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專題20　實驗探究與分析 ◢考點概述 探究性實驗與研究性學習，主要內容有通過模擬實驗探究膜的透性、探究影響酶活性的因素、探究酵母菌的呼吸方式、探究植物生長調節(jié)劑對扦插枝條生根的作用、探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量的變化、探究水族箱中群落的演替等。此部分試題的開放性較強，多以新材料、新情境的形式出現(xiàn)，考查考生獲取信息的與分析問題的能力，因而試題有一定的難度。 ◢考點精講 【要點梳理】 1．驗證性實驗題型特點 驗證性實驗的實驗目的是“預料之中”的，因此結果和結論只有一種情況。結果即由所學知識或實驗原理推出的現(xiàn)象，結論即實驗目的。如“驗證CO2是光合作用的必需原料”的實驗，實驗結果為對照組葉片遇碘變藍；實驗組葉片遇碘不變藍。結論為CO2是光合作用的必需原料。 2．探究性實驗題型特點 探究性實驗是對未知的生物學現(xiàn)象進行探索，因此預期的結果及結論是所有可能出現(xiàn)的情況。其書寫格式一般為“如果……則……”。如“探究光對種子萌發(fā)的影響”實驗中，結果和結論會有以下幾種情況；如果相同時間內，在光下的一組比在黑暗中的萌發(fā)數(shù)多，則光對種子的萌發(fā)有促進作用；如果在光下的一組比在黑暗中的萌發(fā)數(shù)少，則光對種子的萌發(fā)有抑制作用；如果兩組的萌發(fā)數(shù)相同，則光對種子的萌發(fā)沒有影響。 3．評價類實驗題型特點 此種題型突出“評價”實驗，所以題干實驗目的明確，圍繞實驗目的已設計好實驗，但由于實驗設計中存在某些不足（如變量設計不合理或未設計、沒有強調等同和適宜即沒有遵循單一變量原則、結果檢驗不合理、原理使用不當?shù)龋瑢е聦嶒灲Y果不能說明實驗結論。 【方法突破】 1．不同變量的控制特征 因為自變量是人為改變的變量，故必須可以操縱——即具有可操作性。而因變量需要能夠進行觀察、記錄與測量，以明確實驗結果——即具有可檢測性；如果實驗允許無關變量的存在，就會使自變量成為非單一影響因變量的因素，自變量與因變量間的必然性就會被打破，故實驗中必須排除（消除或抵消）無關變量對實驗結果的影響——即無關變量具有可控制性，以避免額外變量的干擾。 2．準確描述實驗操作步驟的“三步曲” 　　　　 預測實驗結果，得出實驗結論 （1）預測結果： “變量促進結果；變量抑制結果；變量與結果無關”，或“全肯定；全否定；一肯定一否定”等。例如對“比較過氧化氫酶和Fe3＋的催化效率”這個實驗進行結果預測時，有以下3種可能：①過氧化氫酶的催化效率高于Fe3＋的催化效率；②Fe3＋的催化效率高于過氧化氫酶的催化效率；③過氧化氫酶的催化效率與Fe3＋的催化效率基本相同。根據(jù)酶具有高效性的特點可知，①是最可能的結果。 （2）得出結論： 探究性實驗的每一個結果和結論一般都用“如果（若）……就（則）……”來描述，不能前一個結果和結論用“如果（若）……就（則）……”來描述，后面的結果和結論用“反之”“否則”等詞表示。 3．探究性實驗的“實驗假設”的描述 （1）句式一：“如果……現(xiàn)象，則……結論”。 （2）句式二：“當條件X存在時，事件P（實驗現(xiàn)象）會發(fā)生”或“當條件X存在時，事件P（實驗現(xiàn)象）不發(fā)生”或“當條件X存在時，對事件P（實驗現(xiàn)象）沒有影響”。 應用提示：①對探究性實驗來說，假說對所要研究的對象設想一種或幾種可能的答案或解釋，即提出可能的實驗原理。②假說的書寫，往往針對實驗目的以陳述句式進行表達。 4．