内容正文:
第三章 体液调节
第1节 激素与内分泌系统(第一课时)
1
学习
目标
01
02
基于对激素的种类、内分泌系统的组成和功能的学习,形成结构与功能观,阐释生命的本质。(生命观念)
通过学习促胰液素、胰岛素的发现过程,分析“加法原理”和“减法原理”在生物学实验中的具体应用,能够 不迷信权威,形成敢于大胆探索生物学问题的品质。(科学探究)
通过思维训练,提升验证假说、预测结果的实验技能。(科学探究)
03
2
2022年中国居民平均身高(18-44岁)
男性平均身高是174cm
女性平均身高是161.4cm
侏儒症患者成年一般身高在120cm内
症状:
病因:
生长迟缓,身材矮小
患者幼年时生长激素分泌不足
1.如果在侏儒症患者成年时给他们注射生长激素,他们的症状能缓解吗?为什么?
侏儒症患者的症状就是生长迟缓,身材矮小,病因是患者幼年时生长激素分泌不足。
不能。生长激素促进身高生长主要在儿童期和青少年时期,成年人骨干和骨端之间的软骨组织已经生成骨组织,骨不再长长。
问题探讨
侏儒症患者
2.有的青少年觉得自己长得不够高,想去注射生长激素,你赞同这种想法吗?请说明理由。
不赞同。人的身高生长受多种因素影响,如遗传、营养、运动和激素调节等,是否需要注射生长激素,治疗应听从医生的建议。
毛细血管
导管
消化腔
【课前案】
任务一. 外分泌腺和内分泌腺
任务二、激素的发现
1.促胰液素的发现
探究者 沃泰默 斯他林和贝利斯
实验假设 胰液的分泌受__________的控制 胰液的分泌受__________的调节
实验步骤
神经调节
化学物质
血液
提取液
探究者 沃泰默 斯他林和贝利斯
实验现象 A组、C组中的胰腺能分泌胰液,B组中的胰腺______分泌胰液 ______________
实验结论 小肠上微小的神经难以剔除干净,胰液的分泌受__________的控制 胰液的分泌受__________的调节
不能
胰腺分泌胰液
神经调节
化学物质
【提醒】促胰液素是小肠黏膜分泌的,不是胰腺分泌的。只是作用于胰腺。
2.激素调节:由内分泌器官或细胞分泌的化学物质——______进行调节的方式。
激素
任务三、激素研究的实例
1.胰岛素的发现
(1)采用的方法有结扎法、摘除法、注射法。
(2)实验过程
实验 实验现象 实验结论
切除狗的胰腺 狗患糖尿病 胰腺能分泌某种抗糖尿病的物质
实验 实验现象 实验结论
结扎狗的胰管,使胰腺萎缩只剩胰岛,做成胰腺提取液,注入因摘除胰腺而患糖尿病的狗身上 狗的血糖迅速下降 ________可以治疗糖尿病
抑制胰蛋白酶的活性,直接提取胰腺中的胰岛素,用于糖尿病的治疗 效果很好 胰岛素的化学本质是________
胰岛素
蛋白质
2.睾丸分泌雄激素的研究
(1)研究方法:________、移植法、________。
(2)结论:科学家从动物睾丸中提取出睾酮,经证实,______就是睾丸
分泌的雄激素。
摘除法
提取法
睾酮
2.人体主要的内分泌腺及其分泌的激素
促性腺激素
释放激素
垂体
性腺
生长发育
有机物
生长和发育
任务四、内分泌系统的组成和功能
1.组成:由相对独立的内分泌腺以及兼有________________共同构成。
内分泌功能的细胞
肾上腺素
有机物
应激
胰岛素
糖代谢
孕激素
卵细胞
睾酮
第二性征
(1)内分泌腺没有导管,其分泌物直接进入腺体内的毛细血管。( )
(2)促胰液素是人们发现的第一种激素。( )
(3)睾丸分泌的睾酮能激发并维持雄性的第一性征。( )
(4)甲状腺分泌激素要接受促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素的刺
激。( )
(5)内分泌系统能调节机体活动,如维持内环境稳定。( )
√
√
×
×
√
【预习自测】
1.外分泌腺:
凡是分泌物经由_______而流出_______或流到_________的,称为外分泌腺,例如_______、________、________等。
导管
体外
消化腔
汗腺
唾液腺
胃腺
汗腺
胃腺
任务一. 外分泌腺和内分泌腺
甲状腺
肾上腺
2.内分泌腺:
