内容正文:
科学探究系列(2) 提出假说与建构模型、预期结果与得出结论
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一、提出假说与建构模型
1.提出假说
(1)概念:科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说,再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。
(2)特点: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。一种假说最终被接受或被否定,取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。提出假设通常是科学探究的重要环节,但不一定是所有的探究所必需的环节。
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描述假设不要用疑问句形式,因为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,而不是问题,不要把问题转问他人。另外,假设的表述应尽可能明确具体,概念要简单,要直截了当,不要隐含在文字描述之中。假设中尽可能避免用含义模糊的形容词。
注意
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2.建构模型
(1)概念:模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述。
(2)类型
①概念模型:是指以图示、文字、符号等组成的流程图形式对事物的规律和机理进行描述、阐明。体现知识的网络构架。通过概念模型的构建,有利于对概念知识的理解和联系。
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②物理模型:以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型属于物理模型,它形象而概括地反映了DNA分子结构的共同特征。
③数学模型:就是用来定性或定量表述生命活动规律的计算公式、函数式、曲线图以及由实验数据绘制成的柱形图、饼状图等。
提出的假说可以通过建构模型来表达。
注意
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1.(2024·河南信阳模拟)在流动镶嵌模型提出后,研究人员又提出了“脂筏模型”,脂筏是生物膜上富含胆固醇的一个个微小的结构区域,在这个区域聚集一系列执行特定功能的膜蛋白,其结构模型如图所示(虚线框内为脂筏区域)。据图判断,下列叙述正确的是( )
A.脂筏模型不认可细胞膜中存在脂
双层
B.信号分子只能在A侧与受体结合
C.“脂筏模型”是一种概念模型
D.脂筏的存在会影响膜的流动性
例证体验
D
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D 由题图可知,脂筏区域内也存在磷脂双分子层,故脂筏模型也认可质膜中存在脂双层,A错误;B侧的糖链与蛋白质构成的糖蛋白作为受体,与信号分子结合,可以起到识别作用,B错误;该模型是物理模型,C错误;脂筏中聚集了一系列执行特定功能的膜蛋白,可推测这些膜蛋白的运动受到限制,D正确。
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2.科学家利用细胞融合技术研究细胞膜的结构特性,进行了下列实验。
(1)细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质。将连接了荧光染料的抗体与融合细胞在一定条件下培养,抗体与融合细胞的膜蛋白(抗原)特异性结合,其目的是标记膜蛋白,以便于显微镜观察。用荧光显微镜观察融合细胞表面荧光的颜色和________________,开始时,鼠的细胞为绿色,人的细胞为红色,两种颜色不混合;一段时间后,可观察到红绿荧光交替分布的“嵌合体”。统计__________________,结果如图所示。
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(2)科学家据此提出两种假说解释嵌合体的形成。
假说一:融合细胞合成了新的膜蛋白;
假说二:原有膜蛋白在细胞膜平面上运动。
①使用__________________抑制剂和ATP合成抑制剂分别处理融合细胞,均对嵌合体形成没有显著影响,这个结果否定了假说一。
②在15 ℃、20 ℃和26 ℃的培养温度下重复上述实验,这些实验的结果为__________________________,为假说二提供了证据支持。
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(1)细胞膜主要由磷脂和蛋白质组成;抗体与荧光染料结合后抗体被标记,当抗体与融合细胞的膜蛋白(抗原)特异性结合时,膜蛋白就被标记;用荧光显微镜观察融合细胞表面荧光的颜色和分布,并观察和统计嵌合体比例。(2)①假如嵌合体形成是融合细胞合成了新的膜蛋白,用蛋白质合成抑制剂和ATP合成抑制剂分别处理融合细胞,则嵌合体的形成会受到影响。②如果随着温度增加,嵌合体比例增加(或随着温度降低,嵌合体比例降低),则为假说二提供了证据支持。
答案:(1)分布 嵌合体比例 (2)①蛋白质合成 ②随着温度增加,嵌合体比例增加(或随着温度降低,嵌合体比例降低)
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二、预期结果与得出结论
1.预期结果
结合实验目的,对基于假说进行演绎推理,推出预测的结果,是对实验的现象进行的估计。由预期结果结合假设再加以分析得出结论。
2.探究性实验中预期结果与结论的分析模式
(1)以“结论→结果”为序,分析可能的实验结果。采用“假设法”逐条列举,不要重复、遗漏。
(2)以“结果→结论”为序,书写预期结果及结论。一般的书写模式为:若……(实验结果),则……(实验结论)。
采用上述分析模式时,一定要注意区分分析顺序和书写顺序,不能混淆。
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3.一系列实验证明细胞膜具有流动性。某生物兴趣小组欲通过实验来探究温度对细胞膜流动性是否有影响,进行了如下实验设计。
分别用红色和绿色荧光剂标记人和鼠细胞表面的蛋白质分子,然后让两个细胞在37 ℃下融合并培养,发现融合细胞膜上的红色和绿色荧光物质均匀相间分布所用时间为40 min。
例证体验
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(1)请分析实验的严谨性后进行补充
分别用红色和绿色荧光物质标记人和鼠细胞表面的蛋白质分子并均分为两组,然后分别________________________________,观察并记录________________________________________的时间。
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(2)实验预测及分析
该实验最可能的结论是__________(填字母)。
荧光物质分布均匀所用的时间
温度
(℃) 10 若大于
40 min 若等于
40 min 若①________
40 min
37 40 min
40 若小于
40 min 若②________
40 min 若③______
40 min
结论 A.④________ B.⑤__________ C.升高温度,细
胞膜流动性减弱
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(3)该实验除通过荧光物质分布均匀所用的时间比较来判断结论外,还可用__________________来判断。根据该方法预测,40 min后在10 ℃下融合的细胞中荧光物质的分布情况是_________________________。
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(1)由实验结果可知,本题做了10 ℃、37 ℃、40 ℃三组实验,其中37 ℃的实验是已知的。所以分别用红色和绿色荧光物质标记人和鼠细胞表面的蛋白质分子并均分为两组,让两组细胞在10 ℃、40 ℃条件下融合并培养,记录红绿荧光均匀分布所用的时间。(2)本实验的目的是探究温度对细胞膜流动性是否有影响,属于探究性试验,实验的结果和结论不是唯一的,所以10 ℃和40 ℃条件下的结果都有三种,分别是小于、等于和大于40 min,对应的结论分别是升高温度,细胞膜流动性增强;温度变化对细胞膜的流动性无影响;升高温度,细胞膜流动性减弱。实验最可
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能的结论是,升高温度,细胞膜的流动性增强。(3)除了可以用红绿荧光均匀分布所用的时间来判断之外,还可以用相同时间内荧光物质在细胞膜上的分布情况来判断。10 ℃下融合的细胞,细胞膜的流动性可能较慢,40分钟后荧光物质的分布情况最可能是分布不均匀。
答案:(1)让两组细胞在10 ℃、40 ℃条件下融合并培养 融合的细胞膜上红色、绿色荧光物质分布均匀所用 (2)①小于 ②等于 ③大于 ④升高温度,细胞膜流动性增强 ⑤温度变化对细胞膜的流动性无影响 A (3)相同时间内荧光物质在细胞膜上的分布情况 不均匀
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本部分内容讲解结束
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