第8单元 第3讲 第2课时 锁定热点题型·强化迁移应用(Word教师用书)-【新高考方案】2025年高考生物学一轮总复习(江苏专版)
2024-11-02
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教辅
内容正文:
第二课时 锁定热点题型,强化迁移应用
体液调节是高考的高频考点,其中设计实验探究动物激素的产生部位、生理作用及调节特点,是高考命题的热点。本课时从“激素的发现和激素研究的实例”“动物激素功能的相关实验探究”两个角度进行解读突破,帮助考生攻克重难点,提高考生的综合应用能力。
题型(一) 激素的发现和激素研究的实例
[典例导析]
(2022·湖北高考)胃酸由胃壁细胞分泌。已知胃液中H+的浓度大约为150 mmol/L,远高于胃壁细胞中H+浓度,胃液中Cl-的浓度是胃壁细胞中的10倍。回答下列问题:
(1)胃壁细胞分泌Cl-的方式是__________。食用较多的陈醋后,胃壁细胞分泌的H+量将_______。
(2)图1是胃蛋白酶的活力随pH变化的曲线。在弥漫性胃黏膜萎缩时,胃壁细胞数量明显减少。此时,胃蛋白酶的活力将__________。
(3)假饲是指让动物进食后,食物从食管瘘口流出而不能进入胃。常用假饲实验来观察胃液的分泌。假饲动物进食后,用胃瘘口相连的引流瓶来收集胃液,如图2所示。科学家观察到假饲动物进食后,引流瓶收集到了较多胃液,且在愉悦环境下给予假饲动物喂食时,动物分泌的胃液量明显增加。根据该实验结果,能够推测出胃液分泌的调节方式是______________。为证实这一推测,下一步实验操作应为___________________________,
预期实验现象是__________________________________________________________。
[解析] (1)根据题干信息可知,胃壁细胞分泌Cl-是由低浓度到高浓度,方式是主动运输。食用较多的陈醋后,胃液中H+浓度升高,因此为维持胃液中H+浓度的相对稳定,胃壁细胞分泌的H+量将减少。(2)图1是胃蛋白酶的活力随pH变化的曲线。在弥漫性胃黏膜萎缩时,胃壁细胞数量明显减少,导致胃液中H+数量减少,pH升高,此时,胃蛋白酶的活力将降低。(3)在愉悦环境下给予假饲动物喂食时,动物分泌的胃液量明显增加,说明胃液分泌的调节方式是神经调节,即胃液的分泌受到相关神经元的支配。为证实这一推测,下一步实验操作应为切除通向胃壁细胞的神经,使神经系统无法支配胃液的分泌,预期实验现象是无胃液分泌(或收集不到胃液等)。
[答案] (1)主动运输 减少 (2)降低
(3)神经调节 切除通向胃壁细胞的神经 无胃液分泌(或收集不到胃液等)
[思维建模]
(一)促胰液素的发现
1.沃泰默的实验
2.斯他林和贝利斯的实验
假设
在盐酸的作用下,小肠黏膜细胞可能产生了能促进胰腺分泌胰液的化学物质
实验
对照组
稀盐酸注入静脉―→胰腺不分泌胰液
实验组
结论
胰液的分泌是促胰液素调节的结果;人和动物生命活动的调节,除了神经调节,还有激素调节
(二)激素研究的实例
1.胰岛素的发现
(1)实验过程
(2)实验结论:胰腺中的胰岛产生的胰岛素,可以降低血糖浓度。
2.睾丸分泌雄激素的研究
(1)实验过程
公鸡雄性性征消失特征恢复
(2)实验结论:动物睾丸分泌睾酮,维持雄性性征。
[应用体验]
1.(2024·温州二模)下面是与促胰液素发现过程有关的四个实验,有关分析错误的是( )
①稀盐酸注入小肠肠腔→胰腺分泌胰液
②稀盐酸注入静脉血液→胰腺不分泌胰液
③稀盐酸注入小肠肠腔(去除神经)→胰腺分泌胰液
④小肠黏膜+稀盐酸磨碎制成提取液注入静脉血液→胰腺分泌胰液
A.①与②、②与④对比说明胰液分泌不是稀盐酸直接作用的结果
B.①②③④组成的实验不能说明胰液分泌是否受神经的调节
C.①②③④组成的实验可以推测出胰液中含有人们发现的促胰液素
D.①②③④组成的实验说明胰液分泌受小肠黏膜产生的物质经血液运输来调节
