第1篇专题8 高考热点5 动物生理实验题的分析与设计（PPT课件）-【创新教程】2025年高考生物大二轮专题增分方案（多选）

2025-02-12

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高考热点五动物生理实验题的分析与设计第一篇专题突破提能增效专题八动物生命活动的调节下一页上一页返回导航生物学第一篇专题八动物生命活动的调节对点集训 02 热点聚集 01 课时作业 03 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1．与内分泌腺和激素有关的实验设计归纳 (1)常用实验方法切除法、饲喂法、注射法，不同激素由于化学本质不同，设计实验时，要根据激素的种类，采取切除、注射或饲喂的方法。 (2)动物生理实验材料的选择和处理 ①实验分组基本要求：选择性别、年龄、体重、生理状况相似的动物平均分组(随机均分)，每组要有数量相等的多只动物。 ②处理：如观察胰岛素、胰高血糖素功能的实验动物一般是先进行饥饿处理。 (3)动物激素调节实验设计时的注意事项 ①根据激素的化学本质，选择不同的实验方法。多肽和蛋白质类激素一般采用注射法，不宜采用饲喂法；固醇类、氨基酸衍生物类激素可以饲喂也可以注射。 ②注意设置对照实验：如进行注射实验时空白对照组不作处理或注射生理盐水(不可用蒸馏水)，进行饲喂实验时，空白对照组可添加蒸馏水，也可设置自身前后对照、相互对照等。 ③生理实验中要注意排除无关变量的干扰：手术处理、溶解药物的溶剂、内源激素等。 (4)自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” ①“加法原理”：与常态比较，人为增加某种影响因素。例如，用饲喂法研究甲状腺激素，用注射法研究动物胰岛素和生长激素，用移植法研究性激素等。 ②“减法原理”：与常态比较，人为去除某种影响因素。例如，用摘除法研究甲状腺激素和生长激素的功能，用阉割法(摘除性腺)研究性激素的功能等。 [例1]　(2024·山东卷，23)由肝细胞合成分泌、胆囊储存释放的胆汁属于消化液，其分泌与释放的调节方式如图所示。注：→表示促进；－→表示分泌； ACh：乙酰胆碱；CCK：缩胆囊素 (1)图中所示的调节过程中，迷走神经对肝细胞分泌胆汁的调节属于神经调节，说明肝细胞表面有　____________　。肝细胞受到信号刺激后，发生动作电位，此时膜两侧电位表现为　_____________　。 (2)机体血浆中大多数蛋白质由肝细胞合成。肝细胞合成功能发生障碍时，组织液的量　________　(填“增加”或“减少”)。临床上可用药物A竞争性结合醛固酮受体增加尿量，以达到治疗效果，从水盐调节角度分析，该治疗方法使组织液的量恢复正常的机制为________________。 (3)为研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠I细胞所在通路的影响，据图设计以下实验，已知注射各试剂所用溶剂对实验检测指标无影响。实验处理：一组小鼠不做注射处理，另一组小鼠注射　________　(填序号)。 ①ACh抑制剂　②CCK抗体　③ACh抑制剂＋CCK抗体检测指标：检测两组小鼠的　_________________　。实验结果及结论：若检测指标无差异，则下丘脑所在通路不受影响。 [解析]　(1)结合题图分析可知，迷走神经对肝细胞分泌胆汁的调节属于神经调节，则肝细胞表面有ACh受体。发生动作电位时，膜两侧电位表现为内正外负。 (2)已知机体血浆中大多数蛋白质由肝细胞合成，肝细胞合成功能发生障碍时，血浆中蛋白质含量减少，血浆渗透压降低，血浆中的水分进入组织液，组织液的量会增加。药物A竞争性结合醛固酮受体，会使醛固酮的作用减弱，导致肾小管和集合管对Na＋的重吸收减少，更多的Na＋排出体外，带走大量水分，尿量增加，从而使组织液的量恢复正常，达到治疗效果。 (3)实验目的是研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠I细胞所在通路的影响。对照组小鼠不做注射处理(小肠I细胞所在通路正常)，另一组小鼠注射CCK抗体，CCK抗体可与CCK结合，从而破坏小肠I细胞所在通路。根据实验目的可知，实验检测指标为检测两组小鼠的肝细胞分泌胆汁的量。 [答案]　(1)ACh受体　内正外负　(2)增加　药物A竞争性结合醛固酮受体，使醛固酮的作用减弱，导致肾小管和集合管对Na＋的重吸收减少，更多的Na＋排出体外，带走大量水分，从而使组织液的量恢复正常　(3)②　肝细胞分泌胆汁的量 2．神经调节实验设计基本方法归纳 (1)判断传入神经和传出神经设计关键：切断实验法确认传入神经与传出神经。