【生物】2018届人教版一轮复习选修1第十一单元素养4科学探究素养培优教案

【生物】2018届人教版一轮复习选修1第十一单元素养4科学探究素养培优教案

素养 4　科学探究素养培优 一、物质鉴定类实验 【知识整合】 物质 检测试剂 预期实验结果 蛋白质 双缩脲试剂(先加 A 液摇匀，再加 B 液，摇匀) 紫色反应 脂肪 苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液 橘黄色或红色 淀粉 碘液 蓝色 还原糖 斐林试剂(现用现配，水浴加热) 砖红色沉淀 染色体 (质) 龙胆紫溶液或醋酸洋红液 深紫色或紫红色 DNA DNA 被甲基 绿染成绿色 RNA 吡罗红甲基 绿染色剂 RNA 被吡罗 红染成红色 线粒体 健那绿染液 蓝绿色 CO2 Ca(OH)2 溶液 CO2 使 Ca(OH)2 溶液变混浊 酒精 浓硫酸中的重铬酸钾 灰绿色 (1)不清楚实验试剂的作用对象，如将甲基绿与吡罗红的作用混淆等。 (2)不清楚鉴定试剂的使用方法，如还原糖与斐林试剂反应需要水浴加热，但双缩脲试 剂、苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液、碘液的使用条件则为常温。 (3)不清楚斐林试剂和双缩脲试剂的相关使用方法，前者是将甲液、乙液混合均匀后再 加入样液，使用时需水浴加热，而双缩脲试剂是先加入 A 液，造成碱性环境后再加入 B 液， 使用时无需加热。 【即时突破】 1．(2017·广东中山一中高三统测)下列与实验相关的叙述，错误的是(　　) A．去皮的苹果研磨过滤后的提取液中可检测出蛋白质 B．盐酸处理染色体能促进脱氧核糖核酸与甲基绿结合 C．无水乙醇能溶解叶绿体中的色素，可用于提取色素 D．重铬酸钾溶液可用于蛔虫细胞呼吸作用产物的检测 解析：选 D。苹果细胞中含有蛋白质，所以可以检测出蛋白质，A 项正确；观察 DNA 和 RNA 在细胞中分布的实验中，8%盐酸的作用是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细 胞，同时使染色质中的 DNA 与蛋白质分离，有利于 DNA 与染色剂结合，B 项正确；叶绿 体中的色素易溶解在有机溶剂无水乙醇中，因此可用无水乙醇提取色素，C 项正确；橙色的 重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色，但蛔虫细胞呼吸的产物不是 酒精，而是乳酸，D 项错误。 2．如表中根据实验目的，所选用的试剂与预期的实验结果，正确的是(　　) 选项 实验目的 试剂 预期的实验结果 A 观察根尖分生组织细胞 的有丝分裂 醋酸 洋红 染色体被染成红色 B 检测植物组织中的脂肪 双缩脲 试剂 脂肪颗粒被染成红色 C 检测植物组织中的葡萄 糖 甲基绿 葡萄糖与甲基绿作用，生成 绿色沉淀 D 观察 DNA 和 RNA 在细 胞中的分布 斐林试 剂、吡 罗红 斐林试剂将 DNA 染成绿色， 吡罗红将 RNA 染成红色 解析：选 A。脂肪的鉴定用苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染液，呈橘黄色(或红色)；葡萄糖用斐林 试剂鉴定，水浴加热后出现砖红色沉淀；观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布应该选用甲基 绿吡罗红混合染色剂，甲基绿将 DNA 染成绿色，吡罗红将 RNA 染成红色；染色体可被醋 酸洋红液染成深色(红色)。　 二、显微镜观察类实验 【知识整合】 1．显微镜观察的两种方式 (1)原色观察：即观察材料不用染色，直接用显微镜观察即可。相关实验有：使用高倍 显微镜观察叶绿体、观察植物细胞的吸水和失水等。 (2)染色观察：即观察材料要经染色剂染色后才可用显微镜观察。相关实验有：观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布、用高倍显微镜观察线粒体、观察细胞的有丝分裂或减数分裂等。 