解析:选C ①与②的实验结果说明胰液分泌不是稀盐酸直接作用于胰腺的结果;②与④对照可以排除稀盐酸对实验结果的干扰,实验结果说明胰腺分泌胰液的直接原因不是稀盐酸而是小肠黏膜产生的化学物质,该物质由血液进行运输,A、D正确;该实验能说明胰液分泌受小肠黏膜分泌的某种物质的调节,但无法说明胰液分泌是否受神经的调节,B正确;促胰液素是小肠黏膜产生的,进入血液内通过血液运输到胰腺,促进胰液合成和分泌,胰液中没有促胰液素,C错误。
2.下面是科学家为揭开糖尿病的发病原因,以狗为实验动物进行研究的结果,对该实验结果的分析,不正确的是( )
实验组
实验操作
实验结果
甲
切除胰腺
出现糖尿
乙
结扎胰管,胰腺大部分萎缩,胰岛细胞活着
不出现糖尿
丙
切除胰腺,注射胰岛提取液
不出现糖尿
A.由甲、丙实验可知:胰岛提取液可防止糖尿的出现
B.由甲、乙实验可知:胰腺由内分泌部和外分泌部组成
C.由甲、乙、丙实验可知:胰岛提取液含胰岛细胞分泌物
D.该研究证明:糖尿病的发病可能与胰岛细胞的分泌物有关
解析:选B 甲和丙实验是一组对照实验,变量为是否注射了胰岛提取液,注射的狗不出现糖尿,不注射的狗出现糖尿,说明胰岛提取液可防止糖尿的出现,A正确;由甲、乙实验不能得知胰腺的组成,B错误;综合分析甲、乙、丙实验,可知胰岛提取液中含胰岛细胞分泌物,糖尿病的发病可能与胰岛细胞的分泌物有关,C、D正确。
题型(二) 动物激素功能的相关实验探究
[典例导析]
(2022·浙江6月选考)为研究物质X对高血糖症状的缓解作用,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。
实验材料:适龄、血糖正常的健康雄性小鼠若干只,药物S(用生理盐水配制),物质X(用生理盐水配制),生理盐水等。(要求与说明:实验中涉及的剂量不作具体要求。小鼠血糖值>11.1 mmol/L,定为高血糖模型小鼠。饲养条件适宜)
回答下列问题:
(1)完善实验思路:
①适应性饲养:选取小鼠若干只,随机均分成甲、乙、丙3组。正常饲养数天,每天测量小鼠的血糖,计算平均值。
②药物S处理:
甲组:每天每只小鼠腹腔注射一定量生理盐水
乙组:每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S
丙组:_____________________________________________________________
连续处理数天,每天测量小鼠的血糖,计算平均值,直至建成高血糖模型小鼠。
③物质X处理:
甲组:____________________________________________________________
乙组:每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水
丙组:_______________________________________________________________
连续处理若干天,每天测量小鼠的血糖,计算平均值。
(2)预测实验结果:
设计一张表格,并将实验各阶段的预期实验结果填入表中。
(3)分析与讨论:
已知药物S的给药途径有腹腔注射和灌胃等,药物S的浓度和给药途径都会影响高血糖模型小鼠的建模。若要研究使用药物S快速建成高血糖模型小鼠,则可通过________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
以确定快速建模所需药物S的适宜浓度和给药途径的组合。
