1、实验设计练(三)实验设计练第 15 页 1.(2018 江西赣州摸底考试,31)科学家研究发现,细胞膜的跨膜蛋白中,有一种与水的跨膜运输有关的水通道蛋白,回答下列问题。(1)细胞膜上跨膜蛋白的合成类似于分泌蛋白,核糖体上合成的肽链需要在 中加工和修饰后,再运输到细胞膜上。(2)从细胞膜的结构分析,由于磷脂双分子层内部具有 的原因,水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍,现经研究确认,细胞膜上的水通道蛋白能帮助水分子从低渗溶液向高渗溶液方向跨膜运输,这种水分子跨膜运输的方式是 。(3)哺乳动物红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破,有人推测这可能与哺乳动物红细胞膜上的水通道蛋白有关,请设计实验,验
2、证这个推测是正确的(要求写出实验思路,预期实验结果)。实验设计思路:。预期实验结果:。答案:(1)内质网和高尔基体(2)疏水性 协助扩散(3)将甲组红细胞膜中的蛋白质(或水通道蛋白)破坏,乙组红细胞不做处理,然后将两组细胞同时置于蒸馏水中,测定两组细胞吸水胀破所需的时间乙组吸水涨破所需时间短,说明推测正确解析:(1)根据蛋白质的合成与分泌过程可知,核糖体合成的肽链需要先后经过内质网和高尔基体的加工才能成为成熟的蛋白质分泌到细胞外。(2)细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层,其内部具有疏水性,所以水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。根据题意,水分子通过水通道蛋白的运输是从低渗溶液向高渗溶液方向
3、运输的,因此该运输方式为协助扩散。(3)根据题意,要验证哺乳动物红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破,与水通道蛋白有关,则根据实验的单一变量原则和对照性原则,设计实验步骤为:将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏,乙组红细胞不做处理,然后将两组细胞同时置于蒸馏水中,测定两组细胞吸水胀破所需的时间;若乙组吸水涨破所需时间短,说明推测正确。2.中国农科院蚕研所的研究人员偶然发现了一只雄性黑色斑蚕突变体,该研究人员将其与多只雌性素蚕杂交,F1中有黑色斑蚕 141 只、素蚕 128 只。让 F1中的黑色斑蚕雌雄交配得到 F2,F2中黑色斑蚕993 只、素蚕 510 只。已知蚕的性别决定方式为 ZW 型,黑色斑与素斑
4、这对性状由等位基因 A/a 控制。请回答下列问题。(1)通过上述实验可以判断隐性性状是 ,理由是 。(2)已知种群中雌性和雄性均有黑色斑蚕个体。某同学认为黑色斑基因无论位于何种染色体上,种群中雄性黑色斑蚕个体均为杂合子。该同学做出此判断的理由是 。(3)请设计一个简要方案,利用题中雄性黑色斑蚕突变体仅进行一次实验以确定黑色斑基因是位于常染色体上还是位于 Z 染色体上,预测实验结果并写出结论。答案:(1)素蚕 F1中的黑色斑蚕雌雄交配,后代出现素蚕(或出现性状分离)(2)F1中的黑色斑蚕雌雄交配得到的 F2中,黑色斑蚕与素蚕的数量之比约为 21,即 A 基因纯合致死(AA 或 ZAZA致死)(3
5、)选 F1中多只雌性黑色斑蚕与该雄性黑色斑蚕突变体交配,观察后代的表现型及比例:若后代中黑色斑蚕素蚕=21,且雌雄=11,则黑色斑基因位于常染色体上(或若后代雄蚕中出现素蚕,则黑色斑基因位于常染色体上);若后代中黑色斑蚕素蚕=21,且雌雄=21,则黑色斑基因位于 Z 染色体上(或若后代雄蚕中只有黑色斑蚕,没有素蚕,则黑色斑基因位于 Z 染色体上)解析:(1)根据题意可知,F1中的黑色斑蚕雌雄交配,后代出现素蚕,说明素蚕是隐性性状。(2)F1中的黑色斑蚕雌雄交配得到的 F2中,黑色斑蚕与素蚕的数量之比约为 21,即 A 基因纯合致死(AA 或 ZAZA致死),因此无论基因在什么染色体上,种群中雄
6、性黑色斑蚕个体均为杂合子。(3)选 F1中多只雌性黑色斑蚕与该雄性黑色斑蚕突变体交配,观察后代的表现型及比例:若后代中黑色斑蚕素蚕=21,且雌雄=11,则黑色斑基因位于常染色体上(或若后代雄蚕中出现素蚕,则黑色斑基因位于常染色体上);若后代中黑色斑蚕素蚕=21,且雌雄=21,则黑色斑基因位于 Z 染色体上(或若后代雄蚕中只有黑色斑蚕,没有素蚕,则黑色斑基因位于 Z 染色体上)。3.(2018 四川宜宾第二次诊断,32)某昆虫有白色、黄色、绿色三种体色,由两对等位基因 A 和 a、B 和b 控制,相关色素的合成原理如下图所示,请据图回答下列问题。(1)图中与、与过程均可说明基因与性状的关系是 。
