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1、生物学教学 2 0 o 9 年( 第3 4 卷) 第4 期 “ 双变量 探究类实验设计 的方法 吴如俊 李华红 ( 江 苏 ，省 泰 兴 市 第 四 高 级 中 学 2 2 5 4 l 1 ) “ 具备初步探究 一些 生物 学问题 、 恰 当评价 和完 善实验方案的能力” 是生物学高考的能力要求之一 ， 考 题中常出现同时探究 甲、 乙两种变量对实验结果影响 的题目， 实验设计的一般思路是： ( 1 )设计对照组 ： 在甲、 乙两种变量都存在而且适 宜的条件下或甲、 乙两种变量都不存在条件下进行实 验一 。 ( 2 )设计两个实验组： 在单一对照的原则下 ， 仅改 变甲变量， 进行实验二； 仅
2、改变乙变量， 进行实验三。 ( 3 )预测实验现象并进行结果分析： 可以根据实 验一 、 二 、 三的现象 ， 从 以下 四个方 面分 析得 出实 验结 论； 如果实验一、 二、 三的现象相同， 说 明甲、 乙两种 变量对实验结果均没有影响 ； 如果实验二 、 三的现象 相同， 与实验一的现象不同， 说明甲、 乙两种变量对实 验结果均有影响； 如果实验一、 二的现象相同， 与实 验三的现象不同， 说明只有乙变量对实验结果产生影 响； 如果实验一、 三的现象相同， 与实验二的现象不 同， 说明只有甲变量对实验结果产生影响。 例题 ： ( 南通、 扬州、 泰州三市 2 0 0 8届高三第二次 调研
3、测试 ， 3 2题) 酵母菌在氧气充足条件下不能进行 酒精发酵 ， 有同学认为是氧气抑制了酵母菌无氧呼吸， 也有同学认为是有氧呼吸产生的 A T P抑制了酵母菌 无氧呼吸。请设计实验探究酵母菌在氧气充足条件下 不能进行无氧 呼吸的原 因。 4 5 供选的实验试剂和用品： 酵母菌细胞( 试剂 1 ) 、 质量分数 5 的葡萄糖溶 液、 酵母菌破碎后经离心处理得到的只含有酵母菌细 胞质基质的上清液( 试剂2 ) 和只含有酵母菌细胞器的 沉淀物( 试剂 3 ) ， A T P溶液、 蒸馏水、 锥形瓶等其他常 用器材和试 剂。 完成下列实验步骤： ， ( 1 ) 取锥形瓶等连接成如下三套装置， 依 次
4、编号 为 A、 B 、 C 。l号锥 形瓶 中都加 质量分数 为 1 0 的 N a 0 H溶液 ， 3号锥形瓶中都加澄清的石灰水。 质量分数为1 O 澄清的 的Na 0H溶液 石灰水 ( 2 ) A装置的锥形瓶 2中加入； B装置的 锥形瓶 2中加 入； C装 置 的锥形 瓶 2中 加入 一C ) ( 3 ) A 、 B 、 c三套装置均先持续通人氮气 5 m i n ， 去 除锥形瓶中的氧气 ， 再将 A、 B、 c三套装置分别作如下 处理 ： A套， B套， C套。 ( 4 ) 将三套装置放在温度适宜( 2 5 一 3 5 ) 的相 为 2 T I l i n至3 m i n ， 苏丹染
