生物高三二轮复习系列专题六 热点题型11 开放性实验设计题的解题分析

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1、 (2017 全国， 29)根据遗传物质的化学组成， 可将病毒分为 RNA 病毒和 DNA 病毒两种类型。 有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。 假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培 养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出(1)实验思路，(2)预期 实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组) 答案 (1)实验思路：甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种 新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标 记胸腺嘧

2、啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。 (2)结果及结论：若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为 RNA 病毒；反之为 DNA 病毒。 解析 (1)根据病毒只能寄生于活宿主细胞中，利用宿主细胞内的碱基合成自身的核酸，再根 据 DNA 和 RNA 的化学组成存在差异，如 DNA 特有的碱基是 T，而 RNA 特有的碱基是 U， 因此可用放射性同位素分别标记碱基 T 和碱基 U， 通过检测子代的放射性可知该病毒的类型。 根据分析，本实验思路：甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后 接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。 乙组：将宿主细胞

3、培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段 时间后收集病毒并检测其放射性。 (2)若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为 RNA 病毒；反之为 DNA 病毒。 开放型实验设计题是一种思维开放性试题，它的解题思维方向不唯一，试题所引发的思维是 一种呈扇形发散的思维，可能会有若干种不同的解题方法。此类试题有利于考查多向思维、 求异思维以及创新能力，是近年高考题考查的重要题型之一。 1开放型实验设计题可分为条件开放型和结论开放型 (1)条件开放型试题： 特点是题目条件不完备， 答题的条件不充足， 答题的原理或依据不明确， 可以有多种实验方案，但最终结论只有一个。 (2)结论开放

4、型试题：特点是试题改变了传统试题“答案唯一”的做法，变“答案唯一”为 “答案不唯一”。此类试题的多种答案都符合试题的全部条件和要求。 2开放性实验题的解答策略 (1)确定实验目的，找出实验变量：首先要根据实验的目的找出实验的自变量，如：上面的考 题示例中的实验目的是“探究某种病毒的遗传物质是 DNA 还是 RNA”，实验的变量要体现 出二者的差异，很容易想到 DNA 中特有碱基 T，RNA 中特有碱基 U，由此确定实验的自变 量是碱基种类不同。 (2)找准实验材料，思考实验方法：结合给出的实验材料和试剂等，思考实验的方法。如：上 面的考题示例中明确提出用体外培养的宿主细胞为材料， 运用放射性同

5、位素标记法进行实验， 联想到病毒营寄生生活，只能用活细胞培养，从而确定实验的方法是先用培养基培养细胞， 再用病毒去侵染细胞。 (3)结合实验变量，写出实验思路：根据上述分析，写出基本思路，要点名两点：“怎么做” 和“看什么”，前者紧扣自变量描述，后者紧扣因变量描述。如上面的考题示例中的实验思 路也可以概括为： 将宿主细胞分为甲、乙两组，甲组培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，乙组培养在含 有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。(“怎么做”) 培养一段时间后分别收集两组的病毒并检测其放射性。(“看什么”) (4)分析现象结果，结论回扣目的：探究性实验需要讨论，运用假设法确定结果和结论

6、的对应 关系， 推理过程为： “假设结论 1 成立， 会出现结果 1； 假设结论 2 成立， 会出现结果 2； ”。 然后书写答案，模式为“若结果 1，则结论 1；若结果 2，则结论 2；”。 验证性实验不 需要讨论，即“结果，结论。” 1RNA 病毒有的能利用 RNA 自我复制完成增殖，有的需要通过逆转录才能完成增殖。科学 家发现放线菌素 D 能与 DNA 形成复合体，阻碍 RNA 聚合酶发挥功能。现有一种新型 RNA 病毒，请以体外培养的宿主细胞、显微镜等材料和用具，设计实验确定该种病毒的增殖类型， 简要写出实验思路并预测实验结果及结论。(提示：设计对照实验；病毒增殖可使宿主细 胞裂解)

7、(1)实验思路：_ _ _。 (2)实验结果及结论：_ _ _。 答案 (1)将体外培养的宿主细胞均分为甲、乙两组，甲组用放线菌素 D 处理，乙组不做任 何处理；用新型 RNA 病毒分别感染甲、乙两组宿主细胞，在相同且适宜条件下培养相同 一段时间；用显微镜观察两组细胞的裂解情况 (2)若甲、乙两组细胞均破裂，说明该病毒通过 RNA 自我复制完成增殖；若甲组细胞不破裂， 乙组细胞破裂，说明该病毒需要通过逆转录完成增殖 解析 病毒只能寄生在活宿主细胞内， 而放线菌素 D 能与 DNA 形成复合体， 阻碍 RNA 聚合 酶发挥功能，因此该实验的自变量为宿主细胞是否被放线菌素 D 处理，看看 RNA

