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专题18　实验设计与探究
破　重　难
突破1　实验设计与探究的一般思想
1．生物实验中的变量与设计原则
(1)单一变量原则：实验的关键之一在于控制无关变量或减少额外变量，以减小实验误差。无关变量的控制方法如下：
①消除法：如为消除CO2对探究酵母菌细胞呼吸的影响，将空气先通过NaOH溶液，吸收空气中的CO2。
②恒定法：一些可能会影响实验结果的无关变量在实验过程中需保持不变。如在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”实验中，始终将试管处于恒温水浴中，以消除温度这一无关变量对实验结果的影响。
③平衡法：实验组和对照组的无关变量需保持一致。
深度指津
运用“变量法”寻找实验目的：先根据题目找出实验的自变量及因变量，然后根据自变量和因变量组织语言来描述实验目的。
(2)平行重复原则。
(3)对照原则：按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：
类型 实例
空白 对照 要验证甲状腺激素的作用，则对照组动物不做任何处理，使其在适宜条件下生长
自身 对照 植物细胞质壁分离和复原，在同一装片中先后进行
条件 对照 在“用动物激素饲喂小动物”实验中，甲组为实验组(饲喂甲状腺激素)，乙组为条件对照组(饲喂甲状腺抑制剂)，丙组为空白对照(不饲喂药剂)
相互 对照 探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
2．实验操作步骤的思路
(1)实验操作的“四部曲”
(2)实验设计中应注意语言表述。如对实验材料的选择，植物：“大小相似，长势相同的同种植株”；动物：“体重(体长)、年龄、生长趋势相同”，有时甚至要“性别相同”，有时可以叙述为“生长状况基本相同的个体”。再如对试剂的选择要注意“等浓度”“等体积”“适量的”“一定量的”等词语的运用。在实验时间和条件上用“一段时间”“适宜的温度、pH”等描述。
(3)实验结果与实验结论的表述。表述实验结果时一定要具体、形象(如“砖红色沉淀”“由蓝变绿再变黄”“子一代豌豆全部表现为高茎”“指针向左偏转”等)；表述实验结论时则一定要言简意赅，能用学过的结论性语句表述最好(如“酶的催化作用具有专一性”“兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导”“细胞膜具有一定的流动性”等)。
突破2　教材实验探究、设计分类总结
1．设计生化反应类实验时应注意的问题
(1)该类实验常见的对照设计方法
①条件对照。如验证酶的高效性实验，加入新鲜肝脏(过氧化氢酶)的一组为实验组，加入Fe3+(无机催化剂)的一组就是对照组。
②相互对照。不单独设置对照组，而是几个实验组相互对照，如证明氧气浓度对有氧呼吸速率的影响，设置的不同浓度的氧气即为相互对照。
(2)生物体是一个相互联系的统一整体，在代谢活动中影响因素较多，因此要特别注意实验的平衡控制。如探究在某一温度下植物体的呼吸速率，就要求在黑暗中进行，排除光合作用的干扰，还要注意实验植物的生长状态、水分和矿质元素的供应、氧气浓度等一系列因素。
(3)酶活性实验探究中的注意问题
①若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
②若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物是否被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
③在探究酶的适宜温度的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)溶液和过氧化氢酶作实验材料，因为H2O2溶液的分解受温度影响，H2O2溶液在常温下就能分解，加热时分解会加快，从而影响实验结果。
④注意各步骤的顺序，必须先调节相关条件(温度、pH等)，再让反应物与酶接触。
(4)在进行光合作用的实验设计时，对实验植物一般要进行饥饿处理，目的是消耗完叶片细胞内贮存的有机物，方法是将植物放在黑暗环境中一段时间(一般是24 h)。
2．研究动物激素生理功能实验中的注意点
(1)动物分组时选择性别、年龄、体重、生理状况相似的个体进行平均分组，随机分组，且每组不能只有一个。
(2)要注意设计对照实验，排除干扰因素的影响。如进行假手术处理；生理盐水在对照中的作用，不能用蒸馏水代替。
3．植物激素作用及机理研究相关实验
(1)研究植物激素间的相互作用基本思路、要点
分组：甲组加蒸馏水(对照组)，乙组加A激素，丙组加B激素，丁组加A、B激素；
结果和结论：若乙、丙组生长均好于甲组，则激素A、B均有促进作用；若丁组生长好于乙、丙组，则A、B激素有协同作用，否则具有相抗衡作用。
(2)探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度时需要安排预实验。预实验是在正式实验之前，用标准物质或只用少量样品进行实验，以摸索出最佳的实验条件，为正式实验打下基础。
溯　考　情
1．(2022·广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是（）
组别 pH CaCl2 温度/ ℃ 降解率/%
① 9 ＋ 90 38
② 9 ＋ 70 88
③ 9 － 70 0
④ 7 ＋ 70 58
⑤ 5 ＋ 40 30
注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
A．该酶的催化活性依赖于CaCl2
B．结合①②组的相关变量分析，自变量为温度
C．该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9
D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
2．(2021·广东卷)乙烯可促进香蕉逐渐变黄、果肉逐渐变甜变软的成熟过程。同学们去香蕉种植合作社开展研学活动，以乙烯利溶液为处理剂，研究乙烯对香蕉的催熟过程，设计的技术路线如图所示。下列分析正确的是（）
A．对照组香蕉果实的成熟不会受到乙烯影响
B．实验材料应选择已经开始成熟的香蕉果实
C．根据实验安排，第6次取样的时间为第10 d
D．处理组3个指标的总体变化趋势基本一致
3．(2022·广东卷)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10 d后(见图a)，测定相关指标(见图b)，探究遮阴比例对植物的影响。回答下列问题：
图a
图b
(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量__ __，原因可能是__ __。
(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的__ __，因而生长更快。
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期__ __一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以__ __为对照，并保证除__ __外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是__ __。
【破解思路】　关键是分析题干：分析题图a可知，A组未遮阴，B组植株一半遮阴(50%遮阴)，C组全遮阴(100%遮阴)。审题时要抓住题干信息中事件的“因”(遮光程度)与“果”(净光合速率或作物产量)的内在联系，同时要注意事件的“因”是否有隐藏含义，要挖掘出隐藏含义，再联系所学的知识进行回答。第(3)问实验设计：该实验自变量为玉米遮阴程度，因变量为作物产量。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、平行重复原则等，无关变量应保持相同且适宜。
提　考　能
考向1　生理代谢类综合实验探究
1．(2025·佛山二模)为研究药物D对机体生理功能的影响和药物Z对细胞增殖的影响，某同学进行以下实验并提出一个实验方案。回答下列问题：
给一组大鼠隔日注射药物D，每隔一定时间，测定该组大鼠的血糖浓度和尿糖浓度。
实验结果：血糖浓度增加，出现尿糖且其浓度增加。
(1)由上述实验结果推测，药物D损伤了大鼠的__ __细胞，大鼠肾小管中葡萄糖含量增加，会使其尿量__ __。同时大鼠的进食量增加，体重下降，原因是__ __。
(2)为验证药物Z对肝癌细胞增殖有抑制作用，但对肝细胞增殖无抑制作用，根据以下材料和用具，完善实验思路，预测实验结果。
材料和用具：若干份细胞数为N的大鼠肝癌细胞悬液和肝细胞悬液、细胞培养液、药物Z、细胞培养瓶、CO2培养箱、显微镜等。
(说明与要求：细胞的具体计数方法不作要求，不考虑加入药物Z对培养液体积的影响，实验条件适宜。)
①完善实验思路。
Ⅰ.取细胞培养瓶，分为A、B、C、D四组，分别加入细胞培养液。
Ⅱ.A、B组加入__ __悬液，C、D组加入肝细胞悬液。
Ⅲ.A、C组加入__ __，B、D组加入__ __。
Ⅳ.将上述细胞培养瓶置于__ __，培养一段时间后，在显微镜下观察并计数细胞数，记录并处理所得数据。
②预测实验结果(设计一个坐标，用柱形图表示最后一次大致的检测结果)。
药物Z对肝细胞和肝细胞增殖的影响。
2．(2021·广东卷)人体缺乏尿酸氧化酶，导致体内嘌呤分解代谢的终产物是尿酸(存在形式为尿酸盐)。尿酸盐经肾小球滤过后，部分被肾小管细胞膜上具有尿酸盐转运功能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收，最终回到血液。尿酸盐重吸收过量会导致高尿酸血症或痛风。目前，E是针对上述蛋白治疗高尿酸血症或痛风的常用临床药物。为研发新的药物，研究人员对天然化合物F的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠(有尿酸氧化酶)灌服尿酸氧化酶抑制剂，获得了若干只高尿酸血症大鼠，并将其随机分成数量相等的两组，一组设为模型组，另一组灌服F设为治疗组，一段时间后检测相关指标，结果见图1。请回答下列问题：
图1
(1)与分泌蛋白相似，URAT1和GLUT9在细胞内的合成、加工和转运过程需要__ __及线粒体等细胞器(答出两种即可)共同参与。肾小管细胞通过上述蛋白重吸收尿酸盐，体现了细胞膜具有__ __的功能特性。原尿中还有许多物质也需借助转运蛋白通过肾小管的细胞膜，这类跨膜运输的具体方式有__ __。
(2)URAT1分布于肾小管细胞刷状缘(如图2所示)，该结构有利于尿酸盐的重吸收，原因是__ __。
图2
(3)与空白对照组(灌服生理盐水的正常实验大鼠)相比，模型组的自变量是__ __。与其他两组比较，设置模型组的目的是_ __。
(4)根据尿酸盐转运蛋白检测结果，推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是__ __，减少尿酸盐重吸收，为进一步评价F的作用效果，本实验需要增设对照组，具体为__ __。
考向2　生化反应类综合实验
3．(2025·汕头一模)水资源短缺限制水稻的生长发育，严重影响水稻的产量。具有特定结构的保卫细胞参与水稻气孔的构成。红光能促进水稻气孔的开放，为研究其机理，研究者利用野生型（WT）和OsPIL15基因敲除的水稻m，设计并开展相关实验，部分结果如下图，其中气孔导度表示气孔张开的程度，OsPIL15基因在气孔开闭的调节中具有重要作用。回答下列问题：
实验一
实验二
实验三
(1)保卫细胞的叶绿体中__ __(填色素名称)对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞光合作用制造的糖类较多，细胞吸水膨胀使得气孔打开。
(2)从光调节植物生长发育的机制看，红光促进气孔开放的机制是：①为光合作用提供更多能量；②作为__ __影响OsPIL15蛋白的含量。实验一的结果表明，红光促进气孔开放的主要机制不是①，理由是__ __。
(3)OsPIL15蛋白是如何对气孔开闭进行调控？研究者作出假设并进一步探究。
①假设一：OsPIL15蛋白通过影响__ __，从而影响气孔开闭。为验证该假设进行了实验二。
②假设二：OsPIL15蛋白__ __(填“促进”或“抑制”)OsAB15基因的表达，从而影响气孔开闭。为验证该假设进行了实验三。若想进一步验证该结论，可选用__ __水稻，检测其气孔导度。
(4)研究发现OsPIL15基因过表达的水稻（OE）籽粒产量和WT无明显差异，培育OE品种的意义是__ __。
考向3　动物生命活动调节类实验探究
4．(2025·梅州2月质检)类风湿性关节炎（RA）是一种自身免疫病，主要病症为关节软组织肿胀、关节骨损伤，属于炎症性疾病。科研人员对RA的发病机制及治疗进行了相关研究。
(1)RA患者关节滑膜中的某些蛋白作为__ __被树突状细胞摄取并处理，呈递给辅助性T细胞，辅助性T细胞分泌__ __促进巨噬细胞和淋巴细胞聚集到关节部位，同时激活细胞毒性T细胞分裂和分化，并与关节组织细胞结合，引起__ __，释放细胞内容物，进而引发更严重的炎症反应。