5、液与脂肪的亲和力比较强， 所以染色时间应比较短， 一般为 l r n j n左右。 7 淀粉与碘 7 1 试剂及其配制 配制： 将 2 g碘化钾放入 5 m L 蒸馏水中， 加热溶解后再加入 1 g 碘， 加蒸馏水稀释至 3 0 0 I I l L ， 备用 。 7 2 显色原理 直链淀粉借助分子内部 的氢链卷曲 成螺旋状。碘会嵌入到螺旋结构的空隙处， 并形成一 种稳定的淀粉 一 碘络合物。这种淀粉 一碘络合物能够 比较均匀地吸收除了蓝光以外的长波光， 从而使淀粉 呈现蓝色。 7 3 注意事项 淀粉结构的不同， 最终形成的颜色 不同。直链淀粉及其初步水解得到的糊精分子仍较 大， 遇碘显蓝色，
6、继续水解得分子较小的糊精， 遇碘显 红色 ， 再水解变成分子更小的无色糊精 ， 遇碘不显色； 而支链淀粉遇碘产生紫红色。 8 C O ，与溴麝香草酚蓝 8 1 试剂及其配制 溴麝香草酚蓝溶液 ， 又称溴百 里香 酚蓝 或二 溴百里 酚磺酞 ， 其化 学式为 c 2 7 H2 7 B r 2 N a O 5 s ， 相对分子质量为 6 2 4 3 9 。其配制方法是 ： 称取溴麝香草酚蓝 0 1 g ， 加 O 0 5 n l 0 l ， L氢氧化钠溶液 3 2 m L使其溶解 ， 再加水稀释至 2 0 O m L ， 转移人滴瓶 中， 贴标签备用。或者称取 0 1 0 g 溴百里香酚蓝， 溶于
7、 乙醇 5 0 ( V V) ， 用 乙醇 5 0 ( v V) 稀 释至 1 0 0 m L ， 转移人滴瓶中， 贴标签备用。 8 2 显 色原理 溴麝香草 酚蓝是无色 或浅藕 色结 晶 性粉末 ， 醌式水合物为红色结晶。微溶于水及苯， 易溶 于乙醇呈淡褐色， 易溶于稀碱溶液呈蓝色。用作酸碱 指示剂 ， p H值变色范围 6 O ( 黄)一 7 6 ( 蓝) 。二氧化 碳是酸性气体， 会使溴麝香草酚蓝变为黄色。 8 3 注意事项 该试剂配制后注意密封保存 ， 否则 会受到空气中二氧化碳的影响。 4 6 生物学教学 2 D o 9 年( 第3 4 卷) 第4 期 浅析环境因 素和遗传因素对生物
8、性状影响的实验设计 吕爱民 ( 湖 北 省 监 利 翔 宇 教 育 集团 监 利 总 校 一 中 校 区 4 3 3 3 0 0 ) 生物体在整个发育过程中， 不仅要受到内在因素 基因的控制， 还要受到外部环境条件的影响。当生物 发生性状改变时， 有可能是由基因决定的， 也有可能是 由环境影响的， 还有可能是由基因和环境共同影响的。 1 探究生物某一性状是 由遗传因素还是环境因素决 定 在探究生物某一性状是由遗传因素还是环境因素 决定的实验设计时， 结合实验设计的对照原则和单一 变量原则， 需设计两组对照实验： 一组基因型相同而环 境不同， 另一组环境相同而基因型不同。 例 1 蒲公英， 菊科
9、 ， 两性花， 异花传粉， 结瘦果， 既可用种子繁殖 ， 也可用 直根扦 插 繁殖。 叶形 有全 缘 型， 也有缺刻型， 生长于背风向阳处的植株叶形为全缘 型， 而生长于向风荫蔽处的植株叶形为缺刻型。为探 究环境因素和遗传 因素对蒲公英叶形的影响， 某生物 课外小组的学生进行了如下实验： ( 1 ) 分别选取缺刻叶型和全缘叶型植株上所结的 若干粒种子 ， 分别埋于沃土中催芽 ； ( 2 ) 发芽后分别移栽于花盆中， 于背风向阳处培 养 ； ( 3 ) 一段时间后观察蒲公英的叶型。 请判断上述实验能否达到实验 目的， 并说明原因； 写 出你 的实验 步骤 ， 并预测 可能的实验结 果及结论 。
