专题11 强化练23 实验设计与评价 （课件）-【步步高】2024年高考生物大二轮专题复习与增分策略（新高考，浙江专用）

专题十一 实验与探究 强化练23 实验设计与评价 1.癌细胞能逃脱免疫系统攻击的原理是活化状态的T细胞表面会产生PD－1受体，由其产生的某些蛋白质会诱导癌细胞产生PD－L1。PD－1和PD－L1结合抑制T细胞活化，使癌细胞免受攻击。免疫检查点抑制剂类药物，可解除这种抑制作用。免疫检查点抑制剂PD－1/PD－L1抗体对治疗黑色素瘤有良好的疗效，能有效抑制细胞内蓝黑色素的增加。为验证PD－1/PD－L1抗体的治疗效果，请根据提供的实验材料写出实验思路，预测实验结果并进行分析与讨论。 材料与用具：黑色素瘤细胞、活化的T细胞、细胞培养液、PD－1/PD－L1抗体、生理盐水、试管等。 (说明：抗体溶液的配制、黑色素瘤细胞的计数方法和蓝黑色素测量方法不作要求。) 1 2 3 4 5 6 (1)写出实验思路：______________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 ①选取试管若干，随机分为两组，编号为甲、乙，在两组试管中加入等量细胞培养液、黑色素瘤细胞和活化的T细胞，并测定蓝黑色素含量和对黑色素瘤细胞进行计数； ②甲组试管加入适量PD－1/PD－L1抗体溶液，乙组试管加入等量的生理盐水； ③在相同且适宜条件下，每隔一定时间测定细胞内蓝黑色素含量和对黑色素瘤细胞进行计数 本实验为验证性实验，自变量是PD－1/PD－L1抗体的有无，在设计中要注意实验组和对照组要加入等量细胞培养液、黑色素瘤细胞和活化的T细胞；因变量是蓝黑色素含量和黑色素瘤细胞相对数量，实验思路见答案。 1 2 3 4 5 6 (2)预测实验结果(在一个坐标系中绘出蓝黑色素含量和黑色素瘤细胞数随时间的变化过程)。 1 2 3 4 5 6 答案　如图所示 因为存在两个因变量，所以用双纵轴坐标系，两组数据各自的起点相同，因题中未出现蓝黑色素分解相关信息，则实验组细胞内蓝黑色素含量应不增加或略有增加；因题干信息示意PD－1/PD－L1抗体疗效良好，则实验组黑色素瘤细胞数会因为免疫系统的杀灭而减少。 1 2 3 4 5 6 (3)分析和讨论： ①黑色素瘤细胞被免疫系统消灭属于免疫应答中的__________。 ②PD－1/PD－L1抗体其实是PD－1抗体，其治疗癌症的机理是________ _______________________________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 细胞免疫 体结合PD－1，使PD－1和PD－L1不能结合，T细胞保持活化状态杀灭癌细胞 PD－1抗 1 2 3 4 5 6 2.生长素(IAA)可以促进茎的伸长，有一种学说认为其原理是生长素可以导致细胞壁酸化变软，从而使细胞增大。为验证该学说，某研究小组进行了实验。 实验材料：燕麦胚芽鞘切段、蒸馏水、IAA溶液、酸性缓冲液、中性缓冲液(注：缓冲液可维持溶液的pH基本不变)。实验分为5组，实验处理和结果如表。 组别 实验处理 实验结果 A 燕麦胚芽鞘切段＋蒸馏水 不伸长 B 燕麦胚芽鞘切段＋IAA溶液 伸长 C 燕麦胚芽鞘切段＋酸性缓冲液 b D 燕麦胚芽鞘切段＋中性缓冲液 不伸长 E a c 回答下列问题： (1)E组的实验处理a是_____________________________________。 该实验的可变因素是_______________________________。 (2)预测C组及E组的实验结果：b______，c________。 (3)实验中要控制好IAA溶液的浓度，原因是____________________。 燕麦胚芽鞘切段需将尖端去除，目的是_______________________________ ________。 植物细胞壁酸化后会变软与细胞间______________________酶的水解作用有关， 这些酶的最适pH较低。细胞壁变软导致其伸缩性增加，细胞__________导致细胞膜及其以内部分体积增大，最终导致细胞增大。 