(2)S5蛋白与炎症性疾病有关，为研究S5蛋白对RA的作用及机制，科研人员构建了RA患病大鼠(RA模型鼠)，实验材料、处理及检测指标如下表所示。实验结果如图1、图2所示。
组别 实验材料及处理 检测指标
1 正常大鼠，注射适量生理盐水 ①大鼠后爪关节肿胀程度 ②辅助性T细胞占所有T细胞的比例
2 RA模型鼠，注射适量MTX
3 RA模型鼠，注射适量不含S5基因的腺病毒
4
注：MTX是一种可以治疗RA的药物；腺病毒是一种可携带S5基因进入宿主细胞并表达的工具。
图1
图2
①据图1结果可知，表中第4组的实验材料及处理是__ __。
②图1结果表明S5蛋白对大鼠RA的作用是__ __。据图2并结合(1)中RA发病机理，推测S5蛋白的作用机制是__ _ __。
(3)研究发现，S5蛋白能去除P蛋白上的SU基团。为验证“S5蛋白通过去除P蛋白的SU基团，影响T细胞分化与细胞因子释放”这一假设，以体内P蛋白带有过量SU基团的若干突变大鼠为实验材料，注射含S5基因的腺病毒，检测P蛋白上SU基团的数量。请修改并完善该实验方案：__ __(答出两点)。
考向4　植物激素相关实验探究
5．(2025·广东省一模)从某些植物的下胚轴中可提取出有效成分用于治疗疾病。科研人员以拟南芥为材料，通过实验发现：萌发拟南芥下胚轴的伸长量和乙烯、HY5蛋白(光形态建成关键蛋白)密切相关，且在黑暗中的伸长量显著高于正常光照条件下；与野生型相比，无论光照或黑暗条件下，乙烯过量生成突变体和HY5基因缺失突变体均表现出下胚轴明显伸长的表型，如图甲。回答下列问题：
甲
(1)光照下野生型拟南芥幼苗下胚轴明显缩短，从光调控植物生长发育的反应机制角度来看，可能的原因是__ __。乙烯和HY5蛋白均参与拟南芥幼苗下胚轴生长的调控，它们对下胚轴的伸长分别起__ __、__ __作用。
(2)为探究乙烯和HY5蛋白对下胚轴生长中的调控关系，科研人员利用野生型拟南芥（WT）和HY5基因缺失突变体(hy5)进行实验，提出三种假设并设计以下实验方案。请将表中①②处的内容补充完整。
假 设 假设内容 实验 植株 实验步骤 预期结果
甲 乙烯和HY5基因通过独立途径分别参与下胚轴生长的调控 WT Ⅰ.使用适宜浓度乙烯处理植株 Ⅱ.测量植株下胚轴长度和测定HY5蛋白含量 乙烯处理后，HY5蛋白含量未发生变化 下胚轴伸长
乙 乙烯通过调控HY5蛋白的含量来调控下胚轴的生长 ①__ __ 下胚轴伸长
丙 ②__ __ WT、 hy5 测量植株下胚轴长度和测定乙烯含量 hy5体内乙烯含量较WT低 hy5下胚轴较WT长
(3)科研人员检测三种植株HY5基因的表达水平，得到如图乙的实验结果(图A数据在统计学上没有明显差异)。
A
B
乙
本实验结果表明乙烯与HY5基因、HY5蛋白的关系是__ __，这一结果支撑(2)中的假设__ __(填“甲”“乙”或“丙”)。
(4)根据以上信息，除了添加乙烯处理以外，试从分子水平提出促进植物下胚轴伸长的两个新思路：__ __。
配 套 热 练
1．(2025·潮州二模)某兴趣小组对酶的特性开展实验探究，按下表进行操作。在推动注射器的同时用计时器记录时间，测定氧气产生速率。下列分析错误的是（）
加入试剂 或材料 注射 器1 注射 器2 注射 器3 注射 器4 注射 器5
3%H2O2/mL 2 2 2 2 2
蒸馏水/mL 1 — — — —
3.5%FeCl3/mL — 1 — — —
新鲜猪肝 匀浆液/mL — — 1 — —
高温处理的 猪肝液/mL — — — 1 —
多酶片溶液/mL — — — — 1
氧气产生速率/ (mL·s-1)
注：多酶片中含有淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶。
A．从实验原则上分析，注射器1加入等量蒸馏水作为空白对照组
B．注射器中短时间内积累的气体量可以直观显示出反应速率的差异
C．注射器2和3反应体系中氧气产生速率不相等，但产生的氧气总量相等
D．若注射器1、4、5中氧气产生速率为0 mL·s-1，则证明酶具有专一性
2．(2025·肇庆二模)逆境响应是指植物应对不良环境的系列反应。研究发现，拟南芥受到干旱胁迫时，TS基因表达下降，生长减缓。用野生型（WT）和TS基因功能缺失突变株（ts）进行实验，结果如图。下列叙述正确的是（）
图1
图2
A．研究者的实验设计遵循“加法原理”
B．图1表明TS基因编码的蛋白质抑制IAA的合成
C．据图2推测，长期干旱条件下，TS基因功能会消失
D．植物通过减少全部激素的含量来协调实现逆境响应
3．(2025·深圳二模)为研究光闪烁频率(光照黑暗交替频率，单位：Hz)对阿尔茨海默症（AD）鼠的影响，研究人员用不同闪烁频率的光作用于AD鼠，并检测其海马区β-淀粉样蛋白(简称Aβ)的含量。各组处理及实验结果如图。下列分析错误的是（）
注：“－”表示未处理，“＋”表示处理，PTX可以阻断GABA(一种神经递质)的作用。
A．其他组的Aβ含量是以①没有光照组作为对照
B．40 Hz闪烁频率作用的结果可能与GABA的作用有关
C．不同闪烁频率对海马区Aβ含量的影响有差异
D．⑦组结果表明光闪烁对AD鼠的影响有一个最适频率
4．(2025·陕晋宁青卷)入侵物种线虫甲和本土物种线虫乙常引起松树成片死亡。为探究两者的竞争关系，在相同实验条件下对甲和乙混合培养，部分结果如下表。下列叙述错误的是（）
组别 甲初始数量/条 乙初始数量/条 存活物种
1 9＋9 10＋10 甲
2 6＋6 10＋10 甲
3 4＋4 10＋10 甲
4 3＋3 10＋10 乙
A．相同条件下甲单独培养时的K值比混合培养时大
B．实验中仅存活一种线虫的原因是两者生态位相似
C．设置相同雌雄比是为排除性比对实验结果的干扰
D．结果表明野外释放乙是生物防治甲入侵的有效措施
5．(2025·汕头三模)鱼宰杀后鱼肉中的腺苷三磷酸降解生成肌苷酸，能极大地提升鱼肉鲜味。肌苷酸在酸性磷酸酶（ACP）作用下降解又导致鱼肉鲜味下降。探究鱼类鲜味下降的有关实验结果如下图所示。下列叙述正确的是（）
图a　pH对ACP活性的影响
图b　温度对ACP活性的影响
A．本实验的自变量只有pH和温度，因变量是ACP的相对活性
B．不同鱼的ACP的最适温度和pH有差异，直接原因是不同鱼体内的ACP结构不同
C．pH低于3.8、温度超过60 ℃，对鳝鱼ACP活性影响的机理不同
D．由图可知，将鱼放置在pH为5.8、温度为40 ℃条件下，可保持鱼肉鲜味
(2025·广州模拟)科学家以拟南芥为材料，研究植物激素乙烯信号转导机制。已知EIN2蛋白是植物响应乙烯的核心正调因子，EIN2能和EBF1/2 mRNA的3′-UTR(不编码蛋白质，但对基因表达调控起关键作用)相互作用，抑制EBF1/2翻译，激活乙烯反应。为探究该机制，进行相关实验，部分数据如下表。下列叙述正确的是（）
实验 分组 乙烯 处理 EIN2 蛋白状态 EBF1/2 mRNA含量 EBF1/2 蛋白含量 乙烯反 应表现
A 组 有 功能正常 相对稳定 明显减少 显著
B 组 无 功能正常 相对稳定 正常 无
C 组 有 功能缺失 相对稳定 正常 无
A．A 组与 B 组对照，能表明乙烯处理会使 EIN2 蛋白含量增加
B．B 组与 C 组对照，主要探究乙烯处理对EIN2基因突变的影响
C．本实验的自变量为是否乙烯处理
D．该研究成果可为人为调控果实的成熟和农作物的衰老提供依据
7．(2025·江门一模)水稻细胞中存在一种膜转运蛋白OsSTP15。为探究其特性，科研人员将OsSTP15基因导入六碳糖摄取缺陷酵母突变株中，构建能表达OsSTP15的模型酵母M。把相同浓度的无标记葡萄糖、果糖和甘露糖(三种糖分子式均为C6H12O6)分别与等量13C标记的葡萄糖混合，分别培养酵母M一段时间后测定13C相对转运速率，结果如下图。下列分析错误的是（）
A．成功构建的酵母M能在以六碳糖为碳源的培养基上生长
B．对照组仅含13C标记的葡萄糖，不加入任何无标记六碳糖
C．推测OsSTP15转运六碳糖的亲和力为果糖>甘露糖>葡萄糖
D．若增加蔗糖组，推测实验结果可能与对照组大致相近
8．(2025·珠海模拟)下图是C3植物水稻和C4植物玉米的光合作用部分示意图。水稻的Rubisco酶具有双重功能：高CO2浓度时催化RuBP固定CO2，而高 O2浓度时触发光呼吸(RuBP与O2反应生成CO2)。玉米通过叶肉细胞的PEPC酶催化PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)与CO2反应生成C4，接着C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2。研究发现，玉米的PEPC酶固定CO2的能力较水稻强60倍，使其在高温、强光环境下固碳效率显著更高。研究团队通过基因编辑技术将玉米C4光合关键基因（PEPC）转入水稻，构建转基因株系(C4-like水稻)，并对比其与传统C3水稻的光合特性，回答下列问题：
(1)由图可知，玉米固定CO2的场所包括叶肉细胞的__ __和维管束鞘细胞的__ __(填细胞结构名称)。
(2)据图分析并结合所学，玉米高温强光下较水稻固碳效率更高的原因可能是__ __(答出1点即可)。
(3)为验证在高温、强光环境下，C4-like水稻比C3水稻有更强的光合速率，设计了以下实验方案，请完成下列表格：
实验设计方案
实验材料 C3水稻 C4-like水稻
实验处理 a.__ __
测量指标 PEPC酶活性、光呼吸速率、净光合速率
预期结果 b.__ __
(4)除基因编辑外，提出2条通过栽培措施提高水稻光合速率的方法：__ __。
9．(2024·浙江6月卷节选)科学研究一般经历观察现象、提出问题、查找信息、作出假设、验证假设等过程。
①某同学观察一品红的叶片颜色，提出了问题：红叶是否具有光合作用能力。
②该同学检索文献获得相关资料：植物能通过光合作用合成淀粉。检测叶片中淀粉的方法，先将叶片浸入沸水处理；再转入热甲醇处理；然后将叶片置于含有少量水的培养皿内并展开，滴加碘—碘化钾溶液(或碘液)，观察颜色变化。
③结合上述资料，作出可通过实验验证的假设：__ __。
④为验证假设进行实验。请完善分组处理，并将支持假设的预期结果填入表格。
分组处理 预期结果
绿叶＋光照 变蓝
绿叶＋黑暗 不变蓝
ⅰ__ __ ⅱ__ __
ⅲ__ __ ⅳ__ __
⑤分析：检测叶片淀粉的方法中，叶片浸入沸水处理的目的是__ __。热甲醇处理的目的是__ __。
10．(2025·汕头二模)苹果种植园土壤盐碱化会造成植物根系对水分和营养的吸收能力减弱，影响其光合特性，严重抑制苹果生长。回答下列问题：
(1)苹果叶片中的光合色素吸收光能将水分解为__ __。土壤盐碱化使苹果苗叶片失绿、萎蔫，苹果叶片可能发生的生理变化是__ __。
①类囊体膜脂氧化受损　　　　 ②气孔开放度明显增大
③细胞液渗透压升高　　　　 ④干物质积累速率增加
(2)植物响应盐碱胁迫的核心机制是Na＋、K＋的转运。图1是盐碱胁迫下植物细胞SOS、HKT1和SKOR等转运蛋白跨膜运输离子的示意图。研究人员对苹果苗施加油菜素内酯类调节剂EBL，检测并比较盐碱胁迫和EBL处理后苹果苗植株内离子含量的变化，结果见图2。
据图分析，盐碱胁迫条件下，土壤的Na＋通过__ __的方式进入细胞，造成Na＋和K＋运输失衡。细胞内Na＋/K＋比例__ __(填“增大”或“减小”)。
图1
图2
(3)推测施加EBL能调控Na＋、K＋转运蛋白基因的表达，缓解Na＋/K＋比例失衡现象。请在图3相应位置绘出能支持该推测的实验结果。
图3
21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题18　实验设计与探究
破　重　难
突破1　实验设计与探究的一般思想
1．生物实验中的变量与设计原则
(1)单一变量原则：实验的关键之一在于控制无关变量或减少额外变量，以减小实验误差。无关变量的控制方法如下：
①消除法：如为消除CO2对探究酵母菌细胞呼吸的影响，将空气先通过NaOH溶液，吸收空气中的CO2。
②恒定法：一些可能会影响实验结果的无关变量在实验过程中需保持不变。如在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”实验中，始终将试管处于恒温水浴中，以消除温度这一无关变量对实验结果的影响。
③平衡法：实验组和对照组的无关变量需保持一致。
深度指津
运用“变量法”寻找实验目的：先根据题目找出实验的自变量及因变量，然后根据自变量和因变量组织语言来描述实验目的。
(2)平行重复原则。
(3)对照原则：按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：
类型 实例
空白 对照 要验证甲状腺激素的作用，则对照组动物不做任何处理，使其在适宜条件下生长
自身 对照 植物细胞质壁分离和复原，在同一装片中先后进行
条件 对照 在“用动物激素饲喂小动物”实验中，甲组为实验组(饲喂甲状腺激素)，乙组为条件对照组(饲喂甲状腺抑制剂)，丙组为空白对照(不饲喂药剂)
相互 对照 探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
2．实验操作步骤的思路
(1)实验操作的“四部曲”
(2)实验设计中应注意语言表述。如对实验材料的选择，植物：“大小相似，长势相同的同种植株”；动物：“体重(体长)、年龄、生长趋势相同”，有时甚至要“性别相同”，有时可以叙述为“生长状况基本相同的个体”。再如对试剂的选择要注意“等浓度”“等体积”“适量的”“一定量的”等词语的运用。在实验时间和条件上用“一段时间”“适宜的温度、pH”等描述。
