经典实验

经典实验重点导讲经典实验是科学家精心思考、巧妙设计，反复实践，经后人多次重复证明是正确的一些最具代表性的实验。

经典实验常常与生物学发展史密切联系，是学生获得生物学实验方法的重要途径。

剖析经典实验，让学生在理解实验设计思想的基础上，对实验材料的选取、实验条件的控制、实验对照的设置、实验结果的分析等方面作深入剖析，有助于学生建立科学实验的思维方法，感悟科学家们不懈的追求精神和严谨的治学态度。

经典实验是高考实验命题的重要素材来源。

高考生物实验题一般来自教材中某一个或几个实验；也可能来自对教材理论问题或社会实际问题的实验化探索；还可能是对生物学经典实验过程的再发现和再认识。

如2005年理综天津卷“重力影响生长素的重新分配”，实质上就是对生长素发现过程中经典实验的拓展与深化；再如2004年理综全国卷Ⅱ“胰高血糖素的作用”、2005年理综全国Ⅰ卷“胰岛素的作用”都是对动物激素研究中经典实验的再现。

经典实验是培养学生科学思想和科学方法的重要途径。

从经典实验中回顾科学家探索过程，培养科学思维方法，学会实验设计。

如从光合作用的发现、生长素的发现等经典实验中领会实验对照的设置、实验结果的分析，达到提升实验设计和实验分析的能力。

经典实验是学生获取知识的平台。

经典实验本身蕴涵着众多生物学知识，如“肺炎双球 菌转化实验”中，从“加热处理”中，理解运用灭活方法来研制疫苗；从如何实现R 型转化成S 型过程中，理解广义上的基因重组，这些对经典实验内容的再挖掘在高考题经常出现。

典例调研考点一 细胞膜成分的测定及特点【调研1】Ⅰ 探究细胞膜的成分 某研究性学习小组欲研究细胞膜的结构和成分，如果你是课题组成员，请你设计一个简易实验得到较纯净的细胞膜，并对其成分进行鉴定。

（1）应选取人的哪种细胞做实验？（ ）A ．成熟红细胞B ．神经细胞C ．白细胞D ．口腔上皮细胞（2）将选取的上述材料放入 中，由于渗透作用，一段时间后细胞将破裂。

（3）经过（2）的实验步骤后，再用___________法获得纯净的细胞膜。

将膜成分分离提纯后，加入双缩脲试剂，如果产生 反应，可以证明细胞膜成分中含有 。

（4）若将细胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，下列能正确反应其分布的图是（ ） Ⅱ 探究温度对细胞膜流动性的影响 物质通过细胞膜与膜的流动性有密切关系，为了探究温度对膜流动性的影响，做了下述实验：分别用红色、绿色荧光剂标记人和鼠细胞膜上的蛋白质，然后让两个细胞在37℃下融合，40分钟后，发现融合后细胞膜上的红色和绿色均匀相间分布。

有人认为该实验没有完成，请你继续完成探究实验：①补充未完成步骤： 。

②请指出可以从哪两个方面来观察实验结果：a ； b 。

清水空A B CD③请预测该实验最可能得出的结论：。

【解析】Ⅰ制备细胞膜适宜选用哺乳动物成熟的红细胞，因为其内没有线粒体、核膜等多种膜结构，避免了对细胞膜的干扰。

当红细胞置于清水中，将吸水胀破，从而获得细胞膜。

利用“蛋白质遇双缩脲试剂变紫色”这一特性鉴定细胞膜中有无蛋白质的存在。

由于组成细胞膜的磷脂既有亲水的极性部分，又有疏水的非极性部分，因此，在水溶液中呈现出A 图所示的分布。

Ⅱ细胞膜具有流动性，其原因是组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子大多是可以运动的。

这种运动实质上是一种热运动，所以温度升高时，细胞膜的流动性增大。

依据该实验的研究目的——探究温度对膜流动性的影响，可确定实验的自变量是温度的高低，故实验至少要设置三组（温度低于、等于或高于37℃），进行相互对照。

【答案】Ⅰ（1）A （2）清水（3）离心紫色蛋白质（4）AⅡ①分别将细胞放在温度低于37℃（如0℃）、高于37℃（如60℃）的条件下重复上述实验②a.相同时间之后，观察红色和绿色荧光物质在细胞膜上分布的情况 b.比较红色和绿色荧光物质在细胞膜上均匀分布时所需要的时间③在一定温度范围内，随着温度的升高，细胞膜的流动性加强。