燕麦胚芽鞘切段＋中性缓冲液＋IAA溶液 IAA溶液的有无、缓冲液的酸碱度 伸长 不伸长 生长素作用具有两重性 排除尖端产生的生长素对实验结果 的影响 纤维素(纤维素酶和果胶) 渗透吸水 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 (4)为进一步探究生长素导致细胞壁酸化的原理，研究小组又进行了下列实验： ①燕麦胚芽鞘切段＋壳梭孢菌素→切段伸长 ②燕麦胚芽鞘切段＋二硝基酚＋IAA溶液→切段不伸长 注：壳梭孢菌素可促进细胞分泌氢离子，二硝基酚可抑制ATP合成。 上述实验表明，生长素导致细胞壁酸化的原理可能是_________________ ______________________。 过主动转运分泌氢离子 生长素促进细胞通 1 2 3 4 5 6 3.(2023·嘉兴高三二模)科研人员用去除脑但保留脊髓的蛙(脊蛙)为材料进行了有关实验。脊蛙屈腿反射的反射弧示意图如下。 回答下列问题： (1)刺激脊蛙左后肢的趾部，可观察到左后肢出现屈反射。完成该反射的反射弧由_________________________________________________组成。 感受器、传入神经元、神经中枢、传出神经元、效应器 1 2 3 4 5 6 (2)在a处和b处各接一个电位计，在b处电位计与骨骼肌之间刺激神经元，若观察到骨骼肌收缩和b处的电位计有电位波动，a处的电位计未出现电位波动，则可证明_______________________________________________ ________。 兴奋能在神经纤维上双向传导，而在反射弧中只能单 向传递 1 2 3 4 5 6 在a处和b处各接一个电位计，在b处电位计与骨骼肌之间刺激神经元，若观察到骨骼肌收缩和b处的电位计有电位波动，说明兴奋既能传到骨骼肌，也能传到b处，即兴奋在神经纤维上双向传导；a处的电位计未出现电位波动，说明兴奋不能由b传到a，即兴奋在反射弧中只能单向传递。 1 2 3 4 5 6 (3)刺激脊蛙左腿，左腿收缩，右腿也会收缩，反之亦然。相关实验表明，左右屈腿反射弧的神经中枢间存在某种联系。在一次制作脊蛙的过程中，某研究人员不小心伤到了蛙右侧大腿上的神经，但不知道是传入神经元还是传出神经元受损伤，设计了如下实验方案进行探究： ①刺激脊蛙右腿，若右腿不收缩， 而左腿收缩，则说明___________ __________。 ②刺激脊蛙右腿，若___________ ______，则可初步判断传入神经 元受到损伤。 传出神经元 受到损伤 左右腿均不 收缩 1 2 3 4 5 6 刺激右腿，右腿不收缩而左腿收缩，说明右腿受到刺激产生的兴奋，能传递到左腿的效应器，但不能传递到右腿的效应器，因而可判断传出神经元受到损伤；刺激脊蛙右腿，若左右腿均不收缩，说明兴奋无法传递，因而可初步判断传入神经元受到损伤。 1 2 3 4 5 6 (4)已知乙酰胆碱是神经—肌肉“接头”处的兴奋性递质，毒扁豆碱可使乙酰胆碱酯酶(水解乙酰胆碱)失去活性；肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放；箭毒与乙酰胆碱受体强力结合，不能阻止阳离子通道开放。针对三组坐骨神经—腓肠肌标本，分别用上述三种物质处理“接头”，再用针刺激坐骨神经，可观察到用____________________处理的实验组不会出现腓肠肌收缩。 肉毒杆菌毒素、箭毒 1 2 3 4 5 6 分析题干信息，毒扁豆碱可使 乙酰胆碱酯酶(水解乙酰胆碱) 失去活性，即导致乙酰胆碱无 法灭活，乙酰胆碱持续作用于 突触后膜，使突触后膜兴奋，即腓肠肌会持续收缩；肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放，突触后膜不会兴奋，腓肠肌不收缩；箭毒与乙酰胆碱受体强力结合，乙酰胆碱不能与突触后膜上的受体结合，不会导致突触后膜兴奋，因而腓肠肌也不收缩。 1 2 3 4 5 6 (5)用探针破坏脊髓后，再用1.0%硫酸刺激左后肢足趾尖，不会发生后肢屈反射，其原因是__________________________________。 神经中枢被破坏，反射弧结构不完整 脊髓属于神经中枢，用探针破坏脊髓后，反射弧结构不完整，因而再用1.0%硫酸刺激左后肢足趾尖，不会发生后肢屈反射。 1 2 3 4 5 6 4.(2023·湖北，21)我国科学家研制出的脊髓灰质炎减毒活疫苗，为消灭脊髓灰质炎作出了重要贡献。