(3)实验结果与实验结论的表述。表述实验结果时一定要具体、形象(如“砖红色沉淀”“由蓝变绿再变黄”“子一代豌豆全部表现为高茎”“指针向左偏转”等)；表述实验结论时则一定要言简意赅，能用学过的结论性语句表述最好(如“酶的催化作用具有专一性”“兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导”“细胞膜具有一定的流动性”等)。
突破2　教材实验探究、设计分类总结
1．设计生化反应类实验时应注意的问题
(1)该类实验常见的对照设计方法
①条件对照。如验证酶的高效性实验，加入新鲜肝脏(过氧化氢酶)的一组为实验组，加入Fe3+(无机催化剂)的一组就是对照组。
②相互对照。不单独设置对照组，而是几个实验组相互对照，如证明氧气浓度对有氧呼吸速率的影响，设置的不同浓度的氧气即为相互对照。
(2)生物体是一个相互联系的统一整体，在代谢活动中影响因素较多，因此要特别注意实验的平衡控制。如探究在某一温度下植物体的呼吸速率，就要求在黑暗中进行，排除光合作用的干扰，还要注意实验植物的生长状态、水分和矿质元素的供应、氧气浓度等一系列因素。
(3)酶活性实验探究中的注意问题
①若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
②若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物是否被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
③在探究酶的适宜温度的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)溶液和过氧化氢酶作实验材料，因为H2O2溶液的分解受温度影响，H2O2溶液在常温下就能分解，加热时分解会加快，从而影响实验结果。
④注意各步骤的顺序，必须先调节相关条件(温度、pH等)，再让反应物与酶接触。
(4)在进行光合作用的实验设计时，对实验植物一般要进行饥饿处理，目的是消耗完叶片细胞内贮存的有机物，方法是将植物放在黑暗环境中一段时间(一般是24 h)。
2．研究动物激素生理功能实验中的注意点
(1)动物分组时选择性别、年龄、体重、生理状况相似的个体进行平均分组，随机分组，且每组不能只有一个。
(2)要注意设计对照实验，排除干扰因素的影响。如进行假手术处理；生理盐水在对照中的作用，不能用蒸馏水代替。
3．植物激素作用及机理研究相关实验
(1)研究植物激素间的相互作用基本思路、要点
分组：甲组加蒸馏水(对照组)，乙组加A激素，丙组加B激素，丁组加A、B激素；
结果和结论：若乙、丙组生长均好于甲组，则激素A、B均有促进作用；若丁组生长好于乙、丙组，则A、B激素有协同作用，否则具有相抗衡作用。
(2)探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度时需要安排预实验。预实验是在正式实验之前，用标准物质或只用少量样品进行实验，以摸索出最佳的实验条件，为正式实验打下基础。
溯　考　情
1．(2022·广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是(　C　)
组别 pH CaCl2 温度/ ℃ 降解率/%
① 9 ＋ 90 38
② 9 ＋ 70 88
③ 9 － 70 0
④ 7 ＋ 70 58
⑤ 5 ＋ 40 30
注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
A．该酶的催化活性依赖于CaCl2
B．结合①②组的相关变量分析，自变量为温度
C．该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9
D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
解析：分析②③组可知，组别③没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②组可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于温度梯度、pH梯度较大，不能说明最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物，还需补充实验，D正确。
2．(2021·广东卷)乙烯可促进香蕉逐渐变黄、果肉逐渐变甜变软的成熟过程。同学们去香蕉种植合作社开展研学活动，以乙烯利溶液为处理剂，研究乙烯对香蕉的催熟过程，设计的技术路线如图所示。下列分析正确的是(　C　)
A．对照组香蕉果实的成熟不会受到乙烯影响
B．实验材料应选择已经开始成熟的香蕉果实
C．根据实验安排，第6次取样的时间为第10 d
D．处理组3个指标的总体变化趋势基本一致
解析：对照组香蕉会产生内源乙烯，故对照组香蕉果实的成熟会受到乙烯影响，A错误；实验材料应尽量选择未开始成熟的香蕉果实，这样内源乙烯对实验结果的影响较小，B错误；图示表明每2 d取样一次，共6次，为了解实验前香蕉自身的还原糖含量、淀粉含量、果皮色素量，应该在实验前取样1次，即从第0 d开始，故第6次取样的时间为第10 d，C正确；处理组3个指标的总体变化趋势不一致，应该是还原糖含量增加，淀粉含量下降，果皮黄色色素增加，D错误。
3．(2022·广东卷)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10 d后(见图a)，测定相关指标(见图b)，探究遮阴比例对植物的影响。回答下列问题：
图a
图b
(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量__高__，原因可能是__适应低光照，积累更多的叶绿素，捕获更多的光能(合成较多的叶绿素以适应弱光环境)__。
(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的__光合产物__，因而生长更快。
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期__培养条件__一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以__A和C组__为对照，并保证除__光照条件(遮阴比例/程度)__外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是__以其他作物为材料重复上述实验(或探究提高玉米产量的最适遮阴比例)__。
【破解思路】　关键是分析题干：分析题图a可知，A组未遮阴，B组植株一半遮阴(50%遮阴)，C组全遮阴(100%遮阴)。审题时要抓住题干信息中事件的“因”(遮光程度)与“果”(净光合速率或作物产量)的内在联系，同时要注意事件的“因”是否有隐藏含义，要挖掘出隐藏含义，再联系所学的知识进行回答。第(3)问实验设计：该实验自变量为玉米遮阴程度，因变量为作物产量。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、平行重复原则等，无关变量应保持相同且适宜。
解析：(1)分析题图b结果可知，培养10 d后，A组叶绿素含量为4.2 mg·dm-2，C组叶绿素含量为4.7 mg·dm-2，原因可能是遮阴条件下植物合成较多的叶绿素，以尽可能地吸收光能。(2)图b中B1组的净光合速率为20.5 μmolCO2·m-2·s-1，B2组的净光合速率为7.0 μmolCO2·m-2·s-1，A组的净光合速率为11.8 μmolCO2·m-2·s-1，可推测B组玉米植株净光合速率为(20.5＋7.0)/2＝13.75 μmol CO2·m-2·s-1，高于A组，推测B组可能会积累更多的糖类等有机物，因而生长更快。(3)分析题意可知，该实验目的是探究B组条件下作物产量是否提高。该实验自变量为玉米遮光程度(光照条件)，因变量为作物产量，可用籽粒重量表示。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等，无关变量应保持相同且适宜。
提　考　能
考向1　生理代谢类综合实验探究
1．(2025·佛山二模)为研究药物D对机体生理功能的影响和药物Z对细胞增殖的影响，某同学进行以下实验并提出一个实验方案。回答下列问题：
给一组大鼠隔日注射药物D，每隔一定时间，测定该组大鼠的血糖浓度和尿糖浓度。
实验结果：血糖浓度增加，出现尿糖且其浓度增加。
(1)由上述实验结果推测，药物D损伤了大鼠的__胰岛B__细胞，大鼠肾小管中葡萄糖含量增加，会使其尿量__增加__。同时大鼠的进食量增加，体重下降，原因是__大量的葡萄糖随尿排出(细胞吸收利用葡萄糖减少)，为补充能量，需增加食物的摄取，同时加速脂肪等非糖物质的转化与分解__。
(2)为验证药物Z对肝癌细胞增殖有抑制作用，但对肝细胞增殖无抑制作用，根据以下材料和用具，完善实验思路，预测实验结果。
材料和用具：若干份细胞数为N的大鼠肝癌细胞悬液和肝细胞悬液、细胞培养液、药物Z、细胞培养瓶、CO2培养箱、显微镜等。
(说明与要求：细胞的具体计数方法不作要求，不考虑加入药物Z对培养液体积的影响，实验条件适宜。)
①完善实验思路。
Ⅰ.取细胞培养瓶，分为A、B、C、D四组，分别加入细胞培养液。
Ⅱ.A、B组加入__肝癌细胞__悬液，C、D组加入肝细胞悬液。
Ⅲ.A、C组加入__不加药物Z的细胞培养液__，B、D组加入__加药物Z的等量细胞培养液__。
Ⅳ.将上述细胞培养瓶置于__CO2培养箱__，培养一段时间后，在显微镜下观察并计数细胞数，记录并处理所得数据。
②预测实验结果(设计一个坐标，用柱形图表示最后一次大致的检测结果)。
药物Z对肝细胞和肝细胞增殖的影响。
解析：(1)注射药物D后，血糖浓度增加，说明药物D损伤了胰岛B细胞，导致胰岛素分泌减少。大鼠肾小管中葡萄糖含量增加，外环境渗透压升高，相当于内环境渗透压降低，会使下丘脑合成、垂体释放的抗利尿激素减少，肾小管和集合管对水的重吸收减弱，尿量增加。由于大量的葡萄糖随尿排出，为补充能量，需增加食物的摄取，同时脂肪等非糖物质的转化与分解加速，从而导致大鼠的进食量增加，体重下降。(2) ①该实验中自变量是药物Z处理的细胞类型和是否使用药物Z，因变量是细胞的增殖情况。据此设计实验。②据题意可知，药物Z对肝癌细胞增殖有抑制作用，但对肝细胞增殖无抑制作用，所以A组(肝癌细胞＋无药物Z培养液)细胞数量最多，B组(肝癌细胞＋含药物Z培养液)细胞数量明显少于A组，C组(肝细胞＋无药物Z培养液)和D组(肝细胞＋含药物2培养液)细胞数量相近且较多。
2．(2021·广东卷)人体缺乏尿酸氧化酶，导致体内嘌呤分解代谢的终产物是尿酸(存在形式为尿酸盐)。尿酸盐经肾小球滤过后，部分被肾小管细胞膜上具有尿酸盐转运功能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收，最终回到血液。尿酸盐重吸收过量会导致高尿酸血症或痛风。目前，E是针对上述蛋白治疗高尿酸血症或痛风的常用临床药物。为研发新的药物，研究人员对天然化合物F的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠(有尿酸氧化酶)灌服尿酸氧化酶抑制剂，获得了若干只高尿酸血症大鼠，并将其随机分成数量相等的两组，一组设为模型组，另一组灌服F设为治疗组，一段时间后检测相关指标，结果见图1。请回答下列问题：
图1
(1)与分泌蛋白相似，URAT1和GLUT9在细胞内的合成、加工和转运过程需要__核糖体、内质网、高尔基体__及线粒体等细胞器(答出两种即可)共同参与。肾小管细胞通过上述蛋白重吸收尿酸盐，体现了细胞膜具有__选择透过性__的功能特性。原尿中还有许多物质也需借助转运蛋白通过肾小管的细胞膜，这类跨膜运输的具体方式有__协助扩散、主动运输__。
(2)URAT1分布于肾小管细胞刷状缘(如图2所示)，该结构有利于尿酸盐的重吸收，原因是__肾小管细胞刷状缘形成很多突起，增大了该侧的膜面积(有利于增加URAT1的分布)__。
图2
(3)与空白对照组(灌服生理盐水的正常实验大鼠)相比，模型组的自变量是__灌服尿酸氧化酶抑制剂__。与其他两组比较，设置模型组的目的是__排除血清尿酸盐含量降低是大鼠体内尿酸氧化酶的作用(或确保血清尿酸盐含量降低是F作用的结果)__。
(4)根据尿酸盐转运蛋白检测结果，推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是__F抑制转运蛋白URAT1和GLUT9相关基因的表达__，减少尿酸盐重吸收，为进一步评价F的作用效果，本实验需要增设对照组，具体为__对高尿酸血症大鼠灌服E__。
解析：(3)模型组灌服尿酸氧化酶抑制剂，与空白对照组灌服生理盐水的正常实验大鼠(有尿酸氧化酶)相比，模型组的自变量是尿酸氧化酶活性(活性受抑制剂影响)，与空白对照组和灌服F的治疗组比较，设置模型组的目的是排除血清尿酸盐含量降低是大鼠体内尿酸氧化酶的作用，确保血清尿酸盐含量降低是F作用的结果。(4)根据尿酸盐转运蛋白检测结果，模型组灌服尿酸氧化酶抑制剂后转运蛋白增加，灌服F的治疗组转运蛋白和空白组相同，可推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是F抑制转运蛋白URAT1和GLUT9相关基因的表达，减少对尿酸盐的重吸收。为进一步评价F的作用效果，本实验需要增设对照组，对高尿酸血症大鼠灌服E，并与F进行对比，比较两者降尿酸的作用效果。