[解析] (1)适应性饲养使小鼠适应实验环境,正常饲养小鼠数天,甲、乙、丙三组的血糖值正常。药物S处理时:甲组每天每只小鼠腹腔注射一定量生理盐水,则甲组作为对照组。该实验的目的是研究物质X对高血糖症状的缓解作用,需要药物处理乙组和丙组使小鼠出现高血糖症状,因此药物S处理时乙组和丙组每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S。在物质X处理时乙组作为对照组,甲组作为空白对照,甲组每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水;乙组每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水;丙组每天每只小鼠灌胃一定量物质X。(2)该实验将小鼠分为甲、乙、丙3组,进行三个阶段实验,即适应性饲养阶段、药物S处理、物质X处理,记录血糖值变化。正常饲养数天,甲、乙、丙三组的血糖值正常。甲组作为对照组,均是生理盐水处理,因此甲组在药物S处理和物质X处理时所测得的血糖值正常;药物S处理阶段,乙、丙组小鼠腹腔注射一定量药物S,会使血糖升高,逐渐升高至>11.1 mmol/L。物质X处理阶段乙组小鼠灌胃一定量生理盐水,不会缓解高血糖症状,血糖值依然>11.1 mmol/L;如果物质X对高血糖症状有缓解作用,则物质X处理阶段丙组小鼠的血糖值逐渐下降,但高于正常水平。相应表格见答案。(3)要使用药物S快速建成高血糖模型小鼠,需要明确建模成功所需的时间较短时的药物S浓度,同时也需要确定哪种给药途径建模成功所需的时间较短,因此可通过设置一系列浓度梯度的药物S,每个浓度进行不同的给药途径,比较不同组合建模成功所需的时间,以确定快速建模所需药物S的适宜浓度和给药途径的组合。
[答案] (1)每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S 每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水 每天每只小鼠灌胃一定量物质X
(2)实验各阶段的小鼠血糖变化
组别
实验阶段
适应性饲养
药物S处理
物质X处理
甲组
正常
正常
正常
乙组
正常
逐渐升高至>
11.1 mmol/L
>11.1 mmol/L
丙组
正常
逐渐升高至>
逐渐下降,
11.1 mmol/L
但高于正常水平
(3)设置一系列浓度梯度的药物S,每个浓度进行不同的给药途径,比较不同组合建模成功所需的时间
[思维建模]
(一)探究动物激素功能的一般思路
(二)探究动物激素功能的3种常用实验方法
切除法
切除相应腺体:适用于个体较大的动物
饲喂法
在饲料中添加激素:只适用于甲状腺激素、性激素等小分子或脂质类激素,而多肽和蛋白质类激素则不能采用饲喂法
注射法
向动物体内注射某激素:适用于各种激素
(三)动物激素调节生理实验的常用方法及实例
1.针对小分子激素及其分泌器官
如甲状腺激素和甲状腺,性激素和性腺。
(1)常用实验方法:饲喂法,切除法和注射法。
(2)实例:探究甲状腺激素对发育的影响。
①饲喂法
②切除法和注射法
2.针对大分子激素及其分泌器官
如生长激素和垂体,胰岛素、胰高血糖素和胰腺。
(1)常用实验方法:切除法、注射法。
(2)实例:探究胰岛素对血糖调节的影响。
组别
动物实验
实验处理
观察指标
实验组
A
饥饿处理的小鼠
连续注射一定量胰岛素→出现低血糖症状→补充糖类
小鼠生活状况
对照组
B
不注射胰岛素,定期补充糖类
(四)探究激素功能实验成功的五个关键点
1.动物分组的基本要求:选择若干只生理状况相似的动物随机均匀分组。
2.实验设计时要注意设置对照实验,控制无关变量,保证单一变量。
3.进行注射实验时空白对照组应注射生理盐水(不可用蒸馏水);进行饲喂实验时,空白对照组可饲喂蒸馏水。
4.根据激素的化学本质,确定是否会被消化酶水解,从而选择合适的实验方法。
5.对于幼小的动物一般不用摘除法或注射法,如研究甲状腺激素对蝌蚪发育的影响常采用饲喂法。
[应用体验]
1.(2024·南京模拟)科研人员在实验中观察到以下结果。下列叙述正确的是( )
组别
实验处理
实验结果
甲
给蝌蚪饲喂甲状腺组织碎片
提前发育成“微型蛙”
乙
切除蝌蚪的甲状腺
生长发育障碍,只能长成大蝌蚪
丙
切除蝌蚪的甲状腺并及时饲喂甲状腺激素
蝌蚪正常发育为青蛙
A.甲组实验说明甲状腺分泌甲状腺激素
B.给乙组提供加碘食物,蝌蚪能正常发育为青蛙
C.实验说明甲状腺激素促进动物生长发育
