人教2022年高考生物一轮复习 第3单元 实验技能一 实验设计的基本原则.docx

(2017·全国Ⅰ，29)根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒①两种类型。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②之间的相互转换。请利用放射性同位素标记③的方法，以体外培养的宿主细胞④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⑤)
审题关键
信息①：病毒营寄生生活，由蛋白质和核酸组成，核酸是DNA或RNA，只含有二者中的一种，DNA和RNA在化学组成上的区别如下：
核酸
五碳糖
含氮碱基
DNA
脱氧核糖
A、G、C、T
RNA
核糖
A、G、C、U
信息②：强调了碱基，二者碱基的区别：DNA特有T，RNA特有U。
信息③：放射性同位素标记法是指用放射性同位素替代某化合物中的特殊元素，来追踪该化合物的运行和变化规律。回忆相关内容：
研究内容
标记方法
分泌蛋白的合成、加工和运输过程
将3H标记的亮氨酸注射到豚鼠的胰腺腺泡细胞中
光合作用暗反应中碳元素的转移过程
用14C 标记光合作用的原料二氧化碳
T2噬菌体遗传物质的探究
分别用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记噬菌体的蛋白质外壳
信息④：联想T2噬菌体遗传物质的探究实验和病毒的寄生特点，标记病毒需要先用含有放射性元素的培养基培养宿主细胞，再让病毒去侵染标记的细胞，子代病毒就会被标记。
信息⑤：甲、乙两组要形成对比，结合信息①、②、③、④可判断出，应分别用放射性同位素标记DNA成分中的T和RNA成分中的U。
参考答案
(1)实验思路：甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中，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的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，乙组无放射性，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
错解例析
错例：用含有放射性同位素标记的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培养基培养病毒。一段时间后收集病毒并检测其放射性。
错因分析：没有分成甲、乙两组，用同时含有放射性同位素标记的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培养基来培养，不能形成对照；病毒不能直接用培养基培养，这样设计不科学。
(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。如生物材料相同(大小、生理状况、年龄、性别等)、实验器具相同(型号、洁净程度等)、实验试剂相同(用量、浓度、使用方法等)和条件相同(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)。
(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)，以便消除无关变量对实验结果的干扰，增强实验结果的可信度。
(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。
(4)科学性原则：在设计实验时必须有充分的科学依据，即实验目的要明确，实验原理要正确；实验研究的材料和实验方法的选择要恰当；整个实验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理、有关的生物学