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热考题型三　科学实验探究类
　　科学实验探究类题目是生物学考试中的必考题,《中国高考评价体系》中提到:(1)能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验,包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤,掌握相关的操作技能,并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用;(2)具备验证简单生物学事实的能力,能对实验现象和结果进行分析、解释,并能对收集到的数据进行处理;(3)具有对一些生物学问题进行初步探究的能力,包括运用观察、实验与调查、假说—演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法;(4)能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订。
1.阐述实验思路类
实验思路设计的书写模式一般为“分组+施加自变量+控制无关变量+检测因变量”,可概括为:
找出实
验目的找出自变量、
因变量分组+施加自变量+控制
无关变量+检测因变量
　　典例1　(2022·湖南卷节选)水蛭是我国的传统中药材,主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构,提高其抗凝血活性。回答下列问题:
若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异,简要写出实验设计思路: 　。
　　
找出实验目的 比较蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异
找出自变量 蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素→分三组
找出因变量 抗凝血活性→检测因变量:凝血时间
分组+施加自变量+控制无关变量+检测因变量 ①分组:取三支试管,编号为1、2、3。②施加自变量:在1、2、3号试管中分别加入等量(控制无关变量)的蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素。③控制无关变量:用酒精消毒,用注射器取同一种动物(如家兔)血液,立即将等量的血液加入三支试管中,静置相同时间。④检测因变量:统计三支试管中血液凝固时间
　　对点练1　(2021·山东卷节选)过度紧张、焦虑等刺激不仅会导致毛囊细胞数量减少引起脱发,也会导致黑色素细胞减少引起头发变白。利用黑毛小鼠进行研究得出的相关调节机制如图所示。
已知长期束缚会引起小鼠过度紧张、焦虑。请设计实验验证上述调节机制中长期束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响。
实验思路: 　 。
实验现象: 　 。
　　
找出实验目的 验证题述调节机制中长期束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响
找出自变量 是否有长期束缚、是否有肾上腺→分四组,分别为无长期束缚+有肾上腺(对照组)、无长期束缚+无肾上腺(切除肾上腺)、有长期束缚+有肾上腺、有长期束缚+无肾上腺(切除肾上腺)
找出因变量 体毛数量及体毛颜色变化
分组+施加自变量+控制无关变量+检测因变量 分组:分为A、B、C、D四组。施加自变量:A组不处理,B组切除肾上腺,C组束缚,D组切除肾上腺并束缚。控制无关变量:取生理状况相同的黑毛小鼠若干只,随机均分;其他条件相同且适宜,饲养一定时间。检测因变量:观察并记录小鼠体毛数量(生长情况)和颜色的变化
2.归纳实验结论类
首先明确该实验是验证性实验还是探究性实验。若为验证性实验,则实验现象与实验原理一致,结果唯一,结论与题目要求(目的)一致;若为探究性实验,则实验现象与实验原理一致或相反,相应的结论可以有多种情况。书写模式为“根据已知条件找变量→描述变量间的关系作结论(探究结论可能有多个,验证结论唯一)→倒推结论对应的结果→理清顺序,先结果后结论”。
　　实验结果是“具体的数据或现象”;实验结论是“依据具体数据或现象总结出的一般规律”,一般用概括性语言表述。
　　典例2　(2023·湖北卷节选)乙烯(C2H4)是一种植物激素,对植物的生长发育起重要作用。为研究乙烯作用机制,进行了如下实验。
【实验三】科学家发现基因A与植物对乙烯的响应有关,该基因编码一种膜蛋白,推测该蛋白能与乙烯结合。为验证该推测,研究者先构建含基因A的表达载体,将其转入酵母菌中,筛选出成功表达蛋白A的酵母菌,用放射性同位素14C标记乙烯(14C2H4),再分为对照组和实验组进行实验,其中实验组是用不同浓度的14C2H4与表达有蛋白A的酵母菌混合6小时,通过离心分离酵母菌,再检测酵母菌结合14C2H4的量。结果如图所示。
回答下列问题:
实验三的结论是 　。
　　
明确实验目的 验证基因A编码的膜蛋白能与乙烯结合
分析实验结果 随着14C2H4浓度增加,表达蛋白A的酵母菌结合14C2H4的量先增加后稳定,未表达蛋白A的酵母菌结合14C2H4的量几乎为0
得出实验结论 基因A编码的膜蛋白能与乙烯结合,基因A与植物对乙烯的响应有关
　　对点练2　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。为研发药物,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,获得了若干只患高尿酸血症大鼠,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,结果如图。回答下列问题:
根据实验结果,F具有 　的作用。
结合实验结果,推测F降低尿酸盐含量的原因可能是 　。
　　
明确实验目的 研究天然化合物F的降尿酸作用
分析实验结果 与模型组对比,治疗组血清尿酸盐含量降低;与模型组对比,治疗组尿酸盐转运蛋白URAT1和GLUT9相对含量降低
得出实验结论 F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量,也降低了URAT1和GLUT9的相对含量
分析原理 F抑制转运蛋白URAT1和GLUT9的合成,减少肾小管细胞对肾小管腔中尿酸盐的重吸收,使血清尿酸盐含量降低
3.呈现实验结果类
依据题意设计表格
(1)依据实验目的找到实验变量,结合实验处理预测实验结果并得出结论。
(2)双变量的表格通常是三维表格,行列标题均为自变量;单一变量的表格为二维表格,行列标题分别代表自变量和因变量。
(3)注意列和行中每项所表示的含义和单位。对于较复杂的表格,表头的设计较关键。
(4)设计实验结果表格时要真正反映出各个组别、实验重复次数、平均值等。
　　典例3　(2023·浙江卷6月节选)运动员在马拉松长跑过程中,机体往往出现心跳加快,呼吸加深,大量出汗,口渴等生理反应。马拉松长跑需要机体各器官系统共同协调完成。回答下列问题:
长跑过程中,运动员会出现血压升高等机体反应,运动结束后,血压能快速恢复正常,这一过程受神经—体液共同调节,其中减压反射是调节血压相对稳定的重要神经调节方式。为验证减压反射弧的传入神经是减压神经,传出神经是迷走神经,根据提供的实验材料,完善实验思路,预测实验结果,并进行分析与讨论。
材料与用具:成年实验兔、血压测定仪、生理盐水、刺激电极、麻醉剂等。
(要求与说明:答题时对实验兔的手术过程不作具体要求)
①完善实验思路:
Ⅰ.麻醉和固定实验兔,分离其颈部一侧的颈总动脉、减压神经和迷走神经。颈总动脉经动脉插管与血压测定仪连接,测定血压,血压正常。在实验过程中,随时用　　　　湿润神经。
Ⅱ.用适宜强度电刺激减压神经,测定血压,血压下降。再用　　　　　　　　　　,测定血压,血压下降。
Ⅲ.对减压神经进行双结扎固定,并从结扎中间剪断神经(如图所示)。分别用适宜强度电刺激　　　　　　　　,分别测定血压,并记录。
Ⅳ.对迷走神经进行重复Ⅲ的操作。
②预测实验结果: 　 。
设计用于记录Ⅲ、Ⅳ实验结果的表格,并将预测的血压变化填入表中。
　　
找出实验自变量　 刺激减压神经的中枢端、刺激减压神经的外周端、刺激迷走神经的中枢端、刺激迷走神经的外周端→行标题
找出实验因变量　 血压变化→列标题
　　对点练3　科研人员在转入光敏蛋白基因的小鼠下丘脑中埋置光纤,通过特定的光刺激下丘脑CRH神经元,在脾神经纤维上记录到相应的电信号,从而发现下丘脑CRH神经元与脾脏之间存在神经联系,即脑—脾神经通路。该脑—脾神经通路可调节体液免疫,调节过程如图所示。
已知切断脾神经可以破坏脑—脾神经通路,请利用以下实验材料及用具,设计实验验证破坏脑—脾神经通路可降低小鼠的体液免疫能力,并排除手术操作对小鼠体液免疫的影响。写出实验设计思路并预测实验结果。
实验材料及用具:生理状态相同的小鼠若干只、N抗原、注射器、手术器材、抗体定量检测仪器等。
①实验设计思路:
a.取生理状态相同的小鼠若干只,分为三组,编号A、B、C。
b.A组通过手术切断脾神经,B组做假手术处理(假手术对免疫系统无影响),C组不做处理。
c.向各组小鼠注射等量且适量的N抗原,并在相同且适宜的条件下培养一段时间。
d.用抗体定量检测仪检测各组小鼠抗N抗原的抗体浓度。
e.整理分析实验数据。
②预测实验结果(以柱状图表示)。
　　
找出实验自变量　 切断脾神经(A组),做假手术处理(B组),不做处理(C组)→横轴
找出实验因变量　 抗体浓度→纵轴
题型专项训练3　科学实验探究类对应专题训练卷P9
1.(2023·济宁模拟)女性多囊卵巢综合征(PCOS)表现为雌激素水平降低、双侧卵巢增大、胰岛素抵抗等症状。回答下列问题:
(1)机体可通过下丘脑—垂体—性腺轴来调节雌激素的分泌,一般情况下血浆中雌激素浓度大于促性腺激素浓度,其原因是 　 。
PCOS患者因 导致双侧卵巢增大。
(2)胰岛素抵抗是指组织细胞对胰岛素不敏感,PCOS患者血浆胰岛素浓度通常　　　　(填“高于”、“低于”或“约等于”)正常值。
(3)二甲双胍可以通过提高T细胞数量来改善卵巢组织微环境,用于PCOS的辅助治疗;白细胞介素-6可以促进T细胞增殖。欲探究二甲双胍是否通过白细胞介素-6调节T细胞的数量,简要写出实验设计思路并预期实验结果及结论。
材料用具:PCOS模型小鼠若干只,二甲双胍肠溶片、托珠单抗注射液(白细胞介素-6抑制剂,本身不影响T细胞数量),细胞数量检测仪等。
实验思路: 　。
预期实验结果及结论: 　。
　　
2.(2023·唐山一模)果蝇的棒眼(B)对圆眼(b)为显性、红眼(R)对杏红眼(r)为显性,控制这两对相对性状的基因均位于X染色体上。欲检测某接受大剂量射线照射的雄果蝇产生的精子中X染色体上是否发生了基因突变(不考虑常染色体上的基因和X染色体上的基因B/b、R/r发生突变),技术路线如下图所示。回答下列问题:
(1)如果不考虑突变,F2表型及比例为　 。
(2)雄果蝇产生的精子经辐射诱发处理后,X染色体上的基因发生了突变:
①若F2中突变后基因所控制的新性状只有　　　　性果蝇表现,说明基因发生了隐性突变;若F1中　 　,
说明基因发生了显性突变。
②若X染色体上的基因发生的是隐性致死突变(胚胎致死),请用F1果蝇为材料,设计一个杂交实验来确定该隐性致死突变是完全致死突变,还是不完全致死突变。
实验方案: 　 。
预期结果及其对应结论:
若 　 ,
则隐性致死突变是完全致死突变。
若 　 ,
则隐性致死突变是不完全致死突变。
　　
3.(2023·北京模拟)亚麻是一种油料经济作物,其种子中含有人体必需的不饱和脂肪酸——亚油酸和亚麻酸。两种不饱和脂肪酸在种子中的代谢途径如下图所示。
(1)脂肪酸是脂类物质,是构成细胞膜中　　　　的重要组成物质。
(2)科学家期望通过基因工程手段进一步提高种子中亚麻酸的含量。将基因FAD2、FAD3导入亚麻中获得转基因植株,收获转基因植株种子,测定其相应脂肪酸含量,结果如下图1,该结果显示 　,
净含量变化值是与　　　　相比获得的数据。
(3)研究发现出现上述结果的原因主要与外源FAD2基因的转入有关。为探究该影响机制,科研人员对FAD2基因的表达水平进行了研究,实验结果如下图2。进一步研究发现转基因植株中存在图3所示的调控FAD2基因表达的过程。催化①过程转录的酶是　　　　　　;②过程由RDR6酶催化,①和②的不同是　 。
出现图1结果的原因是 　 。
(4)为验证RDR6酶是否参与了图1现象的发生,请选用以下植株及FAD2基因表达载体进行实验,并写出预期结果。
植株:野生型拟南芥、RDR6突变体、FAD2突变体。
实验设计思路: 　 。
预期结果: 　 。
　　
4.(2023·广州模拟)涤纶是一种常用作包装材料和纺织用品的高分子化合物。提高涤纶的生物降解效率,回收水解产物对苯二甲酸(PTA),能有效减少涤纶对环境的污染。科研工作者以能降解涤纶的ICCG(一种角质酶)为研究对象开展相关实验。在一定数量的三角瓶中加入适量的涤纶和磷酸缓冲液、一定浓度的ICCG溶液,设置6个温度组别,在适宜条件下反应8 h,根据PTA的浓度来判断ICCG的活性大小,结果如下图。回答下列问题:
(1)ICCG能催化涤纶水解却不能催化橡胶水解,这体现了酶具有　　　　性。
(2)为探究ICCG水解涤纶的适宜温度,科研工作者先在40~90 ℃条件下进行　　　　,再选取60~80 ℃进行实验。反应体系中加入磷酸缓冲液的目的是　 　。
(3)附着在涤纶表面的重金属污染物可降低ICCG活性,原因是　 。
(4)为进一步研究不同浓度的铜离子对ICCG活性的影响,完善以下实验步骤。
实验试剂:一定浓度的ICCG溶液、三种不同浓度的铜离子溶液、涤纶、磷酸缓冲液等。
实验步骤:
步骤一:向等量的三种浓度的铜离子溶液中分别滴加　　　　　　　,随后在　　　　℃下处理30 min获得孵育液。
步骤二:各组在三角瓶中加入适量的涤纶、磷酸缓冲液,再分别加入等量的上述三组孵育液,在适宜条件下反应8 h,检测并比较　　　　　　　　　　　。
　　
5.(2023·武汉二模)瘦素是脂肪组织分泌的一种激素,可调节机体的能量代谢和食物摄入。回答下列问题:
(1)完整的突触结构包括　　　　(用图1中数字符号表示)。
(2)瘦素通过　　　　　运输到达下丘脑神经细胞,作为信号分子与细胞膜上受体结合后发挥作用。据图1分析,瘦素抑制机体进食是通过调节下丘脑内关键神经元群的活动,即　 ,
进而抑制大脑皮层产生食欲,减少摄食行为。
(3)为验证“瘦素通过激活支配脂肪组织的交感神经促进脂肪分解”,利用小鼠进行实验操作步骤Ⅰ和步骤Ⅱ后,检测小鼠体内脂肪组织体积的变化量。请补充表中相关实验步骤。(可选试剂包括生理盐水、瘦素、抑制交感神经的药物)
　　步骤组别　　 Ⅰ Ⅱ
A组 注射生理盐水 注射生理盐水
B组 注射生理盐水 ①　　　　　　
C组 ②　　　　　　 注射瘦素
③预期实验结果为 　。
(4)有研究表明蛋白酶P会影响瘦素的作用。分别用高脂及正常饮食饲喂实验小鼠一段时间后,发现高脂饮食组小鼠下丘脑神经组织中蛋白酶P的含量显著高于正常饮食组,小鼠细胞膜上瘦素受体的表达量情况如图2所示。
据图2推测,蛋白酶P通过　　　　　　　　　影响瘦素发挥作用,导致小鼠持续摄食。据此结果分析,针对高脂饮食导致的肥胖患者,提出一种可行的药物研发思路:　。
　　
6.(2023·北京模拟)赤霉素在番茄果实由绿变红的成熟过程中发挥抑制作用。
(1)赤霉素是植物体产生的,对生命活动起　　　　作用的微量　　　　。
(2)为了探究赤霉素响应基因GASA1的作用,研究人员构建了GASA1基因高表达植株(甲),并检测野生型和植株甲中FUL1基因(其表达产物是调控果实成熟的关键转录因子)和ACS2基因(乙烯合成关键基因,受FUL1基因调控)的表达量,结果如下图。据图分析,GASA1基因对番茄果实成熟有　　　　作用。
(3)研究者采用荧光素酶(能够催化荧光素氧化发光的酶)报告基因法将表达载体导入无关细胞,验证了GASA1蛋白可以与FUL1蛋白结合影响ACS2基因的表达。请据此完善实验表格。
组别 表达载体组合 操作 预期实验结果(+越多,荧光强度越大)
1 A、B 导入无关细胞 +++
2 ① ②
3 ③ ④
4 A、C、D ++
注:A.ACS2基因启动子与荧光素酶基因连接的表达载体;B.空载体;C.FUL1基因表达载体;D.GASA1基因表达载体
①　　　　;②　　　　;③　　　　;④　　　　。
(4)请结合上述研究结果,完善赤霉素通过GASA1蛋白影响番茄果实成熟的可能机制。[请在下图方框中选填“GASA1”“FUL1”“ACS2”,在(　　)中选填“+”“-”(“+”表示促进,“-”表示抑制,只考虑相邻物质之间的影响)]
　　
7.(2023·衡阳联考)作用光谱显示的是不同波长的光合作用效率,吸收光谱显示的是一种给定物质对于不同波长光的吸收百分率。下图表示光合作用的作用光谱与叶绿素a吸收光谱的关系。森林中阳生植物多居上层,林下几乎都是散射光(主要为蓝紫光),人参、三七等阴生植物适合在弱光条件下生存。请分析回答下列问题:
(1)阴生植物叶片具有的适应弱光生长的结构特点是 　(至少答出2点)。
(2)叶绿体的类囊体薄膜上光合色素的作用是 　;
从图中可以看出,光合作用的作用光谱与叶绿素a的吸收光谱不完全相同,其原因是 　。
(3)现提供植物叶肉细胞匀浆、适当的介质、低渗溶液、离心机、充足的14CO2及ATP和NADPH等试剂,请设计实验验证光合作用的碳固定反应发生在叶绿体基质中,而不在类囊体薄膜上,写出实验思路。(提示:物质检测与提纯等方法不作要求) 　。
　　
8.(2023·佛山二模)手足口病是肠道病毒71型(EV71)感染引起的一种儿童常见病,其症状主要是口腔、手等部位出现疱疹,伴有发热,食欲明显降低等。EV71的结构模式图如下。回答下列问题:
(1)人体被EV71感染后,将会启动特异性免疫对其进行清除。该过程中辅助性T细胞的作用是 　。
(2)与成人相比,婴幼儿手足口病发病率较高的原因之一是婴幼儿体内缺少针对EV71的　。
接种疫苗是预防手足口病的有效手段。EV71的四种结构蛋白不适合用于疫苗研发的是　　　　　,原因是
　 　。
(3)IFIT5是一种促进干扰素分泌的调节因子,miRNA-200b是一种较短的非编码单链RNA。科学家对EV71致病机制进行了研究,结论如下:EV71导致宿主细胞内miRNA-200b 增加,抑制IFIT5合成,进而使干扰素含量降低,从而抑制免疫应答。请设计实验验证上述结论,简要写出实验思路(备选实验材料:动物细胞、EV71、miRNA-200b抑制剂等)。
　。
　　
9.(2023·茂名二模)茂名某中学开展校园足球比赛,比赛后期江同学已经筋疲力尽、呼吸急促、大汗淋漓,但是听到从场边传来的呐喊、加油声,顿时又有了动力,最后抽脚射门赢得了比赛。请回答下列问题:
(1)江同学在奔跑抢球的过程中筋疲力尽,消耗大量的葡萄糖,机体内的　　　　(填神经器官名称)和　　　　　　　(填内分泌腺名称)参与了维持血糖含量稳定的调节。
(2)江同学全神贯注进行比赛时,　　　　(填“交感神经”或“副交感神经”)活动占据优势。交感神经和副交感神经对同一器官的调节作用通常是相反的,这对机体来说有何意义 　 　。
(3)江同学比赛后期大汗淋漓,丢失了大量的水分和无机盐,但机体仍能够维持血钠含量的平衡,其原理是
　。
(4)在热烈的气氛感染下,运动员和观众血压往往剧烈上升,但血压过高对人体健康有显著影响。研究表明辅助剂N不能直接降低血压,但能加强药物M的降压效果。A同学以高血压模型大鼠为材料设计了若干组实验来对上述结论进行验证。请绘制记录实验数据的表格,并将检测结果写在表格中。(注:结果的差异用“+”的数目表示)
　　
10.(2023·衡水联考)某科研小组利用枪乌贼的神经纤维进行了下列实验,请回答下列问题:
(1)以枪乌贼的粗大神经为材料测定神经纤维膜内外电位差,将电压表的两电极均接于神经纤维膜外,测得结果如下图甲所示;将测量电极一极接于膜外、另外一极接于膜内,测得结果如下图乙所示。该实验可以得到的结论是　。
(2)将2条枪乌贼的粗大神经纤维(保持活性)编号甲、乙,甲组不做处理,乙组抑制膜上运输K+的通道蛋白的活性,置于相同且适宜浓度的盐溶液中,检测静息电位并观察比较其峰值大小。预期的实验结果是　。
(3)已知下图中电表1的两个电极分别接于b、c两处的膜外,电表2的两个电极分别接于d处膜内、e处膜外,静息状态下两个电表指针的偏转方向如下图所示,适宜刺激作用于a处,可以观察到电表1的偏转方向是　　　　　　　　　　　　(填“先向左偏转回位后再向右偏转”、“先向右偏转回位后再向左偏转”或“不偏转”);兴奋传到c处后,神经递质释放的生理过程是　 　 ,
突触后膜上将发生的生理过程是　 。
(4)毒品成瘾的机制复杂,其一是突触后膜多巴胺受体减少,突触间隙多巴胺含量异常增加,使突触后膜持续兴奋,多巴胺含量减少,引起继续吸食毒品,维持突触后膜的兴奋性。有研究表明,运动可促进脑内多巴胺的合成,也可加快多巴胺的分解,毒品成瘾者通过适度运动能有效抑制复吸冲动,但急性剧烈运动却无法有效抑制复吸冲动,甚至会诱发复吸行为,对此可能的解释是 　。
　　
热考题型三　科学实验探究类