凡是没有_____的腺体,其分泌物——_____直接进入腺体内的________,并随_________输送到_________的,称为内分泌腺,例如_____、_______、________等。
导管
激素
毛细血管
血液循环
全身各处
垂体
甲状腺
肾上腺
胰腺
任务一 外分泌腺和内分泌腺
无管腺
外分泌腺 内分泌腺
有无导管
分泌物
分泌物量
分泌物的排出
举例
有导管
无导管
激素
汗液、皮脂、消化液等
微量
较多
直接进入腺体内的毛细血管,并随血液循环输送到全身各处
由导管流出,排到体外或消化道等处
垂体、甲状腺、肾上腺、性腺、胸腺等
唾液腺、胃腺、肠腺、汗腺、皮脂腺、乳腺、泪腺等
外分泌腺和内分泌腺比较
二
激素的发现
HCl
HCl
●
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●
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●
●
任务二 促胰液素的发现
19世纪普遍认为: 胃酸刺激小肠的神经,神经将兴奋传给胰腺,使胰腺分泌胰液。如下图所示。
胃
胰腺
小肠
狗的胃、小肠和胰腺的位置示意图
事实与问题:胰腺分泌胰液,胰液(含消化酶)经导管流向十二指肠,
促进食物的消化。胰液的分泌是如何调节的呢?
稀盐酸→感受器( )→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器( )→分泌胰液
小肠粘膜
胰腺
请运用神经调节的知识尝试解释胰腺分泌胰液。
胃酸
刺激
小肠神经
兴奋
传导
胰腺
分泌
胰液
如果胰液分泌是神经调节,那么该反射的感受器与效应器分布在哪里?
理论依据:内脏器官大多同时接受交感神经
和副交感神经的双重支配。
实验证据:刺激迷走神经(副交感神经)能引起
胰腺的分泌。
17
(1)实验假设:
(2)实验步骤和结果
胰液的分泌受__________调节。
神经系统
稀盐酸
狗的上段小肠肠腔内(A组)
狗的血液(B组)
狗的上段小肠肠腔(切除通向该段小肠的神经)(C组)
注入
现象
现象
现象
胰液分泌
胰液分泌
胰液不分泌
小肠的神经
稀盐酸
胰腺
胰液
刺激
传递 兴奋
( 一 )沃泰默的实验
思考:对比A、B组,说明胰腺是怎么分泌胰液的?
自变量、因变量、对照组分别是什么?
AB对比说明只有用盐酸刺激小肠时,胰腺才能分泌胰液。
自变量是稀盐酸的作用部位,因变量是胰腺是否分泌胰液,
对照组是A组。
(1)实验假设:
(2)实验步骤和结果
胰液的分泌受__________调节。
神经系统
稀盐酸
狗的上段小肠肠腔内(A组)
狗的血液(B组)
狗的上段小肠肠腔(切除通向该段小肠的神经)(C组)
注入
现象
现象
现象
胰液分泌
胰液分泌
胰液不分泌
小肠的神经
稀盐酸
胰腺
胰液
刺激
传递 兴奋
思考:对比A、C组,还能说明胰腺分泌胰液就是神经调节吗?
自变量、因变量、对照组分别是什么?
AC 自变量为是否切除神经,因变量为胰腺是否分泌胰液,对照组是A。
沃泰默结论:这是由于小肠上微小的神经难以剔除干净的缘故,
所以是一个十分顽固的神经反射。
AC对比说明:胰腺分泌胰液可以不受神经调节
评价:你同意沃泰默的解释吗?阐明评价的依据。
( 一 )沃泰默的实验
与科学家对话——评价
A同学:同意,因为支配小肠的神经比较纤细,很难完
全去除;
B同学:不同意,除了神经调节之外,也许还有其他调
节机制在起作用。
20
这不是神经反射而是化学调节——在盐酸作用下,小肠粘膜可能产生了一种化学物质,这种物质进入血液后,随血流到达胰腺,引起胰液的分泌。
(二)斯他林和贝利斯的实验
斯他林
贝利斯
毛细血管
科学探究——大胆假设
斯他林和贝利斯的实验
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
受体
胰腺
开始释放胰液
斯他林和贝利斯的实验
受体
胰腺
开始释放胰液
促胰液素
胰液
这不是神经反射而是化学调节——在盐酸作用下,小肠粘膜可能产生了一种化学物质,这种物质进入血液后,随血流到达胰腺,引起胰液的分泌。
如果要证明斯他林和贝利斯的观点,应该如何设计实验?