若切断某一神经，刺激外周段(远离中枢的位置)，肌肉不收缩，而刺激向中段(靠近中枢的位置)，肌肉收缩，则切断的为传入神经；反之则为传出神经。 (2)反射弧中兴奋传导(传递)特点的实验探究 ①探究兴奋在神经纤维上的传导设计关键：一般选择传出神经中央某点作为实验对象。 ②探究兴奋在神经元之间的传递设计关键：在突触两侧找两个刺激位点，一般传入神经和传出神经各一个。 (3)“药物阻断”兴奋传导(传递)的实验设计关键：探究某药物(如麻醉药)是阻断兴奋在神经纤维上传导还是阻断在突触处传递，可分别将药物置于神经纤维上或置于突触处，依据其能否产生“阻断”效果作出合理推断。 [例2]　(2023·江苏卷，21)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(AT－EV)中有高含量的miR－9－3p(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。图1 (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，miR－9－3p进入神经细胞，抑制细胞内_______________________________________________________。 (3)为研究miR－9－3p对突触的影响，采集正常鼠和IR鼠的AT－EV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： ______________________________。图2 (4)为研究抑制miR－9－3p可否改善IR引起的认知障碍症状，运用腺病毒载体将miR－9－3p抑制剂导入实验鼠。导入该抑制剂后，需测定对照和实验组miR－9－3p含量，还需通过实验检测 _____________________________________________________。 [解析]　(1)当神经冲动传导至①时，轴突末梢内的突触小泡移至突触前膜处释放神经递质，与突触后膜的受体结合，引发Na＋通道开放，Na＋内流，突触后膜电位升高；神经细胞膜内的K＋浓度高于细胞膜外，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，突触后膜静息电位绝对值变小。 (2)胰岛素是机体中唯一降低血糖的激素，该过程中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葡萄糖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，分析题意，胰岛素抵抗(IR)状态下，使神经细胞结构功能改变，导致认知水平降低，胰岛素受体的数量减少，结构异常，导致胰岛素无法与其结合而发挥作用，降血糖作用被削弱；翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，miR－9－3p是一种miRNA，能够与mRNA结合导致mRNA不能作为模板起翻译作用，从而抑制相关基因的表达。 (3)分析题意，本实验的目的是研究miR－9－3p对突触的影响，则实验的自变量是小鼠类型及miR－9－3p的有无，实验设计应遵循对照与单一变量原则，据图可知，图中的a是对照组，b、c组是注射溶于缓冲液的AT－EV，则a对照组应是注射等量的缓冲液；据图可知：b组与a组相比，正常鼠AT－EV不影响突触数量；c组与b组相比，IR鼠的AT－EV会使突触数量减少。说明IR鼠的miR－9－3p能使突触数量减少。 (4)结合(3)可知，IR状态下突触数量等均会改变，故为研究抑制miR－9－3p可否改善IR引起的认知障碍症状，需测定对照和实验组miR－9－3p含量，还需通过实验检测对照和实验组突触数量、认知水平。 [答案]　(1)突触小泡　Na＋通道　变小 (2)葡萄糖转化为甘油三酯数量减少，结构异常　相关基因表达 (3)注入等量的缓冲液　图像分析：b组与a组相比，正常鼠AT－EV不影响突触数量；c组与b组相比，IR鼠的AT－EV会使突触数量减少。结论：IR鼠的miR－9－3p能使突触数量减少 (4)突触数量，认知水平 1．(2024·湖北卷，15)为探究下丘脑对哺乳动物生理活动的影响，某学生以实验动物为材料设计一系列实验，并预测了实验结果，不合理的是(　　) A．若切除下丘脑，抗利尿激素分泌减少，可导致机体脱水 B．若损伤下丘脑的不同区域，可确定散热中枢和产热中枢的具体部位 C．若损毁下丘脑，再注射甲状腺激素，可抑制促甲状腺激素释放激素分泌 D．