通过分析3大经典实验掌握生物实验的思想精髓
一、选择题
1．下列与鲁宾和卡门“研究光合作用氧气来源实验”中对照思想不一致的是( )
A．探究温度对酶活性的影响
B．验证酶具有催化作用
C．探究酵母菌的呼吸方式
D．模拟探究细胞表面积与体积比的关系
解析：选B 鲁宾和卡门“研究光合作用氧气来源实验”中应用了对比的方法，而验证酶具有催化作用则应用了空白对照的方法。探究温度对酶活性的影响中应用了不同温度的对比；探究酵母菌的呼吸方式的实验应用了有氧和无氧条件的对比；模拟探究细胞表面积与体积比的关系的实验应用了不同大小的琼脂块对比模拟不同体积的细胞。
2．(2019届高三·溧水高级中学检测)在孟德尔“一对相对性状”实验中，下列关于“假说—演绎法”的叙述，错误的是( )
A．“遗传因子在体细胞中成对存在，在配子中单个存在”属于假说内容
B．“受精时，雌雄配子的结合是随机的”属于假说内容
C．其假说能预测测交实验的结果
D．其假说能解释融合遗传
解析：选D “假说—演绎法”中的假说内容包括四点：“生物性状是由遗传因子决定的；体细胞中遗传因子成对存在；配子中遗传因子成单存在；受精时，雌雄配子随机结合”。其假说能预测测交实验的结果，为了验证作出的假设是否正确，孟德尔设计并完成了测交实验，即让F1与隐性纯合子杂交。融合遗传是指两个亲本杂交后，双亲的遗传物质在子代体内发生混合，使子代表现出介于双亲之间的性状；孟德尔的遗传实验中，子二代出现了性状分离现象，因此其假说不能解释融合遗传。
3．在下列科学家的经典研究中，采取了同位素示踪法的是( )
①恩格(吉)尔曼发现光合作用的场所 ②梅耶指出植物通过光合作用把光能转换为化学能 ③鲁宾和卡门证明光合作用释放的O2来自水 ④卡尔文探明了CO2中的碳元素在光合作用中的转移途径 ⑤萨克斯发现光合作用的产物是淀粉 ⑥恩格(吉)尔曼发现叶绿体主要吸收红光和蓝光进行光合作用放出氧气
A．①③⑤ B．②④
C．①②⑥ D．③④
解析：选D 鲁宾和卡门以18O标记的水和CO2为材料，证明光合作用释放的O2来自水，实验中使用了同位素标记法；卡尔文用14C标记CO2，探明了CO2中的碳元素在光合作用中的转移途径，实验中同样使用了同位素标记法。本题中其他科学家的实验都没有用同位素示踪法。
6
4．已知光照对根尖中生长素分布情况的影响与光照对芽尖中生长素分布情况的影响相同。某研究人员利用水稻种子和其他相关器材进行了探究光照对植物根生长影响的实验，具体实验装置如图，分析下列说法合理的是( )
A．在玻璃缸一侧贴黑胶带的目的是避免芽接受光照后影响根的生长
B．根据生长素的两重性可知，根会向光弯曲生长
C．在单侧光照射下，根背光侧的生长素含量较多，促进生长
D．由于芽无法感受到光，因此芽的生长素来源于根尖
解析：选A 在玻璃缸一侧贴黑胶带的目的是避免芽接受光照后，生长素分布不均匀，向下运输后对根的生长造成影响；在单侧光照射下，根背光侧的生长素含量多于向光侧，但由于根对生长素较敏感，背光侧较高浓度的生长素会抑制生长，因此根会背光弯曲生长；在无光条件下，芽仍能产生生长素。
5.科学家恩格(吉)尔曼用水绵进行了如下实验：把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气和光照条件下一段时间，然后用极细的光束照射水绵不同部位，观测到一些部位有好氧细菌积聚，另一些部位没有积聚(如图所示)，由此得出的结论是( )
A．光合作用产生淀粉，场所是叶绿体
B．光合作用产生氧气，场所是叶绿体
C．光合作用产生淀粉，需要水和光照
D．光合作用产生氧气，需要二氧化碳
解析：选B 恩格(吉)尔曼选用水绵和好氧细菌作实验材料的好处：水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究；利用好氧细菌的代谢特点，通过对好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧气的部位。
6．植物的根冠内能合成一种植物激素，并且能主动地向根尖的伸长区运输；其作用与分生区合成的低浓度的IAA的作用相反，与增强植物的抗逆性有关。若对玉米根冠做以下四种处理，请根据植物激素相互作用共同调节的特点判断四个根尖可能向左弯曲生长的是( )
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解析：选B 四幅图中根尖的分生区都能产生并向上运输少量生长素，从而在根尖两侧发挥等效的促生长作用，但图B中右侧根冠内合成的与生长素起相反作用的植物激素不能向上运输，从而使右侧生长快，故根尖向左弯曲生长。
