高中生物教材实验归纳分析
一、《考试说明》规定的部分实验归类分析:
1.观察类实验
在此类实验中常综合运用显微观察技术、染色技术、玻片标本制作技术等。归类如下:
2.鉴别类实验
在此类实验中,常利用某种试剂对生物体或细胞中成分进行鉴别.针对不同的鉴别对象,采用不同的试剂。
归类如下:
3.实习和研究性课题
此类实验常通过调查法,调查法中常使用统计技术和测量技术。
4.探究性实验
此类实验需要对某些生物学现象作出合理化的假设并通过设计实验进行验证。如教材中“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”、“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”、“温度对酶活性的影响”、“植物向性运动的实验设计和观察”等。
探究性生物学实验应当要求学生在明确实验要求、目的的前提下,遵循实验设计“操作方便.程序合理,药品节约.依据现象推测结论”的原则进行设计.一般可分以下几个环节:
(1)理论假设的提出
根据题目要求,确定实验的条件即实验变量X。即惟一一个对实验结果可能产生影响的变量。在此基础上提出理论假设.它常常可以描述为:“当条件X存在时,事件P(实验现象)可能发生;当条件X改变时,若事件P发生,能得出何结论;当事件P不发生.能得出何结论。”
(2)设计探究性实验
分五个实验步骤进行:
①实验准备,包括必要的实验器材及实验药品的准备;
②满足条件X,设计一个实验,观察事件P能否发生;
③条件X改变,设计一个实验,观察事件P能否发生,发生的程度如何;
④设计对照实验。
⑤梳理,实验是否遵循“单一变量”、“平行重复”原则。
(3)观察,记录和结论
仔细观察并准确记录实验现象.并根据实验现象做出相应的结论,一般规律是:
①若条件X存在,事件P能发生;条件X改变,事件P不能发生(或发生程度改变)。结论是……。
②若条件X存在,事件P能发生;条件X改变,事件P能发生。结论是……。
③若条件X存在,事件P不能发牛,条件X改变,事件P能发生。结论是……。
二、探究性实验和验证性实验的区别:
1.概念
(1)探究性实验:指实验者在不知晓实验结果的前提下,通过自己实验、探索、分析、研究得出结论,从而形成科学概念的—种认知活动。
(2)验证性实验:指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。
2.比较
三、教材中的部分经典实验
四、以教材知识为背景的试验设计题材归纳总结
五、生物试验中的变量与设计原则分析
1.变量
在实验中,变量是指可被操纵的特定因素或条件,据其在实验中的作用,可分为两类:实验变量与反应变量。
(1)实验变量:也称为自变量。指实验中由实验者所操纵的因素或条件。
反应变量:亦称因变量。指实验中由实验变量而引起的变化和结果。
(2)教材中相关实验中的变量
2.几个重要的设计原则
(1)科学性原则。符合生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。
(2)平行重复原则。必须有足够的实验次数,在同样条件下重复实验,观察其对实验结果的影响程度。
(3)单一变量原则。不论—个实验有几个实验变量,都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量。如酶高效性实验中,只有催化剂不同,而其他部分完全相同,反应结果的差异只是由催化剂不同引起。
(4)对照原则。实验组接受自变量处理,对照组(控制组)不接受自变量处理。
对照类型:
①空白对照:对照组为不作任何处理的对象组。
②自身对照:实验与对照在同一对象上进行,不另设对照组,如“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验;实验处理前后的对象状况分别为对照组和实验组。