10、答案： 不能。蒲公英异花传粉 ， 其种子基因型无法 确定， 应该分别选取缺刻叶型和全缘叶型的直根若干 进行扦插繁殖， 便于实验变量的控制。上述实验设计 即使种子基因型相同， 因环境相同， 也无法说明课题的 问题。实验步骤： 取背风向阳处的蒲公英的直根若 干随机平分为 A、 B两组 ， 分别在背风向阳处和向风荫 蔽处种植。另取向风荫蔽处的蒲公英的直根若干随 机平分为 C 、 D两组 ， 分别在背风向阳处和向风荫蔽处 种植。待直根长出叶片后 ， 观察 叶形。预测的实验 结果及结论： 如果 A、 c两组均长出全缘型叶形 ， B 、 D两组均长出缺刻型叶形。结论： 蒲公英的叶形 主要 受环境因素的影响
11、。如果 A、 B两组均长出全缘型叶 形， c 、 D两组均长出缺刻型叶形。结论： 蒲公英的叶形 主要受遗传因素 的影响。如果 A组长出全缘型叶 形， D组长出缺刻型叶形， B 、 C两组叶形介于全缘型和 缺刻型之间。结论： 蒲公英的叶形受遗传 因素和环境 因素的共同影响。 例2一种以地下茎繁殖为主的多年生野菊分别 生长在海拔 1 0 m、 5 0 0 m和 1 0 o 0 m的同一山坡上。在相 同条件下培养相同时间( 81 0 h ) 。 ( 5 ) 观察， 判断是否进行无氧呼吸。 预期实验结果并得出相应结论： ； ； ；( 。 解析 ： 本题要求同时探究氧气、 有氧呼吸产生的 A T P是
12、否抑制了酵母菌无氧呼吸， 酵母菌无氧呼吸的场所是 细胞质基质， 实际就是题 中所提供的试剂 2 ， 根据方法 提示， 做 3组实验： 实验一： 氧气、 有氧呼吸产生的 A T P都不存 在的 条件下的酵母菌无氧呼吸； 实验二： 只有有氧呼吸产生的 A T P存在的条件下 的实验 ； 实验三： 只有氧气存在的条件下的实验。可以表 示如下： 参考答案 ： ( 2 ) 1 O m L的试剂 2 、 1 0 m L质量分数 5 的葡萄糖溶液 、 2 m L蒸馏水 ； 1 0 n 1 L的试剂 2 、 1 O ， n L质量 分数 5 的葡萄糖溶液、 2 m I 。 A T P溶液； 1 0 m L的试
13、剂 2 、 1 O m L质量分数 5 的葡萄糖溶液、 2 m L蒸馏水 ( 试 剂 实验一 实验二 实验三 l 0 m L试剂 2 + + + 1 0 mL 5 的葡 萄糖溶液 + + + 水 + + 2 mL A T P溶液 + 持续通人N 2 或 持续通入 N 持续通入 N： 持续通入空气 持续通人 空气 现象 注： “+” 表示添加 “ 一” 表示没有添加 量强调等量 ， 对用量不作具体要求 ) 。( 3 ) 持续通人 N 2 ； 持续通入 N 2 ； 持续通入空气。( 5 ) 澄清石灰水是否 变浑浊。预期实验结果并提出相应结论： 若 A套变 浑浊， B套变浑浊， c套变浑浊 ， 则酵母菌无氧呼吸不 受 A T P 抑制， 也不受氧气抑制； 若 A套变浑浊， B套 不变浑浊 ， c套不变浑浊， 则酵母菌无氧呼吸既受 A T P 抑制， 也受氧气抑制 ； 若 A套变浑浊， B套变浑浊， c 套不变浑浊， 则酵母菌无氧呼吸不 受 A T P抑制 ， 受氧 气抑制 ； 若 A套变浑浊， B套不变浑浊， c套变浑浊， 则酵母菌无氧呼吸受 A T P抑制 ， 不受氧气抑制。