2．显微镜观察类实验的染色剂与材料选择 实验名称 细胞状态 装片制作 生物材料 用显微镜观察多种 多样的细胞 死细胞 直接制片 相关 细胞 生物组织中脂肪的 鉴定 活细胞或 死细胞 需用苏丹Ⅲ染液 或苏丹Ⅳ染液染 色 浸泡后 的花 生米 观察 DNA、RNA 在 死细胞 用甲基绿—吡罗 人的口腔上皮细胞 细胞中的分布 红染液 观察线粒体 活细胞 用健那绿染色 藓类叶片或菠菜叶稍带 些叶肉的下表皮 观察叶绿体 活细胞 直接制片 紫色洋葱表皮细胞 观察植物细胞的质 壁分离和复原 活细胞 直接制片 洋葱根尖分生区细胞 低温诱导植物染色 体数目的变化 死细胞 用改良苯酚品红 染液染色 蝗虫精母细胞 观察细胞的有丝分 裂 死细胞 用龙胆紫或醋酸 洋红染液染色 观察细胞的减数分 裂 死细胞 龙胆紫溶液或醋 酸洋红液染色 【即时突破】 3．(2016·高考江苏卷，19)下列实验都需要使用光学显微镜进行观察，有关实验现象描 述合理的是(　　) 实验 编号 实验名称 观察到的实验现象 ① 观察植物细胞的质壁分 离和复原 镜检 1：几乎整个紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞呈紫 色； 镜检 2：不同细胞质壁分离的位置、程度并不一致 ② 观察多种多样的细胞 菠菜叶表皮细胞由细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞 核组成；人口腔上皮细胞具有细胞核和核糖体 ③ 观察细胞的有丝分裂 洋葱根尖伸长区细胞长，液泡大；分生区细胞呈正 方形，多数细胞中呈紫色的染色体形态清晰 ④ 探究酵母菌种群数量的 动态变化 酵母细胞呈球形或椭圆形，细胞核、液泡和线粒体 的形态、数目清晰可见 A．实验①　　　　　　 B．实验② C．实验③ D．实验④ 解析：选 A。观察植物细胞的质壁分离和复原时，实验前或者刚开始发生质壁分离时， 可观察到几乎整个紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞呈紫色。紫色洋葱鳞片叶外表皮不同细胞的细 胞液浓度不尽相同，所以细胞质壁分离的程度并不一致，大多数细胞质壁分离首先发生在细 胞的角隅处，①正确；在光学显微镜下无法看到菠菜叶表皮细胞的细胞膜及人口腔上皮细胞 的核糖体，②错误；观察细胞有丝分裂时，大多数细胞处于看不到染色体的分裂间期，③错 误；在显微镜下，不经健那绿染色无法看到酵母菌的线粒体，④错误。 4．(2017·北京通州一模)下列分离鉴定实验中，一般需要使用显微镜进行观察的是(　　) A．绿叶中色素的提取和分离 B．花生子叶中脂肪的鉴定 C．菜花中 DNA 的提取和鉴定 D．生豆浆中蛋白质的鉴定 解析：选 B。用无水乙醇提取绿叶中的色素，纸层析法分离绿叶中的色素，不需用显微 镜，A 不符合题意；花生子叶中脂肪颗粒染色后需用显微镜观察，B 符合题意；DNA 的提 取用 NaCl 溶液，鉴定用二苯胺溶液，都不需用显微镜，C 不符合题意；蛋白质与双缩脲试 剂反应呈紫色，不需用显微镜观察，D 不符合题意。 5．(高考重庆卷改编)下列与实验有关的叙述，正确的是(　　) A．人的口腔上皮细胞经处理后被甲基绿染色，其细胞核呈绿色 B．剪取大蒜根尖分生区，经染色在光镜下可见有丝分裂各时期 C．叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢 D．在光镜的高倍镜下观察新鲜菠菜叶装片，可见叶绿体的结构 解析：选 A。A 项，甲基绿能将 DNA 染成绿色，可用于观察 DNA 在细胞中的分布，DNA 主要分布于细胞核中，所以用甲基绿对细胞进行染色，可以观察到细胞核呈绿色。B 项，观 察植物细胞的有丝分裂时，由于要对细胞进行解离、漂洗、染色、制片等操作，制成装片后 才能进行观察，此时细胞已经死亡，细胞将保持在细胞周期的某个特定时期，且根尖细胞分 裂期较短，未必能观察到各个时期的细胞。