1、实验专题讲座3 实验目的、原理和假设一、正确写出实验目的一、正确写出实验目的实验目的要探究或者验证的某一事实或者做了该实验后，要解决什么问题。(1)实验目的的书写与表达：实验目的的内容包含研究对象、研究现象(因变量)和作用于对象的因素(自变量)，格式为“探究(验证)(自变量)对(因变量)的影响”或“探究(验证)(因变量)与(自变量)的关系”等。(2)实验目的的确认方法根据题目信息，直接写出实验目的。根据实验装置或实验现象，推断实验目的。根据实验步骤反推实验目的。专练专练1(2021广东揭阳调研，节选广东揭阳调研，节选)人类对遗传物质的探索经历了漫长的过程。回答下列问题：艾弗里所做的肺炎双球菌体
2、外转化实验如下：S型菌的蛋白质或多糖R型菌只有R型菌S型菌的DNAR型菌R型菌S型菌S型菌的DNADNA酶R型菌只有R型菌增设实验的目的是证明_。答案答案无DNA则转化一定不能发生解解析析艾弗里的实验增加了艾弗里的实验增加了DNA和和DNA酶的实验，酶的实验，组实验互相对照，说组实验互相对照，说明明DNA是使是使R型菌发生转化的唯一物质，没有型菌发生转化的唯一物质，没有DNA，则，则R型菌不能转化为型菌不能转化为S型菌。型菌。专练专练2(2020河北衡水模拟，节选河北衡水模拟，节选)小麦的穗发芽率影响其产量和品质。取穗发芽时间相同、质量相等的红粒和白粒小麦种子(穗发芽率不同)，分别加蒸馏水研磨
3、并制成提取液(去淀粉，两种种子中淀粉酶种类相同)，在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如表所示(“”数目越多表示蓝色越深)：分组步骤红粒管白粒管对照管加样0.5 mL提取液0.5 mL提取液蒸馏水加缓冲液/mL111加淀粉溶液/mL11137 保温适当时间后，终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色显色结果本实验的实验目的是_。答案答案探究种子中淀粉酶含量与穗发芽率的关系解析解析一个探究性实验的实验目的的文字表述，一般有两种答题模式。一个探究性实验的实验目的的文字表述，一般有两种答题模式。模式模式1：探究：探究_(自变量自变量)对对_(因变量因变量)的影响的影响(侧重生物学原理的研侧重生
4、物学原理的研究究)；模式模式2：探究：探究_(因变量因变量)与与_(自变量自变量)的关系的关系(侧重两个变量之间的侧重两个变量之间的“量量”的关系的关系)。由试题给出条件由试题给出条件“取穗发芽时间相同、质量相等的红粒和白粒小麦种子取穗发芽时间相同、质量相等的红粒和白粒小麦种子(穗发芽穗发芽率不同率不同)”可知，本实验自变量为可知，本实验自变量为“穗发芽率不同穗发芽率不同”，由实验步骤和实验结果可，由实验步骤和实验结果可知，因变量具体测定指标为淀粉的剩余量，故因变量应为淀粉酶的含量。由此知，因变量具体测定指标为淀粉的剩余量，故因变量应为淀粉酶的含量。由此可写出两个答案。可写出两个答案。解析解析
5、答答案案1：探究小麦穗发芽率对淀粉酶含量的影响。：探究小麦穗发芽率对淀粉酶含量的影响。答案答案2：探究种子中淀粉酶含量与穗发芽率的关系。：探究种子中淀粉酶含量与穗发芽率的关系。鉴于本实验只是研究两个变量之间的鉴于本实验只是研究两个变量之间的“量量”的关系，故模式的关系，故模式2更适合用于表述更适合用于表述本实验的实验目的，甄选本实验的实验目的，甄选“答案答案2”作为本题参考答案。作为本题参考答案。二、准确写出实验原理二、准确写出实验原理实验原理就是进行实验的理论依据，包括选择实验材料的依据、作出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象与结果的依据和确定观测指标的依据。(1)实验原理一般由三
6、段组成：自变量和因变量的关系因变量的观测指标实验过程描述。(2)实验原理中“因变量的观测指标”可作为实验结果的参考，有些题目要求对实验结果进行分析，其考查的是实验原理，所以对实验结果分析时合理套用实验原理即可。专练专练3(2017全国卷全国卷，29改编改编)某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质进行研究。请回答下列问题。(1)可用化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，原理是_。(2)可以用同位素标记法研究该病毒遗传物质种类，将宿主细胞放在含某种有放射性标记的核苷酸的培养基中培养，再用该病毒侵染被标记的宿主细胞，一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。培养基中的各种核苷酸_(填
7、“是”或“不是”)都需要标记，理由是_。答案答案(1)DNA含有的五碳糖是脱氧核糖且含碱基T，RNA含有的五碳糖是核糖且含碱基U，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒遗传物质中五碳糖或含氮碱基的种类，据此判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA(2)不是若对各种核苷酸都进行放射性标记，则无论该新型病毒是DNA病毒还是RNA病毒，在子代病毒中均能检测到放射性解析解析本实验的目的是探究该新型病毒遗传物质的种类。本实验的目的是探究该新型病毒遗传物质的种类。(1)病毒只有一种核酸，病毒只有一种核酸，DNA或者或者RNA，二者在化学组成上的不同是，二者在化学组成上的不同是DNA含有的五碳糖是脱氧核糖，
