2027年高考生物人教版第一轮复习讲义 微专题4　实验专题讲座

该高中生物学讲义聚焦实验专题，覆盖实验设计三大原则、变量分析及实验思路书写等高考核心考点，按“原则-变量-题型”逻辑架构知识，通过考点梳理、方法指导、真题讲解与分层练习，帮助学生构建实验解题框架，突破设计与评价难点，体现复习的系统性和针对性。 资料以高考真题为依托，如2024贵州卷促胰液素验证实验等典例，采用“原理剖析-典例精讲-专题精练”模式，培养科学思维与探究实践能力，通过变量控制训练和方案评价活动提升答题规范，为教师把控复习节奏提供清晰路径，有效提升学生应考能力。

微专题4　实验专题讲座 一、实验设计遵循的三大基本原则 (1)单一变量原则：即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜，如生物材料(大小、生理状况、年龄、性别等)相同、实验器具(型号、洁净程度等)相同、实验试剂(用量、浓度、使用方法等)相同和条件(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)相同。 (2)对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，以便减小实验误差。常用的对照方法包括：空白对照、自身对照、条件对照、相互对照(也叫对比实验)。 (3)平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。 二、实验设计中的变量分析 自变量的处理方法 ①“加”或“减”：例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺法。 ②“换”：例如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。　　　 [典例1] (2025·河南名校联盟)对照原则是科学实验中的重要原则，下列实验中对照组的设计，错误的是(　　) A.还原糖的鉴定实验中，可以设置清水组和葡萄糖组作对照 B.血浆对pH的调节实验中，对照组也应该分别滴加相应剂量的HCl和NaOH C.探究水温对加酶洗衣粉的效果影响实验，分别设置0 ℃和100 ℃作对照 D.探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中两组均为实验组，相互对照 答案　C 解析　还原糖的鉴定实验中，是否含有葡萄糖(还原糖)是自变量，可以设置清水组和葡萄糖组作对照，A正确；血浆对pH的调节实验中，酸性条件和碱性条件为无关变量，故对照组也应该分别滴加相应剂量的HCl和NaOH，B正确；探究水温对加酶洗衣粉的效果影响实验中，高温、低温均为实验组，但设置0 ℃和100 ℃作对照，温度梯度过大，且实际生活中不用100 ℃水洗衣服，C错误；探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，两组均为实验组(都人为控制了变量，都是实验组)，相互对照，属于对比实验，D正确。 三、实验设计的热考题型 1.实验思路的规范书写 思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。 2.正确书写实验步骤 步骤是“做法”，是更为“细节化”的操作流程，其要求“精确细致”。必须体现“自变量”如何设置，“因变量”如何获得，“无关变量”如何保证相同且适宜。实验步骤设计的一般程序： 3.实验方案评价与修订 [典例2] (2024·贵州卷，18)每当中午放学时，同学们结伴而行，有说有笑走进食堂排队就餐。回答下列问题： (1)同学们看到喜欢吃的食物时，唾液的分泌量会增加，这一现象属于________(填“条件”或“非条件”)反射。完成反射的条件有_________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)食糜进入小肠后，可刺激小肠黏膜释放的激素是________，使胰液大量分泌。为验证该激素能促进胰腺大量分泌胰液，以健康狗为实验对象设计实验。写出实验思路 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)条件　需要经过完整的反射弧和适宜的刺激　(2)促胰液素　将生理状态相同的未进食正常狗平均分为A、B两组，A组静脉注射促胰液素，B组静脉注射等量的生理盐水，检测并比较两组狗的胰液分泌量 解析　(1)看到喜欢吃的食物时唾液分泌量增加为出生后在生活过程中通过学习和训练形成的条件反射。反射活动需要经过完整的反射弧来实现，同时也需要适宜的刺激。(2)食糜进入小肠后，刺激小肠黏膜释放促胰液素，促进胰腺分泌胰液。要验证促胰液素的功能，可将生理状态相同的未进食正常狗平均分为A、B两组，A组静脉注射促胰液素，B组静脉注射等量的生理盐水，检测并比较两组狗的胰液分泌量即可。 [典例3] (2019·全国卷Ⅰ，29节选)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。回答下列问题。 有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。 答案　实验思路和预期结果：取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变；将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。 解析　本实验需先设计干旱处理与非干旱处理的对照，证明干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的；再设计在干旱条件下ABA处理组与非ABA处理组的对照，证明干旱条件下气孔开度减小是由ABA引起的。 1.(2023·全国甲卷，29节选)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　实验思路：分离叶绿体，用碘液进行显色反应。预期结果：反应结果显蓝色 解析　叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉，为证明叶绿体中有淀粉存在，需要将叶绿体提取出来并用碘液检测其中淀粉。 2.(2024·全国甲卷，30)某种病原体的蛋白质A可被吞噬细胞摄入和处理，诱导特异性免疫。回答下列问题。 (1)病原体感染诱导产生浆细胞的特异性免疫方式属于________。 (2)溶酶体中的蛋白酶可将蛋白质A的一条肽链水解成多个片段，蛋白酶切断的化学键是________。 (3)不采用荧光素标记蛋白质A，设计实验验证蛋白质A的片段可出现在吞噬细胞的溶酶体中，简要写出实验思路和预期结果 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)体液免疫　(2)肽键 (3)实验思路：用含3H标记的亮氨酸的培养基或细胞培养该病原体，让其蛋白质A带上放射性标记；将蛋白质A带标记的病原体注入健康小白鼠体内，定期取小白鼠的吞噬细胞，检测其吞噬细胞的溶酶体中的放射性情况。预期结果：吞噬细胞的溶酶体中出现放射性 解析　(1)浆细胞是在体液免疫过程中由B细胞增殖、分化形成的。(2)蛋白酶作用的化学键是肽键。(3)题中要求不采用荧光素标记蛋白质A，可以让该病原体的蛋白质A带上放射性标记，可用含有3H标记的亮氨酸的培养基或细胞培养该病原体，让其蛋白质A带上放射性标记。可以参考分泌蛋白的合成和运输过程完成该实验。 专题练4　实验专题讲座 (时间：40分钟　分值：50分) 【综合提升】 1.(2025·南阳一中质检节选)酶具有高效性、专一性、作用条件较温和等特性，某兴趣小组想借助如图所示的装置对这三个特性进行探究。 (1)该小组将相同的滤纸片平均分为两组，一组附有过氧化氢酶，一组附有等量的FeCl3，此实验的目的是探究酶的____________，因变量是____________，请列举出此实验中的一条无关变量____________。与无机催化剂相比，酶的催化效率更高，其原理是________________________________________________________________________。 (2)该小组将相同的滤纸片平均分为两组，一组附有过氧化氢酶，一组空白，一段时间后发现前者浮出液面而后者沉于杯底，由此得出酶的催化具有专一性。我们对这一结论并不认同，请阐述不认同的理由：________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)该小组继续用此装置探究温度或pH对过氧化氢酶活性的影响，指导老师不建议该小组探究温度这一自变量，其依据是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)高效性　过氧化氢的分解速率　反应温度、反应物的浓度、滤纸片的数量(任选其一，合理即可)　酶降低化学反应活化能的作用更显著　(2)此实验只能证明酶具有催化作用，验证酶的专一性时，实验设计的自变量应是不同的底物，因此需要一组加入过氧化氢溶液和过氧化氢酶，一组加入其他溶液(如蔗糖溶液)和过氧化氢酶作为对照，根据实验结果才能得出酶的催化作用具有专一性(合理即可)　(3)温度会直接影响过氧化氢的分解速率 2.(2025·江西临川一中质检)植物细胞内含有过氧化物酶，可将细胞代谢产生的H2O2分解。焦性没食子酸被O2氧化后呈现橙红色；双缩脲试剂与蛋白质可发生紫色反应，并且蛋白质的浓度越高，紫色越深。