考向2　生化反应类综合实验
3．(2025·汕头一模)水资源短缺限制水稻的生长发育，严重影响水稻的产量。具有特定结构的保卫细胞参与水稻气孔的构成。红光能促进水稻气孔的开放，为研究其机理，研究者利用野生型(WT)和OsPIL15基因敲除的水稻m，设计并开展相关实验，部分结果如下图，其中气孔导度表示气孔张开的程度，OsPIL15基因在气孔开闭的调节中具有重要作用。回答下列问题：
实验一
实验二
实验三
(1)保卫细胞的叶绿体中__叶绿素__(填色素名称)对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞光合作用制造的糖类较多，细胞吸水膨胀使得气孔打开。
(2)从光调节植物生长发育的机制看，红光促进气孔开放的机制是：①为光合作用提供更多能量；②作为__光信号(光信息或信息或信号)__影响OsPIL15蛋白的含量。实验一的结果表明，红光促进气孔开放的主要机制不是①，理由是__黑暗(或远红光)照射的突变体不进行光合作用，但气孔导度和红光照射时相同__。
(3)OsPIL15蛋白是如何对气孔开闭进行调控？研究者作出假设并进一步探究。
①假设一：OsPIL15蛋白通过影响__脱落酸的合成(降解)__，从而影响气孔开闭。为验证该假设进行了实验二。
②假设二：OsPIL15蛋白__促进__(填“促进”或“抑制”)OsAB15基因的表达，从而影响气孔开闭。为验证该假设进行了实验三。若想进一步验证该结论，可选用__OsAB15基因敲除(OsAB15蛋白合成缺陷)__水稻，检测其气孔导度。
(4)研究发现OsPIL15基因过表达的水稻(OE)籽粒产量和WT无明显差异，培育OE品种的意义是__OE品种节水抗旱，可用于农业改良__。
解析：(2)光不仅为光合作用提供能量，还可以作为一种信号分子，影响植物的生长发育等过程，所以红光促进气孔开放的机制之一是作为信号分子影响 OsPIL15 蛋白的含量。由题意可知，红光能促进气孔的开放，有利于吸收CO2用于光合作用，正常情况下红光可以为光合作用提供能量而促进植物进行光合作用，但由实验一图可知，黑暗(或远红光)照射的突变体的气孔导度和红光照射时相同，说明红光促进气孔开放的主要机制不是①。(3)①实验二检测的是脱落酸含量，所以假设一是 OsPIL15 蛋白通过影响脱落酸合成(或降解)，从而影响气孔开闭。②从实验三的图来看，野生型(WT)在黑暗中OsAB15基因表达量高，在红光下表达量降低，而OsPIL15基因敲除的水稻m中OsAB15基因表达量在黑暗和红光条件下接近，都少于WT，说明OsPIL15蛋白促进OsAB15基因的表达，从而影响气孔开闭。若想进一步验证该结论，可选用OsAB15基因敲除(OsAB15蛋白合成缺陷)的水稻，检测其气孔导度。如果该水稻气孔导度与预期相符，能进一步说明OsPIL15蛋白通过促进OsAB15基因表达来影响气孔开闭。
考向3　动物生命活动调节类实验探究
4．(2025·梅州2月质检)类风湿性关节炎(RA)是一种自身免疫病，主要病症为关节软组织肿胀、关节骨损伤，属于炎症性疾病。科研人员对RA的发病机制及治疗进行了相关研究。
(1)RA患者关节滑膜中的某些蛋白作为__抗原__被树突状细胞摄取并处理，呈递给辅助性T细胞，辅助性T细胞分泌__细胞因子__促进巨噬细胞和淋巴细胞聚集到关节部位，同时激活细胞毒性T细胞分裂和分化，并与关节组织细胞结合，引起__细胞裂解__，释放细胞内容物，进而引发更严重的炎症反应。
(2)S5蛋白与炎症性疾病有关，为研究S5蛋白对RA的作用及机制，科研人员构建了RA患病大鼠(RA模型鼠)，实验材料、处理及检测指标如下表所示。实验结果如图1、图2所示。
组别 实验材料及处理 检测指标
1 正常大鼠，注射适量生理盐水 ①大鼠后爪关节肿胀程度 ②辅助性T细胞占所有T细胞的比例
2 RA模型鼠，注射适量MTX
3 RA模型鼠，注射适量不含S5基因的腺病毒
4
注：MTX是一种可以治疗RA的药物；腺病毒是一种可携带S5基因进入宿主细胞并表达的工具。
图1
图2
①据图1结果可知，表中第4组的实验材料及处理是__RA模型鼠，注射适量含S5基因的腺病毒__。
②图1结果表明S5蛋白对大鼠RA的作用是__一定程度缓解RA症状__。据图2并结合(1)中RA发病机理，推测S5蛋白的作用机制是__通过减少辅助性T细胞的比例来减少细胞因子的释放，_减少细胞毒性T细胞的激活，进而减少关节组织细胞的裂解破坏__。
(3)研究发现，S5蛋白能去除P蛋白上的SU基团。为验证“S5蛋白通过去除P蛋白的SU基团，影响T细胞分化与细胞因子释放”这一假设，以体内P蛋白带有过量SU基团的若干突变大鼠为实验材料，注射含S5基因的腺病毒，检测P蛋白上SU基团的数量。请修改并完善该实验方案：__需设置对照组；检测指标不全。对照组设置：注射不含S5基因的腺病毒到突变大鼠；或注射含S5基因的腺病毒到野生型大鼠；检测指标：检测两组大鼠中不同类型T细胞的比例及细胞因子释放量__(答出两点)。
解析：(1)病原体在进入机体后，其表面一些特定的蛋白质等物质能够与免疫细胞表面的受体结合，从而引发免疫反应，这些能引发免疫反应的物质称为抗原。RA患者关节滑膜中的某些蛋白作为抗原被树突状细胞摄取并处理，呈递给辅助性T细胞，辅助性T细胞分泌细胞因子促进巨噬细胞和淋巴细胞聚集到关节部位，同时激活细胞毒性T细胞分裂和分化，引起关节组织细胞裂解死亡。(2)①根据图1分析，1组的关节肿胀增加体积最小，3组最大，4组低于3组，3组是RA模型鼠，注射适量不含S5基因的腺病毒，4组也应为RA模型鼠，并注射含有S5基因的腺病毒。②4组注射了含有S5基因的腺病毒，与3组相比，关节肿胀增加体积减小，表明S5蛋白能一定程度缓解RA症状；结合图2可知，S5蛋白可能通过减少辅助性T细胞的比例来减少细胞因子的释放， 减少细胞毒性T细胞的激活，进而减少关节组织细胞的裂解破坏。
考向4　植物激素相关实验探究
5．(2025·广东省一模)从某些植物的下胚轴中可提取出有效成分用于治疗疾病。科研人员以拟南芥为材料，通过实验发现：萌发拟南芥下胚轴的伸长量和乙烯、HY5蛋白(光形态建成关键蛋白)密切相关，且在黑暗中的伸长量显著高于正常光照条件下；与野生型相比，无论光照或黑暗条件下，乙烯过量生成突变体和HY5基因缺失突变体均表现出下胚轴明显伸长的表型，如图甲。回答下列问题：
甲
(1)光照下野生型拟南芥幼苗下胚轴明显缩短，从光调控植物生长发育的反应机制角度来看，可能的原因是__光敏色素在光照射时被激活，结构发生变化后诱导HY5基因表达__。乙烯和HY5蛋白均参与拟南芥幼苗下胚轴生长的调控，它们对下胚轴的伸长分别起__促进__、__抑制__作用。
(2)为探究乙烯和HY5蛋白对下胚轴生长中的调控关系，科研人员利用野生型拟南芥(WT)和HY5基因缺失突变体(hy5)进行实验，提出三种假设并设计以下实验方案。请将表中①②处的内容补充完整。
假 设 假设内容 实验 植株 实验步骤 预期结果
甲 乙烯和HY5基因通过独立途径分别参与下胚轴生长的调控 WT Ⅰ.使用适宜浓度乙烯处理植株 Ⅱ.测量植株下胚轴长度和测定HY5蛋白含量 乙烯处理后，HY5蛋白含量未发生变化 下胚轴伸长
乙 乙烯通过调控HY5蛋白的含量来调控下胚轴的生长 ①__乙烯处理后，HY5蛋白的含量发生显著变化__ 下胚轴伸长
丙 ②__HY5蛋白通过调节乙烯的含量来调控下胚轴的生长__ WT、 hy5 测量植株下胚轴长度和测定乙烯含量 hy5体内乙烯含量较WT低 hy5下胚轴较WT长
(3)科研人员检测三种植株HY5基因的表达水平，得到如图乙的实验结果(图A数据在统计学上没有明显差异)。
A
B
乙
本实验结果表明乙烯与HY5基因、HY5蛋白的关系是__乙烯不影响HY5基因的表达，但促进HY5蛋白的降解__，这一结果支撑(2)中的假设__乙__(填“甲”“乙”或“丙”)。
(4)根据以上信息，除了添加乙烯处理以外，试从分子水平提出促进植物下胚轴伸长的两个新思路：__敲除HY5基因、抑制HY5基因表达、添加HY5蛋白酶、添加HY5蛋白抑制剂__。
解析：(1)由题意可知，与野生型相比，无论光照或黑暗条件下，乙烯过量生成突变体和HY5基因缺失突变体均表现出下胚轴明显伸长的表型，可说明乙烯可促进下胚轴伸长，HY5蛋白可抑制下胚轴伸长。光敏色素在光照射时被激活，结构发生变化后诱导HY5基因表达，从而抑制下胚轴伸长。(2)本实验探究乙烯和HY5蛋白对下胚轴生长中的调控关系，因此可推测乙烯和HY5基因之间的关系有乙烯和HY5基因通过独立途径分别参与下胚轴生长的调控、乙烯通过调控HY5蛋白的含量来调控下胚轴的生长、HY5蛋白通过调节乙烯的含量来调控下胚轴的生长。若乙烯通过调控HY5蛋白的含量来调控下胚轴的生长，则使用适宜浓度乙烯处理植株时，植物体内HY5蛋白的含量会发生显著变化。(3)通过图A可知，在不同条件下HY5基因的mRNA的相对含量没有明显差异，说明乙烯不影响HY5基因的表达，图B中随着乙烯浓度的增加和作用时间的延长，HY5蛋白含量逐渐减少，说明乙烯可促进HY5蛋白的降解。两者之间的关系为乙烯通过调控HY5蛋白的含量来调控下胚轴的生长，即支持(2)中假设乙。
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1．(2025·潮州二模)某兴趣小组对酶的特性开展实验探究，按下表进行操作。在推动注射器的同时用计时器记录时间，测定氧气产生速率。下列分析错误的是(　D　)
加入试剂 或材料 注射 器1 注射 器2 注射 器3 注射 器4 注射 器5
3%H2O2/mL 2 2 2 2 2
蒸馏水/mL 1 — — — —
3.5%FeCl3/mL — 1 — — —
新鲜猪肝 匀浆液/mL — — 1 — —
高温处理的 猪肝液/mL — — — 1 —
多酶片溶液/mL — — — — 1
氧气产生速率/ (mL·s-1)
注：多酶片中含有淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶。
A．从实验原则上分析，注射器1加入等量蒸馏水作为空白对照组
B．注射器中短时间内积累的气体量可以直观显示出反应速率的差异
C．注射器2和3反应体系中氧气产生速率不相等，但产生的氧气总量相等
D．若注射器1、4、5中氧气产生速率为0 mL·s-1，则证明酶具有专一性
解析：注射器1(蒸馏水)无催化剂，氧气产生速率为0，注射器4(高温处理的猪肝液)中高温使酶失活，氧气产生速率为0，说明酶活性被破坏，注射器5(多酶片溶液)含淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶，但均不能催化H2O2分解，氧气产生速率为0，此结果只能说明多酶片中的酶对H2O2无作用，但未与其他底物对比，无法直接证明酶具有专一性，D错误。
2．(2025·肇庆二模)逆境响应是指植物应对不良环境的系列反应。研究发现，拟南芥受到干旱胁迫时，TS基因表达下降，生长减缓。用野生型(WT)和TS基因功能缺失突变株(ts)进行实验，结果如图。下列叙述正确的是(　C　)
图1
图2
A．研究者的实验设计遵循“加法原理”
B．图1表明TS基因编码的蛋白质抑制IAA的合成
C．据图2推测，长期干旱条件下，TS基因功能会消失
D．植物通过减少全部激素的含量来协调实现逆境响应
解析：TS基因功能缺失突变株(ts)是去除该基因功能，因此研究者的实验设计遵循的是“减法原理”，A错误；TS基因缺失会导致IAA含量降低，推测TS基因编码的蛋白质促进IAA的合成，B错误；根据图2，在干旱条件下，突变株的生存率更高，而野生型生存率显著降低，因此推测长期干旱条件下，ts数量会逐渐增多，野生型数量会逐渐减少，甚至消失，所以野生型的TS基因功能也会随之消失，C正确；植物通过协调激素含量与逆境响应的关系来维持正常生长，各种激素相互协调起作用，因此植物响应逆境并不是通过减少或者增加全部激素的含量来实现的，D错误。
3．(2025·深圳二模)为研究光闪烁频率(光照黑暗交替频率，单位：Hz)对阿尔茨海默症(AD)鼠的影响，研究人员用不同闪烁频率的光作用于AD鼠，并检测其海马区β-淀粉样蛋白(简称Aβ)的含量。各组处理及实验结果如图。下列分析错误的是(　D　)
注：“－”表示未处理，“＋”表示处理，PTX可以阻断GABA(一种神经递质)的作用。
A．其他组的Aβ含量是以①没有光照组作为对照
B．40 Hz闪烁频率作用的结果可能与GABA的作用有关
C．不同闪烁频率对海马区Aβ含量的影响有差异
D．⑦组结果表明光闪烁对AD鼠的影响有一个最适频率
解析：⑦组是随机频率的光闪烁处理，并没有设置一系列不同的固定频率梯度来探究最适频率，仅从一组随机频率处理的结果不能表明光闪烁对AD鼠的影响有一个最适频率，D错误。
4．(2025·陕晋宁青卷)入侵物种线虫甲和本土物种线虫乙常引起松树成片死亡。为探究两者的竞争关系，在相同实验条件下对甲和乙混合培养，部分结果如下表。下列叙述错误的是(　D　)
组别 甲初始数量/条 乙初始数量/条 存活物种
1 9＋9 10＋10 甲
2 6＋6 10＋10 甲
3 4＋4 10＋10 甲
4 3＋3 10＋10 乙
A．相同条件下甲单独培养时的K值比混合培养时大