探究性或驗證性實驗的“實驗原理”的描述 （1）理論依據(jù)句式：自變量與因變量間的內在聯(lián)系。 （2）操作依據(jù)句式：自變量的操作情況，因變量的觀測指標。 應用提示：①實驗原理可以明確實驗操作步驟，分清是生化實驗類型還是生理實驗類型。②實驗原理中“因變量的觀測指標”可作為實驗結果的參考。③若需對實驗結果進行分析，套用實驗原理即可。 5．探究性實驗的解題技法 （1）找到實驗目的，從題干中可以找到實驗目的是什么。 （2）提出一種可能的實驗原理，換用陳述句表述實驗原理。 （3）平行分組、實施變量操作、給以適宜條件培養(yǎng)、設計實驗步驟。 （4）先假設出可能的實驗結論再得出實驗結果，最后反過來寫，即反推正寫法。 ◢考點精練 1．下列有關實驗設計的敘述中，不正確的是（　　） A． 各種實驗中都必須設置空白對照，確保單一變量 B．實驗材料的數(shù)量、溫度和時間都可能是實驗的變量 C．數(shù)據(jù)測量力求精確，因而需要多次測量求平均值 D．探究實驗設計中，實驗結果不一定與提出的假設一致 【答案】A 【解析】各種實驗都必須有對照實驗，但不一定是空白實驗，如質壁分離與復原中是自身對照實驗，A錯誤。實驗材料的數(shù)量、溫度和時間都可能是實驗的自變量，也可能是無關變量，B正確。數(shù)據(jù)測量力求精確，所以需要多次測量求平均值，C正確。探究實驗設計中，實驗結果有可能與提出的假設一致也有可能是不支持的，D錯誤。 2．放射性同位素標記技術在生物科學研究中得到廣泛運用。以下運用不恰當?shù)氖牵ā　。? A．用15N標記的噬菌體侵染未標記的大腸桿菌，探究控制生物性狀的遺傳物質是否為DNA B．用15N或32P標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸，研究有絲分裂過程中DNA的復制方式 C．用3H標記的亮氨酸注射到豚鼠的胰腺腺泡細胞中，研究分泌蛋白的合成、加工和分泌過程 D．用18O標記H2O、14C標記CO2，分別研究光合作用中O2的來源和C的轉移途徑 【答案】A 3．如圖為一種植物扦插枝條經(jīng)不同濃度IAA浸泡30 min后的生根結果（新生根粗細相近），對照組為不加IAA的清水。下列敘述正確的是（　?。? 　　　　　　　　 A．對照組生根數(shù)量少是因為枝條中沒有IAA B．四組實驗中，300 mg/LIAA誘導莖細胞分化出根原基最有效 C．100與300 mg/LIAA處理獲得的根生物量相近 D．本實驗結果體現(xiàn)了IAA對根生長作用的兩重性 【答案】B 【解析】對照組生根數(shù)量少是因為枝條中IAA較少，A錯誤；據(jù)圖分析可知，四組實驗中，300mg/L的IAA濃度下平均生根數(shù)最多，說明誘導莖細胞分化出根原基最有效，B正確；圖中顯示，100與300mg/L處理獲得的根的長度相近，但是數(shù)量不相等，因此兩者獲得的根的生物量不相等，C錯誤；與對照組相比，高濃度下沒有體現(xiàn)抑制生根數(shù)和根長的現(xiàn)象，因此不能體現(xiàn)出IAA對根生長作用的兩重性，D錯誤。 4．下圖是某生物興趣小組用淀粉和淀粉酶探究酶活性影響因素時繪制的實驗結果圖（實驗中用鹽酸創(chuàng)設酸性條件，鹽酸能催化淀粉水解）。下列有關敘述錯誤的是（　?。? 　　　 A．實驗中溫度、淀粉用量、淀粉酶的濃度等為無關變量 B．pH值為1時淀粉酶可能已經(jīng)失活，淀粉發(fā)生分解是鹽酸起催化作用 C．pH值為3和9時淀粉剩余量相同，說明兩種條件下淀粉酶活性相同 D．