链是新合成的。因此通过第3组与第1、2组比较可以证实。

轻带DNA为¹⁴N／¹⁴N，重带DNA为¹⁵N／¹⁵N，若子1代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA只能来自于B代。并且两条链要么是全新的，要么是原来的，不能证明DNA的复制是半保留复制。

将子1代DNA双链分开再离心无法判断后代DNA的两条链的来源，也就不能判断DNA的复制方式。

(3)若在同等条件下将子2代继续培养，子n代DNA中有2个为¹⁴N／¹⁴N其余全部是¹⁴N／¹⁴N的DNA。离心结果应是密度带的数量和位置没有变化，放射性强度发生变化的是轻带。

中带为¹⁵N／¹⁴N DNA。“中带”略宽，可能的原因是新合成的DNA单链中的N尚有少部分为¹⁵N

答案：(1)多　¹⁴N／¹⁵NH₄Cl(2)3　1　2　半保留复制　B　半保留　不能　(3)没有变化　轻④　¹⁵N

4　挖掘教材中的隐性经典实验

[例5]为获得纯净的细胞膜，以研究其结构与功能。请你帮助完成下列实验设计和分析有关问题。

(1)应选取人体哪种细胞做实验?(　)

A　成熟红细胞

B　神经细胞

C　白细胞

D　口腔上皮细胞。你选用该材料的原因是________。

(2)将选取的上述材料放入_______中，由于_______作用，一段时间后细胞将破裂。

(3)经过(2)的实验步骤后，可用下列哪一方法获得纯净的细胞膜?(　)

A　静置

B　加热

C　离心

D　过滤

(4)将膜成分中的磷脂提取出来，铺在水面上，测得磷脂占有面积为s，那么该细胞膜的表面积约为_______。

(5)通过有关方法，测得多种膜的化学成分，如表2。

依据上表数据，请分析构成细胞膜与细胞器膜的

化学物质组成上的共同点是：_______；化学物质组成的主要区别有：_______。

(6)对某动物细胞进行荧光标记实验，如图2所示，其基本过程：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表现的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。

上述实验不能说明的是(　)

A　细胞膜具有流动性

B　荧光染料能与细胞膜组成成分结合

C　根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率

D　根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率

解析：本题是细胞膜成分的探究实验。由于哺乳动物成熟的红细胞除了细胞膜外无其他的细胞器膜，也无核膜，因此常用它作为研究细胞膜成分的良好材料。将它放在清水中由于吸水胀破可得到细胞膜。经过离心后可得到较纯净的细胞膜。

由于细胞膜为磷脂双分子层，因此磷脂占有面积是细胞膜面积的2倍。通过表格分析细胞膜与细胞器膜都主要由蛋白质和脂质组成，但细胞器膜无糖成分。

第(6)小题来源于科学史上关于“细胞膜流动镶嵌模型”的探索中的一个经典实验。

涉及的科学史有：1970年LD.Frye和H.Edidin的人－鼠细胞融合实验，把两种细胞表面的蛋白质用不同荧光标记，细胞融合后，荧光能均匀分布，说明细胞膜具有流动性。本题中，细胞膜上荧光物质的移动证明了细胞膜具有一定的流动性，反映了蛋白质或磷脂分子能够移动，且根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率，但是不能反映出物质跨膜运输的速率。

答案：(1)A　成熟的红细胞除细胞膜外无其他膜结构　(2)清水　渗透　(3)C　(4)S／2　(5)主要由蛋白质和脂类组成　细胞器膜蛋白质含量较高，脂类含量较低(或答：蛋白质和脂类的比例不同。其他合理答案也可)细胞膜都含糖而细胞器膜不含糖(6)C

学生训练与提高

1　下列有关促胰液素发现史的叙述，不正确的是(　)

A　促胰液素是人们发现的第一种激素，是由胰腺分泌的

B　沃泰默实验其中一组对照组排除盐酸作用于胰腺分泌胰液

C　斯他林和贝利斯在沃泰默研究的基础上，勇于向权威观点挑战，大胆质疑、探索与创新是成功的关键

D　促胰液素是由小肠黏膜分泌的，作用于胰腺，促进胰腺分泌胰液

2　图3中甲为对燕麦胚芽鞘所做的处理，过一段时间后，乙、丙、丁三图所示胚芽鞘的生长情况依次是(　)

A　向右弯曲　向右弯曲　向右弯曲

B　向右弯曲　向左弯曲　向左弯曲

C　向左弯曲　直立生长　向右弯曲

D　向右弯曲　直立生长　向左弯曲

3　用豌豆的一对相对性状(选用豌豆种子的圆、皱形状)，设计一实验，验证孟德尔对基因分离现象的解释是否正确。

假设：______。

实验材料：纯种及杂种豌豆，牛皮纸袋，剪刀，毛笔等。

预期结果：_________。

实验方法：

①选择_______和_______作为亲本，将它们分别播种在实验园地里，待其开花。

②花蕾期将_______，待花成熟时将袋取下，可采集______________。

③_______。

结果分析：_____________________

答案：1　A解析：促胰液素是人们发现的第一种激素，是由小肠黏膜产生的，进入血液，由血液传送到胰腺，使胰腺分泌胰液。在发现过程中，沃泰默实验分三组，其中一组为实验组，两组为对照组，一组对照是排除盐酸对胰腺作用的影响，另一组是想验证胰液分泌是由神经作用的结果，所以将神经剔除。斯他林和贝利斯能成功的一个重要原因是具有大胆质疑、探索和创新的精神。

2　B解析：根据甲图分析，琼脂块1中含有的生长素量大于琼脂块2，则乙胚芽鞘向右弯曲生长；丙胚芽鞘虽然在旋转装置上，但不影响琼脂块中生长素的分布，所以丙胚芽鞘最后仍向左弯曲生长；丁胚芽鞘虽然有单侧光照射，但去掉尖端的胚芽鞘不能感受单侧光的刺激。所以其向左弯曲生长。

3　假设：F₁圆形(Rr)与隐性纯合子(rr)测交时，F₁应产生含基因R和基因r的两种配子，并且它们的数目相等，而隐性纯合子(rr)只产生一种含有基因r的配子。

预期结果：测交后代应该是圆、皱各一半。

实验方法：①杂种圆豌豆纯种皱豌豆

②圆豌豆植株(F₁)去雄套袋　皱豌豆上的花粉撒在上述去雄的花柱上，再套袋

③待其种子成熟后收集种子统计计数

结果分析：如收集的种子圆、皱比例约为1：1，说明假设成立：否则，不成立