回答下列问题： (1)为探究黄瓜细胞中是否含有过氧化物酶，设计了如下实验： 试管编号 1%焦性没食子酸/mL 2%H2O2溶液/mL 缓冲液/mL 黄瓜提取液/mL 煮沸冷却后的黄瓜提取液/mL 1 2 2 2 － － 2 2 2 － 2 － 3 2 2 － － 2 ①1、2号试管中，________试管是对照组，1、2号试管组成的实验的自变量是________________________________________________________________________。 ②2号试管显橙红色，但并不能据此证明黄瓜细胞中存在过氧化物酶。为了增强实验的说服力，需要增设一组实验，简述实验设计思路： ________________________________________________________________________。 3号试管不显橙红色，推测其最可能的原因是 ________________________________________________________________________。 (2)白菜细胞内也含过氧化物酶，白菜和黄瓜细胞内过氧化物酶的活性不同，从其分子结构分析，原因可能是____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)欲设计实验比较黄瓜和白菜细胞内过氧化物酶的含量多少，简述设计思路： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (假设两种植物提取液中只含过氧化物酶)。 答案　(1)①1号　黄瓜提取液的有无　②把缓冲液换成2 mL过氧化物酶溶液，其他条件与1号试管相同　高温使黄瓜提取液中的过氧化物酶变性失活　(2)组成两种植物过氧化物酶的氨基酸种类、数目、排列顺序以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构等不同(合理即可)　(3)将等量的黄瓜和白菜提取液分别加入两个试管中，加入双缩脲试剂后观察紫色深浅，紫色深(显色反应强)的一组，过氧化物酶含量高 3.(2025·东北育才学校联考)胰脂肪酶和α－淀粉酶是影响脂肪和淀粉消化、吸收的关键酶，控制其活性可以有效减少糖类、脂质的吸收。花椒和辣椒是传统的调味香辛料，某研究小组制备了花椒(ZBM)和辣椒(CAL)的提取物，研究两者对脂肪酶和α－淀粉酶活性的抑制功能。回答下列问题： (1)测定α－淀粉酶活性时，分别将α－淀粉酶、α－淀粉酶＋提取物溶解于缓冲液中，各组实验37 ℃预处理10 min后加入等量的1%的可溶性________溶液，继续保温10 min，加入DNS(还原糖定量测定)试剂，沸水浴终止反应，定量检测____________的生成量，计算α－淀粉酶活性的抑制率。沸水浴用于终止反应的原理是 ________________________________________________________________________。 (2)研究小组研究了等浓度的两种提取物对脂肪酶和α－淀粉酶活性的抑制效果，结果如图所示。 奥利司他和阿卡波糖分别是脂肪酶和α－淀粉酶的抑制剂，设置这两个处理组的作用及目的是_______________________________________________________________。 实验结果说明：__________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)淀粉　还原糖　高温使酶失活　(2)作为对照，进一步探究ZBM和CAL的抑制作用　ZBM对于脂肪酶和α－淀粉酶的活性具有较为显著的抑制作用，而CAL无此功能 解析　(1)酶具有专一性，一种酶能催化一种或一类化学反应，故测定α－淀粉酶活性时，分别将α－淀粉酶、α－淀粉酶＋提取物溶解于缓冲液中，还需要加入底物可溶性淀粉溶液；酶的活性可用单位时间内生成物的量进行测定，故沸水浴终止反应后，定量测定还原糖的生成量；α－淀粉酶的本质是蛋白质，蛋白质在高温下变性失活，故沸水浴用于终止反应的原理是高温使酶变性失活。(2)本实验的目的是研究花椒(ZBM)和辣椒(CAL)的提取物对脂肪酶和α－淀粉酶的活性的抑制功能，而奥利司他和阿卡波糖分别是脂肪酶和α－淀粉酶的抑制剂，故设置这两个处理组的作用及目的是作为对照，进一步探究ZBM和CAL的抑制作用；据图可知，ZBM和奥利司他对脂肪酶的抑制效果基本相同，ZBM和阿卡波糖对α－淀粉酶的抑制效果也较为接近，而CAL不具有该功能，故实验结果说明：ZBM对于脂肪酶和α－淀粉酶的活性具有较为显著的抑制作用，而CAL无此功能。 4.(2025·华师一附中期中)小麦成熟期如果遇到连绵阴雨天气，会在麦穗上出现发芽的现象。小麦的穗发芽影响其产量和品质，红粒小麦的穗发芽率明显低于白粒小麦。穗发芽的小麦种子中α－淀粉酶和β－淀粉酶的含量会显著增高。