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高考生物验证性实验调研一
高考生物验证性实验调研一
录入：佚名 来源：互联网 点击数： 更新时间：2006-5-5
验证性实验，一般给出实验目的、试剂和有关用品，要求学生据此设计实验或补充不完整的实验，来验证某一事实或原理。其特点是先有结论，然后用实验来验证结论。重在考查对实验设计和操作步骤的分析和理解能力，对实验结果的预测和归纳总结能力。在实验设计中要遵循和体现实验设计的"三大原则"(对照性原则、等量性原则、单因子变量原则)和"四性"(科学性、安全性、可行性和简约性)，文字叙述力求简练、准确、科学。
验证性实验设计一般包含如下内容：
①实验名称：实验内容的名称。
②实验目的：要探究或验证的事实。
③实验原理：进行实验依据的科学道理。
④实验对象：进行实验的主要对象。
⑤实验条件：根据实验原理确定所需的仪器、设备和药品。
⑥实验方法与步骤：确定实验采用的方法及必需(最佳)的操作程序。每一个步骤都必须是科学的，能及时对仪器和步骤进行矫正。
⑦实验测量与记录：应用科学的测量手段对实验过程进行测量，并准确客观地记录实验过程及结果。
⑧实验结果预测及分析：预测可能出现的实验结果并分析导致的原因。
⑨实验结论：对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。
【调研1】2003年的诺贝尔化学奖授予研究细胞膜水通道结构功能的彼得·阿格雷和研究细胞膜离子通道结构功能的罗德里克·麦金农。人体大约有一千亿个细胞，每时每刻都有许多小分子和离子出入细胞，保证细胞的正常活动和细胞间的通信联络，使个体成为统一整体，两位科学家出色的研究使相关原理得以阐明。根据以上材料，回答问题：
(1)分子较大的甘油、乙醇、苯等有机分子比K+、Na+更容易通过细胞膜，原因是什么？
(2)由水可自由地出入细胞，科学家推测细胞膜上存在水通道，1 s内1个通道可通过几十亿个水分子。经过10余年的研究，阿格雷在1990年第一次发现水通道蛋白，并分别把含有及不含有该蛋白的细胞放到水溶液中，结果前者可通过____________作用吸水，后者则不能吸水。2000年，他又公布了该蛋白质的结构。据此请推测细胞吸水方式是否为自由扩散？说明原因。
(3)长期以来，人们还认识到红细胞内外K+、Na+浓度相差几倍到几十倍，K+、Na+浓度高的一侧依次位于红细胞的________、________侧，并且细胞维护这种浓度差需消耗能量分别吸收__________和排出__________。
(4)研究出神经细胞、肌细胞、腺细胞等可兴奋细胞内K+、Na+及电荷的情况与红细胞类似，此外，胞外有较多的Cl-，胞内有较多的带负电的蛋白质。未受刺激时，膜电位为外正内负。而当某一部位受到刺激时，该处Na+快速内流使膜电位变为_________，接着K+快速外流使膜电位变为___________，这样形成局部电流。科学家发现K+、Na+快速流动时并不消耗能量，据此推测细胞膜上存在K+、Na+通道，且彼此不同。麦金农在1998年确定了这种离子通道蛋白质结构、形状和启闭机理。请推测该蛋白通道与需消耗能量才能运输K+、Na+的载体蛋白的结构功能应该(相同或不同)。
(5)水分子进出细胞需通过水通道。为验证这一假设，科学家得到如下材料：
A分离纯化的水通道蛋白；
B含有水通道蛋白的细胞；
C去除水通道蛋白的细胞；
D磷脂双分子层构成的内含水溶液的球状体(其膜结构能与加入的蛋白质结合)；
E能够抑制蛋白质活性的含汞离子的试剂；
F蒸馏水。
某生物小组设计了以下实验研究水通道：
取一只培养皿，加入一定量的蒸馏水，放入含有水通道蛋白的细胞，一段时间后用显微镜观察，加入含有水通道蛋白的细胞吸水胀破。
结论：水分子通过水通道蛋白进入细胞内部。
①此实验目的是：________________。
②找出上述实验过程中不合理之处，并加以改正。
【解析】(2)考虑自由扩散和主动运输两个过程，目的是掌握细胞膜的双分子层的结构。
(3)主动运输需要消耗能量。
(5)对照实验，验证水分子进出细胞需要通过水通道。
【答案】(1)细胞膜上的磷脂分子层允许甘油等脂溶性有机物优先通过细胞膜。
(2)渗透否，有载体协助。
