2020版《赢在微点》高考生物人教版一轮复习讲义：第六单元核心素养微专题6-1实验设计的解题思路
展开实验设计的解题思路
1．明确实验目的和原理(验证的生物学事实是什么？所依据的生物学原理是什么？)。
2．找出实验变量、反应变量和无关变量(见第三单元第01讲后面的“实验变量的确认”)。
3．构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。
4．明确实验对象和实验条件(实验对象：实验所用的生物学材料；实验条件：完成这一实验必需的理化条件及生物学处理方法)。
5．设计实验方法和步骤
(1)材料是否要制取或处理。有些实验中，题干所给予的材料与设计的要求有一定的差距，如果我们直接利用题干中所给予的材料而不加以处理的话，那么不能达到实验目的，这就要求我们对实验材料进行适当的处理。
(2)是否要分组编号。这一步目的明确，就是要使自己的实验结果令人信服，就需要排除一些无关变量造成的影响。因此分组对照是一个在设计实验时，用来抵消非实验因素对实验结果造成影响的常用方法。
(3)对不同(或同一)对象施加不同的处理。这是实验设计中的关键一步，基本上所有的实验设计题都要求学生完成这一步工作，只要我们在分析过程中做好了前面的工作，这一步也就是顺理成章的事了。
6．实验结果和结论的获取
(1)预测实验结果
①“照抄法”述实验结果。对于验证性实验：依据实验原理写出实验结果，且实验结果唯一。
②“倒推正写法”述实验结果。对于探究性实验：先分析实验可能的结果，再由结果推导该结果所对应的实验现象，而在书写时先书写实验现象，后书写实验结果。
③探究性实验的结果不是唯一的，大多有三种可能。变量促进结果、变量抑制结果、变量与结果无关或全肯定、全否定、一肯定一否定等。有时也会出现“预测最可能的结果”，此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。
(2)得出实验结论
①“照抄法”述实验结论。验证性实验的实验结论直接照抄实验目的。
②提炼实验结论。对于探究性实验，书写实验结论时应将对现象的观察，转换为对本质的描述。
典例示范
(2017·全国卷Ⅰ)根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路，(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
[命题立意] 本题考查DNA和RNA碱基上的差异、病毒的生活方式、放射性同位素标记等，要求考生具备较高的实验探究能力、信息获取能力、综合运用能力、文字表达能力等。
[解题思路] 该实验的目的是确定一种新病毒为RNA病毒还是DNA病毒，利用的方法为同位素标记法，材料为体外培养的宿主细胞等。题中假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，要求实验包含相互印证的甲、乙两个组，即设置对照实验。该实验为探究性实验，结果不确定。
(1)在用放射性同位素标记法对新病毒进行鉴定时，要找出DNA和RNA在化学组成上的区别。题中假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，就是引导考生从DNA和RNA的碱基组成上进行分析。因此，使病毒中的DNA或RNA的特殊碱基(DNA为胸腺嘧啶，RNA为尿嘧啶)带上标记，根据病毒中放射性标记的检测结果就可做出判断。由于病毒不能在培养基上独立生活，其增殖时的原料只能来自宿主细胞，所以实验中需配制两种培养基，记为甲组和乙组，甲组含有放射性标记的尿嘧啶，乙组含有放射性标记的胸腺嘧啶，分别加入等量的宿主细胞使宿主细胞带上相应标记，之后接种新病毒，培养一段时间后，收集病毒并检测其放射性。(2)本实验有两种不同的结果：一种是甲组有放射性，乙组无，则该新病毒为RNA病毒；另一种为乙组有放射性，甲组无，则该新病毒为DNA病毒。
[答案] (1)思路
甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
(2)结果及结论
若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，该新病毒即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
提能演练
1．下面是兴趣小组为探究某种流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA设计的实验步骤，请将其补充完整。
(1)实验目的：略。
(2)材料用具：显微注射器，该流感病毒的核酸提取液，猪胚胎干细胞，DNA水解酶和RNA水解酶等。
(3)实验步骤
第一步：把该流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组，________________________________________。
第二步：取等量的猪胚胎干细胞分成三组，用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取物注射到三组猪胚胎干细胞中。
第三步：将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品，检测是否有该流感病毒产生。
(4)请预测结果及结论：
①__________________________________________。
②__________________________________________。
③若A、B、C三组均出现该流感病毒，则该流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。
解析 病毒是由蛋白质外壳和核酸组成的，核酸是遗传物质，核酸为DNA或RNA其中一种，根据题目要求探究的问题及给予的材料、试剂分析可知，实验中分别利用DNA水解酶、RNA水解酶处理该病毒核酸提取液，然后再注射到猪胚胎干细胞中培养，由于酶具有专一性，可根据培养后是否检测到该流感病毒来判断其核酸类型。
答案 (3)分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液，C组不做处理
(4)①若A、C两组出现该流感病毒，B组没有出现，则该流感病毒的遗传物质是RNA ②若B、C两组出现该流感病毒，A组没有出现，则该流感病毒的遗传物质是DNA
2．(2019·广东深圳调研)将甲细菌提取物(含A、B、C、D四种有机物的混合物)和活的乙细菌混合培养一段时间后，从培养基中分离出了活的甲细菌。在无法对上述四种物质进行分离和提纯的前提下，为确定A～D中是哪种物质能使乙细菌转化为甲细菌，请根据题意设计相关实验，要求写出实验设计思路、预期结果及结论。
(1)设计思路：__________________________________；
(2)预期结果：__________________________________；
(3)结论：____________________________________。
解析 该实验的目的是探究甲细菌所含有的A、B、C、D四种有机物中哪种可使乙细菌发生转化。由于A、B、C、D四种有机物无法分离和提纯，故只能将其分成4份，再向其中分别加入分解A的酶、分解B的酶、分解C的酶和分解D的酶。再将处理后的每组中分别加入乙细菌，观察其转化情况；若其中某一个组别没有分离出活的甲细菌，表明该实验组中被分解的有机物是促进乙细菌转化为甲细菌的物质。
答案 (1)取适量的甲细菌的细胞提取物分成4等份，分别放在4支试管并编号，再分别加入可分解A、B、C、D的酶，一段时间后，分别和有乙细菌的培养基混合培养并观察结果。
(2)其中有一组混合培养基中没有分离出活的甲细菌。
(3)加酶后没有分离出活的甲细菌的实验组中被分解的有机物为转化物质。