7、(2)在绿色昆虫中,只有绿色的体表细胞含有绿色色素,其根本原因是 。(3)两只绿色昆虫杂交,子代出现了 3/16 的黄色昆虫,此两只绿色昆虫的基因型为 ,子代中白色昆虫的性别情况是 。(4)现有一只未知基因型的白色雌虫 Q。请从未知基因型的绿色、白色和黄色雄虫中选材,设计一个一次性杂交实验,以准确测定 Q 的基因型(写出相关的实验思路、预测实验结果并得出相应的结论)。实验思路:。预期实验结果和结论:若子代的雌虫体色均为绿色,则 Q 的基因型是 。若 ,则 Q 的基因型是 AaXbXb。若 ,则 Q 的基因型是 。答案:(1)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状(2)不同细胞
8、中遗传信息的执行情况不同所致(不同细胞中基因选择性表达的结果)(3)AaXBXb、AaXBY 全部为雄虫(4)让白色雌虫 Q 与黄色雄虫杂交得子代,观察并统计子代的体色和性别情况 AAXbXb 子代雌虫体色为绿色黄色=11(或绿雌黄雌白雄=112)子代的雌虫体色均为黄色(或黄雌白雄=11)aaXbXb解析:(1)根据题干分析可知,表示基因控制酶的合成,表示酶催化过程,说明基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状的。(2)绿色昆虫中,只有皮肤细胞才呈现绿色,这是遗传信息的执行情况不同,是基因选择性表达的结果,相关基因只在皮肤细胞表达。(3)根据以上分析可知,雌性昆虫基因型为 A
9、_XBX_,雄性昆虫基因型为 A_XBY,后代出现了黄色的基因型为 aaXB_,比例为 3/16(=1/43/4),说明亲本两只绿色昆虫的基因型分别为 AaXBXb、AaXBY,因此后代白色(_ _XbY)只能是雄虫。(4)根据题意分析,未知基因型的白色雌虫 Q 的基因型可能为 AAXbXb、AaXbXb、aaXbXb,为了鉴定其基因型,可以让其与黄色雄虫 aaXBY 杂交,观察并统计子代的体色和性别情况。若子代的雌虫体色均为绿色(AaXBXb)说明,Q 的基因型是 AAXbXb;若子代雌虫体色为绿色黄色=11(或绿雌黄雌白雄=112),则 Q 的基因型是 AaXbXb;若子代的雌虫体色均为黄
10、色(或黄雌白雄=11),则 Q 的基因型是 aaXbXb。4.甲状腺激素具有促进动物生长发育、维持神经系统的兴奋性的作用。某同学由温度能影响酶的活性联想到高温能否影响甲状腺激素的活性。为了探索这一问题,他首先做出假设:60 高温下甲状腺激素活性降低。请根据提供的实验材料,设计实验进行探究,并写出实验思路和结果(以蝌蚪的发育状况为观察指标)。实验材料:刚孵化的发育状况相同的 27 只蝌蚪、河水、玻璃缸若干、饲料、甲状腺激素粉末、60 恒温箱(1)实验思路:。(2)结果结论:若 ,则证明该同学的假设是正确的。答案:(1)取 3 只玻璃缸,编号为 1、2、3,装上等量河水,把发育状况相同的 27 只
11、蝌蚪均分成三等份,分别放入 3 只玻璃缸中,每天同时向 1、2、3 号玻璃缸中分别投入等量普通饲料、甲状腺激素粉末拌匀的饲料、用 60 恒温箱处理 1 小时的甲状腺激素粉末拌匀的饲料,一段时间后观察并比较蝌蚪的发育状况(2)2 号玻璃缸内蝌蚪发育最快,3 号玻璃缸内次之,1 号玻璃缸最慢解析:甲状腺激素的功能及影响因素和实验设计,考生要明确实验目的,先运用所学知识,找准实验原理,并根据题意找出实验的自变量和因变量,然后遵循单一变量原则和对照原则进行实验设计,最后根据实验原理和所学知识分析实验结果得出结论。该同学的假设是高温使甲状腺激素活性降低,而不是失活,因此需要没有甲状腺激素的一组和加入甲状腺激素的各一组作为对照,所以要把 27 只蝌蚪分成三组。而实验组的甲状腺激素需要高温处理,但不是在高温下培养蝌蚪。具体实验思路见答案:。可用逆推法分析结果和结论。先假定该同学的假设是正确的,然后再判断 3 只玻璃缸内蝌蚪的发育状况。1 号玻璃缸由于没有加外源甲状腺激素,蝌蚪发育最慢;2 号玻璃缸加入了甲状腺激素粉末,由于甲状腺激素能促进幼小动物的发育,所以蝌蚪发育最快;3 号玻璃缸加入了用 60 恒温箱处理 1小时的甲状腺激素粉末,由于高温使甲状腺激素活性降低,所以 3 号玻璃缸内蝌蚪的发育速度介于 1号和 2 号玻璃缸内蝌蚪之间。