　　科学实验探究类题目是生物学考试中的必考题,《中国高考评价体系》中提到:(1)能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验,包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤,掌握相关的操作技能,并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用;(2)具备验证简单生物学事实的能力,能对实验现象和结果进行分析、解释,并能对收集到的数据进行处理;(3)具有对一些生物学问题进行初步探究的能力,包括运用观察、实验与调查、假说—演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法;(4)能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订。
1.阐述实验思路类
实验思路设计的书写模式一般为“分组+施加自变量+控制无关变量+检测因变量”,可概括为:
找出实
验目的找出自变量、
因变量分组+施加自变量+控制
无关变量+检测因变量
　　典例1　(2022·湖南卷节选)水蛭是我国的传统中药材,主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构,提高其抗凝血活性。回答下列问题:
若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异,简要写出实验设计思路: 　。
　　答案　取三支试管,编号为1、2、3,在1、2、3号试管中分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素;用酒精消毒,用注射器取同一种动物(如家兔)血液,立即将等量的血液加入1、2、3号试管中,静置,统计三支试管中血液凝固时间
找出实验目的 比较蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异
找出自变量 蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素→分三组
找出因变量 抗凝血活性→检测因变量:凝血时间
分组+施加自变量+控制无关变量+检测因变量 ①分组:取三支试管,编号为1、2、3。②施加自变量:在1、2、3号试管中分别加入等量(控制无关变量)的蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素。③控制无关变量:用酒精消毒,用注射器取同一种动物(如家兔)血液,立即将等量的血液加入三支试管中,静置相同时间。④检测因变量:统计三支试管中血液凝固时间
　　对点练1　(2021·山东卷节选)过度紧张、焦虑等刺激不仅会导致毛囊细胞数量减少引起脱发,也会导致黑色素细胞减少引起头发变白。利用黑毛小鼠进行研究得出的相关调节机制如图所示。
已知长期束缚会引起小鼠过度紧张、焦虑。请设计实验验证上述调节机制中长期束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响。
实验思路: 　 。
实验现象: 　 。
　　答案　取生理状况相同的黑毛小鼠若干只,随机均分为A、B、C、D四组,A组不处理,B组切除肾上腺,C组束缚,D组切除肾上腺并束缚,其他条件相同且适宜,饲养一定时间后,观察并记录小鼠体毛数量(生长情况)和颜色的变化　A组小鼠的体毛无明显变化;B组小鼠的体毛增多(生长旺盛),不变白;C组小鼠脱毛且体毛变白;D组小鼠体毛增多(生长旺盛),变白(注:上述处理中A组做假手术处理,C组做假手术并束缚也可)
找出实验目的 验证题述调节机制中长期束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响
找出自变量 是否有长期束缚、是否有肾上腺→分四组,分别为无长期束缚+有肾上腺(对照组)、无长期束缚+无肾上腺(切除肾上腺)、有长期束缚+有肾上腺、有长期束缚+无肾上腺(切除肾上腺)
找出因变量 体毛数量及体毛颜色变化
分组+施加自变量+控制无关变量+检测因变量 分组:分为A、B、C、D四组。施加自变量:A组不处理,B组切除肾上腺,C组束缚,D组切除肾上腺并束缚。控制无关变量:取生理状况相同的黑毛小鼠若干只,随机均分;其他条件相同且适宜,饲养一定时间。检测因变量:观察并记录小鼠体毛数量(生长情况)和颜色的变化
2.归纳实验结论类
首先明确该实验是验证性实验还是探究性实验。若为验证性实验,则实验现象与实验原理一致,结果唯一,结论与题目要求(目的)一致;若为探究性实验,则实验现象与实验原理一致或相反,相应的结论可以有多种情况。书写模式为“根据已知条件找变量→描述变量间的关系作结论(探究结论可能有多个,验证结论唯一)→倒推结论对应的结果→理清顺序,先结果后结论”。
　　实验结果是“具体的数据或现象”;实验结论是“依据具体数据或现象总结出的一般规律”,一般用概括性语言表述。
　　典例2　(2023·湖北卷节选)乙烯(C2H4)是一种植物激素,对植物的生长发育起重要作用。为研究乙烯作用机制,进行了如下实验。
【实验三】科学家发现基因A与植物对乙烯的响应有关,该基因编码一种膜蛋白,推测该蛋白能与乙烯结合。为验证该推测,研究者先构建含基因A的表达载体,将其转入酵母菌中,筛选出成功表达蛋白A的酵母菌,用放射性同位素14C标记乙烯(14C2H4),再分为对照组和实验组进行实验,其中实验组是用不同浓度的14C2H4与表达有蛋白A的酵母菌混合6小时,通过离心分离酵母菌,再检测酵母菌结合14C2H4的量。结果如图所示。
回答下列问题:
实验三的结论是 　。
　　答案　基因A编码的膜蛋白能与乙烯结合,基因A与植物对乙烯的响应有关
明确实验目的 验证基因A编码的膜蛋白能与乙烯结合
分析实验结果 随着14C2H4浓度增加,表达蛋白A的酵母菌结合14C2H4的量先增加后稳定,未表达蛋白A的酵母菌结合14C2H4的量几乎为0
得出实验结论 基因A编码的膜蛋白能与乙烯结合,基因A与植物对乙烯的响应有关
　　对点练2　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。为研发药物,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,获得了若干只患高尿酸血症大鼠,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,结果如图。回答下列问题:
根据实验结果,F具有 　的作用。
结合实验结果,推测F降低尿酸盐含量的原因可能是 　。
　　答案　降低高尿酸血症大鼠血清尿酸盐含量和URAT1、GLUT9两种转运蛋白相对含量　F抑制转运蛋白URAT1和GLUT9的合成,减少肾小管细胞对肾小管腔中尿酸盐的重吸收,使血清尿酸盐含量降低
明确实验目的 研究天然化合物F的降尿酸作用
分析实验结果 与模型组对比,治疗组血清尿酸盐含量降低;与模型组对比,治疗组尿酸盐转运蛋白URAT1和GLUT9相对含量降低
得出实验结论 F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量,也降低了URAT1和GLUT9的相对含量