D.该实验只应用减法原理研究甲状腺的作用
解析:选C 甲组实验不能说明甲状腺分泌甲状腺激素,因为没有对照组,A错误;碘是合成甲状腺激素的重要原料,甲状腺激素是在甲状腺中合成的,乙组蝌蚪切除甲状腺,即使给乙组提供加碘食物,蝌蚪也不能合成甲状腺激素,不能发育为青蛙,B错误;题干表格中,乙、丙两组实验进行对照,乙组切除蝌蚪的甲状腺,丙组切除蝌蚪的甲状腺并及时饲喂甲状腺激素,分析实验结果,说明甲状腺激素促进动物生长发育,C正确;乙组切除蝌蚪的甲状腺,这种处理是摘除法,应用了减法原理;丙组切除蝌蚪的甲状腺并及时饲喂甲状腺激素,与乙组相比应用了加法原理,D错误。
2.为研究垂体对机体生长发育的作用,某同学用垂体切除法进行实验。在实验过程中,用幼龄大鼠为材料,以体重变化作为生长发育的检测指标。
(1)请完善下面的实验步骤
①将若干只大鼠随机分为A、B两组后进行处理,A组(对照组)的处理是_____________________;B组的处理是__________。
②将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。
③________________________________________________________________________。
④对所得数据进行统计处理与分析。
(2)预测实验结果并分析
①预期结果:_____________________________________________________________。
②分析原因是B组的处理使大鼠缺失了来源于垂体的________激素和____________激素。
解析:(1)①实验的自变量是有无垂体,故将若干只大鼠随机分为A、B两组后进行处理,A组(对照组)的处理是手术但不切除垂体,B组的处理是切除垂体。③实验的因变量是幼龄大鼠的体重变化,故每隔一定时间,测定并记录两组大鼠的体重。(2)①垂体分泌的生长激素和促甲状腺激素具有直接或间接促进生长发育的作用,故预期结果是B组大鼠生长发育的状况不如A组。②出现上述差异的原因是B组切除垂体的处理,使大鼠缺失了来源于垂体的生长激素和促甲状腺激素。
答案:(1)①手术但不切除垂体 切除垂体
③每隔一定时间,测定并记录两组大鼠的体重 (2)①B组大鼠生长发育的状况不如A组
②生长 促甲状腺
一、选择题
1.胰腺是人体内重要的消化腺,其分泌的胰液通过十二指肠进入小肠,参与食物的消化。如图是胰液分泌的部分调节示意图。下列有关叙述正确的是( )
A.图中的神经中枢位于大脑皮层,其胰液的分泌受意识的控制
B.生物体内的所有酶都与胰液中的消化酶一样,分子活性均与肽链空间结构直接相关
C.胰腺分泌的某些物质可以弥散到体液中,随血液流向全身,传递相关信息
D.促胰液素是由胰腺分泌的一种信号分子
解析:选C 据图可知,胰液的分泌不受意识控制,A错误;酶的化学本质为蛋白质或RNA,故并非所有酶的活性均与肽链的空间结构直接相关,B错误;胰腺分泌的某些物质(激素)可以弥散到体液中,随血液流向全身,传递相关信息,起调节作用,C正确;促胰液素是由小肠黏膜分泌的,D错误。
2.某小组为探究雄激素与动物性行为的关系,用尚未发育成熟的仔公鸡为材料,进行了摘除睾丸实验,发现阉割的仔公鸡长大后,不出现啼鸣、鸡冠不发育且无求偶行为,因此得出雄激素能促进和维持公鸡第二性征和求偶行为的结论。科学工作者认为该实验有不严谨之处,需继续补充实验。下列补充实验最合理的是( )
A.重复进行上述实验,观察阉割后的现象是否稳定呈现
B.以发育成熟的公鸡为材料进行摘除睾丸实验,不出现求偶行为
C.给阉割的仔公鸡饲喂含雄激素的饲料,恢复了第二性征和求偶行为
D.手术但不摘除仔公鸡睾丸并饲喂含雄激素的饲料,出现第二性征和求偶行为
解析:选C 要想让实验更严谨,还要再添加相关激素,即给阉割的仔公鸡饲喂含雄激素的饲料,若能恢复公鸡的第二性征和求偶行为,才能得到结论:雄激素能促进和维持公鸡第二性征和求偶行为。
3.下表的实验操作与生理反应,不匹配的是( )
