内容正文:
科学探究系列(3) 实验思路的书写与实验步骤的梳理
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1.实验思路的确定
关键点1:根据实验目的、实验提供的材料、用具等信息找到自变量。
关键点2:合理分组,通过分组来设置对照,注意既要保证单一变量的操作,又要确保无关变量在条件一致、条件适宜中进行。
关键点3:关注因变量的检测。一般来说,一个实验只有一个因变量,也就只需要一个检测指标,有些实验可能有多个检测指标。
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2.实验步骤书写——“三部曲”
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3.对比实验思路与实验步骤的主要特点和书写技巧
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1.(2024·四川广安模拟)为探究植物细胞能否吸收蔗糖,某生物兴趣小组查阅资料后发现,在细胞膜上的特殊载体可以将细胞外的蔗糖分子与氢离子共同转运至细胞内(如图,膜两侧分子或离子个数反应该分子或离子浓度大小)。回答下列问题:
例证体验
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(1)细胞膜的基本支架为____________,如图体现了细胞膜具有____________的功能。
(2)据图分析,蔗糖分子由细胞外进入细胞内的运输方式为____________,判断依据是____________________________________。
(3)该生物兴趣小组准备通过“观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水”来验证植物细胞可以吸收蔗糖,请写出实验思路,并预期实验结果:_____________________________________。
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(1)细胞膜主要有磷脂和蛋白质组成。细胞膜的基本支架是磷脂双分子层。据题图可知,细胞膜上的特殊载体可以将蔗糖和H+共同转运至细胞内,体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。(2)细胞外蔗糖分子浓度低,细胞内浓度高,从低浓度运至高浓度,逆浓度梯度,同时需要特殊载体蛋白,消耗H+提供的电化学势能,故蔗糖分子的运输方式是主动运输。(3)实验目的是验证植物细胞可以吸收蔗糖,洋葱鳞片叶外表皮细胞在一定浓度的蔗糖溶液中失水,发生质壁分离,植物细胞可以吸收蔗糖,故可以吸水后发生质壁分离复原。实验思路:用适宜浓度的蔗糖
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溶液处理洋葱鳞片叶外表皮细胞,用显微镜观察处理前后细胞中原生质层的位置变化。预期结果:洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离一段时间后,又自动发生质壁分离复原。
答案:(1)磷脂双分子层 控制物质进出细胞 (2)主动运输 逆浓度运输,需要载体和能量 (3)实验思路:用适宜浓度的蔗糖溶液处理洋葱鳞片叶外表皮细胞,用显微镜观察处理前后细胞中原生质层的位置变化。预期结果:洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离一段时间后,又自动发生质壁分离复原
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2.我国有近一亿公顷的盐碱地,大部分植物无法在此生存,而耐盐植物藜麦却能生长。通过研究藜麦叶片结构后发现,其表皮有许多盐泡细胞,该细胞体积是普通表皮细胞的1000倍左右,里面没有叶绿体,Na+和Cl-在盐泡细胞的转运如图所示。请回答问题:
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(1)据图推测,藜麦的耐盐作用机制是通过________的方式,将Na+和Cl-运送到表皮盐泡细胞的______________(细胞器)中储存起来,从而避免高盐对其他细胞的影响。
(2)如表为藜麦表皮盐泡细胞和其他几种普通植物的叶肉细胞膜上部分蛋白的相对表达量。其中______________(填下列选项字母)更可能是藜麦表皮盐泡细胞,理由是______________________________。
A B C D
Na+载体蛋白 8 12 5 11
Cl-载体蛋白 2 6 4 6
葡萄糖转运蛋白 38 28 66 68
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(3)藜麦根系从土壤中吸收盐分的方式是主动运输还是被动运输?有同学设计实验进行了探究。
①实验步骤:
a.取甲、乙两组生长发育基本相同的藜麦幼苗植株,同时放入适宜浓度的含有Na+、Cl-的溶液中。
b.甲组给予正常的细胞呼吸条件,乙组加入______________。
c.一段时间后测定两组植株根系对Na+、Cl-的吸收速率。
②预测实验结果及结论:若乙组_____________________________,说明藜麦根系从土壤中吸收盐分的方式是主动运输。
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(1)由题图可知,Na+和Cl-的运输需要借助载体蛋白,且均为逆浓度梯度的运输,故这两种离子的运输方式为主动运输。Na+和Cl-进入表皮盐泡细胞后储存在液泡中,从而避免高盐对其他细胞的影响。(2)由题干信息可知,表皮盐泡细胞吸收Na+和Cl-,同时细胞内无叶绿体,则其细胞膜表面Na+和Cl-的载体蛋白相对表达量应较多,由于表皮盐泡细胞不能产生有机物来供能,细胞所需能量可通过转运其他细胞产生的葡萄糖来提供,故葡萄糖转运蛋白相对表达量也应较多,所以D更可能是藜麦表皮盐泡细胞。(3)主动运输和被动运输的区别主要在于是否需要细胞代谢
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供能。自变量为细胞呼吸条件,因变量为两组植株根系对Na+和Cl-的吸收速率,对照处理:甲组应给予正常的细胞呼吸条件,乙组加入细胞呼吸抑制剂。若乙组植株根系对Na+、Cl-的吸收速率明显小于甲组吸收速率或基本不吸收Na+、Cl-,则说明其吸收盐分的方式为主动运输;若乙组植株根系对Na+、Cl-的吸收速率基本等于甲组的吸收速率,则说明其吸收盐分的方式为被动运输。
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答案:(1)主动运输 液泡 (2)D 三种载体蛋白的相对表达量均相对较高。盐泡细胞从表皮细胞通过主动运输吸收大量Na+、Cl-,需要较多这两种离子的载体蛋白;盐泡细胞中没有叶绿体,不能产生有机物来供能,细胞所需能量可通过转运其他细胞产生的葡萄糖来提供,因此葡萄糖转运蛋白相对表达量也较高(合理即可) (3)①细胞呼吸抑制剂 ②植株根系对Na+、Cl-的吸收速率明显小于甲组的吸收速率或基本不吸收Na+、Cl-
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