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨制成提取液(去淀粉)，并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如下表： 项目 红粒管 白粒管 对照管 步骤1 加样 0.5 mL提取液 0.5 mL提取液 0.5 mL蒸馏水 步骤2 加缓冲液/mL 1 1 1 步骤3 加淀粉溶液/mL 1 1 1 步骤4 37 ℃保温适当时间终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色 显色结果 ＋＋＋ ＋ ＋＋＋＋＋ 注：“＋”数目越多表示蓝色越深。 (1)步骤2中加缓冲液的目的是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)题干信息和实验结果说明，淀粉酶活性________(填“高”或“低”)是红粒小麦穗发芽率低的重要原因。 (3)为进一步探究α－淀粉酶和β－淀粉酶活性在两种小麦穗发芽率差异中的作用，请写出实验思路(关键步骤)：________________________________________________ ________________________________________________________________________； 若________________________________________________________________________， 则表明α－淀粉酶活性是引起两种小麦穗发芽率差异的主要原因。 答案　(1)维持溶液中pH的稳定　(2)低　(3)设法除去其中一种酶，单独探究另一种酶的活性对穗发芽率的影响　仅β－淀粉酶有活性的两管显色无明显差异，仅α－淀粉酶有活性的两管显色有显著差异(合理即可) 5.(2025·广东汕头调研)氧自由基会破坏细胞膜和细胞器的结构与功能，危害机体健康。过氧化氢酶(CAT)可催化过氧化氢分解，减少低氧胁迫下产生的多余氧自由基。为探究低氧胁迫对鲢鱼血清中CAT活性的影响，某生物兴趣小组进行了如下实验。 第一步：选择形态相似、生理状态相同的鲢鱼120尾，均分为4组，每组3个平行实验，分别置于透明水箱中。 第二步：实验组用保鲜膜和塑料盖密封水箱，分别在鲢鱼全部存活(T1组)、半数窒息(T2组)、全部窒息(T3组)时检测水中的溶解氧(DO)含量，并用一次性灭菌注射器在尾椎处静脉采血。对照组(T0)为在低氧胁迫前测定DO值并进行尾椎静脉采血。 第三步：各组血样经离心后吸取上清液制备血清，测定血清CAT活性，结果如图所示。 回答下列问题： (1)第一步中每组设置3个平行实验的目的是__________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)测定血清CAT活性时，需避免____________(答出2点)等无关变量对结果的影响。若采集血样后不能及时测定CAT活性，需将血清置于________条件下临时保存。 (3)与T0组相比，T1、T2组CAT催化过氧化氢分解的效率较高，从酶的作用机理角度分析其原因是________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)请评价该实验方案的设置是否合理，并说明合理的理由或不合理的优化思路：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)排除实验结果的偶然性　(2)温度、pH　低温　(3)T1、T2组条件下CAT降低化学反应所需活化能的效果更显著　(4)不合理。该实验中以鱼的窒息情况为参考标准，对水中的DO含量进行检测，无法准确控制自变量，可改为精确设置一定梯度的DO含量并测定不同DO含量下鲢鱼血清的CAT活性 解析　(1)平行重复实验的目的是获得更多相同条件下的实验数据，通过统计平均值提高实验结果的准确性，排除实验结果的偶然性。(2)由题干信息可知，该实验的自变量为鲢鱼窒息数量，为了保证实验的准确性，实验过程中应严格控制温度、pH、反应时间等无关变量。低温时酶的结构没有被破坏，活性可恢复，有利于酶的保存，故若采集血样后不能及时测定CAT活性，需将血清置于低温条件下临时保存。(3)酶起催化作用的原理是能降低化学反应的活化能，与T0组相比，T1、T2组CAT催化过氧化氢分解的效率较高，说明T1、T2组条件下CAT降低化学反应所需活化能的效果更显著。 (4)实验目的为探究低氧胁迫对鲢鱼血清中CAT活性的影响，实验的自变量应该为DO含量，但该实验操作中是以鱼的窒息情况为参考标准，对自变量水中的DO含量进行检测，无法准确控制自变量，所以该实验方案设置不合理。可改为精确设置一定梯度的DO含量并测定不同DO含量下鲢鱼血清的CAT活性。 学科网（北京）股份有限公司 $