B．实验中仅存活一种线虫的原因是两者生态位相似
C．设置相同雌雄比是为排除性比对实验结果的干扰
D．结果表明野外释放乙是生物防治甲入侵的有效措施
解析：实验显示甲在多数情况下占优势，仅当甲初始数量极少时，乙才能存活，说明释放乙难以有效抑制甲入侵，D错误。
5．(2025·汕头三模)鱼宰杀后鱼肉中的腺苷三磷酸降解生成肌苷酸，能极大地提升鱼肉鲜味。肌苷酸在酸性磷酸酶(ACP)作用下降解又导致鱼肉鲜味下降。探究鱼类鲜味下降的有关实验结果如下图所示。下列叙述正确的是(　B　)
图a　pH对ACP活性的影响
图b　温度对ACP活性的影响
A．本实验的自变量只有pH和温度，因变量是ACP的相对活性
B．不同鱼的ACP的最适温度和pH有差异，直接原因是不同鱼体内的ACP结构不同
C．pH低于3.8、温度超过60 ℃，对鳝鱼ACP活性影响的机理不同
D．由图可知，将鱼放置在pH为5.8、温度为40 ℃条件下，可保持鱼肉鲜味
解析：由图示曲线可知，本实验的自变量是pH、温度和鱼的种类，因变量是酸性磷酸酶(ACP)的相对活性，A错误；不同鱼的ACP的最适温度和pH有差异，根本原因在于控制合成ACP的基因不同，直接原因是不同鱼体内的ACP结构不同，B正确；反应温度超过60 ℃与pH低于3.8，鳝鱼肌肉ACP都会因为空间结构的改变而失去活性，影响机理是相同的，C错误；由图示曲线可知，鱼在pH 5.8、温度40 ℃条件下酸性磷酸酶相对活性较高，导致鱼肉鲜味下降快，D错误。
6．(2025·广州模拟)科学家以拟南芥为材料，研究植物激素乙烯信号转导机制。已知EIN2蛋白是植物响应乙烯的核心正调因子，EIN2能和EBF1/2 mRNA的3′-UTR(不编码蛋白质，但对基因表达调控起关键作用)相互作用，抑制EBF1/2翻译，激活乙烯反应。为探究该机制，进行相关实验，部分数据如下表。下列叙述正确的是(　D　)
实验 分组 乙烯 处理 EIN2 蛋白状态 EBF1/2 mRNA含量 EBF1/2 蛋白含量 乙烯反 应表现
A 组 有 功能正常 相对稳定 明显减少 显著
B 组 无 功能正常 相对稳定 正常 无
C 组 有 功能缺失 相对稳定 正常 无
A．A 组与 B 组对照，能表明乙烯处理会使 EIN2 蛋白含量增加
B．B 组与 C 组对照，主要探究乙烯处理对EIN2基因突变的影响
C．本实验的自变量为是否乙烯处理
D．该研究成果可为人为调控果实的成熟和农作物的衰老提供依据
解析：A组与B组对照，能表明乙烯处理会使EBF1/2蛋白含量明显减少，乙烯反应表现显著，表中仅显示EIN2蛋白状态正常，不能体现EIN2 蛋白含量增加，A错误；B组与C组对照，主要探究的是乙烯和EIN2蛋白在调节拟南芥生长发育中的作用，B错误；由表格分析可知，本实验的自变量为是否乙烯处理和EIN2蛋白功能是否正常，C错误；乙烯可促进果实的成熟和农作物的衰老，因此该研究成果可为人为调控果实的成熟和农作物的衰老提供依据，D正确。
7．(2025·江门一模)水稻细胞中存在一种膜转运蛋白OsSTP15。为探究其特性，科研人员将OsSTP15基因导入六碳糖摄取缺陷酵母突变株中，构建能表达OsSTP15的模型酵母M。把相同浓度的无标记葡萄糖、果糖和甘露糖(三种糖分子式均为C6H12O6)分别与等量13C标记的葡萄糖混合，分别培养酵母M一段时间后测定13C相对转运速率，结果如下图。下列分析错误的是(　C　)
A．成功构建的酵母M能在以六碳糖为碳源的培养基上生长
B．对照组仅含13C标记的葡萄糖，不加入任何无标记六碳糖
C．推测OsSTP15转运六碳糖的亲和力为果糖>甘露糖>葡萄糖
D．若增加蔗糖组，推测实验结果可能与对照组大致相近
解析：从图中可见，当加入无标记葡萄糖时，13C标记葡萄糖的转运速率下降最显著，说明该转运蛋白对葡萄糖的竞争(亲和力)最强，甘露糖次之，果糖影响相对最小，由此可推断该蛋白对六碳糖的亲和力顺序应是葡萄糖>甘露糖>果糖，C错误。
8．(2025·珠海模拟)下图是C3植物水稻和C4植物玉米的光合作用部分示意图。水稻的Rubisco酶具有双重功能：高CO2浓度时催化RuBP固定CO2，而高 O2浓度时触发光呼吸(RuBP与O2反应生成CO2)。玉米通过叶肉细胞的PEPC酶催化PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)与CO2反应生成C4，接着C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2。研究发现，玉米的PEPC酶固定CO2的能力较水稻强60倍，使其在高温、强光环境下固碳效率显著更高。研究团队通过基因编辑技术将玉米C4光合关键基因(PEPC)转入水稻，构建转基因株系(C4-like水稻)，并对比其与传统C3水稻的光合特性，回答下列问题：
(1)由图可知，玉米固定CO2的场所包括叶肉细胞的__细胞质基质__和维管束鞘细胞的__叶绿体__(填细胞结构名称)。
(2)据图分析并结合所学，玉米高温强光下较水稻固碳效率更高的原因可能是__玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘细胞内CO2浓度更高，抑制光呼吸；玉米可以将光合产物及时转移，减少对光合作用的抑制__(答出1点即可)。
(3)为验证在高温、强光环境下，C4-like水稻比C3水稻有更强的光合速率，设计了以下实验方案，请完成下列表格：
实验设计方案
实验材料 C3水稻 C4-like水稻
实验处理 a.__将两种水稻均置于高温、强光等相同条件下培养一段时间__
测量指标 PEPC酶活性、光呼吸速率、净光合速率
预期结果 b.__C4-like水稻的PEPC酶活性明显增高、光呼吸速率降低、净光合速率显著高于C3水稻__
(4)除基因编辑外，提出2条通过栽培措施提高水稻光合速率的方法：__增施合理氮肥并避免病虫害，提高叶片功能；调节种植密度与水分管理，保证叶片通风透光、维持光合作用所需水分__。
解析：(3)本实验的目的是验证在高温、强光环境下，C4-like水稻比C3水稻有更强的光合速率，因此自变量为水稻类型，因变量为PEPC酶活性、光呼吸速率、净光合速率。实验过程为将两种水稻均置于高温、强光等相同条件下培养一段时间，检测两种水稻的 PEPC酶活性、光呼吸速率、净光合速率。在高温、强光环境下，C4-like水稻比C3水稻有更强的光合速率，因此预期结果为C4-like水稻的PEPC酶活性明显增高、光呼吸速率降低、净光合速率显著高于C3水稻。(4)栽培措施可从水肥管理、密度调控和改善光照等方面入手，以提高光合作用效率。如增施合理氮肥并避免病虫害，提高叶片功能；调节种植密度与水分管理，保证叶片通风透光、维持光合作用所需水分等。
9．(2024·浙江6月卷节选)科学研究一般经历观察现象、提出问题、查找信息、作出假设、验证假设等过程。
①某同学观察一品红的叶片颜色，提出了问题：红叶是否具有光合作用能力。
②该同学检索文献获得相关资料：植物能通过光合作用合成淀粉。检测叶片中淀粉的方法，先将叶片浸入沸水处理；再转入热甲醇处理；然后将叶片置于含有少量水的培养皿内并展开，滴加碘—碘化钾溶液(或碘液)，观察颜色变化。
③结合上述资料，作出可通过实验验证的假设：__红叶具有光合作用能力__。
④为验证假设进行实验。请完善分组处理，并将支持假设的预期结果填入表格。
分组处理 预期结果
绿叶＋光照 变蓝
绿叶＋黑暗 不变蓝
ⅰ__红叶＋光照__ ⅱ__变蓝__
ⅲ__红叶＋黑暗__ ⅳ__不变蓝__
⑤分析：检测叶片淀粉的方法中，叶片浸入沸水处理的目的是__杀死红叶细胞，溶解花青素，以免影响实验结果的观察__。热甲醇处理的目的是__溶解叶绿素，以免影响实验结果的观察__。
解析：为探究红叶是否像绿叶一样具有光合作用的能力，需分别设置绿叶＋光照、绿叶＋黑暗、红叶＋光照、红叶＋黑暗四个小组。若假设红叶具有光合作用能力成立，则红叶＋光照组中，溶液变蓝；红叶＋黑暗组中，溶液不变蓝。整个实验步骤中，先用沸水处理叶片，将细胞杀死，溶解细胞中的花青素；再将叶片转移到热甲醇溶液中，溶解细胞中的叶绿素，以免影响后续实验结果的观察。
10．(2025·汕头二模)苹果种植园土壤盐碱化会造成植物根系对水分和营养的吸收能力减弱，影响其光合特性，严重抑制苹果生长。回答下列问题：
(1)苹果叶片中的光合色素吸收光能将水分解为__氧和H＋__。土壤盐碱化使苹果苗叶片失绿、萎蔫，苹果叶片可能发生的生理变化是__①③__。
①类囊体膜脂氧化受损　　　　 ②气孔开放度明显增大
③细胞液渗透压升高　　　　 ④干物质积累速率增加
(2)植物响应盐碱胁迫的核心机制是Na＋、K＋的转运。图1是盐碱胁迫下植物细胞SOS、HKT1和SKOR等转运蛋白跨膜运输离子的示意图。研究人员对苹果苗施加油菜素内酯类调节剂EBL，检测并比较盐碱胁迫和EBL处理后苹果苗植株内离子含量的变化，结果见图2。
据图分析，盐碱胁迫条件下，土壤的Na＋通过__协助扩散__的方式进入细胞，造成Na＋和K＋运输失衡。细胞内Na＋/K＋比例__增大__(填“增大”或“减小”)。
图1
图2
(3)推测施加EBL能调控Na＋、K＋转运蛋白基因的表达，缓解Na＋/K＋比例失衡现象。请在图3相应位置绘出能支持该推测的实验结果。
图3
如图所示：
解析：(1)光反应过程中可以发生水的光解，苹果叶片中的光合色素吸收光能将水分解为氧和H＋。土壤盐碱化会导致植物细胞内的离子平衡失调，尤其是Na＋和K＋的比例失衡。这会导致以下生理变化：盐碱化会导致细胞膜脂质过氧化，影响类囊体膜的结构和功能，进而影响光合作用，①正确；苹果苗叶片失绿、萎蔫会导致气孔导度减小，②错误；盐碱化会导致细胞内Na＋浓度升高，细胞液渗透压增加，影响细胞的水分平衡，导致叶片失绿和萎蔫，③正确；盐碱化会降低光合作用速率，干物质积累速率减慢，D错误。(2)据图分析，Na＋运出细胞的方式是借助H＋势能的主动运输，说明细胞外Na＋浓度高于细胞内，则盐碱胁迫条件下，土壤的Na＋通过协助扩散的方式进入细胞。盐碱胁迫下，Na＋进入细胞增多，而K＋的运输受到抑制，导致细胞内Na＋/K＋比例增大。(3)由图2推测，施加EBL能调控Na＋、K＋转运蛋白基因的表达，缓解Na＋/K＋比例失衡现象，则施加EBL后，与盐碱胁迫相比，Na＋转运蛋白(如SOS)的表达量应升高，而K＋转运蛋白(如SKOR)的表达量应降低，绘图参见答案。
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大专题六
专题18　实验设计与探究
实验整合与探究
知能融通
1．生物实验中的变量与设计原则
(1)单一变量原则：实验的关键之一在于控制无关变量或减少额外变量，以减小实验误差。无关变量的控制方法如下：
①消除法：如为消除CO2对探究酵母菌细胞呼吸的影响，将空气先通过NaOH溶液，吸收空气中的CO2。
②恒定法：一些可能会影响实验结果的无关变量在实验过程中需保持不变。如在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”实验中，始终将试管处于恒温水浴中，以消除温度这一无关变量对实验结果的影响。
③平衡法：实验组和对照组的无关变量需保持一致。
破　重　难
突破1　实验设计与探究的一般思想
深 度 指 津
运用“变量法”寻找实验目的：先根据题目找出实验的自变量及因变量，然后根据自变量和因变量组织语言来描述实验目的。
(2)平行重复原则。
(3)对照原则：按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：
类型 实例
空白对照 要验证甲状腺激素的作用，则对照组动物不做任何处理，使其在适宜条件下生长
自身对照 植物细胞质壁分离和复原，在同一装片中先后进行
条件对照 在“用动物激素饲喂小动物”实验中，甲组为实验组(饲喂甲状腺激素)，乙组为条件对照组(饲喂甲状腺抑制剂)，丙组为空白对照(不饲喂药剂)
相互对照 探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
2．实验操作步骤的思路
(1)实验操作的“四部曲”
(2)实验设计中应注意语言表述。如对实验材料的选择，植物：“大小相似，长势相同的同种植株”；动物：“体重(体长)、年龄、生长趋势相同”，有时甚至要“性别相同”，有时可以叙述为“生长状况基本相同的个体”。再如对试剂的选择要注意“等浓度”“等体积”“适量的”“一定量的”等词语的运用。在实验时间和条件上用“一段时间”“适宜的温度、pH”等描述。
(3)实验结果与实验结论的表述。表述实验结果时一定要具体、形象(如“砖红色沉淀”“由蓝变绿再变黄”“子一代豌豆全部表现为高茎”“指针向左偏转”等)；表述实验结论时则一定要言简意赅，能用学过的结论性语句表述最好(如“酶的催化作用具有专一性”“兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导”“细胞膜具有一定的流动性”等)。
1．设计生化反应类实验时应注意的问题
(1)该类实验常见的对照设计方法
①条件对照。如验证酶的高效性实验，加入新鲜肝脏(过氧化氢酶)的一组为实验组，加入Fe3+(无机催化剂)的一组就是对照组。
②相互对照。不单独设置对照组，而是几个实验组相互对照，如证明氧气浓度对有氧呼吸速率的影响，设置的不同浓度的氧气即为相互对照。
(2)生物体是一个相互联系的统一整体，在代谢活动中影响因素较多，因此要特别注意实验的平衡控制。如探究在某一温度下植物体的呼吸速率，就要求在黑暗中进行，排除光合作用的干扰，还要注意实验植物的生长状态、水分和矿质元素的供应、氧气浓度等一系列因素。