通过以下问题设计实验
①若是化学调节,如何排除神经的干扰?
②如果小肠粘膜受盐酸刺激产生了化学物质,如何设法提取该物质?
③根据假设,提取的物质通过什么途径作用于胰腺?
斯他林
贝利斯
(二)斯他林和贝利斯的实验
实验假设:
实验过程:
实验结果:
实验结论:
在盐酸的作用下,小肠黏膜细胞可能产生了一种化学物质,这种物质进入血液后,随血流到达胰腺,引起胰液的分泌。
胰腺分泌胰液受化学物质的调节。
注射
小肠黏膜+稀盐酸
磨碎
制成提取液
同一条狗的静脉
胰腺分泌胰液
在盐酸的刺激下,小肠黏膜产生了一种化学物质(促胰液素),刺激胰腺分泌胰液。即胰腺分泌胰液受化学物质的调节。
以上实验设计是否科学严谨?
(二)斯他林和贝利斯的实验
26
进一步完善的实验过程:
注射
A组:小肠黏膜+稀盐酸
磨碎
制成提取液
狗的静脉
结果
胰腺分泌胰液
注射
B组: 稀盐酸
同一条狗的静脉
结果
胰腺不分泌胰液
C组:
注射
小肠黏膜
磨碎
制成提取液
狗的静脉
结果
胰腺不分泌胰液
深度思考
斯他林和贝利斯的实验能否说明该调节不是神经调节?为什么?
不能。该实验只能说明有体液调节的存在,但由于通向小肠的神经被切除,
无法判断该过程中是否有神经调节。
(二)斯他林和贝利斯的实验
27
P45思考与讨论
讨论1:斯他林和贝利斯的实验比沃泰默实验的巧妙之处在哪里?
彻底排除了神经调节对实验结果的干扰。
讨论3:“机遇只偏爱那种有准备的头脑”。是什么因素使斯他林和贝利斯抓住了成功的机遇呢?
敢于质疑,大胆提出新假设,巧妙设计实验验证假设。
讨论2:促胰液素调节胰液分泌的方式与神经调节的方式有哪些不同?
神经调节通过反射弧实现,在促胰液素调节胰液分泌时,促胰液素通过血液运输到达胰腺,引起胰腺分泌。
提取液
稀盐酸
小肠黏膜
混合研磨
制成______
注射
同一条狗的静脉
促进胰腺分泌胰液
(二)斯他林和贝利斯的实验
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HCl
HCl
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
促胰液素调节
神经调节
促胰液素的调节
比较:促胰液素调节胰液分泌的方式与神经调节的方式有何不同?
稀盐酸
→
感受器(小肠神经)
传入神经
神经中枢
传出神经
效应器 (胰腺)
胰液
→
小肠粘膜
促胰液素
血液循环
促胰液素调节胰液分泌的方式:通过血液循环将促胰液素运到胰腺,引起胰液分泌。
促胰液素的调节
研究表明,胰液的分泌受神经和体液的双重调节,但以体液调节为主。
神经调节:则要通过反射弧来完成。
俄国生理学家巴甫洛夫是近代消化生理学的奠基人、诺贝尔奖获得者(1904年诺贝尔生理学和医学奖)。
他和他的学生们在消化腺的神经调节方面做了大量研究,他们也曾认为小肠中盐酸导致胰液分泌属于神经反射。
斯他林和贝利斯的发现与他们的结论大相径庭,于是他们做了重复实验,结果却与斯他林和贝利斯的一模一样。巴甫洛夫对学生深表遗憾地说:“自然,人家是对的。很明显,我们失去了一个发现真理的机会!”
