第49讲 探究性实验 高考生物复习

[答案](1)不能，因为蒸馏水和镁盐溶液均缺乏植物必需矿质元素而使两组植物生长均不正常；(2)不能，因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子；(3)不能，因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子；(4)取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器，对照组盛有含植物必需各种矿质元素的完全营养液，实验组盛有不含镁离子的完全营养液，两组置于相同的适宜条件下培养，并对溶液通气，观察比较两组植物的生长发育情况。
二、能力提升技巧
设计实验时涉及到两个很重要的步骤，就是控制变量和给出可操作定义。
⑴控制变量   在一个设计良好的实验中，除了要观察的变量以外，其余变量都应始终保持相同。变量是指实验中可以变化的因子。其中人为改变的因子称作调节变量。而其他的因子都应保持不变。随着调节变量变化而变化的因子称为应变量。应变量是为了得到实验结果而需要观察或测量的指标。除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。绝大多数对照实验都要设立对照。
⑵自定义  设计实验的另一个重要方面就是要有清楚的实用性的定义。实用性定义是指一个说清楚某个变量该如何进行测量，或者某个术语该如何定义的陈述。
[例5]抗原和抗体都有特异性，所以，带有不同抗体的淋巴细胞亦有特异性。这么多种类的淋巴细胞是怎样来的?是天生的还是后天分化出来的?有人认为淋巴细胞最初并不是分别带有不同抗体的，只有在它们与抗原分子接触之后，在抗原分子的影响下才分化出与抗原分子的抗原决定子互补的抗体。这一学说称为教导说。另一学说认为，淋巴细胞不需要抗原的作用，就已分化为多种带有不同抗体的细胞了。当一种抗原侵入人体后，在无数种淋巴细胞中，只有表面本来就带有和这种抗原互补的受体的少数淋巴细胞能和抗原结合。一经结合，这种淋巴细胞就恢复了分裂的能力，连续分裂产生大量带有同样抗体的淋巴细胞群。这一群细胞由于是同一来源的，所以称为克隆，这就是克隆选择学说。试设计同位素标记实验证明。
实验步骤及结果：
㈠准备三组同样实验小白鼠a、b、c。
㈡给小白鼠a、b以高剂量的同位素标记的某抗原，结果小白鼠不发生免疫反应；给小白鼠c以同样剂量的正常的(无同位素标记)同样抗原，结果小白鼠发生免疫反应；
［注：高剂量的同位素标记的抗原能够全部杀死带有互补抗体的淋巴细胞］
㈢                                                      
结论：               学说正确
问题：c组小白鼠及其处理的作用是            
[解析]解答本题首先要明白教导说和克隆选择学说的要点：前者认为特意性抗体是抗原侵入后诱导形成的，事先并不存在；后者认为无论是否有抗原侵入，各种特意性抗体是先天存在的。其次，利用同位素标记的抗原与抗体的特意性结合控制变量。
[答案]支持克隆选择学说：㈢此时给小白鼠a正常的(无同位素标记)同样抗原，结果小白鼠不发生免疫反应；给该小白鼠b正常的(无同位素标记)其他抗原，结果小白鼠发生免疫反应；支持教导说：㈢此时给小白鼠a正常的(无同位素标记)同样抗原，结果小白鼠发生免疫反应；给该小白鼠b正常的(无同位素标记)其他抗原，结果小白鼠发生免疫反应；(说明：实验结果应与观点一致)   问题：作对照；并不影响小白鼠发生免疫反应
[解题技巧]设计实验的基本原则是尽量孤立因素和固定条件，一般都是强调在实验中只改变一个因素。换句话说，实验的成功与否取决于实验者对变量(实验过程中所被操纵的特定条件或因素)的有效控制，即确保“单一变量”的实验观测，尽量避免无关变量和减少额外变量，为此设置实验对照和作平行实验以排除无关变量，是增加实验结果可信度和说明力的重要措施。如本例控制变量的方法是同位素标记的抗原控制，即设计有或无相应效应B淋巴细胞两种情况，并在该情形下作对照实验，观察其不同的免疫反应。
三、基础能力测试
1．炭疽热是由碳疽芽孢杆菌引起的，它可引起动物组织水肿，粘膜出血造成死亡。法国著名科学家巴斯德在研究牲口炭疽病时进行了如下实验：把实验绵羊用毒性已削弱的炭疽芽孢杆菌制剂注射，这些绵羊感染后没有发病。四天后，对实验绵羊注射毒性很强的炭疽芽孢杆菌制剂，经过一段时间看，实验绵羊全部正常生活。本实验的结论是：实验绵羊获得了免疫力。
请回答以下问题：
(1)①实验绵羊在第二次注射炭疽芽抱杆菌后没有发病，其原理是绵羊体内产生了相应的抗体，从而获得免疫力，这属于     免疫。
②毒性极弱的炭疽芽孢杆菌进入绵羊体内作为抗原起作用，使其体内产生了具有免疫力的物质，请写出所有与该物质产生有关的细胞名称       
(2)我们认为仅用该实验过程还不足以严密论证以上结论，请在上述实验的基础上补充相应的实验设计原则、步骤、预测结果。
①实验设计原则：

②操作步骤：

③预测结果：

2．大气污染物可普遍引起植物中游离脯氨酸含量的变化，并认为这是植物受环境影响的一种生理反应和细胞结构及功能受损的表现。酸雨对植物脯氨酸的变化和危害的关系如何呢?
某小组在老师的协助下，制定了课题研究的初步计划并进行下述实验过程。
一、材料与方法
本研究的供试植物为伯乐树、翅荚木、香椿、刺槐。
种子首先进行消毒与育苗，当苗木生长到一定高度后，选取生长好和长势相近的苗木移至适宜的培养钵或木箱中栽培，按常规盆栽方法管理，经20天左右的缓苗期，分别用pH=5、pH=3、pH=2的硫酸型人工模拟酸雨进行喷洒处理，每天喷洒五次，每次以喷湿为准，每次喷洒量约为500mL，重复7—9次。每次喷洒前观察和调查植株生长和受害情况，并分别收集和统计落叶，对脯氨酸含量进行测定。
二、试验结果
1．叶片脯氨酸含量的变化，随酸雨pH下降而递增，酸雨pH越低，脯氨酸增加的幅度越大。当pH为2时，伯乐村、翅荚木、香椿、刺槐的增加幅度分别为131.4%、126.1%、124.5%和99.1%。
2．根系脯氨酸含量的变化与叶相反，随酸雨pH下降而递减，当出为2时，其减少幅度在3％一8％之间。
三、分析并回答：
(1)该实验为        性实验(探索性或验证性)
(2)从实验结果看该实验方法中还应增设何种处理               

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