突破2　教材实验探究、设计分类总结
(3)酶活性实验探究中的注意问题
①若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
②若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测底物是否被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
③在探究酶的适宜温度的实验中，不宜选择过氧化氢(H2O2)溶液和过氧化氢酶作实验材料，因为H2O2溶液的分解受温度影响，H2O2溶液在常温下就能分解，加热时分解会加快，从而影响实验结果。
④注意各步骤的顺序，必须先调节相关条件(温度、pH等)，再让反应物与酶接触。
(4)在进行光合作用的实验设计时，对实验植物一般要进行饥饿处理，目的是消耗完叶片细胞内贮存的有机物，方法是将植物放在黑暗环境中一段时间(一般是24 h)。
2．研究动物激素生理功能实验中的注意点
(1)动物分组时选择性别、年龄、体重、生理状况相似的个体进行平均分组，随机分组，且每组不能只有一个。
(2)要注意设计对照实验，排除干扰因素的影响。如进行假手术处理；生理盐水在对照中的作用，不能用蒸馏水代替。
3．植物激素作用及机理研究相关实验
(1)研究植物激素间的相互作用基本思路、要点
分组：甲组加蒸馏水(对照组)，乙组加A激素，丙组加B激素，丁组加A、B激素；
结果和结论：若乙、丙组生长均好于甲组，则激素A、B均有促进作用；若丁组生长好于乙、丙组，则A、B激素有协同作用，否则具有相抗衡作用。
(2)探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度时需要安排预实验。预实验是在正式实验之前，用标准物质或只用少量样品进行实验，以摸索出最佳的实验条件，为正式实验打下基础。
考能提升
1．(2022·广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是 (　　)
溯　考　情
组别 pH CaCl2 温度/ ℃ 降解率/%
① 9 ＋ 90 38
② 9 ＋ 70 88
③ 9 － 70 0
④ 7 ＋ 70 58
⑤ 5 ＋ 40 30
注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
解析：分析②③组可知，组别③没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②组可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于温度梯度、pH梯度较大，不能说明最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物，还需补充实验，D正确。
A．该酶的催化活性依赖于CaCl2
B．结合①②组的相关变量分析，自变量为温度
C．该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9
D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
答案：C
2．(2021·广东卷)乙烯可促进香蕉逐渐变黄、果肉逐渐变甜变软的成熟过程。同学们去香蕉种植合作社开展研学活动，以乙烯利溶液为处理剂，研究乙烯对香蕉的催熟过程，设计的技术路线如图所示。下列分析正确的是 (　　)
A．对照组香蕉果实的成熟不会受到乙烯影响
B．实验材料应选择已经开始成熟的香蕉果实
C．根据实验安排，第6次取样的时间为第10 d
D．处理组3个指标的总体变化趋势基本一致
C
解析：对照组香蕉会产生内源乙烯，故对照组香蕉果实的成熟会受到乙烯影响，A错误；实验材料应尽量选择未开始成熟的香蕉果实，这样内源乙烯对实验结果的影响较小，B错误；图示表明每2 d取样一次，共6次，为了解实验前香蕉自身的还原糖含量、淀粉含量、果皮色素量，应该在实验前取样1次，即从第0 d开始，故第6次取样的时间为第10 d，C正确；处理组3个指标的总体变化趋势不一致，应该是还原糖含量增加，淀粉含量下降，果皮黄色色素增加，D错误。
3．(2022·广东卷)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10 d后(见图a)，测定相关指标(见图b)，探究遮阴比例对植物的影响。回答下列问题：
图a
图b
(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量_____，原因可能是___________ ____________________________________________________________________。
(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的___________，因而生长更快。
高
适应低光照，积累更多的叶绿素，捕获更多的光能(合成较多的叶绿素以适应弱光环境)
光合产物
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期___________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以_________为对照，并保证除___________________________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是_________ ________________________________________________________。
培养条件
A和C组
光照条件(遮阴比例/程度)
以其他作物为材料重复上述实验(或探究提高玉米产量的最适遮阴比例)
【破解思路】　关键是分析题干：分析题图a可知，A组未遮阴，B组植株一半遮阴(50%遮阴)，C组全遮阴(100%遮阴)。审题时要抓住题干信息中事件的“因”(遮光程度)与“果”(净光合速率或作物产量)的内在联系，同时要注意事件的“因”是否有隐藏含义，要挖掘出隐藏含义，再联系所学的知识进行回答。第(3)问实验设计：该实验自变量为玉米遮阴程度，因变量为作物产量。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、平行重复原则等，无关变量应保持相同且适宜。
解析：(1)分析题图b结果可知，培养10 d后，A组叶绿素含量为4.2 mg·dm-2，C组叶绿素含量为4.7 mg·dm-2，原因可能是遮阴条件下植物合成较多的叶绿素，以尽可能地吸收光能。(2)图b中B1组的净光合速率为20.5 μmolCO2·m-2·s-1，B2组的净光合速率为7.0 μmolCO2·m-2·s-1，A组的净光合速率为11.8 μmolCO2·m-2·s-1，可推测B组玉米植株净光合速率为(20.5＋7.0)/2＝13.75 μmol CO2·m-2·s-1，高于A组，推测B组可能会积累更多的糖类等有机物，因而生长更快。(3)分析题意可知，该实验目的是探究B组条件下作物产量是否提高。该实验自变量为玉米遮光程度(光照条件)，因变量为作物产量，可用籽粒重量表示。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等，无关变量应保持相同且适宜。
考向1　生理代谢类综合实验探究
1．(2025·佛山二模)为研究药物D对机体生理功能的影响和药物Z对细胞增殖的影响，某同学进行以下实验并提出一个实验方案。回答下列问题：
给一组大鼠隔日注射药物D，每隔一定时间，测定该组大鼠的血糖浓度和尿糖浓度。
实验结果：血糖浓度增加，出现尿糖且其浓度增加。
(1)由上述实验结果推测，药物D损伤了大鼠的________细胞，大鼠肾小管中葡萄糖含量增加，会使其尿量_______。同时大鼠的进食量增加，体重下降，原因是_________________________________________________________________________________________________________________。
提　考　能
胰岛B
增加
大量的葡萄糖随尿排出(细胞吸收利用葡萄糖减少)，为补充能量，需增加食物的摄取，同时加速脂肪等非糖物质的转化与分解
(2)为验证药物Z对肝癌细胞增殖有抑制作用，但对肝细胞增殖无抑制作用，根据以下材料和用具，完善实验思路，预测实验结果。
材料和用具：若干份细胞数为N的大鼠肝癌细胞悬液和肝细胞悬液、细胞培养液、药物Z、细胞培养瓶、CO2培养箱、显微镜等。
(说明与要求：细胞的具体计数方法不作要求，不考虑加入药物Z对培养液体积的影响，实验条件适宜。)
①完善实验思路。
Ⅰ.取细胞培养瓶，分为A、B、C、D四组，分别加入细胞培养液。
Ⅱ.A、B组加入___________悬液，C、D组加入肝细胞悬液。
Ⅲ.A、C组加入________________________，B、D组加入__________________ ________。
Ⅳ.将上述细胞培养瓶置于____________，培养一段时间后，在显微镜下观察并计数细胞数，记录并处理所得数据。
肝癌细胞
不加药物Z的细胞培养液
加药物Z的等量细胞培养液
CO2培养箱
②预测实验结果(设计一个坐标，用柱形图表示最后一次大致的检测结果)。
药物Z对肝细胞和肝细胞增殖的影响。
解析：(1)注射药物D后，血糖浓度增加，说明药物D损伤了胰岛B细胞，导致胰岛素分泌减少。大鼠肾小管中葡萄糖含量增加，外环境渗透压升高，相当于内环境渗透压降低，会使下丘脑合成、垂体释放的抗利尿激素减少，肾小管和集合管对水的重吸收减弱，尿量增加。由于大量的葡萄糖随尿排出，为补充能量，需增加食物的摄取，同时脂肪等非糖物质的转化与分解加速，从而导致大鼠的进食量增加，体重下降。(2) ①该实验中自变量是药物Z处理的细胞类型和是否使用药物Z，因变量是细胞的增殖情况。据此设计实验。②据题意可知，药物Z对肝癌细胞增殖有抑制作用，但对肝细胞增殖无抑制作用，所以A组(肝癌细胞＋无药物Z培养液)细胞数量最多，B组(肝癌细胞＋含药物Z培养液)细胞数量明显少于A组，C组(肝细胞＋无药物Z培养液)和D组(肝细胞＋含药物2培养液)细胞数量相近且较多。
2．(2021·广东卷)人体缺乏尿酸氧化酶，导致体内嘌呤分解代谢的终产物是尿酸(存在形式为尿酸盐)。尿酸盐经肾小球滤过后，部分被肾小管细胞膜上具有尿酸盐转运功能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收，最终回到血液。尿酸盐重吸收过量会导致高尿酸血症或痛风。目前，E是针对上述蛋白治疗高尿酸血症或痛风的常用临床药物。为研发新的药物，研究人员对天然化合物F的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠(有尿酸氧化酶)灌服尿酸氧化酶抑制剂，获得了若干只高尿酸血症大鼠，并将其随机分成数量相等的两组，一组设为模型组，另一组灌服F设为治疗组，一段时间后检测相关指标，结果见图1。请回答下列问题：
(1)与分泌蛋白相似，URAT1和GLUT9在细胞内的合成、加工和转运过程需要___________________________及线粒体等细胞器(答出两种即可)共同参与。肾小管细胞通过上述蛋白重吸收尿酸盐，体现了细胞膜具有_____________的功能特性。原尿中还有许多物质也需借助转运蛋白通过肾小管的细胞膜，这类跨膜运输的具体方式有_____________________。
图1
核糖体、内质网、高尔基体
选择透过性
协助扩散、主动运输
(2)URAT1分布于肾小管细胞刷状缘(如图2所示)，该结构有利于尿酸盐的重吸收，原因是___________________________________________________________________ ________。
图2
肾小管细胞刷状缘形成很多突起，增大了该侧的膜面积(有利于增加URAT1的分布)
(3)与空白对照组(灌服生理盐水的正常实验大鼠)相比，模型组的自变量是______ __________________。与其他两组比较，设置模型组的目的是___________________ _______________________________________________________________________。
(4)根据尿酸盐转运蛋白检测结果，推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是__________________________________________，减少尿酸盐重吸收，为进一步评价F的作用效果，本实验需要增设对照组，具体为________________________。
灌服尿酸氧化酶抑制剂
排除血清尿酸盐含量降低是大鼠体内尿酸氧化酶的作用(或确保血清尿酸盐含量降低是F作用的结果)
F抑制转运蛋白URAT1和GLUT9相关基因的表达
对高尿酸血症大鼠灌服E