分析原理 F抑制转运蛋白URAT1和GLUT9的合成,减少肾小管细胞对肾小管腔中尿酸盐的重吸收,使血清尿酸盐含量降低
3.呈现实验结果类
依据题意设计表格
(1)依据实验目的找到实验变量,结合实验处理预测实验结果并得出结论。
(2)双变量的表格通常是三维表格,行列标题均为自变量;单一变量的表格为二维表格,行列标题分别代表自变量和因变量。
(3)注意列和行中每项所表示的含义和单位。对于较复杂的表格,表头的设计较关键。
(4)设计实验结果表格时要真正反映出各个组别、实验重复次数、平均值等。
　　典例3　(2023·浙江卷6月节选)运动员在马拉松长跑过程中,机体往往出现心跳加快,呼吸加深,大量出汗,口渴等生理反应。马拉松长跑需要机体各器官系统共同协调完成。回答下列问题:
长跑过程中,运动员会出现血压升高等机体反应,运动结束后,血压能快速恢复正常,这一过程受神经—体液共同调节,其中减压反射是调节血压相对稳定的重要神经调节方式。为验证减压反射弧的传入神经是减压神经,传出神经是迷走神经,根据提供的实验材料,完善实验思路,预测实验结果,并进行分析与讨论。
材料与用具:成年实验兔、血压测定仪、生理盐水、刺激电极、麻醉剂等。
(要求与说明:答题时对实验兔的手术过程不作具体要求)
①完善实验思路:
Ⅰ.麻醉和固定实验兔,分离其颈部一侧的颈总动脉、减压神经和迷走神经。颈总动脉经动脉插管与血压测定仪连接,测定血压,血压正常。在实验过程中,随时用　　　　湿润神经。
Ⅱ.用适宜强度电刺激减压神经,测定血压,血压下降。再用　　　　　　　　　　,测定血压,血压下降。
Ⅲ.对减压神经进行双结扎固定,并从结扎中间剪断神经(如图所示)。分别用适宜强度电刺激　　　　　　　　,分别测定血压,并记录。
Ⅳ.对迷走神经进行重复Ⅲ的操作。
②预测实验结果: 　。
设计用于记录Ⅲ、Ⅳ实验结果的表格,并将预测的血压变化填入表中。
　　答案　①生理盐水　适宜强度电刺激迷走神经　中枢端和外周端　②刺激减压神经的中枢端,血压下降,刺激外周端,血压不变;刺激迷走神经的中枢端,血压不变,刺激外周端,血压下降
组别 Ⅲ Ⅳ
中枢端 外周端 中枢端 外周端
血压 下降 不变 不变 下降
找出实验自变量　 刺激减压神经的中枢端、刺激减压神经的外周端、刺激迷走神经的中枢端、刺激迷走神经的外周端→行标题
找出实验因变量　 血压变化→列标题
　　对点练3　科研人员在转入光敏蛋白基因的小鼠下丘脑中埋置光纤,通过特定的光刺激下丘脑CRH神经元,在脾神经纤维上记录到相应的电信号,从而发现下丘脑CRH神经元与脾脏之间存在神经联系,即脑—脾神经通路。该脑—脾神经通路可调节体液免疫,调节过程如图所示。
已知切断脾神经可以破坏脑—脾神经通路,请利用以下实验材料及用具,设计实验验证破坏脑—脾神经通路可降低小鼠的体液免疫能力,并排除手术操作对小鼠体液免疫的影响。写出实验设计思路并预测实验结果。
实验材料及用具:生理状态相同的小鼠若干只、N抗原、注射器、手术器材、抗体定量检测仪器等。
①实验设计思路:
a.取生理状态相同的小鼠若干只,分为三组,编号A、B、C。
b.A组通过手术切断脾神经,B组做假手术处理(假手术对免疫系统无影响),C组不做处理。
c.向各组小鼠注射等量且适量的N抗原,并在相同且适宜的条件下培养一段时间。
d.用抗体定量检测仪检测各组小鼠抗N抗原的抗体浓度。
e.整理分析实验数据。
②预测实验结果(以柱状图表示)。
　　答案　
找出实验自变量　 切断脾神经(A组),做假手术处理(B组),不做处理(C组)→横轴
找出实验因变量　 抗体浓度→纵轴
题型专项训练3　科学实验探究类对应专题训练卷P9
1.(2023·济宁模拟)女性多囊卵巢综合征(PCOS)表现为雌激素水平降低、双侧卵巢增大、胰岛素抵抗等症状。回答下列问题:
(1)机体可通过下丘脑—垂体—性腺轴来调节雌激素的分泌,一般情况下血浆中雌激素浓度大于促性腺激素浓度,其原因是 　 。
PCOS患者因 导致双侧卵巢增大。
(2)胰岛素抵抗是指组织细胞对胰岛素不敏感,PCOS患者血浆胰岛素浓度通常　　　　(填“高于”、“低于”或“约等于”)正常值。
(3)二甲双胍可以通过提高T细胞数量来改善卵巢组织微环境,用于PCOS的辅助治疗;白细胞介素-6可以促进T细胞增殖。欲探究二甲双胍是否通过白细胞介素-6调节T细胞的数量,简要写出实验设计思路并预期实验结果及结论。
材料用具:PCOS模型小鼠若干只,二甲双胍肠溶片、托珠单抗注射液(白细胞介素-6抑制剂,本身不影响T细胞数量),细胞数量检测仪等。
实验思路: 　。
预期实验结果及结论: 　。
　　答案　(1)在分级调节作用下,垂体分泌的促性腺激素作用于卵巢,促进卵巢对雌激素的分泌　雌激素水平降低,对下丘脑和垂体的抑制作用减弱,使下丘脑和垂体分泌的促性腺激素释放激素和促性腺激素增多,促性腺激素作用于卵巢,促进卵巢的生长和发育　(2)高于　(3)将PCOS模型小鼠均分为甲、乙、丙三组,甲组不做处理,乙组喂食二甲双胍肠溶片,丙组喂食二甲双胍肠溶片并注射托珠单抗注射液(白细胞介素-6抑制剂),一段时间后检测T细胞数量　若T细胞数量乙组>丙组=甲组,则二甲双胍是通过白细胞介素-6调节T细胞的数量;若T细胞数量乙组=丙组>甲组,则二甲双胍不是通过白细胞介素-6调节T细胞的数量
解析　(1)根据题意,机体可通过下丘脑—垂体—性腺轴来调节雌激素的分泌,在分级调节的作用下,垂体分泌促性腺激素作用于卵巢,促进卵巢分泌雌激素,因此一般情况下血浆中雌激素浓度大于促性腺激素浓度。在性激素分泌调节过程中既存在分级调节又存在负反馈调节,而PCOS患者因雌激素水平降低,对下丘脑和垂体的抑制作用减弱,使下丘脑和垂体分泌的促性腺激素释放激素和促性腺激素增多,促性腺激素作用于卵巢,促进卵巢的生长和发育,导致双侧卵巢增大。(2)根据题意,胰岛素抵抗是指组织细胞对胰岛素不敏感,为了维持血糖,PCOS患者会分泌更多的胰岛素,故血浆中胰岛素浓度通常高于正常值。(3)本实验的目的是探究二甲双胍是否通过白细胞介素-6调节T细胞的数量,据此可知本实验的自变量为是否用白细胞介素-6抑制剂处理小鼠,因变量为T细胞的数量,设计实验如答案所示。由于该实验是探究性实验,因此实验结果及结论并不唯一。
2.(2023·唐山一模)果蝇的棒眼(B)对圆眼(b)为显性、红眼(R)对杏红眼(r)为显性,控制这两对相对性状的基因均位于X染色体上。欲检测某接受大剂量射线照射的雄果蝇产生的精子中X染色体上是否发生了基因突变(不考虑常染色体上的基因和X染色体上的基因B/b、R/r发生突变),技术路线如下图所示。回答下列问题:
(1)如果不考虑突变,F2表型及比例为　 。
(2)雄果蝇产生的精子经辐射诱发处理后,X染色体上的基因发生了突变:
①若F2中突变后基因所控制的新性状只有　　　　性果蝇表现,说明基因发生了隐性突变;若F1中　 　,
说明基因发生了显性突变。
②若X染色体上的基因发生的是隐性致死突变(胚胎致死),请用F1果蝇为材料,设计一个杂交实验来确定该隐性致死突变是完全致死突变,还是不完全致死突变。
实验方案: 　 。
预期结果及其对应结论:
若 　 ,
则隐性致死突变是完全致死突变。
