一方一法一题一练——人教版高中生物必修教材中重要生物学研究方法初探

内蒙古赤峰市松山区红旗中学松山分校 赵晨霞

随着现代生物科学技术的发展，生物学的研究方法日新月异，在中学生物学教学中应将这些方法结合实际问题进行渗透，掌握一定的科学方法有利于培养学生科学精神和创造能力。

第一法：差速离心法

离心技术指的是利用不同物质之间的密度等差异，用离心力场进行分离和提取的物理分离技术。差速离心法是交替使用两个（低速、高速）甚至更多转速的离心。一般情况下是用一定的低转速将物质分成两部分后,将上清液再用更高的转速离心,分层后如果还需用更高的转速再将上清液离心，那么就继续前面的步骤，直到将物质完全分成不同的层次为止。由于细胞内各种细胞器的大小、质量、体积以及密度各不相同，细胞内的细胞器的种类和数量又很多，利用差速离心法可将细胞内的各种细胞器加以分离，便于生理特征和生化实验研究。

第一练：差速离心法的一般步骤：匀浆→离心分离处理→分析研究(借助其它仪器或方法)。在低温条件下，将叶片置于研钵中，加入某种溶液研磨后，用离心法进行分离。第一次分离成沉淀P1(含细胞核和细胞壁碎片)和上清液S1；随后又将S1分离成沉淀P2(含叶绿体)和上清液S2；第三次离心将S2分离成沉淀P3(含线粒体)和上清液S3；最后一次离心将S3分离成沉淀P4(含核糖体)和上清液S4。请分析实验后回答下列问题(填入相应的字母符号，如S1～S4，P1～P4，见下图)：

(1)细胞的DNA主要存在于________。(2)若要继续分离得到与光合作用有关的酶，应选取________部分。(3)若要研究合成蛋白质的细胞器，应选取________部分。(4)含有与有氧呼吸有关的酶的是________部分。

参考答案:(1)P1 (2)P2 (3)P4(4)S1、S2、P3

第二法：模型方法

物理模型是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型就是物理模型，除立体的三维物理模型之外，在平面上用简化的图形表示研究对象也是一种物理模型，这种图象直观的体现各类具体对象的总体特征。例如：动植物细胞模式图、细菌结构模式图、分泌蛋白合成和运输示意图等。

概念模型是指利用图示的方法来表达生物学概念、理论等。画概念图则是概念模型的一种表达方式，画概念图是指将一组相关概念用线条和文字连接成为图形，直观而形象地表示出这些概念之间的内在关系。例如：用光合作用图解描述光合作用的主要反应过程，甲状腺激素的分级调节等。

数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，对研究对象的生命本质和运动规律进行具体的分析和综合，常用的数学形式如：数学方程式、关系式、曲线图和表格等来表达，从而依据现象作出判定和推断。

第二练（数学模型）：下图甲为种群数量增长的“J”型、“S”型曲线，图乙是几种预想的“J”形与“S”形种群增长速率随时间的变化趋势曲线，下列判断正确是（ ）

A.②代表的是“J”型曲线的增长速率，④代表的是“S”型曲线的增长速率

B.①代表的是“J”型曲线的增长速率，③代表的是“S”型曲线的增长速率

C.②代表的是“J”型曲线的增长速率，③代表的是“S”型曲线的增长速率

D.①代表的是“J”型曲线的增长速率，④代表的是“S”型曲线的增长速率

此题答案为： A 本题要求准确表示种群数量的增长速率变化曲线，种群的增长速率是指种群数量在单位时间内的改变数值。②④分别是“J型”“S型”曲线的种群增长速率曲线，用坐标曲线图可以表示种群的数量变化规律，如：“J型”“S型”等，同时也可以用数学表达式表示其变化规律，如“J型”曲线的数学表达式为：Nt=N0 λt，也属于数学模型，其中N0 为该种群的起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数，数学模型描述或再现生物学事实的特点是直观和精准，有些时候可以定量的分析一些生物学事实，增加了生物学结论的准确性和科学性。

总之，生物学是自然科学中的基础科学，特别注重知识的发生、发展和变化，更加注重通过科学的实验方法解决生物学实际问题，所以，在高中生物教学中，不断渗透生物学思想和方法是十分重要的。