③条件对照:给实验组某种处理。给对照组另一条件的处理,如在“动物激素饲喂小动物的实验”中,存在以下实验组和对照组。
照织。
1号:饲喂甲状腺激素(实验组)
2号:饲喂甲状腺激素抑制剂(条件对照组)
3号:对蝌蚪不作任何处理(空白对照)
④相互对照:指不另设对照组,而是利用几个实验组相互对照,如在“植物向性运动的实验设计和观察”中,如下图所示,2与1对照可证明感光部位在胚芽鞘尖端,3也可与1对照,4也可与1对照,也可与2对照。
六、常用仪器、试剂或药品的用途
1、NaOH:用于吸收CO2或改变溶液的pH
2、Ca(OH)2:鉴定CO2
3、CaCl2:提高细菌细胞壁的通透性
4、HCl:解离(15%)或改变溶液的pH
5、NaHCO3:提供CO2、作为酸碱缓冲剂
6、酸碱缓冲剂(Na2CO3/NaHCO3,Na2HPO4/NaH2PO4):用于调节溶液pH
7、NaCl:配制生理盐水(0.9%)
8、酒精:用于消毒(75%)、提纯DNA(95%)、叶片脱色、配制解离液(95%的冷酒精)及洗去浮色(50%)
9、蔗糖:配制蔗糖溶液,测定植物细胞液浓度或观察质壁分离和复原
10、甲基绿:检测DNA,呈绿色
11、吡罗红:检测RNA,呈红色
12、斐林试剂(甲液0.1g/mL NaOH、乙液0.05g/mLCuSO4)鉴定可溶性还原性糖(沸水浴,砖红色沉淀)
13、双缩脲试剂:用于蛋白质的鉴定(紫色)
14、苏丹Ⅲ染液(橘黄色)和苏丹Ⅳ染液(红色):用于脂肪鉴定
15、碘液:用于鉴定淀粉(变蓝色)
16、龙胆紫溶液或醋酸洋红:碱性染料,用于染色体染色时,前者呈深蓝色,后者呈红色
17、改良苯酚品红染液:检测染色体,红色
18、健那绿B:检测线粒体,专一性让线粒体染色呈蓝绿色
19、酸性重铬酸钾浓硫酸溶液:检测酒精,呈灰绿色
20、溴麝香酚蓝水溶液:检测CO2,由蓝变绿再变黄
21、卡诺氏固定液:用于细胞有丝分裂根尖的固定
22、解离液(5%盐酸和95%酒精按1:1的比例配成):有丝分裂中根尖的分离与固定
23、层析液:用于叶绿素的分离,主要类型:①由20份石油醚(在60~90℃下分馏出来的)、2份丙酮和1份苯混合而成;②95%的酒精;③93号汽油;④9份体积分数为95%的酒精和1份苯混合;⑤汽油或四氯化碳加少许无水硫酸钠。
24、20%新鲜肝脏研磨液:含有H2O2酶,可促进H2O2分解产生O2
25、秋水仙素(C22H25O6N):用于单倍体育种,作用机理是可抑制植物细胞有丝分裂中纺缍体的形成,可导致细胞内染色体数目加倍。是1937年发现的,是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶,有剧毒,使用时应特别注意。
26、滤纸:过滤或纸层
27、纱布、尼龙布:过滤,遮光
28、云母片:阻止生长素传递
29、微电流计:测量神经元受刺激时,神经元细胞内或细胞间的兴奋传递情况
七、实验技术
1、光学显微镜的使用:包括显微镜的取送、放置、旋转、对光(反光镜及光圈的使用)、低倍观察、高倍观察、镜头的擦拭;显微镜的放大倍数(是物体的长和宽,不是面积,也不是体积)、焦距问题、物镜离装片的远近、准焦螺旋的使用、显微镜使用时物象移动方向、显微镜使用时异物的判断(通常通过移动玻片、转动转换器或旋转目镜来判断)。
2、临时装片、切片和涂片的制作:适用于显微镜观察,凡需在显微镜下观察的生物材料,必须先制成临时装片、切片和涂片,如“观察植物细胞的质壁分离和复原”中要制作洋葱表皮细胞的临时装片,在“生物组织中脂肪的鉴定”中要制作花生种子的切片,在“观察动物如人体血液中的细胞”中要制作血液的涂片等等。
3、研磨,过滤:适用于从生物组织中提取物质如酶、色素等,要求学生熟练掌握研磨、过滤的方法,如研磨时要先将生物材料切碎,然后加入摩擦剂(常用二氧化硅)、提取液和其它必要物质,充分研磨之后,往往要进行过滤,以除去渣滓,所用过滤器具则根据需要或根据试题中提供的器材加以选用,如可用滤纸、纱布、脱脂棉、尼龙布等。