若 　 ,
则隐性致死突变是不完全致死突变。
　　答案　(1)棒眼杏红眼雌性∶棒眼红眼雌性∶棒眼杏红眼雄性∶圆眼红眼雄性=1∶1∶1∶1　(2)①雄　雌果蝇中出现新性状(或F1雌雄果蝇相互杂交,F2中新性状在雌雄果蝇中的比例均为1/2)　②取多只F1雌雄果蝇进行单对交配(每个瓶中有1只雌果蝇和1只雄果蝇),观察并记录每对雌雄果蝇产生的子代性别比例　大多数杂交子代性别比例为1∶1,少数杂交子代中雌性∶雄性=2∶1　大多数杂交子代性别比例为1∶1,少数杂交子代中雄性所占比值为1/3~1/2
解析　(1)由图可知,亲本雄果蝇基因型为XbRY,亲本雌果蝇基因型为XBrXBr,杂交得到的F1的基因型为XBrXbR、XBrY,F1自由交配得到的F2基因型及比例为XBrXBr∶XBrXbR∶XBrY∶XbRY=1∶1∶1∶1,表型及比例为棒眼杏红眼雌性∶棒眼红眼雌性∶棒眼杏红眼雄性∶圆眼红眼雄性=1∶1∶1∶1。(2)①不考虑常染色体上的基因和X染色体上的基因B/b、R/r发生突变,假设辐射诱发精子中X染色体上未知基因突变是隐性突变,用T→t表示,亲本果蝇基因型为XTXT×XtY,F1果蝇的基因型为XTXt、XTY,F1雌雄果蝇交配得到F2,F2基因型为XTXT、XTXt、XTY、XtY,可知F2中突变后基因所控制的新性状只有雄性果蝇表现。若基因发生了显性突变,即t→T,亲本果蝇基因型为XtXt×XTY,F1果蝇的基因型为XTXt 、XtY,F1雌雄果蝇交配得到F2,F2基因型为XTXt、XtXt、XTY、XtY,可知F2中新性状(T基因所控制的性状)在雌雄果蝇中的比例均为1/2。故F1雌果蝇中出现新性状或F1雌雄果蝇相互杂交,F2中新性状在雌雄果蝇中的比例均为1/2,说明基因发生了显性突变。②为检测该果蝇的致死突变情况,取多只F1雌雄果蝇进行单对交配(每个瓶中有1只雌果蝇和1只雄果蝇),观察并记录每对雌雄果蝇产生的子代性别比例。预期结果:大多数没有发生隐性致死突变时子代中雌雄比例为1∶1,若发生了隐性完全致死突变,则子代的基因型及比例为XBrXBr∶XBrXbR∶XBrY∶XbRY(致死),雌性∶雄性=2∶1;若发生了隐性不完全致死突变,则子代中雌雄比例在1∶1和2∶1之间,即雄果蝇比例为1/3~1/2。
3.(2023·北京模拟)亚麻是一种油料经济作物,其种子中含有人体必需的不饱和脂肪酸——亚油酸和亚麻酸。两种不饱和脂肪酸在种子中的代谢途径如下图所示。
(1)脂肪酸是脂类物质,是构成细胞膜中　　　　的重要组成物质。
(2)科学家期望通过基因工程手段进一步提高种子中亚麻酸的含量。将基因FAD2、FAD3导入亚麻中获得转基因植株,收获转基因植株种子,测定其相应脂肪酸含量,结果如下图1,该结果显示 　,
净含量变化值是与　　　　相比获得的数据。
(3)研究发现出现上述结果的原因主要与外源FAD2基因的转入有关。为探究该影响机制,科研人员对FAD2基因的表达水平进行了研究,实验结果如下图2。进一步研究发现转基因植株中存在图3所示的调控FAD2基因表达的过程。催化①过程转录的酶是　　　　　　;②过程由RDR6酶催化,①和②的不同是　 。
出现图1结果的原因是 　 。
(4)为验证RDR6酶是否参与了图1现象的发生,请选用以下植株及FAD2基因表达载体进行实验,并写出预期结果。
植株:野生型拟南芥、RDR6突变体、FAD2突变体。
实验设计思路: 　 。
预期结果: 　 。
　　答案　(1)磷脂　(2)转基因植株的亚麻酸和亚油酸含量降低,油酸含量升高　非转基因植株　(3)RNA聚合酶　①是以DNA链为模板合成RNA,②是以RNA单链为模板合成互补RNA双链　外源FAD2基因转录后的mRNA被错误加工,被错误加工的mRNA在RDR6酶的催化下,合成RNA双链,然后被剪切为单链短RNA,单链短RNA和内源FAD2基因转录的正确加工的mRNA结合,导致正确加工的mRNA被降解,不能合成FAD2酶,不能催化油酸转化为亚油酸　(4)将相同生理状态的野生型拟南芥、RDR6突变体分别导入相同数量的FAD2基因表达载体,将转基因植株在相同且适宜的条件下种植,收获种子,测定油酸、亚油酸、亚麻酸含量,并进行比较　野生型拟南芥的种子中油酸含量比转基因RDR6突变体种子中油酸含量高,而亚油酸、亚麻酸含量低
解析　(1)略。(2)据图分析,转基因植株的油酸含量增加了20%~30%,亚油酸含量降低了20%左右,亚麻酸含量降低了10%左右,这是和非转基因植株比较获得的数据。(3)图中①过程是以DNA为模板合成RNA,是转录过程,需要RNA聚合酶催化。②是以mRNA为模板合成互补的双链RNA。(4)验证RDR6酶是否参与了图1现象的发生,自变量为是否含有RDR6酶,可用RDR6突变体、野生型拟南芥分别转入FAD2基因表达载体,RDR6突变体没有RDR6酶,培养转基因植株后,分别检测种子中油酸、亚油酸、亚麻酸的含量,并进行比较。预期结果:野生型拟南芥的种子中油酸含量比转基因RDR6突变体种子中油酸含量高,而亚油酸、亚麻酸含量低。
4.(2023·广州模拟)涤纶是一种常用作包装材料和纺织用品的高分子化合物。提高涤纶的生物降解效率,回收水解产物对苯二甲酸(PTA),能有效减少涤纶对环境的污染。科研工作者以能降解涤纶的ICCG(一种角质酶)为研究对象开展相关实验。在一定数量的三角瓶中加入适量的涤纶和磷酸缓冲液、一定浓度的ICCG溶液,设置6个温度组别,在适宜条件下反应8 h,根据PTA的浓度来判断ICCG的活性大小,结果如下图。回答下列问题:
(1)ICCG能催化涤纶水解却不能催化橡胶水解,这体现了酶具有　　　　性。
(2)为探究ICCG水解涤纶的适宜温度,科研工作者先在40~90 ℃条件下进行　　　　,再选取60~80 ℃进行实验。反应体系中加入磷酸缓冲液的目的是　 　。
(3)附着在涤纶表面的重金属污染物可降低ICCG活性,原因是　 。
(4)为进一步研究不同浓度的铜离子对ICCG活性的影响,完善以下实验步骤。
实验试剂:一定浓度的ICCG溶液、三种不同浓度的铜离子溶液、涤纶、磷酸缓冲液等。
实验步骤:
步骤一:向等量的三种浓度的铜离子溶液中分别滴加　　　　　　　,随后在　　　　℃下处理30 min获得孵育液。
步骤二:各组在三角瓶中加入适量的涤纶、磷酸缓冲液,再分别加入等量的上述三组孵育液,在适宜条件下反应8 h,检测并比较　　　　　　　　　　　。
　　答案　(1)专一　(2)预实验　维持pH的稳定　(3)重金属使酶变性　(4)等量的ICCG溶液　72　对苯二甲酸(PTA)含量
解析　(1)略。(2)为检验实验设计的科学性和可行性,需在40~90 ℃条件下进行预实验,再选取60~80 ℃进行实验。本实验探究酶的催化反应速率与温度的关系,所以为了减少误差,需要在反应体系中加入pH缓冲液,维持pH的稳定。(3)附着在涤纶表面的重金属污染物可降低ICCG活性,原因是重金属可以改变酶的结构从而使酶失活,即重金属使酶变性。(4)本实验目的是探究不同浓度的铜离子对ICCG活性的影响,则自变量是铜离子的浓度,故需要在不同浓度的铜离子溶液中处理ICCG,并且其他条件应该相同且适宜。涤纶的水解产物是对苯二甲酸(PTA),则可通过检测对苯二甲酸的含量推测ICCG的活性大小。