巴甫洛夫的感慨
①促胰液素:
发现的意义:促胰液素的发现不仅使人类发现了一种新的化学物质,更重要的是,使人们认识到,机体除了神经调节,还存在激素调节。
②激素调节
是人们发现的 激素,它由 分泌。进入 后,随血流到达 引起胰腺分泌 。
第一种
小肠粘膜
血液
胰腺
胰液
由_____________或________(如小肠黏膜上皮细胞)分泌的化学物质—— _______进行调节的方式,就是激素调节。
内分泌器官
细胞
激素
分泌激素
内分泌细胞或器官
血液
循环
运输并作用于
靶细胞或靶器官
结果
生理活动发生改变
建立概念——激素调节
目标一.促胰液素的发现【8分钟】
任务1 阅读课本P45“思考·讨论”促胰液素的发现过程,回答下列有关问题:
1.沃泰默认为胰腺分泌胰液是一个神经反射活动,请写出反射活动的
结构基础:_____。
实验步骤:
① 将狗的一段小肠剪下,刮下黏膜,将黏膜平均分为A、B两组,A组与生
理盐水混合磨碎,制成提取液甲,B组__________________,制成提取液乙;另准备
等体积稀盐酸。
与稀盐酸混合磨碎
②_________________________________________________________________________
___。
将稀盐酸、提取液甲、提取液乙先后(间隔足够长的时间)注射到同一条狗的静脉中
反射弧
2.斯他林和贝利斯的科学发现过程中,从假说—演绎法的程序来看,还需
要通过__________才能对他们的假设是否正确作出判断。请帮助他们完成
以下实验,并对结果进行预测和分析。
实验验证
【课上案】
33
实验现象: 稀盐酸、提取液甲分别作用于小狗后,胰液分泌都没有增加。
预测和分析提取液乙作用于小狗后的胰液分泌情况:
Ⅰ.__________________________________________;
若发现胰腺分泌胰液增多,则说明是化学调节
Ⅱ.________________________________________________。
若发现胰腺分泌胰液没有增多,则说明不是化学调节
[解析] 实验步骤设置一般分为三步:取材编号 、 设置变量 、 培养观察
或测量检测指标。该实验的自变量为稀盐酸,检测指标为胰液分泌情况。
步骤①为取材编号并设置变量,②为观察检测指标。注入同一条狗可排除
生理状况的干扰,间隔足够长的时间可排除前后实验相互干扰。
1.促胰液素是人们发现的第一种激素,它是由小肠黏膜分泌的。
2.沃泰默在实验中切除了通向狗的上段小肠的神经,反射弧的完整性受到破坏,故实验得出的胰液的分泌受神经调节的结论是错误的。
34
1、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→小肠肠腔→胰腺分泌胰液
②稀盐酸→静脉血液→胰液不分泌
③稀盐酸→小肠肠腔(去除神经)→胰腺分泌胰液
④小肠黏膜+稀盐酸+沙子研磨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. ①与③对比说明胰液分泌不受神经的调节
C. ①②③④对比说明胰液分泌受小肠黏膜产生的物质(由血液运输)调节
D. 要证明胰液分泌受不受神经的调节应该再设计实验继续探究
B
刺激通向胰腺的神经,胰液分泌量增加;
即时训练
激素调节
想一想: 斯他林和贝利斯分离提纯了促胰液素吗?
说明:第一个被分离提纯的激素是胰岛素。
产生促胰液素和促胰液素作用的部位分别是__________和_______。
小肠黏膜
胰腺
自从第一种激素被发现,世界上就出现了一个寻找激素的热潮。但激素的分泌悄无声息,他们直接进入血液周游全身,难以收集和分离。
人们是如何寻找激素的呢?
又是如何确定它的分泌部位的?
如何确定它的调节作用呢?
胰腺
腺泡
胰岛
导管
血管
(1)1869年:研究者在显微镜下观察胰腺组织时,发现其中一些聚集成岛状的细胞堆,将其命名为“胰岛”。
胰岛
导管
腺泡
胰腺中的胰岛
分泌胰岛素和胰高血糖素, 调节血糖平衡
任务三 激素研究的实例
实例1: 胰岛素的发现
胰腺是外分泌腺还是内分泌腺?