7．(2018·镇江一模，多选)下列有关生物学实验中方法和思想的叙述，错误的是( )
A．孟德尔利用假说—演绎法，对分离现象的解释属于“提出假说”
B．萨顿利用类比推理法研究蝗虫的减数分裂，证明了“基因在染色体上”
C．格里菲思利用同位素标记法，证明了S型菌中含有“转化因子”
D．在观察叶绿体的实验中，藓类的叶片薄，可以直接使用高倍镜进行观察
解析：选BCD 孟德尔对分离现象的解释属于“假说—演绎法”的“提出假说”；萨顿利用类比推理法推测基因在染色体上，摩尔根运用假说—演绎法证明基因在染色体上；格里菲思的转化实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”，能将S型细菌转化为R型细菌，但并未使用同位素标记法；用光学显微镜进行观察时，应该先用低倍镜，后用高倍镜。
8．(多选)下图表示施用IAA(吲哚乙酸)对某种植物主根长度及侧根数的影响。下列叙述错误的是( )
A．促进侧根数量增加的IAA溶液，会促进主根的伸长
B．施用IAA对诱导侧根的作用表现为低浓度促进、高浓度抑制
C．将未施用IAA的植株除去部分芽和幼叶，会导致侧根数量增加
D．与施用10－4 mol·L－1的IAA相比，未施用的植株主根长且侧根数量多
解析：选ACD 以图1 IAA浓度为0时为对照，低于100%的长度即为抑制生长，显然促进侧根数量增加的IAA溶液浓度对应的主根长度均低于100%，即抑制主根的伸长；以图2 IAA溶液浓度为0时的每株侧根数为对照，IAA溶液超过一定浓度对于诱导侧根起抑制作用；若除去部分芽和幼叶，则地上向根部运输的IAA量会减少，此时运输到根部的IAA将会低于图2的对照组，即导致侧根数目减少；对照图1和图2中IAA浓度为0和
10－4 mol·L－1时分析，未施用IAA的植株主根长、侧根数少。
二、非选择题
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9．某植物茎秆有短节与长节，叶形有皱缩叶与正常叶，叶脉色有绿色和褐色，茎秆有甜与不甜。下面是科研人员用该植物进行的两个实验(其中控制茎秆节的长度的基因用A和a表示，控制叶形的基因用B和b表示)。请回答下列问题：
(1)[实验一]纯合的短节正常叶植株与纯合的长节皱缩叶植株杂交，F1全为长节正常叶植株，F2中长节正常叶∶长节皱缩叶∶短节正常叶∶短节皱缩叶＝9∶3∶3∶1。
①从生态学方面解释上述实验中F1的性状表现有利于____________________________
______________。
②请在方框内画出实验一中F1基因在染色体的位置(用“|”表示染色体，用“·”表示基因在染色体上的位置)。
(2)[实验二]纯合的绿色叶脉茎秆不甜植株与纯合的褐色叶脉茎秆甜植株杂交，F1全为绿色叶脉茎秆不甜植株，F2中只有两种表现型，且绿色叶脉茎秆不甜植株∶褐色叶脉茎秆甜植株＝3∶1(无突变、致死现象等发生)。
①与实验一的F2结果相比，请尝试提出一个解释实验二的F2结果的假设：________________________________________________________________________。
②根据你的假设，实验二中F1产生配子的种类有______种。
③为验证你的假设是否成立，可采用________法，若实验结果为___________________
________________，则假设成立。
解析：(1)茎秆长节、正常叶更有利于植株光合作用的进行，增强其生存斗争能力。从F2的表现型比例可知控制茎秆节长、叶形的两对等位基因位于两对同源染色体上，据此可画出基因在染色体上的位置。(2)实验二的F2中只有两种表现型，且比例为3∶1，推测控制叶脉色、茎秆甜度的两对等位基因可能位于同一对同源染色体上。按照这个假设，F1能产生两种配子。为验证假设是否成立，可用测交的方法，如果假设成立，则测交结果为绿色叶脉茎秆不甜与褐色叶脉茎秆甜的比例为1∶1。
答案：(1)①增加光合作用能力，增强生存斗争能力 ② (2)①两对等位基因位于一对同源染色体上 ②2 ③测交 绿色叶脉茎秆不甜∶褐色叶脉茎秆甜＝1∶1(其他答案合理也可)