實驗中用適量的H2O2和H2O2酶代替淀粉和淀粉酶作實驗材料更為科學 【答案】C 【解析】圖中橫坐標為pH，該實驗探究的是pH對酶活性的影響，實驗中pH為實驗的自變量，溫度、淀粉用量、淀粉酶的濃度等為無關變量，A項正確；據(jù)圖可知，pH為7時，淀粉剩余量最少，說明淀粉酶活性最強，過酸或過堿酶的空間結構會被破壞，導致酶失去活性，pH值為1時淀粉酶可能已經(jīng)失活，淀粉發(fā)生分解是鹽酸起催化作用，B項正確；pH為3時酸性溶液和酶的作用均可以使淀粉水解，pH值為3和9時淀粉剩余量相同，不能說明兩種條件下淀粉酶活性相同，C項錯誤；淀粉剩余量為實驗的因變量，由于鹽酸能催化淀粉水解，影響實驗的因變量，但不會影響H2O2的分解，因此用適量的H2O2和H2O2酶代替淀粉和淀粉酶作實驗材料更為科學，D項正確。 5．已知藥物X對細胞增殖有促進作用，藥物D可抑制藥物X的作用。某同學將同一瓶小鼠皮膚細胞平均分為甲、乙、丙三組，分別置于培養(yǎng)液中培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中進行不同的處理（其中甲組未加藥物），每隔一段時間測定各組細胞數(shù)，結果如圖所示。據(jù)圖分析，下列相關敘述不合理的是（　?。? 　　　　　 A．乙組加入了藥物X后再進行培養(yǎng) B．丙組先加入藥物X，培養(yǎng)一段時間后加入藥物D，繼續(xù)培養(yǎng) C．乙組先加入藥物D，培養(yǎng)一段時間后加入藥物X，繼續(xù)培養(yǎng) D．若藥物X為蛋白質，則藥物D可能改變了藥物X的空間結構 【答案】C 6．某生物小組做了如下實驗：將棉花植株均分成甲、乙、丙、丁四組，并分別做如下圖所示的處理。正常培養(yǎng)一段時間后，四組植株葉片脫落的先后次序是丙、丁、甲、乙。 下列有關實驗分析錯誤的是（　?。? 　　　　 A．實驗是探究生長素和脫落酸對棉花落葉的影響 B．生長素具有抑制脫落酸的作用 C．脫落酸可以促進葉子的脫落 D．若給以適宜的單側光照，則乙葉的脫落將早于丙 【答案】D 【解析】分析題圖可知，實驗用了含生長素和脫落酸的瓊脂塊，故該實驗是探究生長素和脫落酸對棉花落葉的影響，A正確；四組植株葉片脫落的先后次序是丙、丁、甲、乙，乙用了含生長素的瓊脂塊，所以可推測生長素具有抑制脫落酸的作用，B正確；丙、丁對照可以說明脫落酸可以促進葉子的脫落，C正確；丙的感光部位尖端都已經(jīng)切去了，所以單側光對實驗結果沒有影響，D錯誤。 7．在研究不同金屬離子對某水解酶活性的影響時,得到下表結果。下列分析不正確的是　（　?。? 不同組別 相對活性（%） 對照組 100 Mn2+ 123 Co2+ 79 Mg2+ 74 A．Mn2+降低了反應過程所必需的活化能 B．Co2+或Mg2+可能導致酶結構的改變使其活性降低 C．不同離子對酶的活性有提高或降低作用 D．該水解酶的用量是實驗的無關變量 【答案】A 【解析】據(jù)表可知，Mn2+作用下該酶的活性比對照組增加，從而降低了反應過程所必需的活化能，而不是Mn2+降低了反應過程所必需的活化能，A項錯誤；Co2+或Mg2+處理后均使酶的活性下降，可能是使酶的空間結構改變，B項、C項正確；研究不同金屬離子對該水解酶活性的影響，自變量是金屬離子的種類或有無，該水解酶的用量是實驗的無關變量，D項正確。 8．欲研究甲狀腺和甲狀腺激素的生理作用，對小鼠的分組及處理見下表，并在適宜條件下正常飼養(yǎng)，每隔一定時間測定好氧量，記錄數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析。下列分析錯誤的是（　　） 組別 甲組 乙組 丙組 對照處理 切除甲狀腺 手術但不切除甲狀腺 灌胃甲狀腺激素，1次/天 飼養(yǎng)條件 相同且適宜，正常飼料喂養(yǎng)，共14天 A．應采用生長發(fā)育狀況相同的小鼠進行實驗 B．