8、含有的五碳糖是脱氧核糖，RNA含有的五碳糖是核糖；含有的五碳糖是核糖；DNA特有的碱基是特有的碱基是T，RNA特有的碱基是特有的碱基是U，因此，因此，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒的五碳糖或含氮碱基的种类，从可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒的五碳糖或含氮碱基的种类，从而判断该病毒的遗传物质是而判断该病毒的遗传物质是DNA还是还是RNA。(2)核苷酸包括两类，一类是脱氧核苷酸包括两类，一类是脱氧核糖核苷酸，另一类是核糖核苷酸，培养基中，只需将脱氧核糖核苷酸或者核核糖核苷酸，另一类是核糖核苷酸，培养基中，只需将脱氧核糖核苷酸或者核糖核苷酸进行放射性标记，如果都进行放射性标记，那么
9、无论新型病毒的遗传糖核苷酸进行放射性标记，如果都进行放射性标记，那么无论新型病毒的遗传物质是物质是DNA还是还是RNA，收集到的子代病毒中均能检测到放射性，无法得出实验，收集到的子代病毒中均能检测到放射性，无法得出实验结论。结论。专练专练4(2021广东五校模拟，节选广东五校模拟，节选)科学家发现一种单链RNA肿瘤病毒，能够诱发小鼠细胞癌变，患白血病。请回答下列问题。(1)RNA在生物体内具有多种作用，除可作为遗传物质外，还有(答出两点即可)。(2)该病毒能使小鼠患白血病，且它是一种逆转录病毒，其致癌的机理可能是。(3)另有一种该病毒的突变株(甲)，缺失了15%的RNA序列，不能诱发小鼠患白血
10、病。为了找到RNA上与诱发癌变有关的部位，除对核酸测序结果进行比较之外，请再寻找一种方案，简述思路：提取两种病毒的RNA后，分别经逆转录形成相应的单链DNA，然后。答案答案(1)作为蛋白质合成的模板；识别密码子并运输氨基酸；降低化学反应的活化能；核糖体的组成成分等(答出任意两点即可)(2)经逆转录形成的DNA插入到小鼠染色体上，引起原癌基因和抑癌基因等发生突变(答案合理即可)(3)对两种单链DNA进行分子杂交，不能配对的区域所对应的RNA区域即诱发癌变有关的部位解析解析(1)有的有的RNA病毒的遗传物质是病毒的遗传物质是RNA，mRNA作为携带遗传信息的信使，作为携带遗传信息的信使，是控制合成
11、蛋白质的直接模板；是控制合成蛋白质的直接模板；tRNA可以运输氨基酸；可以运输氨基酸；rRNA是核糖体的组成是核糖体的组成成分；有些成分；有些RNA还具有催化功能等。还具有催化功能等。(2)将将“致癌致癌”与与“逆转录逆转录”联系在一起的联系在一起的很可能是很可能是“基因突变基因突变”，经逆转录可以生成，经逆转录可以生成DNA片段，并融合到宿主细胞染色片段，并融合到宿主细胞染色体上，而癌变是原癌基因和抑癌基因等发生突变的结果，所以逆转录病毒致癌体上，而癌变是原癌基因和抑癌基因等发生突变的结果，所以逆转录病毒致癌的机理是经逆转录生成的的机理是经逆转录生成的DNA片段插入到小鼠染色体上，引起原癌基
12、因和抑癌片段插入到小鼠染色体上，引起原癌基因和抑癌基因等发生突变。基因等发生突变。(3)由题意知，该病毒由题意知，该病毒RNA上与诱发癌变有关的部位位于缺失上与诱发癌变有关的部位位于缺失的的RNA序列中，所以我们可以将缺失部分序列的序列中，所以我们可以将缺失部分序列的RNA与正常与正常RNA直接进行比直接进行比较，即题中已给方案。题目要求再找一种方案，沿着题中思路较，即题中已给方案。题目要求再找一种方案，沿着题中思路“经逆转录形成经逆转录形成相应的单链相应的单链DNA”，应该联想到通过比较经逆转录形成的单链，应该联想到通过比较经逆转录形成的单链DNA间接对该病间接对该病毒和甲进行比较，问题变成
13、了比较两种单链毒和甲进行比较，问题变成了比较两种单链DNA的碱基序列，可以采用的碱基序列，可以采用DNA分分子杂交技术，不能配对的区域，就是与诱发癌变有关的部位。子杂交技术，不能配对的区域，就是与诱发癌变有关的部位。三、规范写出实验假设三、规范写出实验假设假设是指用来说明某种现象但未经证实的论题，是对研究结果的预测，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，假设是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。假设的提出可能正确也可能错误，假设要能解释题目现象或与题干相符。一般情况下，若是实验中要求写出假设，我们应根据平时积累的知识，写出认为最可能的一种假设。专练专练5(2014全国卷
14、全国卷，29改编改编)用浓度为2%的秋水仙素溶液处理植物分生组织56小时，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温(如4)处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体的加倍呢？请对这个问题进行实验探究。(1)针对以上问题，根据所学知识可作出的假设是_。(2)提出上述假设的依据是_。答答案案(1)用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖，能够诱导细胞内染色体加倍(2)洋葱根尖具有分生区，分生区细胞可以通过有丝分裂进行增殖，用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，使染色体不能被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，导致细胞内染色体数目加倍解析解析(1)本题中，从实验程序上看，用秋水仙素