4、解离技术:适用于破坏细胞壁,分散植物细胞,制作临时装片。
5、恒温技术:适用于有酶参加的生化反应,一般用水浴或恒温箱,根据题目要求选用。
6、层析技术:适用于溶液中物质的分离。主要步骤包括制备滤纸条、划滤液细线、层析分离等。
7、植物叶片中淀粉的鉴定:适用于光合作用的有关实验,主要步骤包括饥饿处理、光照、酒精脱色、加碘等。
8、根尖培养技术:有丝分裂实验的材料
9、小动物饲养技术:饲养小白鼠等实验动物
10、微电流测量技术:用于刺激神经元细胞时,兴奋的传递情况。刺激神经元的某一点时,相对于该神经元的刺激点而言,其两侧均有电位变化(用两表则可在两侧任意位置,用一表测定则相对于受刺激点不等距位置有两次偏转)可证明在同一神经元内具有双向传递性;刺激突触前神经元时,突触后神经元可测得电位变化,刺激突触后神经元时,突触前神经元测不到电位变化,可证明突触传递具有单向传递性。
11、pH控制技术:利用缓冲液调节pH,确保实验环境的pH相对稳定。
三、实验方法
1、显微观察法:如“观察细胞有丝分裂”“观察叶绿体和细胞质流动”“用显微镜观察多种多样的细胞”等。
2、观色法:如“生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定”“观察动物毛色和植物花色的遗传”“DNA和RNA的分布”等。
3、同位素标记法(元素示踪法):如“噬菌体浸染细菌的实验”“恩格尔曼实验”等。
4、补充法:如用饲喂法研究甲状腺激素,用注射法研究动物胰岛素和生长激素,用移植法研究性激素等。
5、摘除法:如用“阉割法、摘除法研究性激素、甲状腺激素或生长激素的作用”“雌蕊受粉后除去正在发育着的种子”等。
6、杂交法:如植物的杂交、测交实验等。
7、化学分析法:如“番茄对Ca和Si的选择吸收”“叶绿体中色素的提取和分离”等。
8、理论分析法:如“大、小两种草履虫的竞争实验”“植物向性动物的研究”等。
9、模拟实验法:如“渗透作用的实验装置”“分离定律的模拟实验”等。
10、引流法:临时装片中液体的更换,用吸水纸在一侧吸引,于另一侧滴加换进的液体。
11、实验条件的控制方法
⑴增加水中O2:泵入空气或吹气或放入绿色植物;
⑵减少水中O2:容器密封或油膜覆盖或用凉开水;
⑶除去容器中CO2:NaOH溶液、Na2CO3溶液;
⑷除去叶中原有淀粉:置于黑暗环境(饥饿);
⑸除去叶中叶绿素:酒精水浴加热(酒精脱色);
⑹除去植物光合作用对呼吸作用的干扰:给植株遮光;
⑺单色光的获得:棱镜色散或透明薄膜滤光;
⑻线粒体提取:细胞匀浆离心;
⑼消除叶片中脱落酸的影响:去除成熟的叶片;
⑽消除植株本身的生长素:去掉生长旺盛的器官或组织(芽、生长点);
⑾补充植物激素的方法:涂抹、喷洒、用含植物激素的羊毛脂膏或琼脂作载体;
⑿补充动物激素的方法:口服(饲喂)、注射;
⒀阻断植物激素传递:插云母片法。
12、实验结果的显示方法——实验现象的观测指标
⑴光合作用:O2释放量或CO2吸收量或有机物生成量。例:水生植物可依气泡的产生量或产生速率;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;植物体上的叶片可依指示剂(如碘液)处理后叶片颜色深浅。
⑵呼吸作用:O2吸收量或CO2释放量或有机物消耗量
⑶原子或分子转移途径:同位素标记法或元素示踪法
⑷细胞液浓度大小或植物细胞活性:质壁分离与复原
⑸溶液浓度的大小:U型管+半透膜
⑹甲状腺激素作用:动物耗氧量、发育速度等
⑺生长激素作用:生长速度(体重、体长变化)
⑻胰岛素作用:动物活动状态(是否出现低血糖症状——昏迷)
⑼胰高血糖素作用:尿糖的检测(在尿液中加斐林试剂进行沸水浴,看是否出现砖红色沉淀)
⑽菌量的多少:菌落数、血球计数板
⑾生长素作用及浓度高低的显示:可通过去除胚芽鞘后补充生长素后的胚芽生长情况来判断(弯曲、高度)