設置乙組的目的是為了排除手術的影響 C．采用耗氧量為觀測指標的依據(jù)是甲狀腺激素能促進物質代謝 D．若在各組飼料中添加放射性碘，則丙組小鼠甲狀腺部位放射性強度高于乙組 【答案】D 【解析】為了控制無關變量，保證實驗結果的科學性、準確性，應采用生長發(fā)育狀況相同的小鼠進行實驗，A正確。設置乙組的目的就是為了排除手術對個體的影響，B正確。甲狀腺激素能促進細胞的氧化分解，所以應采用耗氧量為觀測指標，C正確。如果在各組飼料中添加放射性碘，丙組灌胃甲狀腺激素，此時體內甲狀腺激素高，因為負反饋調節(jié)使促甲狀腺激素釋放激素和促甲狀腺激素減少，所以合成的甲狀腺激素會少，放射性比乙組低，D錯誤。 9．利用木瓜蛋白酶處理河蜆肉，制備水解液，測定水解液中氨基酸含量（Cn值，圖1中實線表示）、可溶性短肽含量（Cp值，圖1中虛線表示）和蛋白質利用率，結果如下圖。下列對有關實驗的敘述，正確的是（　　 A．酶解時間越長，則蛋白質利用率越高 B．加入酶的量越多，則生成的氨基酸量越多 C．水解液中的含氮量即為Cn值與Cp值之和 D．酶解生成的可溶性短肽分子數(shù)不一定比氨基酸數(shù)多 【答案】D 【解析】由圖2可知，0—5小時內，蛋白質的利用率逐漸增加，超過5小時，蛋白質的利用率基本不變，A錯誤；由圖1可以看出加酶量較多的情況下，蛋白質和短肽的量都會增多，但是不能確定這兩種物質就會隨著加酶量的增加而增加，B錯誤；圖2可以看出，蛋白質沒有全部分解，水解液中除了氨基酸和可溶性短肽之外，還有一部分蛋白質，C錯誤；圖1 并沒有確定哪一條曲線代表氨基酸，哪一條曲線代表可溶性短肽，所以無法確定氨基酸和可溶性短肽的量的多少，D正確。 10．三刺魚通常以浮游動物水蚤為食。研究人員在有水蚤的人工水域，利用翠鳥模型和饑餓的三刺魚進行實驗，結果如下圖。下列與本實驗相關的分析錯誤的是（　?。? 　　　　 A．實驗研究三刺魚在有無翠鳥威脅時的取食行為 B．本實驗的自變量是水蚤密度和翠鳥的有無 C．翠鳥在水蚤密度小的水域攻擊三刺魚的次數(shù)更多 D．翠鳥的存在改變了三刺魚的捕食策略 【答案】C 【解析】三刺魚通常以浮游動物水蚤為食。據(jù)圖分析可知，本實驗的自變量是水蚤密度和翠鳥的有無，因變量是三刺魚對水蚤的進攻次數(shù)，由此可推斷本實研究三刺魚在有無翠鳥威脅時的取食行為，故A、B項正確；翠鳥是三刺魚的天敵，利用翠鳥模型和饑餓的三刺魚進行實驗，由實驗結果可知，當沒有翠鳥時，饑餓的三刺魚喜歡取食高密度的水蚤來解除饑餓的威脅，即此時饑餓的三刺魚對高密度區(qū)的水蚤的攻擊次數(shù)更多。當有翠鳥時，饑餓的三刺魚會轉移到水蚤低密度區(qū)去捕食，即此時三刺魚對低密度區(qū)的水蚤的攻擊次數(shù)更多。由此可推知，翠鳥的存在改變了三刺魚的捕食策略，故C項錯誤，D項正確。 11．請回答下列與腎上腺素有關的問題。 （1）腎上腺（髓質）分泌的腎上腺素可以通過________的運輸，作用于相應的靶細胞。寒冷時，它與________都具有增加產(chǎn)熱的作用；饑餓時，它又與________在血糖調節(jié)過程中發(fā)揮協(xié)同作用。 （2）某些神經(jīng)元也能分泌腎上腺素。腎上腺素既可以與突觸后膜上受體結合，引發(fā)突觸后膜的________變化，也可以作用于突觸前膜，抑制腎上腺素繼續(xù)分泌，實現(xiàn)________調節(jié)。由此可知，腎上腺素作為信息分子，既是________，也是激素。 （3）已知藥物V和腎上腺素具有相似的結構，現(xiàn)設計實驗探究藥物V和腎上腺素對小鼠耗氧量的影響（見下表）。選取大小、生長狀況相同的小鼠若干，均分為四組。每組小鼠按表中所示注射藥劑，其中A組注射______。