生物实验与研究性课题（二）
例5 现提供新鲜柑桔60个，塑料桶(篮)数个，松树针叶适量，蒸馏水、清水、无色透明保鲜袋若干，医用APC(保鲜剂)、温湿计、台式天平、量筒、空调机等。请你设计一个实验方案，在室温24℃的条件下，研究松树针叶是否有保鲜作用。
解析： (1)将柑桔分成甲、乙、丙三等份，称好每份的重量。
(2)分组处理。
甲组：不经任何处理，用一塑料桶(篮)把一份柑桔装好，放在室内桌架上。
乙组：在一塑料桶(篮)底铺上适量的松树针叶，放上一层柑桔再铺上一层针叶，如此重复直至把一份柑桔放完，上面再用松针叶覆盖好，放室内保存。
丙组：用适量医用APC(保鲜剂)溶解于蒸馏水配成一定浓度的溶液，把一份柑桔放入浸泡适当的时间。取出后晾干水分，用保鲜袋包装好放塑料桶(篮)中保存。
(3)观察与记录。利用空调机将室温调节为24℃，定时观察各组出现斑点和软腐的情况，做好详细的记录。试验进行到柑桔完全失去食用价值时结束。
(4)实验结果分析。在三组处理中，只要乙组的柑桔保鲜期优胜于甲组，说明松树针叶有保鲜作用，反之说明松树针叶无保鲜作用；而乙组的保鲜期接近、相等或优于丙组，则说明松树针叶有良好的保鲜作用。
答案 见解析
例6 新鲜叶类蔬菜常残留有水溶性有机农药。人们一般认为：把蔬菜浸入清水中一段时间，即可大大减少蔬菜的农药残留量。对此，某研究机构做了以下实验：
实验一：取同一新鲜蔬菜样本各1000g，用不同方法处理，结果如下：
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处理方法 |
未处理 |
用纯水冲洗1min后 |
浸入纯水30min后 |
|
1000g蔬菜农药残留量 |
0.196mg |
0.086mg |
0.123mg |
实验二：取同一新鲜蔬菜若干浸入一定量纯水中，每隔一段时间取出一小片菜叶，测定其细胞液浓度，所得数据可绘出如下曲线：
据上述实验结果分析回答：
（1）对实验一结果的解释是：用纯净水冲洗 1min后；蔬菜农药残留量比未作处理减少了一半以上，这是因为___________________________________。浸入纯水30 min后，蔬菜农药残留量反比仅用纯水冲洗l min的蔬菜农药残留量多，这说明__________________________________。
（2）从对实验二曲线的分析中可知，从A→B点，植物细胞液浓度变化的原因是______________。而从B→C点，细胞液浓度变化的原因则是________________________。
综合上述分析，可以说明，植物细胞吸收水分和可溶性有机农药的关系是_________________________________________________。
(3)农业上常采用根外追肥（即向植物叶片喷洒有机肥料和微量元素的方法），补充植物所需的养分。根据有关原理，根外追肥选择什么样的环境条件下进行效果最好？为什么？
解析 本题分别通过表和曲线给出了两个实验的结果，要求根据实验结果，对实验作出分析。
（1）用纯净水冲比用水浸泡蔬菜的农药残留量要少，说明用纯水冲洗时大部分农药被冲走了，为什么会被冲走？用水泡为什么不会被洗掉？显然这与农药分子所在部位相关。能被水冲走的农药存在于蔬菜表面，而的是进入到了细胞内的农药是冲洗不掉的。用水浸泡蔬菜，农药进入细胞的多，而不浸泡的进入细胞中的少。其实浸泡的过程促进了农药的吸收，由此可推知，农药是溶于水才能被吸收的。
（2）实验二的曲线告诉我们，刚把蔬菜浸入纯水中时，细胞液的浓度是快速降低的。溶液浓度的降低需要从溶液的溶质和溶剂的变化两方面来考虑。在纯水中，细胞应该吸收水分，结果是细胞液浓度减小；此外，蔬菜表面有农药残留．细胞也会吸收农药分子，这就会使细胞液浓度增大。实际的结果是细胞液浓度快速变小，说明细胞吸收水分的速度远快于细胞对农药的吸收速度。随着细胞对水分的吸收，细胞液的浓度逐渐减小．细胞的吸水能力减少，吸水速度逐渐减慢 但在纯水中，组胞液不管怎么吸水，其浓度肯定是要大于纯水的，那么，为什么浓度不再逐渐变小，到BC段反而是增大了呢？原因有二：一是从细胞结构上考虑，植物细胞是有细胞壁的，细胞大量吸水膨胀，但外面的细胞壁弹性有限，阻止了细胞继续吸收水分，水分进出细胞达到动态的平衡；其二从细胞对农药的吸收角度去考虑，细胞吸水减慢，直至停止吸收，但农药仍然在继续被吸。这也说明了细胞吸收水分和吸收农药间的相互关系：农药的吸收需要溶于水，但两个过程是相对独立的。
（3）根据实验原理的分析，可以知道，细胞对于农药的吸收与对矿质离子的吸收原理是类似的，根据这一原理就可得到取得最好效果的根外施肥条件。细胞只能吸收溶于水中的矿质离子，所以要保证根外施肥的最大肥效，就是保待施肥后的湿度，使叶面能保持较长时间的湿润，从而促进细胞对离子的吸收。
答案（1）农药主要残留在蔬菜叶片表面，大部分可被纯水冲掉 农药分子溶于水中才能被植物细胞吸收，导致植物细胞内农药含量增高
（2）刚浸入纯水中，细胞对水分子的吸收大于对农药分子的吸收 受细胞壁限制，细胞吸水一定量后即达饱和，此时细胞仍可吸收农药分子 两个相对独立的过程
（3）无风或少风的傍晚，或空气湿度大的阴天，为了使叶片能保持较长时间保持湿润，以便于植物细胞充分吸收溶于水中的养分。
例7 黄豆加水在一定的温度条件下可萌发形成黄豆芽。请分析回答以下问题：
（1）1kg黄豆发成的黄豆芽，经烘于脱水后，其质量 _____1kg。其原因是_________________________________________.