【知识链接】本题综合再现制备细胞膜并探究其成分的方法，旨在感悟实验材料的正确选取对于科学研究的重要性；体验制备细胞膜的过程中所蕴涵的生物学原理和科学方法。

（1）细胞膜的成分：磷脂、蛋白质和少量糖类。

①糖类在细胞膜中分布很少，并且与蛋白质或脂质结合成糖蛋白或糖脂，分布在膜的外表面。

因此，根据糖蛋白的分布，可以判断细胞膜的内外侧。

②蛋白质在膜上的分布是不对称的，且种类很多，如运输物质的载体和通道蛋白、识别作用的糖蛋白、接受信号的受体、体现抗原特异性的抗原决定簇以及催化作用的酶等。

（2）细胞膜的结构特点：流动性。

体现细胞膜流动性的事实有白细胞的吞噬作用、神经元突起的形成、动物细胞质的分裂、“小泡”的形成、细胞融合等。

（3）细胞膜的生理特性：选择透过性（与细胞膜上载体的种类、数量有关）。

（4）领悟细胞膜成分的分析方法（如酶解法）①若用脂质溶剂处理细胞，发现细胞膜被溶解，说明膜中含有脂质分子。

②若用蛋白酶处理细胞也能破坏膜结构，说明细胞膜的化学组成中有蛋白质。

考点二光合作用的发现【调研2】1864年，德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时，然后把此叶片一半遮光，一半曝光。

经过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，成功地证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。

请据此实验回答相关问题：（1）在该实验中，萨克斯看到的现象是（）A.叶片全变蓝B．遮光一半变蓝 C．曝光一半变蓝D．叶片全不变蓝（2）萨克斯将绿色叶片先放在暗处几小时的目的是（）A．将叶片中的水分消耗掉B．将叶片中原有的淀粉消耗掉C．增加叶片的呼吸强度 D．提高叶片对光的敏感度（3）萨克斯对这个实验的设计具有很强的逻辑上的严密性，具体体现在( ) A．没有对照实验 B．本实验不需要设对照实验C．曝光处作为对照实验 D．遮光处作为对照实验（4）该实验中若曝光时间过长，遮光处经碘液处理后也呈现蓝色，其原因是。