根據(jù)實驗結果可知，藥物V的作用是______呼吸速率，該藥和腎上腺素的作用相互______。 組別 注射藥劑種類 耗氧量（103 mL） 藥物V 腎上腺素 A 2.0 B ＋ 1.7 C ＋ 2.5 D ＋ ＋ 2.3 注：“＋”表示注射該藥劑。 【答案】（1）體液　　甲狀腺激素　　胰高血糖素 （2）電位　?。ㄘ摚┓答仭　∩窠?jīng)遞質 （3）等量生理鹽水　　降低　　拮抗 【解析】（1）腎上腺（髓質）分泌的腎上腺素可以通過體液的運輸，作用于相應的靶細胞。寒冷時，它與甲狀腺激素都具有增加產(chǎn)熱的作用；饑餓時，它又與胰高血糖素在血糖調節(jié)過程中發(fā)揮協(xié)同作用。 （2）某些神經(jīng)元也能分泌腎上腺素。腎上腺素既可以與突觸后膜上受體結合，引發(fā)突觸后膜的電位變化，也可以作用于突觸前膜，抑制腎上腺素繼續(xù)分泌，實現(xiàn)（負）反饋調節(jié)。由此可知，腎上腺素作為信息分子，既是神經(jīng)遞質，也是激素。 （3）A組為對照組，所以A組注射等量生理鹽水。根據(jù)實驗結果可知，加入藥物V時耗氧量降低，所以藥物V的作用是降低呼吸速率，該藥和腎上腺素的作用相互拮抗。 12．某研究小組對不同溫度下密閉容器中水稻種子儲存過程中每隔 12 小時的 CO2生成速率相對值進行了相關研究，結果如下表所示，請根據(jù)所學知識回答下列問題： CO2生成速率 貯藏時間 12h 24h 36h 48h 60h 72h 84h 96h 溫度 0.5℃ 4.8 3.6 2.7 2.5 2.3 2.1 2.0 1.9 25℃ 47.2 45.1 37.8 35.5 34.6 — — — （注：CO2的生成速率單位為 mL?kg-1?h-1；“-”表示未測定） （1）由上表可知，0.5℃條件下水稻種子的CO2生成速率較25℃條件下低，主要的原因是______________；隨著儲存時間的延長，CO2生成速率逐漸降低的原因是___________。該實驗還可以通過檢測___________濃度變化來計算呼吸速率。 （2）某同學擬驗證上述實驗結果，設計如下方案： 取兩個水稻種子，分別裝入甲、乙兩個容積相同的瓶內，然后密封將甲、乙瓶分別置于25℃和0.5℃的條件下儲存，每隔一段時間測定各瓶中的CO2濃度，記錄實驗數(shù)據(jù)并計算CO2的生成速率。 為使實驗結果更可靠，請給出兩條建議，以完善上述實驗方案（不考慮溫度因素）。 a___________________________。b___________________________。 【答案】（1）低溫降低了細胞呼吸相關酶的活性　　由于種子進行細胞呼吸需消耗O2釋放CO2，密閉容器中CO2濃度增加，O2濃度減少，在 一定程度上抑制了種子的細胞呼吸　O2 （2）生長狀況相同（成熟程度一致）的水稻種子　　每個溫度下有多個且等量的種子 【解析】（1）根據(jù)題意和圖示分析可知：由于細胞呼吸是酶促反應，酶的活性受溫度的影響，所以與25℃相比，0.5℃條件下低溫降低了細胞呼吸相關酶的活性，導致果實的CO2生成速率較低．隨著果實儲存時間的增加，密閉容器內的CO2濃度越來越高，氧氣含量減少，導致細胞呼吸減弱，該實驗還可以通過檢測O2濃度變化來計算呼吸速率。 （2）生物實驗的原則是控制單一變量原則、對照原則和可重復原則，本實驗的自變量是溫度，其它無關變量應保持相同且適宜，所以選用的水稻種子應該生長狀況相同，每個溫度下種子的數(shù)量不能太少，但數(shù)目要相等。 13．研究溫度對某種酶活性的影響實驗，設置三個實驗組：A組（20℃）、B組（40℃）和C 組（60℃），測定各組在不同反應時間內的產(chǎn)物濃度（其他條件相同），結果如圖。