（2）将一支黄豆芽用湿棉花固定在一支试管中，如上图甲所示。在不用药剂、单向光、装置及触及黄豆芽的情况下，如何将黄豆芽培养成如图的形状？说明其原理。
（3）要培育出无根黄豆芽，可采取的措施是__________________；原理是______________________________________________。
解析 (1)黄豆在萌发过程中大量地吸水，萌发成豆芽后重量增加数倍．然而其呼吸作用会消耗大量有机物，而且其间并无光合作用发生（黄豆芽子叶未变绿前实际并没有叶绿素产生）。
(2)植物的根向地生长，茎背地生长是因重力使生长素在近地侧高于背地侧（植物水平放置时十分明显）．因此只要将试管侧倒水平放置，就能得到如图乙的黄豆芽．至于根为什么不会像茎一样向上生长，主要是根对生长素敏感程度高，近地侧的生长素浓度高于背地侧,其生长受一定抑制（或促进作用不如背地侧明显），因此表现为向地生长。
(3)由于根、芽、茎对生长素的敏感程度依次降低．生长素的某一浓度对芽、茎还有较强促进作用,但对根已可强烈抑制，所以，在黄豆长出根之前可用一定浓度的生长素溶液来培养，就能获得无根的黄豆芽。至于这样培养出的黄豆芽是否适合食用，则另当别论。
答案 (1) 小于 呼吸作用消耗大量有机物
（2）将试管侧倒水平放置 原理见解析
（3）黄豆生根之前用一定浓度的生长素溶液培养 根对生长素敏感程度高，一定浓度的生长素对芽、茎还有促进作用时，已能抑制根的生长
例8 （2000年广东高考题）将动物的肝细胞研磨并除去ATP后，分别放入 3只标号为 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的锥形瓶中。实验装置和处理如下图甲所示．将实验用的3只锥形瓶的瓶口密封后，放人20℃水浴锅中，l小后的结果如图乙所示。
请根据实验结果回答下面问题：
（1）实验中可以看到的明显变化是____________________。由此可以推断_____号锥形瓶中发生了_________________________________作用。
(2)该实验的全部结果说明________________________________________________。
解析 通过对实验现象的观察，从中提取有效信息，是实验基本能力之一。通过对3组6个锥形瓶的仔细观察可以发现：Ⅲ号锥形瓶的酒精液滴在玻璃管中向左侧移动。可以推测，Ⅲ号锥形瓶中气压降低是由于CO2被吸收所致。与其他瓶相比，该该瓶产生的CO2是在何种生理过程中产生的呢？在产生CO2的同时肯定有某种气体被消耗，这样才会导致Ⅲ号锥形瓶内压力的净减少。联系有关知识原理，可知Ⅲ瓶内发生了有氧呼吸。为什么只有Ⅲ瓶内发生了有氧呼吸，比较各瓶提供的条件，可推断出葡萄糖和ATP是有氧呼吸必须的条件。
本题在需要考生对实验图示有较深入理解和对结果认真细致观察的基础上，进而要求考生根据实验的实际情况，实事求是地得到有氧呼吸中需要葡萄糖和ATP的结论；而有氧呼吸中需要ATP的结论是教科书上从未出现的。
答案 （1）Ⅲ号锥形瓶的酒精液滴在玻璃管中向左侧移动 Ⅲ 呼吸（有氧呼吸）
（2）肝细胞的呼吸作用需要葡萄糖和ATP。
重要提示：（1）对照实验是科学研究的重要思想和实际操作方法。设计科学实验时，为了探明各种条件对实验结果的影响，往往需要设置对照组，一组内的各个实验间，尽可能只有一个因素的差别，这样，一旦实验结果有差异，即可较准确地判断出导致这种差异的原因，否则将较难得到正确的结论。考生在设计和操作实验时，应注意这一思想方法的应用。
（2）近年高考实验题题型虽然不同，但都需要在熟练掌握书本结论的基础上针对具体情景，灵活应用原理，而且要实事求是地、有时需要大胆地得出与书本知识相左的结论。应该看到，这类试题不但是对考生知识理解、掌握的考查，更是对科学精神和创新意识的检验。我们应该认识到这是对高考传统试题的突破性变革，并在复习中加以充分关注和一定训练。