（5）该实验中叶片内含有的叶绿素等色素，会对碘液处理后表现出的蓝色造成干扰，影响实验现象的观察，为增强实验效果，对叶片应做怎样的处理？。

（6）该实验除了证明“光合作用产生了淀粉”外，还成功地证明了。

【解析】（1）该实验通过检测淀粉的有无来说明植物是否进行了光合作用，曝光处有淀粉产生，经碘蒸气处理后将表现出蓝色，遮光处不变色。

（2）该实验中事先把叶片放在暗处几小时的目的是让有机物（如淀粉）被彻底消耗，避免叶片内原有淀粉对实验结果造成干扰。

（3）该实验设置的是空白对照，其中对照组是指不作任何实验处理的对象组。

实验中叶片事先处于黑暗中，对于遮光组，仍处于黑暗状态下，相当于未作处理，故为对照组；而曝光组，从黑暗状态下转变为光照下，相当于给予了光照处理，应为实验组。

当然也可如此判断：该实验研究的因素是光照，故用光照处理的对象组（曝光组）就为实验组。

（4）有机物在植物体内能够转移，若实验中曝光时间过长，曝光处的淀粉可运输到遮光处。

可见，实验时间的长短将影响实验结果。

若实验中观察到遮光处也呈蓝色，原因可能是叶片在暗处放置时间过短（有机物未耗尽）或曝光时间过长（有机物发生了转移）。

（5）叶绿体中的色素溶解于酒精，故可用酒精水浴加热进行脱色。

（6）根据单一变量原则，确定实验结果的不同是由于自变量因素的不同所导致的。

该实验的自变量为光照的有无，故得到的结论是光合作用需要光照。

【答案】（1）C （2）B （3）D （4）曝光处的淀粉可运输到遮光处。

（5）在碘液处理之前，将叶片放入盛有酒精的小烧杯中，隔水加热，使叶片内的色素溶解于酒精中，再用清水漂洗叶片。

（6）光合作用需要光照 【发散类比】光合作用相关经典实验大多结合光合作用的原料、产物、场所和条件展开。

解答此类习题时，需要根据实验目的确定实验自变量，如“验证光合作用需要CO 2” 的实验中，自变量为CO 2的有无，因此，需设置一组有CO 2，另一组无CO 2。

对于植物光合作用及其强度，依不同的实验材料等因素确定观察对象：若①水生植物可依气泡的产生量或产生速率；②离体叶片若事先沉入水底，可依单位时间内上浮的叶片数目；③植物体上的叶片，可依指示剂（如碘液）处理后叶片颜色的变化；④水绵为实验材料借助显微镜，可依好氧性细菌的分布情况。

考点三 生长素的发现【调研3】 Ⅰ．为了验证植物向光性与植物生长素的关系，有人设计了如下实验方案：（一）方法步骤取6个小花盆，各栽入一株品种、生长状况都一致的玉米幼苗（要求幼苗的真叶未突破胚芽鞘）。

按下图1-2-2所示方法进行实验处理。

接通台灯电源24h 后，打开纸盒，观察并记录6株玉米幼苗的生长情况。

（二）实验结果预测在以上装置中，玉米幼苗保持直立生长的是；而玉米幼苗基本停止生长的是 。

（三）部分实验结果的分析与推论（1）根据 号和 号装置之间实验记录的对照分析，可以说明玉米幼苗产生向光性是由单侧光照射引起的。

（2）根据 号与 号装置实验记录的对照分析，可以说明玉米幼苗的向光性生长与玉米幼苗尖端的存在与否有关，其中属于实验组的是 号。

（3）根据 号与 号装置实验记录的对照分析，可以说明玉米幼苗感光部位在尖端。

（4）根据5号和6号装置之间实验记录的对照分析，只能说明 。

（5）若将1号整个装置匀速旋转（台灯不动），玉米幼苗的生长和弯曲情况是 ； 若仅是玉米幼苗匀速旋转（纸盒和台灯不动），则幼苗的生长和弯曲情况是 。

Ⅱ．（原创）有人设计了下列实验，试图证明“生长素在植物体内的运输，只能从植物体形态学上端a 向下端b 运输，而不能倒转过来运输”。

（1）材料、用具：胚芽鞘、琼脂、刀片等（2）方法、步骤与结果（如图1-2-3）：（3）结论：以上实验证明“生长素在植物体内的运输，只能从植物体形态学上端a 向下端b 运输，而不能倒转过来运输”。

我们认为，仅用该实验步骤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方法、步骤和结果（用图像表达实验过程及可能出现的结果）。

【解析】Ⅰ．本题属于实验分析题，是对生长素发现过程中经典实验的变式再现。

解答此题需要的知识储备：（1）尖端能产生生长素。

（2）尖端感受单侧光的刺激，使生长素分布不均匀（向光侧少，背光侧多）。

（3）植物生长和弯曲部位在尖端下面的一段。

实验能力要求：运用单一变量原则分析实验结果。

Ⅱ．题目要求证明生长素的运输方向只能从植物形态学上端a 向下端b 运输，而不能倒转过来，这就需要取得两方面的证据：一是从上到下的运输成立，二是从下到上的运输不成立，而题目给出的实验结果，只能表明第一方面（a →b ）的证据存在，因此补充实验的设计应该从第二个方面（b →a ）的证据入手，即将植物茎的上下互换，其他条件相同，实验结果将是胚芽鞘不生长也不弯曲。

【答案】Ⅰ．（二）3、4、5； 2；（三）（1）1；3 （2）1；2 2 （3）1；4（4）玉米幼苗发生弯曲生长与生长素在玉米幼苗胚芽鞘两侧分布不均匀有关。