回答下列問題： 　　 （1）若除酶以外的所有試劑已預保溫，在測定酶活力的實驗中，請將下列操作按順序排列：___→⑤______ →________→② ①加入酶 ②檢測產(chǎn)物 ③保溫并計時 ④加入pH緩沖液 ⑤加入底物 （2）已知酶的主要作用為降低反應的活化能，那么活化能的定義是___________________________。 （3）C組的產(chǎn)物濃度明顯低于另外兩組是因為在60℃環(huán)境下_____________，導致酶失活。 （4）若此酶為從動物體內提取的某種消化酶，則研究它在生物體內的合成和運輸使用的科學方法為_____________，其分泌過程體現(xiàn)了細胞膜的_____________。 【答案】（1）④　　①　?、? （2）分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量 （3）空間結構被破壞 （4）同位素標記法　　流動性 【解析】（1）本實驗的目的是測定酶活力，因此在該實驗中，pH（緩沖物質）、溫度均為無關變量，無關變量（緩沖物質）會影響酶促反應速率，因此在酶與底物混合之前應該加緩沖物質，酶和底物混合后，需要適宜的溫度下保溫一段時間，為酶促反應提供反應時間。因此該實驗操作的正確順序為④→⑤→①→③→②。 （2）已知酶的主要作用為降低反應的活化能，那么活化能是指分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。 （3）反應結束時，C組產(chǎn)物濃度低于A、B組，原因是C組溫度過高，破壞酶的空間結構，反應一段時間之后酶變性失活，無法催化反應進行，說明酶所催化的化學反應一般是在適宜溫度的條件下進行的。 （4）若此酶為從動物體內提取的某種消化酶，則研究它在生物體內的合成和運輸使用的科學方法為同位素標記法，其分泌過程體現(xiàn)了細胞膜的流動性。 14．有研究者對某地區(qū)一定區(qū)域內的部分植物的種群密度進行了連續(xù)五年的調查，結果如下表所示（單位：株／m2）。 　　　 （1）在對植物種群密度進行取樣調查時，常采用＿＿＿＿＿＿法。在調查狗尾草種群密度時，隨機選擇了2 m2 m的五個區(qū)域，各個區(qū)域內的個體數(shù)依次為22、20、24、19、23，則該種群的種群密度為＿＿＿株／m2。 （2）以上數(shù)據(jù)表明，豚草在2005~2009年間其種群數(shù)量呈＿＿＿型曲線增長。 （3）調查結果表明：豚草根部分泌的某種物質可以抑制龍癸等植物的生長。請你利用下列材料及用具，設計實驗探究這一假設。寫出第四步及以后的實驗步驟，預期實驗結果并分析得出實驗結論。 材料及用具：完全營養(yǎng)液、蒸餾水、龍葵、豚草、錐形瓶、量筒、滴管等。 方法步驟： 第一步：取一潔凈的錐形瓶，編號為甲，加入適量的完全營養(yǎng)液，取長勢較好的豚草植株種植于瓶中。 第二步：將甲瓶放在適宜的環(huán)境條件下培養(yǎng)一段時間后，全部取出其中的豚草植株。甲瓶中的培養(yǎng)液保存?zhèn)洹? 第三步：另取兩只潔凈的錐形瓶，編號為乙、丙，分別加入適量且等量的完全營養(yǎng)液。 第四步：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 第五步：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 預期結果及結論：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 【答案】（1）樣方 5.4 （2）J （3）第四步：取長勢相同的龍葵植株隨機均分為兩組，并分別種植于乙、丙兩錐形瓶中。