15、溶液处理植物分生组织能够诱本题中，从实验程序上看，用秋水仙素溶液处理植物分生组织能够诱导细胞内染色体加倍是通过实验得到的结论导细胞内染色体加倍是通过实验得到的结论(秋水仙素可诱导细胞染色体加倍秋水仙素可诱导细胞染色体加倍)；而低温而低温(如如4 )处理水培的洋葱根尖是否也能诱导细胞内染色体的加倍是进一步处理水培的洋葱根尖是否也能诱导细胞内染色体的加倍是进一步提出的问题，针对这个问题的假设只有两种情况：能或不能。由于我们在人教提出的问题，针对这个问题的假设只有两种情况：能或不能。由于我们在人教版生物教材必修版生物教材必修2第第88页实验中学习过页实验中学习过“用低温处理植物分生组织细胞，能够抑用
16、低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化。于是，植物细胞染色体数目发生变化。”根据这一科学知识，可判断提出的假根据这一科学知识，可判断提出的假设应是用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖，能够诱导细胞内染色体加倍。设应是用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖，能够诱导细胞内染色体加倍。(2)考查实验原理，考查实验原理，“低温能诱导染色体加倍低温能诱导染色体加倍”只是答题的方向，所写答案是否只是答题的方向，所写答案是否得分则取决于叙述是否准确
17、、全面，要表达出得分则取决于叙述是否准确、全面，要表达出“洋葱根尖具有分生区洋葱根尖具有分生区”“分生分生区细胞可以通过有丝分裂进行增殖区细胞可以通过有丝分裂进行增殖”“用低温处理植物分生组织细胞，能够抑用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成制纺锤体的形成”三个要点。三个要点。专练专练6(2021山西长治期末山西长治期末)通常DNA分子复制从一个复制起始点开始，有单向复制和双向复制，如下图所示：放射性越高的3H胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(3H脱氧胸苷)在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。请利用放射性自显影技术、低放射性3H脱氧胸苷和高放射性3H脱氧胸苷，设计实验以确定大肠杆
18、菌DNA复制的方向，请简要写出实验思路，并预期实验结果与结论。_。答案答案实验思路：复制开始时，首先用含低放射性3H脱氧胸苷培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性3H脱氧胸苷的培养基中继续培养，然后用放射自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况结果与结论：若复制起点处银颗粒密度低，复制起点一侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为单向复制；若复制起点处银颗粒密度低，复制起点两侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为双向复制解析解析依题意可知，该实验的目的是确定大肠杆菌依题意可知，该实验的目的是确定大肠杆菌DNA复制的方向。实验原理复制的方向。实验原理是：是：放射性越高的放射性越高的3H
19、胸腺嘧啶脱氧核糖核苷胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(3H脱氧胸苷脱氧胸苷)在放射自显影在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。3H脱氧胸苷是脱氧胸苷是DNA复制的原复制的原料；依据料；依据DNA的半保留复制，利用的半保留复制，利用3H标记的低放射性和高放射性的脱氧胸苷使标记的低放射性和高放射性的脱氧胸苷使新形成的同一条新形成的同一条DNA子链上出现低放射性区段和高放射性区段。子链上出现低放射性区段和高放射性区段。利用放射自利用放射自显影技术，检测子链上银颗粒密度的高低及其分布来判断显影技术，检测子链上银颗粒密度的高低及其分布来判断DNA复制的方向。综复
20、制的方向。综上分析可知该实验思路为：复制开始时，首先用含低放射性上分析可知该实验思路为：复制开始时，首先用含低放射性3H脱氧胸苷培养脱氧胸苷培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性3H脱氧胸苷的培养基中继脱氧胸苷的培养基中继续培养，用放射自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况。结续培养，用放射自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况。结果与结论：若果与结论：若DNA分子复制为单向复制，则复制起点处银颗粒密度低，远离复分子复制为单向复制，则复制起点处银颗粒密度低，远离复制起点的一侧银颗粒密度高；若制起点的一侧银颗粒密度高；若DNA分子复制为双向复制，则复制起点处银颗分子复制为双向复制，则复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高。粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高。