选项
实验操作
生理反应
A
用含甲状腺激素的饲料饲喂小鼠
代谢速率加快
B
将公鸡的生殖腺移植到阉割后的母鸡体内
出现雄性第二性征
C
给正常的小鼠注射胰岛素
活动减少甚至昏迷
D
用含生长激素的饲料饲喂小狗
生长速率加快
解析:选D 甲状腺激素具有促进物质代谢的作用,因此,用含甲状腺激素的饲料饲喂小鼠,小鼠的代谢速率会加快,A不符合题意;将公鸡的生殖腺移植到阉割后的母鸡体内,由于公鸡的生殖腺产生的雄激素的作用,会激发母鸡出现雄性的第二性征,B不符合题意;给正常小鼠注射一定量的胰岛素后,由于胰岛素具有降血糖作用,则小鼠会出现活动减少甚至昏迷的症状,C不符合题意;生长激素的化学本质是蛋白质,用含生长激素的饲料饲喂小狗后,生长激素在消化道内被分解,无法发挥生长激素的调节作用,因此小狗的生长速率不会加快,D符合题意。
4.某研究人员以小鼠为材料进行了与甲状腺相关的实验,下列有关叙述正确的是( )
A.切除小鼠垂体,会导致甲状腺激素分泌增加,机体产热增加
B.切除小鼠甲状腺,会导致促甲状腺激素分泌增加,机体产热增加
C.给成年小鼠饲喂甲状腺激素后,其神经系统的兴奋性会增强
D.给切除垂体的小鼠饲喂促甲状腺激素,其代谢可恢复正常
解析:选C 切除小鼠垂体,导致促甲状腺激素分泌减少,进而导致甲状腺激素分泌减少,从而导致细胞代谢强度降低,产热减少,A错误;切除小鼠甲状腺,会导致甲状腺激素分泌减少,机体产热减少,B错误;甲状腺激素能提高神经系统的兴奋性,给成年小鼠注射甲状腺激素后,其神经系统的兴奋性会增强,C正确;促甲状腺激素饲喂后会在消化道内被分解而失去功效,D错误。
5.将对胰岛素不敏感而导致糖尿病的肥胖老鼠均分成两组,实验组服用阿司匹林,对照组未服用。3周后给两组老鼠注射一定剂量的胰岛素,测量2 h内血糖浓度变化,结果如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.阿司匹林可以提高实验组老鼠对胰岛素的敏感性
B.实验组曲线的下降是胰岛素促进老鼠全身的组织细胞摄取、利用和储存葡萄糖的结果
C.阿司匹林可以直接降低实验组老鼠的血糖浓度
D.本实验的自变量为是否给肥胖老鼠服用阿司匹林
解析:选C 实验组老鼠服用阿司匹林后再对其注射胰岛素,血糖浓度降低,对照组老鼠没有服用阿司匹林,对其注射胰岛素后,血糖浓度没有显著降低,故阿司匹林可使原本对胰岛素不敏感的实验组老鼠提高对胰岛素的敏感性,A正确;血糖降低是胰岛素发挥作用的结果,胰岛素可促进全身的组织细胞摄取、利用和转化葡萄糖,B正确;服用阿司匹林3周后,进行注射胰岛素实验前,两组老鼠的血糖初始浓度相等,说明阿司匹林不能直接降低实验组老鼠的血糖浓度,只能使老鼠细胞恢复对胰岛素的敏感性,C错误;由题干信息可知,本实验的自变量为是否给肥胖老鼠服用阿司匹林,D正确。
6.(2024·泰州中学检测)GL31是一种新型减肥药,为了研究该药物作用机制,某生物学习小组利用体外培养的小鼠脂肪细胞进行了实验,结果如图所示(各组对应的处理方式标注于柱状图下方,“+”表示添加,“-”表示不添加)。下列有关叙述错误的是( )
A.小鼠脂肪细胞存在肾上腺素受体
B.本实验的组1、组2和组3为对照组,组4为实验组
C.对比组2和组3可知,GL31可能具有类似于肾上腺素的作用
D.组3和组4结果证明肾上腺素受体抗体与肾上腺素受体结合,使GL31的作用减弱
解析:选B 根据组1、组2可知,肾上腺素能够促进脂肪细胞分解脂肪产热,因此小鼠脂肪细胞存在肾上腺素受体,使其对肾上腺素产生响应,A正确;本实验的组1和组2均不添加GL31为对照组,组3和组4均添加GL31为实验组,通过对比产热量来分析GL31的减肥原理,B错误;对比组2和组3可知,GL31可能有类似肾上腺素的作用,通过增强脂肪细胞的分解代谢达到减肥的目的,C正确;组3和组4的结果证明添加肾上腺素受体抗体后,GL31促进脂肪分解产热的作用减弱,其作用机理可能是GL31与肾上腺素均是与肾上腺素受体结合发挥作用,D正确。