C 项，绿叶中色素的分离原理是：色素在层析液 中溶解度越高，则在滤纸上的扩散速度越快；反之，则扩散速度越慢。D 项，叶绿体的结构 只有在电子显微镜下才能观察到。 三、科学方法 【知识整合】 假说—演绎法、建立模型与类比推理等都是现代科学研究中常用的一些科学方法。利用 假说—演绎法，孟德尔发现了两大遗传定律；利用建立模型法，沃森和克里克发现了 DNA 双螺旋结构；利用类比推理法，萨顿提出基因位于染色体上的假说。 如：“假说—演绎法”是现代科学研究中常用的一种科学方法，以下为假说—演绎法推 理的逻辑关系。 【即时突破】 6．假说—演绎法是现代科学研究中常用的方法，包括“提出问题、作出假设、验证假 设、得出结论”四个基本环节。利用该方法，孟德尔发现了两个遗传规律。下列关于孟德尔 研究过程的分析正确的是 (　　) A．提出问题是建立在豌豆纯合亲本杂交和 F1 自交遗传实验的基础上 B．孟德尔所作假设的核心内容是“生物体能产生数量相等的雌雄配子” C．为了验证作出的假设是否正确，孟德尔设计并完成了正、反交实验 D．孟德尔发现的遗传规律可以解释所有有性生殖生物的遗传现象 解析：选 A。孟德尔通过豌豆纯合亲本杂交、F1 自交的遗传实验提出问题并进行分析、 验证，其验证所用的方法是测交；生物体产生的雌、雄配子数量不等，雌配子数量少于雄配 子；孟德尔遗传规律只能解释位于不同对同源染色体上基因的遗传现象，不能解释位于同对 同源染色体上的非等位基因的遗传情况。 7．(2017·衢州质检)某同学为验证胰岛素能降低血糖浓度、胰高血糖素能升高血糖浓度， 设计了以下实验步骤： 实验材料：健康、生长状况相似的小白鼠若干、适宜浓度的胰岛素溶液、适宜浓度的胰 高血糖素溶液、生理盐水、注射器等。 实验步骤： ①将健康、生长状况相似的小白鼠均分为 A、B、C 三组，检测小白鼠的血糖浓度，并 计算平均值。 ②给 A、B 组中的每只小白鼠注射适量适宜浓度的胰岛素溶液，给 C 组的每只小白鼠 注射________________________________________________________________________。 半小时后检测小白鼠的血糖浓度，并计算平均值。 ③给 A、C 组中的每只小白鼠注射一定量的生理盐水， ________________________________________________________________________。 请回答相关问题。 (1)请将实验步骤补充完整。 ②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)画出坐标曲线图并表示实验过程中三组小白鼠的血糖浓度变化过程。(小白鼠生命活 动对血糖的影响忽略不计) (3)胰岛素能降低血糖浓度的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 高等动物体内的胰高血糖素由________细胞分泌。 解析：(1)②根据题意，A、B 组为实验组，C 组为对照组，需要注射等量的生理盐水。③ 根据题意，A、B 两组为低血糖模型，给 A、C 组中的每只小白鼠注射一定量的生理盐水， 则需要观察 B 组的低血糖恢复情况，即需要给 B 组的每只小白鼠注射等量适宜浓度的胰高 血糖素溶液，半小时后检测小白鼠的血糖浓度，并计算平均值。(2)根据三组小鼠的处理方 法分析其血糖浓度变化，然后可以画出坐标曲线图。(3)由于胰岛素能促进细胞摄取、贮存、 利用葡萄糖，抑制氨基酸转化成葡萄糖，所以具有降低血糖的作用。高等动物的胰岛 A 细 胞可以分泌胰高血糖素。 答案：(1)②等量的生理盐水(少写等量的不可) ③给 B 组的每只小白鼠注射等量的适宜浓度的胰高血糖素溶液，半小时后检测小白鼠 的血糖浓度，并计算平均值 (2)如图所示 (横坐标必须注明两次注射) (3)胰岛素能促进细胞摄取、贮存、利用葡萄糖，抑制氨基酸转化成葡萄糖，具有降低 血糖的作用　胰岛 A 8．某雌雄同株植物花的颜色由两对基因(A 和 a，B 和 b)控制，A 基因控制色素的合成 (A：出现色素，AA 和 Aa 的效应相同)，该花的颜色随细胞液 pH 降低而变浅。