(3)外内K+Na+
(4)外负内正外正内负不同
(5)①验证水分子进出细胞需通过水通道蛋白
②缺少对照实验。
改正：另取一只培养皿，加等量的蒸馏水，将不含有水通道蛋白的细胞放入，在相同条件下放置一段时间后用显微镜观察，不含有水通道蛋白的细胞，保持原状。
验证性实验设计一般包含如下内容：
①实验名称：实验内容的名称。
②实验目的：要探究或验证的事实。
③实验原理：进行实验依据的科学道理。
④实验对象：进行实验的主要对象。
⑤实验条件：根据实验原理确定所需的仪器、设备和药品。
⑥实验方法与步骤：确定实验采用的方法及必需(最佳)的操作程序。每一个步骤都必须是科学的，能及时对仪器和步骤进行矫正。
⑦实验测量与记录：应用科学的测量手段对实验过程进行测量，并准确客观地记录实验过程及结果。
⑧实验结果预测及分析：预测可能出现的实验结果并分析导致的原因。
⑨实验结论：对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。
【调研1】2003年的诺贝尔化学奖授予研究细胞膜水通道结构功能的彼得·阿格雷和研究细胞膜离子通道结构功能的罗德里克·麦金农。人体大约有一千亿个细胞，每时每刻都有许多小分子和离子出入细胞，保证细胞的正常活动和细胞间的通信联络，使个体成为统一整体，两位科学家出色的研究使相关原理得以阐明。根据以上材料，回答问题：
(1)分子较大的甘油、乙醇、苯等有机分子比K+、Na+更容易通过细胞膜，原因是什么？
(2)由水可自由地出入细胞，科学家推测细胞膜上存在水通道，1 s内1个通道可通过几十亿个水分子。经过10余年的研究，阿格雷在1990年第一次发现水通道蛋白，并分别把含有及不含有该蛋白的细胞放到水溶液中，结果前者可通过____________作用吸水，后者则不能吸水。2000年，他又公布了该蛋白质的结构。据此请推测细胞吸水方式是否为自由扩散？说明原因。
(3)长期以来，人们还认识到红细胞内外K+、Na+浓度相差几倍到几十倍，K+、Na+浓度高的一侧依次位于红细胞的________、________侧，并且细胞维护这种浓度差需消耗能量分别吸收__________和排出__________。
(4)研究出神经细胞、肌细胞、腺细胞等可兴奋细胞内K+、Na+及电荷的情况与红细胞类似，此外，胞外有较多的Cl-，胞内有较多的带负电的蛋白质。未受刺激时，膜电位为外正内负。而当某一部位受到刺激时，该处Na+快速内流使膜电位变为_________，接着K+快速外流使膜电位变为___________，这样形成局部电流。科学家发现K+、Na+快速流动时并不消耗能量，据此推测细胞膜上存在K+、Na+通道，且彼此不同。麦金农在1998年确定了这种离子通道蛋白质结构、形状和启闭机理。请推测该蛋白通道与需消耗能量才能运输K+、Na+的载体蛋白的结构功能应该(相同或不同)。
(5)水分子进出细胞需通过水通道。为验证这一假设，科学家得到如下材料：
A分离纯化的水通道蛋白；
B含有水通道蛋白的细胞；
C去除水通道蛋白的细胞；
D磷脂双分子层构成的内含水溶液的球状体(其膜结构能与加入的蛋白质结合)；
E能够抑制蛋白质活性的含汞离子的试剂；
F蒸馏水。
某生物小组设计了以下实验研究水通道：
取一只培养皿，加入一定量的蒸馏水，放入含有水通道蛋白的细胞，一段时间后用显微镜观察，加入含有水通道蛋白的细胞吸水胀破。
结论：水分子通过水通道蛋白进入细胞内部。
①此实验目的是：________________。
②找出上述实验过程中不合理之处，并加以改正。
【解析】(2)考虑自由扩散和主动运输两个过程，目的是掌握细胞膜的双分子层的结构。
(3)主动运输需要消耗能量。
(5)对照实验，验证水分子进出细胞需要通过水通道。
【答案】(1)细胞膜上的磷脂分子层允许甘油等脂溶性有机物优先通过细胞膜。
(2)渗透否，有载体协助。
(3)外内K+Na+
(4)外负内正外正内负不同
(5)①验证水分子进出细胞需通过水通道蛋白
②缺少对照实验。
改正：另取一只培养皿，加等量的蒸馏水，将不含有水通道蛋白的细胞放入，在相同条件下放置一段时间后用显微镜观察，不含有水通道蛋白的细胞，保持原状。
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