解析：(3)模型组灌服尿酸氧化酶抑制剂，与空白对照组灌服生理盐水的正常实验大鼠(有尿酸氧化酶)相比，模型组的自变量是尿酸氧化酶活性(活性受抑制剂影响)，与空白对照组和灌服F的治疗组比较，设置模型组的目的是排除血清尿酸盐含量降低是大鼠体内尿酸氧化酶的作用，确保血清尿酸盐含量降低是F作用的结果。(4)根据尿酸盐转运蛋白检测结果，模型组灌服尿酸氧化酶抑制剂后转运蛋白增加，灌服F的治疗组转运蛋白和空白组相同，可推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是F抑制转运蛋白URAT1和GLUT9相关基因的表达，减少对尿酸盐的重吸收。为进一步评价F的作用效果，本实验需要增设对照组，对高尿酸血症大鼠灌服E，并与F进行对比，比较两者降尿酸的作用效果。
考向2　生化反应类综合实验
3．(2025·汕头一模)水资源短缺限制水稻的生长发育，严重影响水稻的产量。具有特定结构的保卫细胞参与水稻气孔的构成。红光能促进水稻气孔的开放，为研究其机理，研究者利用野生型(WT)和OsPIL15基因敲除的水稻m，设计并开展相关实验，部分结果如图，其中气孔导度表示气孔张开的程度，OsPIL15基因在气孔开闭的调节中具有重要作用。回答下列问题：
实验一
(1)保卫细胞的叶绿体中_________(填色素名称)对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞光合作用制造的糖类较多，细胞吸水膨胀使得气孔打开。
(2)从光调节植物生长发育的机制看，红光促进气孔开放的机制是：①为光合作用提供更多能量；②作为_____________________________影响OsPIL15蛋白的含量。实验一的结果表明，红光促进气孔开放的主要机制不是①，理由是_______________ ________________________________________________________。
实验二
实验三
叶绿素
光信号(光信息或信息或信号)
黑暗(或远红光)照射的突变体不进行光合作用，但气孔导度和红光照射时相同
(3)OsPIL15蛋白是如何对气孔开闭进行调控？研究者作出假设并进一步探究。
①假设一：OsPIL15蛋白通过影响_____________________，从而影响气孔开闭。为验证该假设进行了实验二。
②假设二：OsPIL15蛋白_______(填“促进”或“抑制”)OsAB15基因的表达，从而影响气孔开闭。为验证该假设进行了实验三。若想进一步验证该结论，可选用_____________________________________水稻，检测其气孔导度。
(4)研究发现OsPIL15基因过表达的水稻(OE)籽粒产量和WT无明显差异，培育OE品种的意义是_________________________________。
脱落酸的合成(降解)
促进
OsAB15基因敲除(OsAB15蛋白合成缺陷)
OE品种节水抗旱，可用于农业改良
解析：(2)光不仅为光合作用提供能量，还可以作为一种信号分子，影响植物的生长发育等过程，所以红光促进气孔开放的机制之一是作为信号分子影响 OsPIL15 蛋白的含量。由题意可知，红光能促进气孔的开放，有利于吸收CO2用于光合作用，正常情况下红光可以为光合作用提供能量而促进植物进行光合作用，但由实验一图可知，黑暗(或远红光)照射的突变体的气孔导度和红光照射时相同，说明红光促进气孔开放的主要机制不是①。(3)①实验二检测的是脱落酸含量，所以假设一是 OsPIL15 蛋白通过影响脱落酸合成(或降解)，从而影响气孔开闭。②从实验三的图来看，野生型(WT)在黑暗中OsAB15基因表达量高，在红光下表达量降低，而OsPIL15基因敲除的水稻m中OsAB15基因表达量在黑暗和红光条件下接近，
都少于WT，说明OsPIL15蛋白促进OsAB15基因的表达，从而影响气孔开闭。若想进一步验证该结论，可选用OsAB15基因敲除(OsAB15蛋白合成缺陷)的水稻，检测其气孔导度。如果该水稻气孔导度与预期相符，能进一步说明OsPIL15蛋白通过促进OsAB15基因表达来影响气孔开闭。
考向3　动物生命活动调节类实验探究
4．(2025·梅州2月质检)类风湿性关节炎(RA)是一种自身免疫病，主要病症为关节软组织肿胀、关节骨损伤，属于炎症性疾病。科研人员对RA的发病机制及治疗进行了相关研究。
(1)RA患者关节滑膜中的某些蛋白作为_______被树突状细胞摄取并处理，呈递给辅助性T细胞，辅助性T细胞分泌___________促进巨噬细胞和淋巴细胞聚集到关节部位，同时激活细胞毒性T细胞分裂和分化，并与关节组织细胞结合，引起___________，释放细胞内容物，进而引发更严重的炎症反应。
抗原
细胞因子
细胞裂解
(2)S5蛋白与炎症性疾病有关，为研究S5蛋白对RA的作用及机制，科研人员构建了RA患病大鼠(RA模型鼠)，实验材料、处理及检测指标如下表所示。实验结果如图1、图2所示。
组别 实验材料及处理 检测指标
1 正常大鼠，注射适量生理盐水 ①大鼠后爪关节肿胀程度
②辅助性T细胞占所有T细胞的比例
2 RA模型鼠，注射适量MTX
3 RA模型鼠，注射适量不含S5基因的腺病毒
4
注：MTX是一种可以治疗RA的药物；腺病毒是一种可携带S5基因进入宿主细胞并表达的工具。
①据图1结果可知，表中第4组的实验材料及处理是________________________ _____________。
②图1结果表明S5蛋白对大鼠RA的作用是_____________________。据图2并结合(1)中RA发病机理，推测S5蛋白的作用机制是________________________________ _________________________________________________________________________。
图1
图2
RA模型鼠，注射适量含S5基因的腺病毒
一定程度缓解RA症状
通过减少辅助性T细胞的比例来减少细胞因子的释放，减少细胞毒性T细胞的激活，进而减少关节组织细胞的裂解破坏
(3)研究发现，S5蛋白能去除P蛋白上的SU基团。为验证“S5蛋白通过去除P蛋白的SU基团，影响T细胞分化与细胞因子释放”这一假设，以体内P蛋白带有过量SU基团的若干突变大鼠为实验材料，注射含S5基因的腺病毒，检测P蛋白上SU基团的数量。请修改并完善该实验方案：_________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点)。
需设置对照组；检测指标不全。对照组设置：注射不含S5基因的腺病毒到突变大鼠；或注射含S5基因的腺病毒到野生型大鼠；检测指标：检测两组大鼠中不同类型T细胞的比例及细胞因子释放量
解析：(1)病原体在进入机体后，其表面一些特定的蛋白质等物质能够与免疫细胞表面的受体结合，从而引发免疫反应，这些能引发免疫反应的物质称为抗原。RA患者关节滑膜中的某些蛋白作为抗原被树突状细胞摄取并处理，呈递给辅助性T细胞，辅助性T细胞分泌细胞因子促进巨噬细胞和淋巴细胞聚集到关节部位，同时激活细胞毒性T细胞分裂和分化，引起关节组织细胞裂解死亡。(2)①根据图1分析，1组的关节肿胀增加体积最小，3组最大，4组低于3组，3组是RA模型鼠，注射适量不含S5基因的腺病毒，4组也应为RA模型鼠，并注射含有S5基因的腺病毒。②4组注射了含有S5基因的腺病毒，与3组相比，关节肿胀增加体积减小，表明S5蛋白能一定程度缓解RA症状；结合图2可知，S5蛋白可能通过减少辅助性T细胞的比例来减少细胞因子的释放， 减少细胞毒性T细胞的激活，进而减少关节组织细胞的裂解破坏。
考向4　植物激素相关实验探究
5．(2025·广东省一模)从某些植物的下胚轴中可提取出有效成分用于治疗疾病。科研人员以拟南芥为材料，通过实验发现：萌发拟南芥下胚轴的伸长量和乙烯、HY5蛋白(光形态建成关键蛋白)密切相关，且在黑暗中的伸长量显著高于正常光照条件下；与野生型相比，无论光照或黑暗条件下，乙烯过量生成突变体和HY5基因缺失突变体均表现出下胚轴明显伸长的表型，如图甲。回答下列问题：
(1)光照下野生型拟南芥幼苗下胚轴明显缩短，从光调控植物生长发育的反应机制角度来看，可能的原因是_________________________________________________ __________。乙烯和HY5蛋白均参与拟南芥幼苗下胚轴生长的调控，它们对下胚轴的伸长分别起_______、_______作用。
甲
光敏色素在光照射时被激活，结构发生变化后诱导HY5基因表达
促进
抑制
假设 假设内容 实验植株 实验步骤 预期结果
甲 乙烯和HY5基因通过独立途径分别参与下胚轴生长的调控 WT Ⅰ.使用适宜浓度乙烯处理植株
Ⅱ.测量植株下胚轴长度和测定HY5蛋白含量 乙烯处理后，HY5蛋白含量未发生变化 下胚轴伸长
乙 乙烯通过调控HY5蛋白的含量来调控下胚轴的生长 ①_____________ ___________________________ 下胚轴伸长
丙 ②________________ ______________________________ WT、
hy5 测量植株下胚轴长度和测定乙烯含量 hy5体内乙烯含量较WT低 hy5下胚轴较WT长
乙烯处理后，HY5蛋白的含量发生显著变化
HY5蛋白通过调节乙烯的含量来调控下胚轴的生长
(2)为探究乙烯和HY5蛋白对下胚轴生长中的调控关系，科研人员利用野生型拟南芥(WT)和HY5基因缺失突变体(hy5)进行实验，提出三种假设并设计以下实验方案。请将表中①②处的内容补充完整。
(3)科研人员检测三种植株HY5基因的表达水平，得到如图乙的实验结果(图A数据在统计学上没有明显差异)。
A
B
乙
本实验结果表明乙烯与HY5基因、HY5蛋白的关系是________________________ ________________________，这一结果支撑(2)中的假设_____(填“甲”“乙”或“丙”)。
(4)根据以上信息，除了添加乙烯处理以外，试从分子水平提出促进植物下胚轴伸长的两个新思路：_______________________________________________________ _______________。
乙烯不影响HY5基因的表达，但促进HY5蛋白的降解
乙
敲除HY5基因、抑制HY5基因表达、添加HY5蛋白酶、添加HY5蛋白抑制剂
解析：(1)由题意可知，与野生型相比，无论光照或黑暗条件下，乙烯过量生成突变体和HY5基因缺失突变体均表现出下胚轴明显伸长的表型，可说明乙烯可促进下胚轴伸长，HY5蛋白可抑制下胚轴伸长。光敏色素在光照射时被激活，结构发生变化后诱导HY5基因表达，从而抑制下胚轴伸长。(2)本实验探究乙烯和HY5蛋白对下胚轴生长中的调控关系，因此可推测乙烯和HY5基因之间的关系有乙烯和HY5基因通过独立途径分别参与下胚轴生长的调控、乙烯通过调控HY5蛋白的含量来调控下胚轴的生长、HY5蛋白通过调节乙烯的含量来调控下胚轴的生长。若乙烯通过调控HY5蛋白的含量来调控下胚轴的生长，则使用适宜浓度乙烯处理植株时，植物体内HY5蛋白的含量会发生显著变化。(3)通过图A可知，在不同条件下HY5基因的mRNA的相对含量没有明显差异，说明乙烯不影响HY5基因的表达，图B中随着乙烯浓度的增加和作用时间的延长，HY5蛋白含量逐渐减少，说明乙烯可促进HY5蛋白的降解。两者之间的关系为乙烯通过调控HY5蛋白的含量来调控下胚轴的生长，即支持(2)中假设乙。
热练
1．(2025·潮州二模)某兴趣小组对酶的特性开展实验探究，按下表进行操作。在推动注射器的同时用计时器记录时间，测定氧气产生速率。下列分析错误的是
(　　)
加入试剂或材料 注射器1 注射器2 注射器3 注射器4 注射器5
3%H2O2/mL 2 2 2 2 2
蒸馏水/mL 1 — — — —
3.5%FeCl3/mL — 1 — — —
新鲜猪肝匀浆液/mL — — 1 — —
高温处理的猪肝液/mL — — — 1 —
多酶片溶液/mL — — — — 1
氧气产生速率/(mL·s-1)
注：多酶片中含有淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶。
A．从实验原则上分析，注射器1加入等量蒸馏水作为空白对照组
B．注射器中短时间内积累的气体量可以直观显示出反应速率的差异
C．注射器2和3反应体系中氧气产生速率不相等，但产生的氧气总量相等
D．若注射器1、4、5中氧气产生速率为0 mL·s-1，则证明酶具有专一性
答案：D
解析：注射器1(蒸馏水)无催化剂，氧气产生速率为0，注射器4(高温处理的猪肝液)中高温使酶失活，氧气产生速率为0，说明酶活性被破坏，注射器5(多酶片溶液)含淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶，但均不能催化H2O2分解，氧气产生速率为0，此结果只能说明多酶片中的酶对H2O2无作用，但未与其他底物对比，无法直接证明酶具有专一性，D错误。
2．(2025·肇庆二模)逆境响应是指植物应对不良环境的系列反应。研究发现，拟南芥受到干旱胁迫时，TS基因表达下降，生长减缓。用野生型(WT)和TS基因功能缺失突变株(ts)进行实验，结果如图。下列叙述正确的是 (　　)
图1
图2
A．研究者的实验设计遵循“加法原理”
B．图1表明TS基因编码的蛋白质抑制IAA的合成
C．据图2推测，长期干旱条件下，TS基因功能会消失
D．植物通过减少全部激素的含量来协调实现逆境响应
答案：C