其基因型与 表现型的对应关系如表所示。回答下列问题： 基因型 A_Bb A_bb A_BB、aa_ _ 表现型 粉色 红色 白色 (1)B 基因控制合成的蛋白质可能位于________上，该蛋白质的作用是 ________________，BB 和 Bb 的效应________(填“相同”或“不同”)。 (2)纯合白色植株和纯合红色植株作亲本杂交，子一代全部是粉色植株。推测该亲本杂 交组合可能为________________。 (3)为了探究两对基因(A 和 a，B 和 b)是否位于同一对同源染色体上，某课题小组选用 基因型为 AaBb 的粉色植株进行自交实验。 ①实验步骤： 第一步，粉色植株(AaBb)自交； 第二步， ________________________________________________________________________。 ②预期实验结果(不考虑交叉互换)及结论： a．若子代植株花色及比例为粉色∶白色＝1∶1，则两对基因位于一对同源染色体上； b．若子代植株花色及比例为________________，则两对基因位于两对同源染色体上； c．若子代植株花色及比例为________________，则两对基因位于一对同源染色体上。 (4)若上述两对基因位于两对同源染色体上，则粉色植株(AaBb)自交后代中，白色植株 的基因型有________种。 解析：(1)由表可知：A 基因存在的情况下，没有 B 基因，花表现为红色，出现一个 B 基因，花表现为粉色，出现两个 B 基因，花表现为白色，说明 B 基因为修饰基因，负责淡 化颜色，而且 Bb 和 BB 的效应不同。再结合题干信息，该花的颜色随细胞液 pH 降低而变 浅，说明 B 基因可降低细胞液 pH，增强细胞液的酸性，进一步推测应该是 B 基因控制合成 的蛋白质将 H＋运输进了液泡，那么该蛋白质只能是载体蛋白，位于液泡膜上。(2)纯合白色 植株和纯合红色植株作为亲本进行杂交，子一代全部是粉色植株，而粉色植株的基因型为 A_Bb，纯合红色植株的基因型只能是 AAbb，由此推测纯合白色植株的基因型为 AABB 或 aaBB。(3)若两对基因(A 和 a，B 和 b)位于两对同源染色体上，根据基因的自由组合定律， 则基因型为 AaBb 的个体的自交后代基因型及比例为 AABB∶AaBB∶aaBB∶AABb∶ AaBb∶aaBb∶AAbb∶Aabb∶aabb＝1 白色∶2 白色∶1 白色∶2 粉色∶4 粉色∶2 白色∶1 红色∶2 红色∶1 白色，因此，红色∶粉色∶白色＝(1＋2)∶(2＋4)∶(1＋2＋1＋2＋1)＝3∶6∶ 7；当基因 A、B 在同一条染色体上，基因 a、b 在另一条染色体上时，则 AaBb 自交后代基 因型及比例为 AABB∶AaBb∶aabb＝1∶2∶1，即白色∶粉色＝1∶1；若 A、b 在同一条染 色体上，a、B 在另一条染色体上时，AaBb 自交后代的基因型及比例为 AAbb∶AaBb∶aaBB ＝1∶2∶1，即红色∶粉色∶白色＝1∶2∶1。(4)若这两对基因位于两对同源染色体上，则 粉色植株(AaBb)自交后代中白色植株的基因型有 AABB、AaBB、aaBB、aaBb、aabb 5 种。 答案：(1)液泡膜　将 H＋运输进液泡　不同 (2)AABB×AAbb 或 aaBB×AAbb (3)①观察并统计子代植株花的颜色和比例　②b.粉色∶红色∶白色＝6∶3∶7　c．粉 色∶红色∶白色＝2∶1∶1 (4)5 四、同位素示踪法的应用知识整合 在解答同位素示踪法应用问题时，首先需分清所标记的化合物，根据示踪元素的移动位 置判断生化反应的进程，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。 【知识整合】 1．标记某元素，追踪其转移途径 如用 18O 标记 H2O，光合作用只产生 18O2，再用 18O 标记 CO2，光合作用只产生 O2。 