注意:
胰腺是一种特殊的腺体,分为外分泌部和内分泌部。
胰腺外分泌部(腺泡)能分泌胰液, 含有多种消化酶(如胰蛋白酶), 胰液经导管进入小肠,胰腺外分泌部分泌的一种碱性溶液。主要成分是水、碳酸氢盐及多种消化酶。其中,胰淀粉酶能将淀粉分解为麦芽糖,胰麦芽糖酶可将麦芽糖分解成葡萄糖。胰脂肪酶能将中脂肪分解成甘油和脂肪酸。
胰腺的内分泌部(胰岛)能分泌胰岛素和胰高血糖素, 调节血糖平衡。
1889年
1916年
1889年到1920年
将胰岛产生的、可能与糖尿病有关的物质命名为胰岛素。
切除胰腺的狗患糖尿病,提出胰腺能分泌某种抗糖尿病的 物质的假说。
大多数实验都集中于制备胰腺提取物,然后注射给由胰腺受损诱发糖尿病的狗或糖尿病患者,但都收效甚微。
任务三 激素研究的实例
实例1: 胰岛素的发现
P47讨论1:科学家试图向实验性糖尿病狗注射胰腺提取物来证明胰岛素的存在,但收效甚微。这是为什么呢?
胰岛
胰腺
腺泡细胞
胰蛋白酶
胰岛细胞
胰岛素
分泌
分泌
分解
胰岛素的发现
胰岛素的化学本质为蛋白质,而胰腺的腺泡中含有多种蛋白酶,直接制备胰腺提取物,胰岛素被胰腺分泌的胰蛋白酶分解,故难以获得预期结果
任务2.阅读课本P46~47,回答下列问题
40
1920年,班廷了解到,以实验方法结扎胰管或因胆结石阻塞胰管都会引起胰腺_____,但胰岛却_________,这样机体_____患糖尿病,这给了他获取胰岛方法的启示:结扎狗的胰管,使____________,再用__________________来治疗糖尿病。
萎缩
胰腺萎缩
萎缩的胰腺提取液
保持完好
不会
胰岛素的发现
思考:要想获得胰岛素,必须排除胰腺分泌的胰蛋白酶的干扰,
应该怎么操作?
(提示:分泌消化酶的外分泌腺,有导管)
胰腺
萎缩
1921年,班廷和助手贝斯特做了如下实验:
结扎狗的胰管
制备胰腺提取液
胰腺萎缩, 只剩胰岛
摘除另一只健康狗的胰腺
实验性糖尿病的狗
注入
血糖下降,恢复正常
胰岛素的发现
正常
胰腺
胰岛
腺泡
正常狗
结扎胰管
摘除胰腺的
糖尿病狗
治愈的狗
结扎一只狗的胰管
摘除另一只狗的胰腺
胰腺提取液
糖尿病模型
糖尿病症状消失
血糖和尿糖含量
制备
造成
注射
观察
测定
1921年,班廷和助手贝斯特做了如下实验:
43
1923年,班廷因发现并提取胰岛素,而获得诺贝尔生理学或医学奖
胰岛素的发现
P47讨论2:班廷是如何证实胰岛素是由胰腺中的胰岛分泌的?