7.[多选]为探究长期摄入高碘及硒对血清中甲状腺激素含量的影响,研究人员进行了如下实验:将选取的实验小鼠随机分为3组,进行不同的处理,在相同且适宜环境中饲养4个月后测定血清中T4(甲状腺激素的一种活性存在状态)的含量,处理方法及结果如下表。下列叙述正确的是( )
组别
正常组
高碘组
高碘加硒组
T4/(mmol·L-1)
99.87
60.56
91.15
A.由表中数据可初步判定,高碘会抑制甲状腺激素的合成
B.由表中数据可初步判定,补硒能够缓解高碘对甲状腺激素合成的抑制作用
C.为确保实验的严谨性,还需要增加单独补硒的一组实验
D.由表中数据可以推测高碘组甲状腺的重量小于其他两组
解析:选ABC 由表中数据可知,高碘组小鼠血清中T4含量低于正常组,说明高碘会抑制甲状腺激素的合成,A正确;由表中数据可知,高碘加硒组小鼠血清中T4含量低于正常组,但高于高碘组,说明补硒能缓解高碘对甲状腺激素合成的抑制作用,B正确;本实验共设置三组,正常组为对照组,高碘组和高碘加硒组为实验组,根据实验的单一变量和对照原则,为确保实验的严谨性,还需要增加单独补硒的实验组,以确定单独补硒对甲状腺激素合成的影响,C正确;由表中数据可知,高碘组小鼠血清中T4含量低于其他两组,推知甲状腺激素对下丘脑、垂体的抑制作用减弱,垂体合成和分泌的促甲状腺激素多于其他两组,而促甲状腺激素的作用除了促进甲状腺分泌甲状腺激素外,还能促进甲状腺的生长,会导致高碘组甲状腺重量大于其他两组,D错误。
二、非选择题
8.(2023·江苏高考)糖尿病显著增加认知障碍发生的风险。研究团队发现在胰岛素抵抗(IR)状态下,脂肪组织释放的外泌囊泡(ATEV)中有高含量的miR93p(一种miRNA),使神经细胞结构功能改变,导致认知水平降低。图1示IR鼠脂肪组织与大脑信息交流机制。请回答下列问题:
(1)当神经冲动传导至①时,轴突末梢内的________移至突触前膜处释放神经递质,与突触后膜的受体结合,使________________打开,突触后膜电位升高。若突触间隙K+浓度升高,则突触后膜静息电位绝对值________。
(2)脂肪组织参与体内血糖调节,在胰岛素调控作用下可以通过____________________降低血糖浓度,IR状态下由于脂肪细胞的胰岛素受体__________________________________,降血糖作用被削弱。图1中由②释放的③经体液运输至脑部,miR93p进入神经细胞,抑制细胞内____________________。
(3)为研究miR93p对突触的影响,采集正常鼠和IR鼠的ATEV置于缓冲液中,分别注入b、c组实验鼠,a组的处理是____________________。2周后检测实验鼠海马突触数量,结果如图2。分析图中数据并给出结论:______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)为研究抑制miR93p可否改善IR引起的认知障碍症状,运用腺病毒载体将miR93p抑制剂导入实验鼠。导入该抑制剂后,需测定对照和实验组miR93p含量,还需通过实验检测________________________。
解析:(1)当神经冲动传导至①时,突触小泡受到刺激,就会向突触前膜移动并与它融合,同时释放神经递质,神经递质与突触后膜上的相关受体结合,引发Na+通道打开,Na+内流,突触后膜电位升高。神经细胞膜内的K+浓度高于膜外,静息时K+外流,若突触间隙K+浓度升高,则细胞内外K+浓度差变小,K+外流减少,则突触后膜静息电位绝对值变小。(2)胰岛素是机体中唯一一种降低血糖浓度的激素,脂肪组织参与体内血糖调节,在胰岛素调控作用下可以通过转化为甘油三酯降低血糖浓度。胰岛素属于激素,需要与相应受体结合后发挥作用。在IR状态下,脂肪细胞的胰岛素受体对胰岛素不敏感,导致胰岛素无法正常发挥作用,降血糖作用被削弱。miR93p是一种miRNA,能够与mRNA结合阻碍翻译过程,从而抑制细胞内相关基因的表达。(3)分析可知,实验目的是研究miR93p对突触的影响,实验设计应遵循对照原则与单一变量原则,据图2可知,图中a组是对照组,b、c组实验鼠分别注射正常鼠ATEV、IR鼠ATEV,则a组小鼠应注射等量的缓冲液。与a组相比,b组突触相对数量无明显变化,而c组突触相对数量明显减少,说明IR状态下高含量的miR93p会导致突触数量减少。(4)IR状态下突触数量等均会改变,在研究抑制miR93p可否改善IR引起的认知障碍症状时,除了需测定对照组和实验组miR93p含量外,还需通过实验检测对照组和实验组突触数量、认知水平。