10．(2018·南通考前预测卷)洋葱根尖是有丝分裂实验的良好材料，但传统洋葱根尖培养方法生根率较低，为探究提高洋葱生根率的条件，某实验小组以生长素(IAA)和细胞分裂素(6BA)为材料进行实验，主要步骤及结果如下：
①选取饱满光亮、鳞茎盘大的洋葱18个，随机均等分为6组(每组3个洋葱)，编号。
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②用生长调节剂对洋葱底部进行处理。
③在适宜温度下，用水培法培养洋葱，每隔2 d换一次水。
④每隔3 d统计洋葱生根数，实验结果如下表所示。
实验
编号
植物
激素
质量浓度(mg/L)
处理
时间
平均生根条数
3 d
6 d
9 d
12 d
15 d
1
IAA
50
速蘸
6.00
4.33
4.33
4.33
0.67
2
100
10 min
0.67
2.00
2.00
4.00
1.33
3
150
5 min
17.67
21.00
21.00
19.33
19.67
4
6BA
50
速蘸
16.33
22.33
22.33
21.00
15.67
5
100
10 min
18.67
45.33
45.33
51.67
27.00
6
150
5 min
60.67
67.33
67.33
111.33
111.67
请回答。
(1)本研究主要运用的生物学原理是____________________________________________
_____________________________________________________________________。
本研究的自变量有_________________________________________________________。
(2)本研究的主要实验步骤还不够严谨，请补充：_______________________________
________________________________________________________________________。
(3)有同学提出可以每组洋葱相同时间内平均生根长度作为实验的观察指标，你认为合理吗？________，理由是__________________________________________________________
______________________________。
(4)培养的9 d内，第2组实验的生根数比第1组实验__________，其原因是______________________________________________________________________________
________________________________。
(5)根据表中实验结果推测水培洋葱生根的最佳方法是____________________________
______________________________。
解析：(1)本研究主要运用的生物学原理是在一定浓度范围内，生长素(IAA)和细胞分裂素(6BA)能够促进植物生根；根据表格数据可知，本研究的自变量有IAA、6BA
6
溶液的浓度和处理时间。(2)本研究的主要实验步骤还不够严谨，应以清水处理设置对照组，保证氧气的供应，防止根细胞进行无氧呼吸。(3)因为该实验的目的是探究提高生根率的条件，并非探究促进生根长度的条件，因此，以每组洋葱相同时间内平均生根长度作为实验的观察指标不合理。(4)培养的9 d内，第2组实验的生根数比第1组实验少，其原因是第2组实验IAA的浓度大、处理时间长，促进作用没有第1组实验强(甚至对洋葱生根起了抑制作用)。(5)实验结果表明，水培洋葱生根的最佳方法是用质量浓度为150 mg/L的6BA 溶液处理
5 min，生根率最高。
答案：(1)在一定浓度范围内，生长素(IAA)和细胞分裂素(6BA)能够促进植物生根 IAA、6BA溶液的浓度和处理时间 (2)以清水处理设置对照组，保证氧气的供应，防止根细胞进行无氧呼吸 (3)不合理 因为该实验的目的是探究提高生根率的条件，并非探究促进生根长度的条件 (4)少 第2组实验 IAA的浓度大、处理时间长，促进作用没有第1组实验强(甚至对洋葱生根起了抑制作用) (5)用质量浓度为150 mg/L的6BA 溶液处理5 min
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