若仅切断大脑皮层与下丘脑的联系，短期内恒温动物仍可维持体温的相对稳定解析：C　[下丘脑可合成分泌抗利尿激素，抗利尿激素可作用于肾小管和集合管，促进肾小管和集合管对水的重吸收，减少尿量，若切除下丘脑，抗利尿激素分泌减少，可导致机体脱水，A正确；体温调节中枢位于下丘脑，因此损伤下丘脑的不同区域，可确定散热中枢和产热中枢的具体部位，B正确；甲状腺激素可作用于下丘脑，抑制促甲状腺激素释放激素分泌，若损毁下丘脑，则甲状腺激素无法作用于下丘脑，C错误；体温调节中枢在下丘脑，若仅切断大脑皮层与下丘脑的联系，短期内恒温动物仍可维持体温的相对稳定，D正确。] 2．(2024·福建福州模拟)甲状腺激素有T4和T3两种形式，以T4的形式分泌。在脱碘酶的作用下，T4转变为T3并发挥生理作用。研究人员发现，长期地食用高脂膳食会降低甲状腺激素的水平，而某种中药成分(药物A)可以缓解这一症状。为了研究药物A的作用机制，研究人员利用小鼠进行研究，得到如图所示结果。下列分析不正确的是(　　) A．对照组小鼠提供高脂食物，实验组小鼠提供高脂食物并添加一定量的药物A B．缺少甲状腺激素后，小鼠会出现行动迟缓、精神萎靡等症状 C．药物A不影响垂体的功能，提高T3的浓度后，会在一定程度上促进TSH的分泌 D．药物A可能通过提高脱碘酶的活性，促进T4转变为T3，提高甲状腺激素的含量解析：C　[该实验的自变量为是否加入药物A，根据实验的对照原则，一般不作人为处理的组是对照组，人为处理的组为实验组，所以为小鼠提供高脂食物的组是对照组，为小鼠提供高脂食物并添加一定量的药物A的组是实验组，A正确；甲状腺激素能提高神经系统兴奋性，缺少甲状腺激素后，小鼠会出现行动迟缓、精神萎靡等症状，B正确；根据图中结果可知，使用药物A后，TSH浓度略有下降，说明药物A不影响垂体的功能，根据甲状腺激素的反馈调节，提高T3的浓度后，会在一定程度上抑制垂体分泌TSH，C错误；根据题中结果，实验组小鼠的T4浓度、TSH浓度低于对照组小鼠，而T3浓度高于对照组小鼠，结合题中“甲状腺激素有T4和T3两种形式，以T4的形式分泌。在脱碘酶的作用下，T4转变为T3并发挥生理作用”可推测药物A可能通过提高脱碘酶的活性促进T4转变为T3，从而提高甲状腺激素的含量，D正确。] 3．(2024·黑龙江三模)图1表示多个神经元之间的联系示意图。用同种强度的电流分别刺激结构A、B、C，Ⅰ表示分别单次刺激A或B；Ⅱ表示以连续两个相同强度的阈下刺激A；Ⅲ表示单次刺激C。将一示波器的两极连接在D神经元膜内侧和外侧，记录不同刺激下D的电位变化，结果如图2所示。回答下列问题。(注：阈电位是指使膜上Na＋通道突然大量开放引起动作电位的临界电位值，达到阈电位的刺激强度就是阈强度) (1)图1中未给予刺激时，示波器显示的电位值为　_________　(填“静息电位”或“动作电位”)的电位值。图中结构A、B、C与神经元D通过突触建立联系，结构C与神经元D建立的突触类型属于　_________________　(填“轴突—树突型”或“轴突—胞体型”)。 (2)神经元处于静息状态时，细胞外Na＋浓度　__________　(填“高于”或“低于”)细胞内。神经元之间兴奋的传递只能是单方向的，原因是_________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)图2中Ⅰ、Ⅱ的实验结果表明________________________，根据Ⅲ处所示波形推测，C神经元释放的是　__________　(填“兴奋性”或“抑制性”)神经递质。 (4)重症肌无力是一种神经肌肉接头功能异常的自身免疫疾病。研究人员采用抗原—抗体结合法检测患者AChR(乙酰胆碱受体)抗体，大部分呈阳性，少部分呈阴性。AChR抗体呈阳性的患者的病因是____________________。 AChR抗体阴性者仍表现出肌无力症状可能是此类型患者AChR基因突变，不能产生　__________　，使神经肌肉接头功能丧失，导致肌无力。为验证该假设，应以正常人为对照，检测　_________________________________________________　进行验证。解析：(1)图1中未给予刺激时，示波器显示的电位值为静息电位的电位值。结构C与神经元D建立的突触类型属于轴突—胞体型。 (2)Na＋在机体内的分布情况为膜外高于膜内，因此当神经元处于静息状态时，细胞外Na＋浓度高于细胞内；神经元之间兴奋的传递依靠突触，只有突触前膜中含有突触小泡，突触小泡中包裹神经递质，因此神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜，神经元之间兴奋的传递只能是单向的。 (3)图2中Ⅰ、Ⅱ的实验结果表明单次阈下刺激不能引起动作电位，连续的两次阈下刺激可以叠加，引起动作电位。Ⅲ中显示刺激神经元C后，神经元D的膜内负电位增大，说明存在阴离子内流，神经元D的兴奋性下降，说明神经元C释放的递质为抑制性神经递质。 (4)AChR抗体呈阳性的患者的病因是AChR遭到抗体攻击结构受损(或与抗体结合后)，无法与乙酰胆碱结合产生兴奋。AChR抗体阴性者仍表现出肌无力症状可能是此类型患者AChR基因突变，不能产生AChR，使神经肌肉接头功能丧失，导致肌无力。为验证该假设，应以正常人为对照，检测患者AChR基因的碱基序列进行验证。答案：(1)静息电位　轴突—胞体型 (2)高于　神经递质只存在于突触小泡中，只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜上 (3)单次阈下刺激不能引起动作电位，连续的两次阈下刺激可以叠加，引起动作电位　抑制性 (4)AChR遭到抗体攻击结构受损(或与抗体结合后)，无法与乙酰胆碱结合产生兴奋　AChR　患者AChR基因的碱基序列 4．(2024·浙江宁波模拟)慢性心力衰竭(CHF)是各种心脏疾病发展的严重阶段，常出现呼吸困难、乏力、心慌等主要症状，与冠心病、高血压等基础疾病有关。随着我国人口老龄化加剧，CHF呈上升趋势，CHF患者运动康复治疗方案成为医学研究关注的焦点之一。有学者指出短时且有规律的重复运动可以有效改善CHF的运动耐力，运动耐力与心率及血氧饱和度的平稳程度相关，数据越平稳说明运动耐力越好，当CHF个体的运动耐力得到提升时可以缓解心脏疾病的恶化，现对此进行实验探究。 (1)实验过程： ①随机选取某地区180例CHF患者，随机分成　________　组并编号、测定a: 　______________　和b：　____________________　； ②对照组进行持续30分钟自主运动，实验组进行　________________　加4分钟调整，这样有规律的组合运动，重复组合运动，确保总运动时长为　________________　； ③运动结束时，再次测定所有实验人员相关指标的数据，记录并分析相关数据的平稳程度。以下为实验记录表检测指标 a. 平均值 b. 平均值对照组(持续自主运动) 实验组 (2)预测实验结果如果　__________________________________________　，则说明　__________________________________________　。反之，证明实验组的处理有效果。 (3)在实验过程中为研究有规律的组合运动缓解CHF的同时是否会引发血糖波动异常，对180例CHF患者的血糖浓度也进行了追踪检测。如图是人体内胰岛素分泌的调节和降血糖的部分作用机理示意图。胰岛素的分泌以途径　________　为主，另一途径也可以调节胰岛素的分泌。胰岛素作用于靶细胞后，靶细胞可以将摄取的葡萄糖用于________________________________________________________________________(答2点)。以上两条途径任何一条出错，都可能引起内环境血糖失衡，在运动过程中除了测定心率及血氧饱和度，其他指标的测定也尤为必要。解析：(1)①实验记录表中，对照组和实验组分别设置了3组重复实验，因此随机选取某地区180例CHF患者，随机分成6组并编号，本实验要探究短时且有规律的重复运动可以有效改善CHF的运动耐力，运动耐力与心率及血氧饱和度的平稳程度相关，要分析心率及血氧饱和度变化，在实验前应测定初始心率和血氧饱和度，试验后再测定初始心率和血氧饱和度，并比较。 ②探究短时且有规律的重复运动可以有效改善CHF的运动耐力，运动耐力与心率及血氧饱和度的平稳程度相关，实验自变量为运动的方式，对照组进行持续30分钟自主运动，实验组进行短时运动加4分钟调整，规律的组合运动，重复组合运动，运动时间为无关变量，应与对照组相同，因此要确保实验组总运动时长为30分钟。 (2)短时且有规律的重复运动可以有效改善CHF的运动耐力，运动耐力与心率及血氧饱和度的平稳程度相关，数据越平稳说明运动耐力越好。若实验组与对照组的心率、血氧饱和度相同，则说明短时且有规律的重复运动不可以改善CHF的运动耐力。若实验组与对照组的心率、血氧饱和度不同，则说明短时且有规律的重复运动可以改善CHF的运动耐力。 (3)胰岛素的分泌以途径Ⅰ为主，即血糖水平升高时，刺激胰岛B细胞，胰岛B细胞的活动增强，胰岛素的分泌量明显增加。胰岛素可以促进血糖进入组织细胞进行氧化分解，促进血糖转变成非糖物质储存，如：进入肝、肌肉并合成糖原，进入脂肪组织细胞转变为脂肪。答案：(1)①6　初始心率　血氧饱和度　②短时运动　30分钟 (2)实验组与对照组的心率、血氧饱和度相同　短时且有规律的重复运动不可以改善CHF的运动耐力 (3)Ⅰ　氧化分解供能；转变成非糖物质储存 $$

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