某儿童服用含有脊髓灰质炎减毒活疫苗的糖丸后，其血清抗体浓度相对值变化如图所示。 回答下列问题： (1)该疫苗保留了脊髓灰质炎病毒的_________。 脊髓灰质炎减毒活疫苗保留了该病毒的抗原性，能引起机体产生特异性免疫。 抗原性 1 2 3 4 5 6 (2)据图判断，该疫苗成功诱导了机体的______ 免疫反应，理由是_______________________。 据图判断，该疫苗成功诱导了机体的体液免疫反应，理由是儿童服用含有脊髓灰质炎减毒活疫苗的糖丸一段时间后，血清中相关抗体浓度升高了。 体液 血清中相关抗体浓度升高 1 2 3 4 5 6 (3)研究发现，实验动物被脊髓灰质炎病毒侵染后，发生了肢体运动障碍。为判断该动物的肢体运动障碍是否为脊髓灰质炎病毒直接引起骨骼肌功能损伤所致，以电刺激的方法设计实验，实验思路是________________ ______________________________________________________________ _______________，预期实验结果和结论是_________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________。 用适宜大小的电刺激该动物的效应器(骨骼肌)部位，观察该动物的肢体运动情况(或骨骼肌是否收缩) 若骨骼肌不收缩(或肢体运动障碍)，则脊髓灰质炎病毒直接引起骨骼肌功能损伤；若骨骼肌收缩(或肢体运动正常)，则脊髓灰质炎病毒没有引起骨骼肌功能损伤 1 2 3 4 5 6 实验动物被脊髓灰质炎病毒侵染后，发生了肢体运动障碍。为了判断该动物肢体运动障碍是否为脊髓灰质炎病毒直接引起的骨骼肌功能损伤所致，若骨骼肌功能损伤，则用电刺激骨骼肌(效应器)，则骨骼肌不收缩(或肢体运动障碍)，否则收缩(或肢体运动正常)。因此实验思路是用适宜大小的电刺激该动物的肢体效应器(骨骼肌)部位，观察该动物的肢体运动情况(或骨骼肌是否收缩)。若骨骼肌不收缩(或肢体运动障碍)，则脊髓灰质炎病毒直接引起骨骼肌功能损伤；若骨骼肌收缩(或肢体运动正常)，则脊髓灰质炎病毒没有引起骨骼肌功能损伤。 (4)若排除了脊髓灰质炎病毒对该动物骨骼肌的直接侵染作用，确定病毒只侵染了脊髓灰质前角(图中部位①)。刺激感染和未感染脊髓灰质炎病毒的动物的感受器，与未感染动物相比，感染动物的神经纤维②上的信息传导变化是：________________，神经－肌肉接头部位③处的信息传递变化是：__________________。 电信号传导受阻 1 2 3 4 5 6 化学信号传递受阻 5.(2023·浙江精诚联盟高三一模)胰岛素分泌受多种因素的影响。高血糖水平能引起胰岛素分泌显著增加，胰岛β细胞数量可发生改变。许多氨基酸如精氨酸也能刺激胰岛素分泌轻微增加，且高血糖和高氨基酸对胰岛素分泌的刺激作用具有协同效应。请根据提供的实验材料，进行实验加以验证。 实验材料：适龄、血糖正常的健康小鼠若干只，葡萄糖溶液，精氨酸溶液，注射器，血检设备等(注：实验中涉及的剂量不作要求，血糖浓度及胰岛素含量的具体检测方法不作要求)。 1 2 3 4 5 6 (1)实验思路： ①选取适龄、血糖正常的健康小鼠若干只，__________为甲、乙、丙、丁四组，正常饲养数天，每天测量小鼠的血糖浓度及胰岛素含量，计算平均值并记录。 ②实验处理： 甲组：每天注射等量的生理盐水； 乙组：每天注射等量的葡萄糖溶液； 丙组：__________________________； 丁组：__________________________________。 1 2 3 4 5 6 随机均分 每天注射等量的精氨酸溶液 每天注射等量的葡萄糖和精氨酸溶液 ③连续处理数天，___________________________________，计算平均值并记录。 1 2 3 4 5 6 每天测量小鼠的血糖浓度及胰岛素含量 实验应遵循平行重复原则、单一变量原则和对照性原则。分析题干信息可知，本次实验的自变量为是否用葡萄糖和精氨酸处理小鼠，因变量为小鼠的血糖浓度及胰岛素含量。甲组为空白对照组，乙组、丙组、丁组为实验组。 (2)预测实验结果(请设计一个坐标系，以柱状图表示注射前、后两次测定的胰岛素含量)。 1 2 3 4 5 6 答案　如图所示 1 2 3 4 5 6 高血糖水平能引起胰岛素分泌显著增加，胰岛β细胞数量可发生改变。