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

动物生理实验题的分析与设计 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 学科网（北京）股份有限公司 $$