证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于 H2O，而不是来自于 CO2。卡尔文等用 14C 标记的 14CO2，供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性，证明了 CO2 中的碳在光合作用 中转化成有机物中碳。用同位素 14C 标记，研究生长素的极性运输问题等。 2．标记特征元素，探究化合物的作用 如 T2 噬菌体侵染细菌的实验中，用 32P 标记噬菌体的 DNA，发现大肠杆菌体内有放射 性物质；用 35S 标记蛋白质，大肠杆菌体内未发现放射性物质。由此证明了 DNA 是噬菌体 的遗传物质。 3．标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理 如用 3H 标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用 3H 标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研 究有丝分裂过程中染色体的变化规律；用 15N 标记 DNA，证明了 DNA 复制的特点是半保留 复制。 【即时突破】 9．(2017·昆明三中、玉溪一中联考)用 3H 标记蚕豆根尖分生区细胞的 DNA 分子双链， 再将这些细胞转入含秋水仙素但不含 3H 的普通培养基中培养。若秋水仙素对细胞连续发挥 作用，则相关叙述不正确的是(　　) A．秋水仙素可抑制纺锤体的形成，但不影响着丝点的正常分裂 B．通过对细胞中不含染色单体时的染色体计数，可推测 DNA 复制的次数 C．通过检测 DNA 链上 3H 标记出现的情况，可推测 DNA 的复制方式 D．细胞中 DNA 第二次复制完成时，每条染色体的染色单体均带有 3H 标记 解析：选 D。秋水仙素可抑制纺锤体形成，使着丝点分裂后染色体不能移向细胞两极， 从而使细胞染色体数目加倍，故 A 正确；1 个 DNA 分子复制 n 次后的 DNA 数目为 2n 个， 细胞中不含染色单体时的染色体数目等于 DNA 分子数目，所以通过对细胞中不含染色单体 时的染色体计数，可推测 DNA 复制的次数，B 正确；DNA 复制一次，所有的 DNA 分子都 有一条单链含 3H 标记，DNA 第二次复制完成后，一半的 DNA 分子没有 3H 标记，由此可 以推测 DNA 的复制方式为半保留复制，C 正确；细胞中 DNA 第二次复制完成时，每条染 色体的染色单体中只有一条带有 3H 标记，D 错误。 10．(2017·江西南昌一模)苹果成熟过程中积累的糖类主要依靠果实下第一张叶片的光合 作用提供。有人将这片叶包在一透明的袋中，袋中始终保持 25 ℃及充足的 14CO2，在该叶 基部安装一个可调节叶基部温度的套环，并将茎的一段树皮(内含韧皮部)与木质部分离后用 蜡纸隔开，如图甲所示。实验开始时，套环温度调节到 20 ℃，测定 30 分钟内透明袋中的 CO2 吸收量、叶片水分散失量，同时测定含 14C 的糖在茎中各部分的分布。然后将套环温度调节 到 5 ℃时，发现含 14C 的糖从叶向果实运输的过程被抑制，继续测定 30 分钟内透明袋中的 CO2 吸收量和叶片水分散失量，测得的结果如图乙所示： (1)CO2 参与光合作用的________阶段，写出该阶段 CO2 参与的反应式： ________________________________________________________________________。 (2)停止供给 14CO2 时，叶绿体中 C5 的浓度变化是________(箭头处表示停止供给)。 (3)叶片基部温度变化对袋内叶片蒸腾作用有无影响？________。 (4)叶片基部处于低温(5 ℃)状态后 CO2 的吸收速率下降的主要原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)图甲中的实验结果：①在蜡纸隔开的韧皮部有大量 14C 而木质部没有；②在没有蜡纸 隔开的部分，韧皮部和木质部均含有 14C。