5.(2023·武汉二模)瘦素是脂肪组织分泌的一种激素,可调节机体的能量代谢和食物摄入。回答下列问题:
(1)完整的突触结构包括　　　　(用图1中数字符号表示)。
(2)瘦素通过　　　　　运输到达下丘脑神经细胞,作为信号分子与细胞膜上受体结合后发挥作用。据图1分析,瘦素抑制机体进食是通过调节下丘脑内关键神经元群的活动,即　 ,
进而抑制大脑皮层产生食欲,减少摄食行为。
(3)为验证“瘦素通过激活支配脂肪组织的交感神经促进脂肪分解”,利用小鼠进行实验操作步骤Ⅰ和步骤Ⅱ后,检测小鼠体内脂肪组织体积的变化量。请补充表中相关实验步骤。(可选试剂包括生理盐水、瘦素、抑制交感神经的药物)
　　步骤组别　　 Ⅰ Ⅱ
A组 注射生理盐水 注射生理盐水
B组 注射生理盐水 ①　　　　　　
C组 ②　　　　　　 注射瘦素
③预期实验结果为 　。
(4)有研究表明蛋白酶P会影响瘦素的作用。分别用高脂及正常饮食饲喂实验小鼠一段时间后,发现高脂饮食组小鼠下丘脑神经组织中蛋白酶P的含量显著高于正常饮食组,小鼠细胞膜上瘦素受体的表达量情况如图2所示。
据图2推测,蛋白酶P通过　　　　　　　　　影响瘦素发挥作用,导致小鼠持续摄食。据此结果分析,针对高脂饮食导致的肥胖患者,提出一种可行的药物研发思路:　。
　　答案　(1)④(或①②③)　(2)体液　饱食中枢兴奋增强、摄食中枢兴奋减弱　(3)①注射瘦素　②注射抑制交感神经的药物　③A组和C组小鼠体内脂肪组织体积的减少(或分解)量均明显低于B组　(4)减少瘦素受体含量　开发抑制蛋白酶P基因表达的药物
解析　(1)完整的突触结构包括突触前膜、突触间隙和突触后膜,图中①表示突触前膜,②表示突触间隙,③表示突触后膜,④表示突触,因此完整的突触结构包括④(或①②③)。(2)瘦素是脂肪组织分泌的一种激素,可通过体液运输到达下丘脑神经细胞,作为信号分子与细胞膜上受体结合后发挥作用。据图1分析,饱食中枢兴奋可引起饱腹感,摄食中枢兴奋可引起饥饿感,瘦素能抑制机体进食,因此推测瘦素能导致饱食中枢兴奋增强、摄食中枢兴奋减弱,进而抑制大脑皮层产生食欲,减少摄食行为。(3)本实验目的是验证“瘦素通过激活支配脂肪组织的交感神经促进脂肪分解”,自变量为是否注射瘦素以及交感神经是否发挥作用,因变量为小鼠体内脂肪组织体积的变化量。根据表格可知,A组是对照组,步骤Ⅰ和步骤Ⅱ都注射生理盐水;与A组相比,B组先注射生理盐水,然后注射瘦素,观察瘦素的作用结果;在A组和B组的基础上,C组先注射抑制交感神经的药物(交感神经不能发挥作用),后注射瘦素,观察小鼠体内脂肪组织是否分解,进一步证明瘦素通过激活支配脂肪组织的交感神经促进脂肪分解。因此①是注射瘦素,②是注射抑制交感神经的药物。A组没有注射瘦素,C组交感神经不能发挥作用,因此脂肪分解量较少;B组注射瘦素,能激活支配脂肪组织的交感神经促进脂肪分解,脂肪的分解量较多。因此预期实验结果为A组和C组小鼠体内脂肪组织体积的减少(或分解)量均明显低于B组。(4)据图2可知,蛋白酶P基因敲除小鼠在高脂饮食情况下,细胞膜上瘦素受体的表达量最多,野生型小鼠(含有蛋白酶P基因)在高脂饮食情况下,细胞膜上瘦素受体的表达量最少,据此可知,蛋白酶P通过减少瘦素受体含量,影响瘦素发挥作用,导致小鼠持续摄食。因此针对高脂饮食导致的肥胖患者,提出的可行的药物研发思路为开发抑制蛋白酶P基因表达的药物,增加瘦素受体含量。
6.(2023·北京模拟)赤霉素在番茄果实由绿变红的成熟过程中发挥抑制作用。
(1)赤霉素是植物体产生的,对生命活动起　　　　作用的微量　　　　。
(2)为了探究赤霉素响应基因GASA1的作用,研究人员构建了GASA1基因高表达植株(甲),并检测野生型和植株甲中FUL1基因(其表达产物是调控果实成熟的关键转录因子)和ACS2基因(乙烯合成关键基因,受FUL1基因调控)的表达量,结果如下图。据图分析,GASA1基因对番茄果实成熟有　　　　作用。
(3)研究者采用荧光素酶(能够催化荧光素氧化发光的酶)报告基因法将表达载体导入无关细胞,验证了GASA1蛋白可以与FUL1蛋白结合影响ACS2基因的表达。请据此完善实验表格。
组别 表达载体组合 操作 预期实验结果(+越多,荧光强度越大)
1 A、B 导入无关细胞 +++
2 ① ②
3 ③ ④
4 A、C、D ++
注:A.ACS2基因启动子与荧光素酶基因连接的表达载体;B.空载体;C.FUL1基因表达载体;D.GASA1基因表达载体
①　　　　;②　　　　;③　　　　;④　　　　。
(4)请结合上述研究结果,完善赤霉素通过GASA1蛋白影响番茄果实成熟的可能机制。[请在下图方框中选填“GASA1”“FUL1”“ACS2”,在(　　)中选填“+”“-”(“+”表示促进,“-”表示抑制,只考虑相邻物质之间的影响)]
　　答案　(1)调节　有机物　(2)抑制　(3)①A、C　②++++　③A、D　④+++
(4)
解析　(1)略。(2)据实验结果分析,植株甲中FUL1基因和ACS2基因的表达量比野生型都少,而FUL1基因表达产物是调控果实成熟的关键转录因子,ACS2基因是乙烯合成关键基因,可推测GASA1基因对番茄果实成熟有抑制作用。(3)本实验为了验证GASA1蛋白可以与FUL1蛋白结合影响ACS2基因的表达,依据单一变量原则,组别2表达载体组合为A、C,预期实验结果为++++;组别3表达载体组合为A、D,预期实验结果为+++(组别2和组别3表达载体组合也可以互换,但一定对应着写出预期结果)。(4)略。
7.(2023·衡阳联考)作用光谱显示的是不同波长的光合作用效率,吸收光谱显示的是一种给定物质对于不同波长光的吸收百分率。下图表示光合作用的作用光谱与叶绿素a吸收光谱的关系。森林中阳生植物多居上层,林下几乎都是散射光(主要为蓝紫光),人参、三七等阴生植物适合在弱光条件下生存。请分析回答下列问题:
(1)阴生植物叶片具有的适应弱光生长的结构特点是 　(至少答出2点)。
(2)叶绿体的类囊体薄膜上光合色素的作用是 　;
从图中可以看出,光合作用的作用光谱与叶绿素a的吸收光谱不完全相同,其原因是 　。
(3)现提供植物叶肉细胞匀浆、适当的介质、低渗溶液、离心机、充足的14CO2及ATP和NADPH等试剂,请设计实验验证光合作用的碳固定反应发生在叶绿体基质中,而不在类囊体薄膜上,写出实验思路。(提示:物质检测与提纯等方法不作要求) 　。
　　答案　(1)叶薄,细胞壁薄,机械组织不发达,但叶绿体颗粒大、呈深绿色　(2)吸收光能(或吸收光能、传递光能和转换光能)　除叶绿素a外,类囊体薄膜上的其他光合色素均可吸收、传递光能,扩大了可进行光合作用的光的波长范围,同时这些色素吸收的光能传递给(少数特殊状态的)叶绿素a转换光能,从而增大了光合作用的作用光谱　(3)取适量叶肉细胞匀浆经差速离心后提取叶绿体,将叶绿体置于低渗溶液中吸水涨破,分离出类囊体薄膜和叶绿体基质,再分别向类囊体薄膜和叶绿体基质中加入14CO2及ATP和NADPH等试剂,一段时间后,检测两组是否含有14C的有机物
解析　(1)阴生植物叶片具有的适应弱光生长的结构特点是叶薄,细胞壁薄,机械组织不发达,但叶绿体颗粒大、呈深绿色。(2)(3)略。
