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實驗設(shè)計練(三) 1.(2018江西贛州摸底考試,31)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),細胞膜的跨膜蛋白中,有一種與水的跨膜運輸有關(guān)的水通道蛋白,回答下列問題。 　　　　　　　　　　　　　　　　 (1)細胞膜上跨膜蛋白的合成類似于分泌蛋白,核糖體上合成的肽鏈需要在　　　　　　　　　　　　　　中加工和修飾后,再運輸?shù)郊毎ど稀? (2)從細胞膜的結(jié)構(gòu)分析,由于磷脂雙分子層內(nèi)部具有　　　　　　的原因,水分子自由擴散通過細胞膜時會受到一定的阻礙,現(xiàn)經(jīng)研究確認(rèn),細胞膜上的水通道蛋白能幫助水分子從低滲溶液向高滲溶液方向跨膜運輸,這種水分子跨膜運輸?shù)姆绞绞恰　　　　　　　　　　? (3)哺乳動物紅細胞在低滲溶液中能迅速吸水漲破,有人推測這可能與哺乳動物紅細胞膜上的水通道蛋白有關(guān),請設(shè)計實驗,驗證這個推測是正確的(要求寫出實驗思路,預(yù)期實驗結(jié)果)。 實驗設(shè)計思路: 　。 預(yù)期實驗結(jié)果: 　。 答案:(1)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體 (2)疏水性　協(xié)助擴散 (3)將甲組紅細胞膜中的蛋白質(zhì)(或水通道蛋白)破壞,乙組紅細胞不做處理,然后將兩組細胞同時置于蒸餾水中,測定兩組細胞吸水脹破所需的時間 乙組吸水漲破所需時間短,說明推測正確 解析:(1)根據(jù)蛋白質(zhì)的合成與分泌過程可知,核糖體合成的肽鏈需要先后經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工才能成為成熟的蛋白質(zhì)分泌到細胞外。 (2)細胞膜的基本骨架是磷脂雙分子層,其內(nèi)部具有疏水性,所以水分子自由擴散通過細胞膜時會受到一定的阻礙。根據(jù)題意,水分子通過水通道蛋白的運輸是從低滲溶液向高滲溶液方向運輸?shù)?因此該運輸方式為協(xié)助擴散。 (3)根據(jù)題意,要驗證哺乳動物紅細胞在低滲溶液中能迅速吸水漲破,與水通道蛋白有關(guān),則根據(jù)實驗的單一變量原則和對照性原則,設(shè)計實驗步驟為:將甲組紅細胞膜中的蛋白質(zhì)破壞,乙組紅細胞不做處理,然后將兩組細胞同時置于蒸餾水中,測定兩組細胞吸水脹破所需的時間;若乙組吸水漲破所需時間短,說明推測正確。 2.中國農(nóng)科院蠶研所的研究人員偶然發(fā)現(xiàn)了一只雄性黑色斑蠶突變體,該研究人員將其與多只雌性素蠶雜交,F1中有黑色斑蠶141只、素蠶128只。讓F1中的黑色斑蠶雌雄交配得到F2,F2中黑色斑蠶993只、素蠶510只。已知蠶的性別決定方式為ZW型,黑色斑與素斑這對性狀由等位基因A/a控制。請回答下列問題。 (1)通過上述實驗可以判斷隱性性狀是　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)已知種群中雌性和雄性均有黑色斑蠶個體。某同學(xué)認(rèn)為黑色斑基因無論位于何種染色體上,種群中雄性黑色斑蠶個體均為雜合子。該同學(xué)做出此判斷的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)請設(shè)計一個簡要方案,利用題中雄性黑色斑蠶突變體僅進行一次實驗以確定黑色斑基因是位于常染色體上還是位于Z染色體上,預(yù)測實驗結(jié)果并寫出結(jié)論。 　。 