答案:(1)突触小泡 Na+通道 变小 (2)转化为甘油三酯 对胰岛素的敏感性下降 相关基因的表达 (3)注入等量的缓冲液 a组和b组鼠突触数量基本相同,c组鼠突触数量最少,IR状态下高含量的miR93p会导致突触数量减少 (4)对照和实验组突触数量、认知水平
9.胰岛素是人体内降血糖的激素。研究人员对胰岛素分泌的调节机制进行了相关研究。
(1)血液中的葡萄糖浓度升高时,胰岛B细胞释放胰岛素,如图1所示。
据图分析该过程发生的具体机制是______________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)研究发现H蛋白可与Ca2+通道结合,敲除H蛋白基因的小鼠血浆中胰岛素浓度显著低于野生型。为研究H蛋白调控胰岛素分泌的机制,研究人员在ISN细胞(胰岛B细胞瘤细胞)中转入能够抑制H蛋白基因转录的载体,将其作为实验组,用转入空载体的ISN细胞作为对照组,进行了下列实验。
①检测两组细胞Ca2+通道基因的转录量,结果如图2所示,实验说明抑制H蛋白基因的转录________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②在实验组和对照组ISN细胞中分别表达荧光标记的Ca2+通道蛋白,检测两组细胞细胞膜上的荧光强度,统计不同荧光强度的细胞所占比例,结果如图3所示,结果表明______________________________。若H蛋白不影响Ca2+通道蛋白的翻译过程,则出现该结果的可能的原因是_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③通过后续实验,研究人员还发现实验组Ca2+通道的转运能力下降。
综合以上实验结果,推测敲除H蛋白基因的小鼠体内胰岛素分泌减少的机制:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)据图可分析该过程发生的具体机制(见答案)。(2)①从图2上看,实验组的Ca2+的转录量跟对照组无明显差别,说明抑制H蛋白基因的转录对Ca2+通道基因的转录无影响。②观察图3,与对照组相比,实验组(即抑制H蛋白基因转录的组)细胞膜上Ca2+通道荧光强度相对值低的细胞占了绝大多数,说明实验组的细胞膜上Ca2+通道蛋白数量少,结果表明缺少H蛋白导致细胞膜上的Ca2+通道蛋白减少。若H蛋白不影响Ca2+通道蛋白的翻译过程,结合①中结论:H蛋白不影响Ca2+通道基因的转录。综合考虑,出现该结果的可能原因是缺少H蛋白抑制了Ca2+通道蛋白向细胞膜的运输(定位在细胞膜上)。③敲除H蛋白基因的小鼠体内胰岛素分泌减少的机制参见答案。
答案:(1)葡萄糖进入胰岛B细胞被分解导致细胞内ATP浓度升高,引起胰岛B细胞质膜上的 K+通道磷酸化进而关闭,K+外流受阻,细胞膜电位发生变化。电位变化导致膜上Ca2+通道开放,Ca2+内流促使细胞释放胰岛素 (2)①对Ca2+通道基因的转录无影响 ②缺少H蛋白导致细胞膜上的Ca2+通道蛋白减少 缺少H蛋白抑制了Ca2+通道蛋白向细胞膜的运输(定位在细胞膜上) ③敲除H基因,体内缺少H蛋白,使细胞膜上的Ca2+通道减少,同时降低Ca2+通道蛋白转运能力,Ca2+内流减少,从而减少了胰岛B细胞通过胞吐释放胰岛素的量
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