8.(2023·佛山二模)手足口病是肠道病毒71型(EV71)感染引起的一种儿童常见病,其症状主要是口腔、手等部位出现疱疹,伴有发热,食欲明显降低等。EV71的结构模式图如下。回答下列问题:
(1)人体被EV71感染后,将会启动特异性免疫对其进行清除。该过程中辅助性T细胞的作用是 　。
(2)与成人相比,婴幼儿手足口病发病率较高的原因之一是婴幼儿体内缺少针对EV71的　。
接种疫苗是预防手足口病的有效手段。EV71的四种结构蛋白不适合用于疫苗研发的是　　　　　,原因是
　 　。
(3)IFIT5是一种促进干扰素分泌的调节因子,miRNA-200b是一种较短的非编码单链RNA。科学家对EV71致病机制进行了研究,结论如下:EV71导致宿主细胞内miRNA-200b 增加,抑制IFIT5合成,进而使干扰素含量降低,从而抑制免疫应答。请设计实验验证上述结论,简要写出实验思路(备选实验材料:动物细胞、EV71、miRNA-200b抑制剂等)。
　。
　　答案　(1)激活B细胞和细胞毒性T细胞,并分泌细胞因子促进B细胞和细胞毒性T细胞的分裂、分化　(2)抗体和记忆细胞　VP4　VP4位于病毒内部,不容易被宿主的免疫系统识别　(3)将动物细胞平均分成三组,第一组不做处理,第二组用EV71侵染细胞,第三组加入miRNA-200b抑制剂后再用EV71侵染细胞,在相同且适宜的环境下培养一段时间,测量三组细胞中miRNA-200b、IFIT5和干扰素的含量
解析　(1)人体被EV71感染后,在体液免疫中,抗原呈递细胞将抗原处理后呈递在细胞表面,然后传递给辅助性T细胞,辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合;辅助性T细胞开始分裂、分化,并分泌细胞因子,刺激B细胞分裂、分化。在细胞免疫中,辅助性T细胞分泌细胞因子加速细胞毒性T细胞的分裂、分化。(2)相同抗原再次入侵时,记忆细胞能迅速增殖、分化,分化为浆细胞和记忆细胞,浆细胞快速产生抗体消灭抗原,因此与成人相比,婴幼儿手足口病发病率较高的原因之一是婴幼儿体内缺少针对EV71的抗体和记忆细胞。由图可知,VP4包埋在病毒内部,不易被免疫细胞识别,若作为抗原,不易与免疫细胞结合,因此不适合作为抗原制备疫苗。(3)略。
9.(2023·茂名二模)茂名某中学开展校园足球比赛,比赛后期江同学已经筋疲力尽、呼吸急促、大汗淋漓,但是听到从场边传来的呐喊、加油声,顿时又有了动力,最后抽脚射门赢得了比赛。请回答下列问题:
(1)江同学在奔跑抢球的过程中筋疲力尽,消耗大量的葡萄糖,机体内的　　　　(填神经器官名称)和　　　　　　　(填内分泌腺名称)参与了维持血糖含量稳定的调节。
(2)江同学全神贯注进行比赛时,　　　　(填“交感神经”或“副交感神经”)活动占据优势。交感神经和副交感神经对同一器官的调节作用通常是相反的,这对机体来说有何意义 　 　。
(3)江同学比赛后期大汗淋漓,丢失了大量的水分和无机盐,但机体仍能够维持血钠含量的平衡,其原理是
　。
(4)在热烈的气氛感染下,运动员和观众血压往往剧烈上升,但血压过高对人体健康有显著影响。研究表明辅助剂N不能直接降低血压,但能加强药物M的降压效果。A同学以高血压模型大鼠为材料设计了若干组实验来对上述结论进行验证。请绘制记录实验数据的表格,并将检测结果写在表格中。(注:结果的差异用“+”的数目表示)
　　答案　(1)下丘脑　胰岛、肾上腺　(2)交感神经　可以使机体对外界刺激作出更精确的反应,使机体更好地适应环境的变化　(3)当运动排汗丢失Na+导致血钠含量降低时,肾上腺皮质分泌醛固酮的量增加,促进肾小管和集合管对Na+的重吸收,从而维持血钠含量的平衡
(4)
组别 血压
高血压模型大鼠+生理盐水 +++++
高血压模型大鼠+辅助剂N +++++
高血压模型大鼠+药物M +++
高血压模型大鼠+辅助剂N+药物M +
　　解析　(1)机体内维持血糖平衡的神经中枢在下丘脑,故江同学在奔跑抢球的过程中筋疲力尽,消耗大量的葡萄糖,机体内的下丘脑参与了维持血糖含量稳定的调节。由于机体消耗葡萄糖,血糖浓度降低,机体的胰岛A细胞分泌胰高血糖素以及肾上腺分泌肾上腺素促进肝糖原的分解和非糖物质的转化,从而升高血糖,维持血糖含量稳定。(2)(3)略。(4)对应表格见答案。
10.(2023·衡水联考)某科研小组利用枪乌贼的神经纤维进行了下列实验,请回答下列问题:
(1)以枪乌贼的粗大神经为材料测定神经纤维膜内外电位差,将电压表的两电极均接于神经纤维膜外,测得结果如下图甲所示;将测量电极一极接于膜外、另外一极接于膜内,测得结果如下图乙所示。该实验可以得到的结论是　。
(2)将2条枪乌贼的粗大神经纤维(保持活性)编号甲、乙,甲组不做处理,乙组抑制膜上运输K+的通道蛋白的活性,置于相同且适宜浓度的盐溶液中,检测静息电位并观察比较其峰值大小。预期的实验结果是　。
(3)已知下图中电表1的两个电极分别接于b、c两处的膜外,电表2的两个电极分别接于d处膜内、e处膜外,静息状态下两个电表指针的偏转方向如下图所示,适宜刺激作用于a处,可以观察到电表1的偏转方向是　　　　　　　　　　　　(填“先向左偏转回位后再向右偏转”、“先向右偏转回位后再向左偏转”或“不偏转”);兴奋传到c处后,神经递质释放的生理过程是　 　 ,
突触后膜上将发生的生理过程是　 。
(4)毒品成瘾的机制复杂,其一是突触后膜多巴胺受体减少,突触间隙多巴胺含量异常增加,使突触后膜持续兴奋,多巴胺含量减少,引起继续吸食毒品,维持突触后膜的兴奋性。有研究表明,运动可促进脑内多巴胺的合成,也可加快多巴胺的分解,毒品成瘾者通过适度运动能有效抑制复吸冲动,但急性剧烈运动却无法有效抑制复吸冲动,甚至会诱发复吸行为,对此可能的解释是 　。
　　答案　(1)枪乌贼神经纤维膜内外存在电位差　(2)甲组静息电位峰值大于乙组　(3)先向左偏转回位后再向右偏转　突触小泡向突触前膜移动并与它融合,同时释放出神经递质　神经递质与突触后膜上的受体结合(离子通道改变),突触后膜发生电位变化
(4)急性剧烈运动对多巴胺分解的促进作用超过了对多巴胺合成的促进作用,减少了突触间隙中多巴胺的含量
解析　(1)甲电压表的两电极均接于神经纤维膜外,显示为0 mV,说明膜外电位差为0;乙电压表的电极一极接于膜外、另外一极接于膜内,电压表显示为-70 mV,说明枪乌贼神经纤维膜内外存在电位差。(2)静息状态下膜电位为外正内负,是由K+外流造成的。甲组不做处理,乙组抑制膜上运输K+的通道蛋白的活性,使K+外流受阻,因此乙组静息电位的峰值下降,即甲组静息电位峰值大于乙组。(3)适宜刺激作用于a处,a处兴奋,产生的动作电位沿着神经纤维传导至b处,使电表1向左偏,之后动作电位传至c处,使回正的电表1向右偏,之后动作电位传到c的右侧,电表1回正,因此电表1的偏转方向是先向左偏转回位后再向右偏转。兴奋传到c处后,突触小泡向突触前膜移动并与它融合,同时释放出神经递质;突触后膜上有神经递质的受体,与神经递质结合后离子通道改变,发生电位变化,此过程涉及化学信号→电信号的转变。(4)略。

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