答案:(1)素蠶　F1中的黑色斑蠶雌雄交配,后代出現(xiàn)素蠶(或出現(xiàn)性狀分離) (2)F1中的黑色斑蠶雌雄交配得到的F2中,黑色斑蠶與素蠶的數(shù)量之比約為2∶1,即A基因純合致死(AA或ZAZA致死) (3)選F1中多只雌性黑色斑蠶與該雄性黑色斑蠶突變體交配,觀察后代的表現(xiàn)型及比例: ①若后代中黑色斑蠶∶素蠶=2∶1,且雌∶雄=1∶1,則黑色斑基因位于常染色體上(或若后代雄蠶中出現(xiàn)素蠶,則黑色斑基因位于常染色體上); ②若后代中黑色斑蠶∶素蠶=2∶1,且雌∶雄=2∶1,則黑色斑基因位于Z染色體上(或若后代雄蠶中只有黑色斑蠶,沒有素蠶,則黑色斑基因位于Z染色體上) 解析:(1)根據(jù)題意可知,F1中的黑色斑蠶雌雄交配,后代出現(xiàn)素蠶,說明素蠶是隱性性狀。 (2)F1中的黑色斑蠶雌雄交配得到的F2中,黑色斑蠶與素蠶的數(shù)量之比約為2∶1,即A基因純合致死(AA或ZAZA致死),因此無論基因在什么染色體上,種群中雄性黑色斑蠶個體均為雜合子。 (3)選F1中多只雌性黑色斑蠶與該雄性黑色斑蠶突變體交配,觀察后代的表現(xiàn)型及比例:①若后代中黑色斑蠶∶素蠶=2∶1,且雌∶雄=1∶1,則黑色斑基因位于常染色體上(或若后代雄蠶中出現(xiàn)素蠶,則黑色斑基因位于常染色體上); ②若后代中黑色斑蠶∶素蠶=2∶1,且雌∶雄=2∶1,則黑色斑基因位于Z染色體上(或若后代雄蠶中只有黑色斑蠶,沒有素蠶,則黑色斑基因位于Z染色體上)。 3.(2018四川宜賓第二次診斷,32)某昆蟲有白色、黃色、綠色三種體色,由兩對等位基因A和a、B和b控制,相關(guān)色素的合成原理如下圖所示,請據(jù)圖回答下列問題。 (1)圖中①與②、③與④過程均可說明基因與性狀的關(guān)系是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)在綠色昆蟲中,只有綠色的體表細胞含有綠色色素,其根本原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)兩只綠色昆蟲雜交,子代出現(xiàn)了3/16的黃色昆蟲,此兩只綠色昆蟲的基因型為　　　　　　　　　　　　　　,子代中白色昆蟲的性別情況是　　　　　　　　　　　　　。 (4)現(xiàn)有一只未知基因型的白色雌蟲Q。請從未知基因型的綠色、白色和黃色雄蟲中選材,設(shè)計一個一次性雜交實驗,以準(zhǔn)確測定Q的基因型(寫出相關(guān)的實驗思路、預(yù)測實驗結(jié)果并得出相應(yīng)的結(jié)論)。 實驗思路: 　。 預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論:若子代的雌蟲體色均為綠色,則Q的基因型是　　　　　　　。 若　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,則Q的基因型是AaXbXb。 若　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,則Q的基因型是　　　　　　。 答案:(1)基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,進而控制生物體的性狀 (2)不同細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同所致(不同細胞中基因選擇性表達的結(jié)果) (3)AaXBXb、AaXBY　全部為雄蟲 (4)讓白色雌蟲Q與黃色雄蟲雜交得子代,觀察并統(tǒng)計子代的體色和性別情況　AAXbXb　子代雌蟲體色為綠色∶黃色=1∶1(或綠雌∶黃雌∶白雄=1∶1∶2)　子代的雌蟲體色均為黃色(或黃雌∶白雄=1∶1)　aaXbXb 解析:(1)根據(jù)題干分析可知,①③表示基因控制酶的合成,②④表示酶催化過程,說明基因是通過控制酶的合成來控制代謝過程,進而控制生物體的性狀的。 (2)綠色昆蟲中,只有皮膚細胞才呈現(xiàn)綠色,這是遺傳信息的執(zhí)行情況不同,是基因選擇性表達的結(jié)果,相關(guān)基因只在皮膚細胞表達。 (3)根據(jù)以上分析可知,雌性昆蟲基因型為A_XBX_,雄性昆蟲基因型為A_XBY,后代出現(xiàn)了黃色的基因型為aaXB_,比例為3/16(=1/43/4),說明親本兩只綠色昆蟲的基因型分別為AaXBXb、AaXBY,因此后代白色(_ _XbY)只能是雄蟲。 (4)根據(jù)題意分析,未知基因型的白色雌蟲Q的基因型可能為AAXbXb、AaXbXb、aaXbXb,為了鑒定其基因型,可以讓其與黃色雄蟲aaXBY雜交,觀察并統(tǒng)計子代的體色和性別情況。 若子代的雌蟲體色均為綠色(AaXBXb)說明,Q的基因型是AAXbXb; 若子代雌蟲體色為綠色∶黃色=1∶1(或綠雌∶黃雌∶白雄=1∶1∶2),則Q的基因型是AaXbXb; 若子代的雌蟲體色均為黃色(或黃雌∶白雄=1∶1),則Q的基因型是aaXbXb。 4.甲狀腺激素具有促進動物生長發(fā)育、維持神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性的作用。某同學(xué)由溫度能影響酶的活性聯(lián)想到高溫能否影響甲狀腺激素的活性。為了探索這一問題,他首先做出假設(shè):60 ℃高溫下甲狀腺激素活性降低。請根據(jù)提供的實驗材料,設(shè)計實驗進行探究,并寫出實驗思路和結(jié)果(以蝌蚪的發(fā)育狀況為觀察指標(biāo))。 實驗材料:剛孵化的發(fā)育狀況相同的27只蝌蚪、河水、玻璃缸若干、飼料、甲狀腺激素粉末、60 ℃恒溫箱 (1)實驗思路: 　。 (2)結(jié)果結(jié)論:若　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,則證明該同學(xué)的假設(shè)是正確的。 答案:(1)取3只玻璃缸,編號為1、2、3,裝上等量河水,把發(fā)育狀況相同的27只蝌蚪均分成三等份,分別放入3只玻璃缸中,每天同時向1、2、3號玻璃缸中分別投入等量普通飼料、甲狀腺激素粉末拌勻的飼料、用60 ℃恒溫箱處理1小時的甲狀腺激素粉末拌勻的飼料,一段時間后觀察并比較蝌蚪的發(fā)育狀況 (2)2號玻璃缸內(nèi)蝌蚪發(fā)育最快,3號玻璃缸內(nèi)次之,1號玻璃缸最慢 解析:甲狀腺激素的功能及影響因素和實驗設(shè)計,考生要明確實驗?zāi)康?先運用所學(xué)知識,找準(zhǔn)實驗原理,并根據(jù)題意找出實驗的自變量和因變量,然后遵循單一變量原則和對照原則進行實驗設(shè)計,最后根據(jù)實驗原理和所學(xué)知識分析實驗結(jié)果得出結(jié)論。 該同學(xué)的假設(shè)是高溫使甲狀腺激素活性降低,而不是失活,因此需要沒有甲狀腺激素的一組和加入甲狀腺激素的各一組作為對照,所以要把27只蝌蚪分成三組。而實驗組的甲狀腺激素需要高溫處理,但不是在高溫下培養(yǎng)蝌蚪。具體實驗思路見答案:。 可用逆推法分析結(jié)果和結(jié)論。先假定該同學(xué)的假設(shè)是正確的,然后再判斷3只玻璃缸內(nèi)蝌蚪的發(fā)育狀況。1號玻璃缸由于沒有加外源甲狀腺激素,蝌蚪發(fā)育最慢;2號玻璃缸加入了甲狀腺激素粉末,由于甲狀腺激素能促進幼小動物的發(fā)育,所以蝌蚪發(fā)育最快;3號玻璃缸加入了用60 ℃恒溫箱處理1小時的甲狀腺激素粉末,由于高溫使甲狀腺激素活性降低,所以3號玻璃缸內(nèi)蝌蚪的發(fā)育速度介于1號和2號玻璃缸內(nèi)蝌蚪之間。