8、病毒能否 增殖。宿主细胞被放线菌素 D 处理后再感染病毒，若病毒能增殖，宿主细胞会破裂，说明该 病毒通过 RNA 自我复制完成增殖，否则说明该病毒需要通过逆转录完成增殖。 2已知垂体受到下丘脑和甲状腺的双重调节，使生物体内促甲状腺激素(TSH)含量保持相对 稳定。为进一步验证下丘脑和甲状腺对垂体 TSH 分泌量的调节作用，请根据以下提供的实验 材料，设计实验并分析。 实验材料：动物细胞培养瓶若干和其他相关的培养和测定仪器、大白鼠的下丘脑细胞悬液和 垂体细胞悬液、动物细胞培养液(不含 TSH)、甲状腺激素溶液。 (要求与说明：细胞培养条件适宜；TSH 含量测定的具体方法不作要求。) (1)实验思

9、路：_ _ _ _。 (2)预测实验结果：_ _ _。 答案 (1)实验思路 取四个动物细胞培养瓶，分别标号为 A、B、C、D，各加入等量的动物细胞培养液； A：加入垂体细胞悬液；B：加入垂体细胞悬液甲状腺激素溶液；C：加入垂体细胞悬液 下丘脑细胞悬液；D：加入下丘脑细胞悬液； 将上述四个动物细胞培养瓶放在相同且适宜的条件下培养相同一段时间； 测定各培养瓶中 TSH 的含量并记录。 (2)A 瓶作为对照组；B 瓶 TSH 的分泌比 A 瓶减少；C 瓶 TSH 的分泌比 A 瓶增加；D 瓶检测 不到 TSH 解析 (1)本实验的目的是验证下丘脑和甲状腺对垂体 TSH 分泌量的调节作用。取四个动物

10、 细胞培养瓶，分别标号为 A、B、C、D，各加入等量的动物细胞培养液。A：加入垂体细胞 悬液(作为对照)；B：加入垂体细胞悬液甲状腺激素溶液(验证甲状腺对垂体 TSH 分泌量的 调节作用)；C：加入垂体细胞悬液下丘脑细胞悬液(验证下丘脑对垂体 TSH 分泌量的调节 作用)；D：加入下丘脑细胞悬液。将上述四个动物细胞培养瓶放在相同且适宜的条件下培养 相同一段时间后测量各培养瓶中 TSH 的含量。 (2)预测实验结果：A 瓶作为对照组；B 瓶加入甲状腺激素，甲状腺激素达到一定浓度后，会 反馈给垂体抑制 TSH 的分泌；C 瓶下丘脑通过释放促甲状腺激素释放激素(TRH)，来促进垂 体合成和分泌促甲状

11、腺激素(TSH)；D 瓶检测不到 TSH。 3(2019 西安调研)某多年生植物(2n10)茎的高度由一对等位基因(E 和 e)控制。研究发现： 茎的高度与显性基因 E 的个数有关(EE 为高秆、Ee 为中秆、ee 为矮秆)，并且染色体缺失会 引起花粉不育。育种工作者将一正常纯合高秆植株(甲)在花蕾期用 射线照射后，让其自交， 发现子代有几株中秆植株(乙)，其他均为高秆植株。子代植株(乙)出现的原因有三种假设： 假设一：仅由环境因素引起； 假设二： 射线照射植株(甲)导致其发生了隐性突变； 假设三： 射线照射植株(甲)导致一个染色体上含有显性基因的片段丢失。 (1) 射线照射花蕾期的植株(甲)

12、后，植株叶芽细胞和生殖细胞均发生了突变，但在自然条件 下， 叶芽细胞突变对子代的性状几乎无影响， 其原因是_ _。 (2)现欲确定哪个假设正确，请说明实验思路并预期实验结果及结论： 实验思路： _ _。 实验结果及结论： _ _ _ _。 答案 (1)突变发生在体细胞中(体细胞突变)，一般不能遗传给子代 (2)将中秆植株(乙)在环境条件相同且适宜的自然条件下单株种植，并严格自交，观察并统 计子代的表现型及比例 若子代性状全为高秆，则假设一正确；若子代性状高秆中秆矮秆121，则假设二 正确；若子代性状高秆中秆11，则假设三正确 解析 (1)叶芽细胞属于体细胞，而体细胞突变一般不遗传给子代，因此植

13、株叶芽细胞突变对 子代的性状几乎无影响。 (2)探究中秆植株出现的原因，应利用该植株进行实验，可将中秆植株(乙)在环境条件相同且 适宜的自然条件下单株种植，并严格自交，观察并统计子代的表现型及比例。若假设一正确， 该变异仅由环境因素引起， 则该植株的基因型为 EE， 自交子代都表现为高秆； 若假设二正确， 射线照射植株(甲)导致其发生了隐性突变，则该植株的基因型为 Ee，自交子代的基因型及 比例为 EEEeee121， 即子代表现型及比例为高秆中秆矮秆121； 若假设 三正确， 射线照射植株(甲)导致一个染色体上含有显性基因的片段丢失，用 O 表示，则该 植株的基因型为 EO，由于染色体缺失会引起花粉不育，则其自交子代的基因型及比例为 EEEO11，即子代表现型及比例为高秆中秆11。