通过结扎胰腺导管,使胰腺萎缩丧失分泌胰蛋白酶的功能,但胰岛仍正常,由此证明胰岛素是由胰岛分泌的。
班廷
随后,他们与生化学家合作,找到了直接提取正常胰腺胰岛素的方法:____________________。将提取的胰岛素用于对糖尿病患者的治疗,取得了很好的效果。
抑制蛋白酶的活性
1849年,德国研究者做了如下实验:
公鸡摘除睾丸
雄性性征明显消失
睾丸重新移植回去
雄性特征逐步恢复
正常的公鸡
阉割后的公鸡
后来,科学家从动物睾丸中提取出_____,并证实,其为睾丸分泌的_____
睾酮
雄激素
实例2. 睾丸分泌雄性激素的研究
重新移植的公鸡
结扎一只狗的胰管
摘除另一只狗的胰腺
胰腺提取液
糖尿病模型
糖尿病症状消失
血糖和尿糖含量
制备
造成
注射
观察
测定
新方法:抑制胰蛋白酶活性(考虑pH)
制备
公鸡摘除睾丸
雄性性征明显消失
睾丸重新移植回去
雄性特征逐步恢复
P47讨论3. 从以上实例,归纳出研究内分泌腺及其分泌激素
功能的方法。
摘除法和移植法。摘除所研究的内分泌腺,观察实验动物出现的特异性症状,将已摘除的腺体重新移植回去或注射摘除腺体的提取物,观察相关症状是否恢复,由此判断该内分泌腺的功能。还包括注射法和饲喂法。
结扎一只狗的胰管
摘除另一只狗的胰腺
胰腺提取液
糖尿病模型
糖尿病症状消失
血糖和尿糖含量
制备
造成
注射
观察
测定
新方法:抑制胰蛋白酶活性(考虑pH)
制备
减法原理
加法原理
公鸡摘除睾丸
雄性性征明显消失
睾丸重新移植回去
雄性特征逐步恢复
减法原理
加法原理
P47讨论4. 两个实例中哪些实验用到了“减法原理”或
“加法原理”。
班廷摘除健康狗的胰腺造成实验性糖尿病——减法原理
给实验性糖尿病的狗注射萎缩胰腺提取物——加法原理
摘除睾丸——减法原理
重新移植睾丸——加法原理
1.这两项研究中用到了常用的科学探究方法:假说—演绎法。
2.激素研究中的“加法原理”与“减法原理”的使用技巧
(1)“加法原理”:主要措施是设法给研究对象施加干扰,造成研究对象的变化。
(2)“减法原理”:主要是设法排除某些因素对实验的干扰,同时保持被观察对象的稳定,多作为实验的对照。如摘除睾丸,结扎狗的胰管使胰腺萎缩等措施。
48
【例题1】【2分钟】欲研究甲状腺和甲状腺激素的生理作用,对小鼠的分组及处理见下表,并在适宜条件下正常饲养,每隔一定时间测定耗氧量,记录数据,统计分析。下列分析错误的是( )
组别 甲组 乙组 丙组
对照处理 切除甲状腺 手术但不切除甲状腺 灌胃甲状腺激素,1次/天
饲养条件 相同且适宜,正常饲料喂养,共14天
A. 应采用生长发育状况相同的小鼠进行实验
B.设置乙组的目的是排除手术的影响
C.采用耗氧量作为观测指标的依据是甲状腺激素能促进物质代谢
D.若在各组饲料中添加放射性碘,则丙组小鼠甲状腺部位放射性强度高于乙组
√
【评标任务1】【2分钟】科学家用小鼠作实验材料,完成生长激素和胰岛素的相关实验,结果如下图所示,下列叙述正确的是( )
A.切除垂体及胰腺可减小小鼠自身生长激素和胰岛素对实验的影响
B.该实验没有进行实验对照,需要增添空白对照组
C.该实验结果不能说明生长激素和胰岛素在促进生长方面作用相同
D.增大生长激素和胰岛素的注射量,实验效果更显著
√
【发展素养 长句特训】
1.(生命观念)注射过量胰岛素,小鼠会出现昏迷等低血糖症状,说明低血糖可能会影响__________________________________。
答案:大脑的生理活动
2.(科学思维)激素均可通过注射的方法进行补充,其原理是________________________。
答案:激素通过体液运输
1.在对照实验中,控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。与常态相比,人为增加某种影响因素的称为“加法原理”;与常态相比,人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。下列相关说法错误的是
A.验证Mg是植物必需元素的实验,只利用了“加法原理”
B.摘除狗的胰腺,造成实验性糖尿病,利用了“减法原理”
C.给予糖尿病狗注射从萎缩胰腺中提取的提取物,病狗的血糖
恢复正常,利用了“加法原理”
D.给阉割公鸡移植睾丸,雄性性征恢复,利用了“加法原理”
√
验证Mg是植物必需元素的实验,实验组配制缺Mg的完全培养液,对照组配制完全培养液进行对照培养,利用了“减法原理”,A错误。
即时训练
Lavf57.62.100
$$