许多氨基酸如精氨酸也能刺激胰岛素分泌轻微增加，且高血糖和高氨基酸对胰岛素分泌的刺激作用具有协同效应。在注射前，四组小鼠的胰岛素含量相同，在注射后甲组小鼠的胰岛素含量与注射前相同，乙组、丙组的胰岛素含量增加(注射精氨酸溶液组的胰岛素含量低于注射葡萄糖溶液组)；丁组的胰岛素含量增加较多，由此设计坐标系，柱状图见答案。 (3)分析与讨论：研究发现持续高血糖刺激下，血浆胰岛素含量呈现如图所示的变化。 1 2 3 4 5 6 ①血糖升高的几分钟内胰岛素分泌量迅 速增高，是胰岛β细胞近细胞膜储存颗粒 中的胰岛素快速通过_______方式释放的结果。随后血浆胰岛素含量快速回落。约20分钟后，胰岛素分泌量又逐渐增加，几小时内达到平稳的高水平，是胰岛β细胞中远离细胞膜处的储存颗粒中的胰岛素转移及____________________所致。 胞吐 新合成的胰岛素释放 1 2 3 4 5 6 胰岛素为大分子物质，胰岛β细胞通过胞吐的方式将胰岛素分泌至细胞外液。胰岛β细胞近细胞膜储存颗粒中的胰岛素先释放，约20分钟后，远离细胞膜处的储存颗粒中的胰岛素转移及新合成的胰岛素释放，导致胰岛素分泌量又逐渐增加。 1 2 3 4 5 6 ②若高血糖持续一周，胰岛素的分泌量将进一步增加，请分析可能原因___________________________________________________________________________________________。 长时间高血糖刺激下发生胰岛β细胞增殖或干细胞分化等，使胰岛β细胞数量增多引起胰岛素分泌增加 1 2 3 4 5 6 6.(2023·宁波镇海中学高三模拟)感冒分为普通感冒和流行性感冒，普通感冒一般是由细菌、病毒感染引起；流行性感冒一般都是由流感病毒导致的，甲流是甲型流感病毒感染导致的。甲型流感病毒引起的流行性感冒和普通感冒的区别是甲型流 感病毒的传染性更强、症状更 重、发烧持续时间长、全身症 状也较重。甲型流感病毒也是 容易变异的病毒。据图回答下 列问题： 1 2 3 4 5 6 (1)据图可知，甲型流感病毒通过识别____________进入宿主细胞。在病毒感染过程中，会引起______________________ _________(答2种细胞)等参与细胞毒性T细胞的活化过程。 吞噬细胞、辅助性T细胞、 唾液酸受体 宿主细胞 1 2 3 4 5 6 (2)甲型流感病毒的核酸通过____________________(结构)进入细胞核，然后以宿主细胞的___________为原料合成mRNA。试分析甲型流感病毒容易发生变异的原因_________________ ______________________。 核孔(或核孔复合体) 核糖核苷酸 遗传物质是单链， 单链RNA结构容易突变 1 2 3 4 5 6 (3)某科研团队正研发甲流疫苗，现用若干健康实验动物、接种物(含各种不同浓度疫苗制剂的溶液)、抗体定量检测仪等进行实验，检测疫苗接种后动物机体产生抗体的能力。对照组具体操作为_____________________ _____________________，一段时间后______________________________ __________。 对健康实验动物接种等 量不含甲流疫苗的溶液 用抗体定量检测仪检测甲流病毒 抗体水平 1 2 3 4 5 6 在预实验的基础上进行正式实验，如表所示，接种甲流疫苗的最佳操作是_________________________________________________。 组别(40只) 浓度 (单位：VP) 剂量(支) 间隔时间(周) 抗体水平 (相对值%) 1 4×105 2 2 94.43 2 4×105 2 2 96.26 3 4×105 2 4 97.56 4 5×105 2 4 98.87 注射浓度为5×105VP的甲流疫苗2支，间隔时间为4周 1 2 3 4 5 6 根据实验目的，按照实验的单一变量及对照原则，应为对健康实验动物接种等量不含甲流疫苗的溶液，对健康实验动物接种等量含有不同浓度甲流疫苗的溶液，一段时间后用抗体定量检测仪检测甲流病毒抗体水平。根据表中数据可知，在疫苗接种浓度为5×105VP，剂量为2支，且疫苗接种间隔时间为4周时，抗体的产生水平更高。 $$