解析：TS基因功能缺失突变株(ts)是去除该基因功能，因此研究者的实验设计遵循的是“减法原理”，A错误；TS基因缺失会导致IAA含量降低，推测TS基因编码的蛋白质促进IAA的合成，B错误；根据图2，在干旱条件下，突变株的生存率更高，而野生型生存率显著降低，因此推测长期干旱条件下，ts数量会逐渐增多，野生型数量会逐渐减少，甚至消失，所以野生型的TS基因功能也会随之消失，C正确；植物通过协调激素含量与逆境响应的关系来维持正常生长，各种激素相互协调起作用，因此植物响应逆境并不是通过减少或者增加全部激素的含量来实现的，D错误。
3．(2025·深圳二模)为研究光闪烁频率(光照黑暗交替频率，单位：Hz)对阿尔茨海默症(AD)鼠的影响，研究人员用不同闪烁频率的光作用于AD鼠，并检测其海马区β-淀粉样蛋白(简称Aβ)的含量。各组处理及实验结果如图。下列分析错误的是
(　　)
注：“－”表示未处理，“＋”表示处理，PTX可以阻断GABA(一种神经递质)的作用。
A．其他组的Aβ含量是以①没有光照组作为对照
B．40 Hz闪烁频率作用的结果可能与GABA的作用有关
C．不同闪烁频率对海马区Aβ含量的影响有差异
D．⑦组结果表明光闪烁对AD鼠的影响有一个最适频率
答案：D
解析：⑦组是随机频率的光闪烁处理，并没有设置一系列不同的固定频率梯度来探究最适频率，仅从一组随机频率处理的结果不能表明光闪烁对AD鼠的影响有一个最适频率，D错误。
4．(2025·陕晋宁青卷)入侵物种线虫甲和本土物种线虫乙常引起松树成片死亡。为探究两者的竞争关系，在相同实验条件下对甲和乙混合培养，部分结果如下表。下列叙述错误的是 (　　)
组别 甲初始数量/条 乙初始数量/条 存活物种
1 9♀＋9♂ 10♀＋10♂ 甲
2 6♀＋6♂ 10♀＋10♂ 甲
3 4♀＋4♂ 10♀＋10♂ 甲
4 3♀＋3♂ 10♀＋10♂ 乙
A．相同条件下甲单独培养时的K值比混合培养时大
B．实验中仅存活一种线虫的原因是两者生态位相似
C．设置相同雌雄比是为排除性比对实验结果的干扰
D．结果表明野外释放乙是生物防治甲入侵的有效措施
答案：D
解析：实验显示甲在多数情况下占优势，仅当甲初始数量极少时，乙才能存活，说明释放乙难以有效抑制甲入侵，D错误。
5．(2025·汕头三模)鱼宰杀后鱼肉中的腺苷三磷酸降解生成肌苷酸，能极大地提升鱼肉鲜味。肌苷酸在酸性磷酸酶(ACP)作用下降解又导致鱼肉鲜味下降。探究鱼类鲜味下降的有关实验结果如图所示。下列叙述正确的是 (　　)
图a　pH对ACP活性的影响
图b　温度对ACP活性的影响
A．本实验的自变量只有pH和温度，因变量是ACP的相对活性
B．不同鱼的ACP的最适温度和pH有差异，直接原因是不同鱼体内的ACP结构不同
C．pH低于3.8、温度超过60 ℃，对鳝鱼ACP活性影响的机理不同
D．由图可知，将 鱼放置在pH为5.8、温度为40 ℃条件下，可保持鱼肉鲜味
答案：B
解析：由图示曲线可知，本实验的自变量是pH、温度和鱼的种类，因变量是酸性磷酸酶(ACP)的相对活性，A错误；不同鱼的ACP的最适温度和pH有差异，根本原因在于控制合成ACP的基因不同，直接原因是不同鱼体内的ACP结构不同，B正确；反应温度超过60 ℃与pH低于3.8，鳝鱼肌肉ACP都会因为空间结构的改变而失去活性，影响机理是相同的，C错误；由图示曲线可知， 鱼在pH 5.8、温度40 ℃条件下酸性磷酸酶相对活性较高，导致鱼肉鲜味下降快，D错误。
6．(2025·广州模拟)科学家以拟南芥为材料，研究植物激素乙烯信号转导机制。已知EIN2蛋白是植物响应乙烯的核心正调因子，EIN2能和EBF1/2 mRNA的3′-UTR(不编码蛋白质，但对基因表达调控起关键作用)相互作用，抑制EBF1/2翻译，激活乙烯反应。为探究该机制，进行相关实验，部分数据如下表。下列叙述正确的是
(　　)
实验
分组 乙烯
处理 EIN2
蛋白状态 EBF1/2
mRNA含量 EBF1/2
蛋白含量 乙烯反
应表现
A 组 有 功能正常 相对稳定 明显减少 显著
B 组 无 功能正常 相对稳定 正常 无
C 组 有 功能缺失 相对稳定 正常 无
A．A 组与 B 组对照，能表明乙烯处理会使 EIN2 蛋白含量增加
B．B 组与 C 组对照，主要探究乙烯处理对EIN2基因突变的影响
C．本实验的自变量为是否乙烯处理
D．该研究成果可为人为调控果实的成熟和农作物的衰老提供依据
答案：D
解析：A组与B组对照，能表明乙烯处理会使EBF1/2蛋白含量明显减少，乙烯反应表现显著，表中仅显示EIN2蛋白状态正常，不能体现EIN2 蛋白含量增加，A错误；B组与C组对照，主要探究的是乙烯和EIN2蛋白在调节拟南芥生长发育中的作用，B错误；由表格分析可知，本实验的自变量为是否乙烯处理和EIN2蛋白功能是否正常，C错误；乙烯可促进果实的成熟和农作物的衰老，因此该研究成果可为人为调控果实的成熟和农作物的衰老提供依据，D正确。
7．(2025·江门一模)水稻细胞中存在一种膜转运蛋白OsSTP15。为探究其特性，科研人员将OsSTP15基因导入六碳糖摄取缺陷酵母突变株中，构建能表达OsSTP15的模型酵母M。把相同浓度的无标记葡萄糖、果糖和甘露糖(三种糖分子式均为C6H12O6)分别与等量13C标记的葡萄糖混合，分别培养酵母M一段时间后测定13C相对转运速率，结果如图。下列分析错误的是 (　　)
A．成功构建的酵母M能在以六碳糖为碳源的培养基上生长
B．对照组仅含13C标记的葡萄糖，不加入任何无标记六碳糖
C．推测OsSTP15转运六碳糖的亲和力为果糖>甘露糖>葡萄糖
D．若增加蔗糖组，推测实验结果可能与对照组大致相近
答案：C
解析：从图中可见，当加入无标记葡萄糖时，13C标记葡萄糖的转运速率下降最显著，说明该转运蛋白对葡萄糖的竞争(亲和力)最强，甘露糖次之，果糖影响相对最小，由此可推断该蛋白对六碳糖的亲和力顺序应是葡萄糖>甘露糖>果糖，C错误。
8．(2025·珠海模拟)如图是C3植物水稻和C4植物玉米的光合作用部分示意图。水稻的Rubisco酶具有双重功能：高CO2浓度时催化RuBP固定CO2，而高 O2浓度时触发光呼吸(RuBP与O2反应生成CO2)。玉米通过叶肉细胞的PEPC酶催化PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)与CO2反应生成C4，接着C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2。研究发现，玉米的PEPC酶固定CO2的能力较水稻强60倍，使其在高温、强光环境下固碳效率显著更高。研究团队通过基因编辑技术将玉米C4光合关键基因(PEPC)转入水稻，构建转基因株系(C4-like水稻)，并对比其与传统C3水稻的光合特性，回答下列问题：
(1)由图可知，玉米固定CO2的场所包括叶肉细胞的_____________和维管束鞘细胞的_________(填细胞结构名称)。
(2)据图分析并结合所学，玉米高温强光下较水稻固碳效率更高的原因可能是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出1点即可)。
细胞质基质
叶绿体
玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘细胞内CO2浓度更高，抑制光呼吸；玉米可以将光合产物及时转移，减少对光合作用的抑制
(3)为验证在高温、强光环境下，C4-like水稻比C3水稻有更强的光合速率，设计了以下实验方案，请完成下列表格：
实验设计方案
实验材料 C3水稻 C4-like水稻
实验处理 a._____________________________________________________
测量指标 PEPC酶活性、光呼吸速率、净光合速率
预期结果 b._____________________________________________________________________________
将两种水稻均置于高温、强光等相同条件下培养一段时间
C4-like水稻的PEPC酶活性明显增高、光呼吸速率降低、净光合速率显著高于C3水稻
(4)除基因编辑外，提出2条通过栽培措施提高水稻光合速率的方法：__________ _______________________________________________________________________________________________。
增施合理氮肥并避免病虫害，提高叶片功能；调节种植密度与水分管理，保证叶片通风透光、维持光合作用所需水分
解析：(3)本实验的目的是验证在高温、强光环境下，C4-like水稻比C3水稻有更强的光合速率，因此自变量为水稻类型，因变量为PEPC酶活性、光呼吸速率、净光合速率。实验过程为将两种水稻均置于高温、强光等相同条件下培养一段时间，检测两种水稻的 PEPC酶活性、光呼吸速率、净光合速率。在高温、强光环境下，C4-like水稻比C3水稻有更强的光合速率，因此预期结果为C4-like水稻的PEPC酶活性明显增高、光呼吸速率降低、净光合速率显著高于C3水稻。(4)栽培措施可从水肥管理、密度调控和改善光照等方面入手，以提高光合作用效率。如增施合理氮肥并避免病虫害，提高叶片功能；调节种植密度与水分管理，保证叶片通风透光、维持光合作用所需水分等。
9．(2024·浙江6月卷节选)科学研究一般经历观察现象、提出问题、查找信息、作出假设、验证假设等过程。
①某同学观察一品红的叶片颜色，提出了问题：红叶是否具有光合作用能力。
②该同学检索文献获得相关资料：植物能通过光合作用合成淀粉。检测叶片中淀粉的方法，先将叶片浸入沸水处理；再转入热甲醇处理；然后将叶片置于含有少量水的培养皿内并展开，滴加碘—碘化钾溶液(或碘液)，观察颜色变化。
③结合上述资料，作出可通过实验验证的假设：_______________________。
红叶具有光合作用能力
④为验证假设进行实验。请完善分组处理，并将支持假设的预期结果填入表格。
分组处理 预期结果
绿叶＋光照 变蓝
绿叶＋黑暗 不变蓝
ⅰ_____________ ⅱ_______
ⅲ_____________ ⅳ_________
⑤分析：检测叶片淀粉的方法中，叶片浸入沸水处理的目的是_______________ _____________________________________。热甲醇处理的目的是________________ _______________________。
红叶＋光照
变蓝
红叶＋黑暗
不变蓝
杀死红叶细胞，溶解花青素，以免影响实验结果的观察
溶解叶绿素，以免影响实验结果的观察
解析：为探究红叶是否像绿叶一样具有光合作用的能力，需分别设置绿叶＋光照、绿叶＋黑暗、红叶＋光照、红叶＋黑暗四个小组。若假设红叶具有光合作用能力成立，则红叶＋光照组中，溶液变蓝；红叶＋黑暗组中，溶液不变蓝。整个实验步骤中，先用沸水处理叶片，将细胞杀死，溶解细胞中的花青素；再将叶片转移到热甲醇溶液中，溶解细胞中的叶绿素，以免影响后续实验结果的观察。
10．(2025·汕头二模)苹果种植园土壤盐碱化会造成植物根系对水分和营养的吸收能力减弱，影响其光合特性，严重抑制苹果生长。回答下列问题：
(1)苹果叶片中的光合色素吸收光能将水分解为__________。土壤盐碱化使苹果苗叶片失绿、萎蔫，苹果叶片可能发生的生理变化是_______。
①类囊体膜脂氧化受损　　　　 ②气孔开放度明显增大
③细胞液渗透压升高　　　　 ④干物质积累速率增加
氧和H＋
①③
(2)植物响应盐碱胁迫的核心机制是Na＋、K＋的转运。图1是盐碱胁迫下植物细胞SOS、HKT1和SKOR等转运蛋白跨膜运输离子的示意图。研究人员对苹果苗施加油菜素内酯类调节剂EBL，检测并比较盐碱胁迫和EBL处理后苹果苗植株内离子含量的变化，结果见图2。
据图分析，盐碱胁迫条件下，土壤的Na＋通过___________的方式进入细胞，造成Na＋和K＋运输失衡。细胞内Na＋/K＋比例_______(填“增大”或“减小”)。
协助扩散
增大
图1
图2
(3)推测施加EBL能调控Na＋、K＋转运蛋白基因的表达，缓解Na＋/K＋比例失衡现象。请在图3相应位置绘出能支持该推测的实验结果。
图3
如图所示：
解析：(1)光反应过程中可以发生水的光解，苹果叶片中的光合色素吸收光能将水分解为氧和H＋。土壤盐碱化会导致植物细胞内的离子平衡失调，尤其是Na＋和K＋的比例失衡。这会导致以下生理变化：盐碱化会导致细胞膜脂质过氧化，影响类囊体膜的结构和功能，进而影响光合作用，①正确；苹果苗叶片失绿、萎蔫会导致气孔导度减小，②错误；盐碱化会导致细胞内Na＋浓度升高，细胞液渗透压增加，影响细胞的水分平衡，导致叶片失绿和萎蔫，③正确；盐碱化会降低光合作用速率，干物质积累速率减慢，D错误。(2)据图分析，Na＋运出细胞的方式是借助H＋势能的主动运输，说明细胞外Na＋浓度高于细胞内，则盐碱胁迫条件下，土壤的Na＋通过协助扩散的方式进入细胞。盐碱胁迫下，Na＋进入细胞增多，而K＋的运输受到抑制，导致细胞内Na＋/K＋比例增大。(3)由图2推测，施加EBL能调控Na＋、K＋转运蛋白基因的表达，缓解Na＋/K＋比例失衡现象，则施加EBL后，与盐碱胁迫相比，Na＋转运蛋白(如SOS)的表达量应升高，而K＋转运蛋白(如SKOR)的表达量应降低，绘图参见答案。

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