向乙瓶中加入一定量的甲瓶中培養(yǎng)過豚草的培養(yǎng)液，向丙瓶中加入與之等量的適當稀釋的完全培養(yǎng)液（完全營養(yǎng)液本次暫不扣分）。 第五步：將乙、丙兩錐形瓶共同放在適宜的環(huán)境條件下培養(yǎng)一段時間，觀察并比較乙、丙兩瓶幼苗的長勢。結果預期及結論：若乙瓶幼苗的長勢不顯著的差于丙瓶，說明豚草根部未分泌抑制龍葵生長的某種物質；若乙瓶幼苗的長勢顯著的差于丙瓶，說明豚草根部分泌了某種抑制龍葵生長的物質。 【解析】（1）豚草等是雙子葉植物，容易辨認，常采用樣方法調查種群密度。調查狗尾草種群密度時，取五個數(shù)據(jù)的平均值=（22+20+24+19+23）5=21.6，則該種群的種群密度為=21.64=5.4株／m2。 （2）比較豚草在2005~2009年間，種群密度持續(xù)增加，其種群數(shù)量呈J型曲線增長。 （3）實驗研究“豚草根部分泌的某種物質可以抑制龍癸等植物的生長”，則設計的對照實驗中單一變量是培養(yǎng)過豚草的培養(yǎng)液和稀釋的完全培養(yǎng)液，因變量是幼苗的長勢；實驗設計時注意等量原則和重復實驗，排除偶然因素對實驗結果的影響。 15．研究人員為探究紫檀芪對胃癌細胞增殖和凋亡的影響及其機理，進行了如下實驗，以期為臨床應用提供依據(jù)。 實驗一：紫擅芪對胃癌細胞增殖影響研究取等量旺盛增殖的胃癌細胞，分別接種到含不同濃度紫檀芪的培養(yǎng)液中，分別培養(yǎng)24、48、72h后收集細胞。運用臺盼藍拒染法統(tǒng)計活細胞數(shù)量，并計算癌細胞增殖抑制率，結果如圖1。注：癌細胞增殖抑制率=（對照組活細胞數(shù)-實驗組活細胞數(shù)）/對照組活細胞數(shù)100%。 實驗二：紫擅芪對胃癌細胞凋亡蛋白表達的影響研究用含不同濃度紫檀芪的培養(yǎng)液培養(yǎng)旺盛增殖的胃癌細胞。48h后電泳比較幾種細胞凋亡指示蛋白的含量（Caspase-9是一種凋亡啟動因子；Bax能引起線粒體穿孔導致線粒體內物質外流；Bcl-2蛋白是細胞存活促進因子，能抑制細胞凋亡），結果如圖2。 請回答下列問題： （1）培養(yǎng)胃癌細胞時，培養(yǎng)液中加入胎牛血清的作用是___________，培養(yǎng)箱中充入5% CO2的作用是___________。在進行傳代培養(yǎng)時不能使用胃蛋白酶的原因是___________。 （2）實驗一中用臺盼藍染色法檢測細胞存活率時，活細胞未被染成藍色是因為___________。根據(jù)圖一結果，研究人員建議臨床上選擇濃度為40μmol?L-1的紫檀芪進行化療，其依據(jù)是___________，為了達到更理想的治療效果還需要注意___________。 （3）根據(jù)實驗二結果分析，紫檀芪能誘導胃癌細胞凋亡的機理有___________（至少答兩點）。 【答案】（1）補充細胞生長所需的未知營養(yǎng)物質 維持培養(yǎng)液的pH　　動物細胞培養(yǎng)液pH在7.2?7.4之間，在此pH條件下胃蛋白酶已經(jīng)失活 （2）活細胞的細胞膜具有選擇透過性，臺盼藍分子不能被細胞吸收　　紫檀芪使用濃度較低，相對副作用較小，同時該濃度處理對胃癌細胞的抑制率也比較高　　持續(xù)給藥 （3）促進Caspase-9前體轉化為Caspase-9，啟動細胞凋亡；加速Bax合成，引起線粒體破壞；抑制Bcl-2基因表達，抑制細胞凋亡能力下降等 （3）根據(jù)實驗二結果分析可知，紫檀芪能誘導胃癌細胞凋亡，其機理有促進Caspase-9前提體轉化為Caspase-9，啟動細胞凋亡；加速Bax合成，引起線粒體破壞；抑制Bcl-2基因表達，抑制細胞凋亡能力下降等。