实验结果表明，光合产物是通过________来进行 运输的。为了使实验更有说服力，应做的对照实验是 ________________________________________________________________________。 解析：(1)CO2 参与光合作用暗反应阶段的 CO2 的固定过程，其反应式为 CO2＋C5 ― ― →酶 2C3。(2)当停止 CO2 供应时，短时间内 C5 消耗减少，C3 继续还原生成 C5，所以细 胞内 C5 含量增加，当 C3 被还原越来越少时，C5 的生成也会不断减少，C5 含量最终不再变 化。 (3)由图乙可以看出，在 60 分钟内叶片水分的散失量始终保持不变，说明叶片基部温度 变化对袋内叶片蒸腾作用无影响。 (4)由题干和图分析可知，低温影响的是葡萄糖的运输，叶内的葡萄糖向外运输受到抑 制后，葡萄糖在叶片内不断积累进而影响叶片的光合作用，使叶片吸收 CO2 的速率下降。 (5)实验结果表明，韧皮部是运输葡萄糖的通道，木质部的葡萄糖也来自韧皮部，要想 证明此结论还需要再设置一组对照实验，即将韧皮部和木质部分离，但不用蜡纸隔开，使实 验结果更具说服力。 答案：(1)暗反应　CO2＋C5 ― ― →酶 2C3 (2)C　(3)无 (4)葡萄糖由叶向果实运输被抑制，叶片中含 14C 的糖增加 (5)韧皮部　韧皮部和木质部分离后重新密切接触(分离而不用蜡纸隔开) 11．在生命科学研究中，“放射性同位素示踪法”是常用的研究手段。请分析下列几个 科学实验，回答有关问题： (1)将大肠杆菌的 DNA 分子用 3H 标记后，放在普通培养基上繁殖两代，如图所示。该 实验有力地证明了 DNA 分子的复制方式是____________。若在此过程中，共消耗了游离的 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 183 个，则亲代 DNA 分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸________个。 (2)鲁宾和卡门用放射性 18O 分别标记 H2O 和 CO2 分子，证明了光合作用过程中产生的 O2 来自__________；卡尔文用 14C 标记的 CO2 研究光合作用暗反应过程中 C 的转移途径， 14C 在化合物中出现的顺序依次是：14CO2→__________(化合物)→__________。 (3)用含放射性元素的氨基酸培养豚鼠的胰腺细胞，研究豚鼠分泌蛋白的合成和分泌过 程，放射性在核糖体出现后，依次经过________、________和________，最后出现在细胞外。 解析：(1)用放射性同位素示踪法可以有力地证明 DNA 分子的复制方式为半保留复制。 DNA 分子复制两次，净增加 3 个 DNA 分子，此过程共消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸 183 个， 则每个 DNA 分子中含胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目为 183÷3＝61(个)，双链 DNA 分子中，腺嘌 呤脱氧核苷酸数目与胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目相等。(2)卡尔文用 14C 标记的 CO2 研究光合 作用暗反应过程中 C 的转移途径，含有14C 的 CO2 先与 C5 形成 14C3，然后在 ATP 供能和[H] 作为还原剂的作用下生成了(14CH2O)。(3)分泌蛋白形成的过程是：先在核糖体中将氨基酸合 成多肽链，然后进入内质网中加工，再运输到高尔基体中进一步加工、包装，最后分泌到细 胞膜外。 答案：(1)半保留复制　61 (2)H2O　14C3　(14CH2O) (3)内质网　高尔基体　细胞膜