⑿淀粉:碘液(变蓝色)
⒀还原性糖:斐林试剂/班氏试剂(沸水浴后生成砖红色沉淀)
⒁CO2:Ca(OH)2溶液(澄清石灰水变浑浊)
⒂乳酸:pH试纸
⒃O2:余烬复燃
⒄蛋白质:双缩脲试剂(紫色)
⒅脂肪:苏丹Ⅲ染液(橘黄色);苏丹Ⅳ染液(红色)
⒆DNA:甲基绿(染色后,呈绿色)
⒇RNA:吡罗红(呈红色)
高中生物教材实验中涉及试剂知识总结
1、 斐林试剂 : 配制:1)甲液质量浓度为 0.1g/ml,取10gNaOH溶于蒸馏水,稀释至
100ml .2)乙液质量浓度为0.05g/ml,取5gCuSO4溶于蒸馏水,稀释至100ml .用时甲乙两夜等量混合,水浴加热,且必须现配现用。鉴别可溶性还原糖(葡萄糖,果糖,麦芽糖)时产生砖红色沉淀。
2、 双缩脲试剂:配制:1)甲液质量浓度为 0.1g/ml,取10gNaOH溶于蒸馏水,稀释
至100ml 。2)乙液质量浓度为0.01g/ml,取1gCuSO4溶于蒸馏水,稀释至100ml 。先加入甲液,再加入乙液。用于检测蛋白质中的肽键。应注意的是蛋白质一定有肽键,有肽键的不一定是蛋白质,如尿素。鉴定蛋白质时,产生紫色反应。
3、 班氏尿糖定性试剂:配制:称取17.4克无水硫酸铜(CuSO4)溶解于100毫升热蒸
馏水中,冷却后,稀释到150毫升。称取柠檬酸钠(Na2CO3)100克,加蒸馏水600毫升,加热使之溶解,冷却后,稀释到850毫升。把硫酸铜溶液倾入柠檬酸钠及碳酸钠溶液中,搅匀后即为班氏尿糖定性试剂。使用方法同斐林试剂。
4、 苏丹红Ⅲ /Ⅳ:配制:取0.1g苏丹Ⅲ,溶解在20ml95%酒精中。用于鉴定脂肪被
苏丹红Ⅲ染为橘黄色,被苏丹红Ⅳ染为红色。鉴定时,先制备临时装片,再进行显微观察。
5、 甲基绿吡罗红染色剂:用于观察DNA和RNA在细胞中的分布情况。必须现用现配。
DNA遇到甲基绿为蓝绿色,RNA遇到吡罗红为红色。
6、 盐酸:配置解离液或改变溶液的PH值。
7、 碘液:用于鉴定淀粉的存在,遇到淀粉变为蓝色。(用于光合作用实验)。
8、 龙胆紫溶液:用于染色体着色,可将染色体染成紫色,显色反应。
9、 醋酸洋红溶液:为碱性染料。与龙胆紫溶液一样,都是用于染色体着色,但它却是将染
色体染成红色。
10、 层析液:配置:苯+丙酮。用于色素的层析,即将色素在滤纸上分离开。
11、 二氧化硅:可使绿叶研磨充分。
12、 碳酸钙:防止在研磨时,叶绿体中的色素受到破坏。
13、 13.0.3g/ml的蔗糖溶液:相当于30%的蔗糖溶液,用于质壁分离实验。不会使细胞
致死,且细胞分离后可复原。
14、 胰蛋白酶:用于分离蛋白质。用于动物细胞培养时分解组织,使组织细胞分散开,
制成细胞悬浮液。
15、 秋水仙素:巨毒。人工诱导染色体组加倍。原理:化学诱变因子抑制有丝分裂时
纺锤体的形成。
16、 氢氧化钠:用于吸收二氧化碳或改变溶液的PH值。用于细胞呼吸。
17、 碳酸氢钠:提供二氧化碳。用于细胞光合作用。
18、 澄清石灰水:鉴定二氧化碳。
19、 溴麝香草酚蓝水溶液:检测二氧化碳。溴麝香草酚蓝水溶液由蓝色变为黄色
20、 重铬酸钾的浓硫酸溶液:检测酒精在酸性条件下,酒精使橙色的重铬酸钾的浓硫
酸溶液变为灰绿色。用于探究酵母菌的呼吸方式。
21、 健那绿染色剂:专一性用于线粒体染色的活细胞染料。将线粒体染成蓝绿色
22、 解离液:固定细胞形态,使细胞分散开。
23、 23.95%的酒精溶液:用于提取叶绿体中的色素。用于与15%的盐酸等体积混合后
解离根尖。
24、 二苯胺:配制:称取1.5g二苯胺,溶于100mL冰醋酸中,再加1.5mL浓硫酸,避
光保存。DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色。
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