第十单元 第1课时 实验基础（教师用书word）-【步步高】2025年高考生物大一轮复习讲义（浙科版 浙江、桂（梧州））

第1课时　实验基础 课标要求　1.能独立完成课程标准所列的生物实验(活动)，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。2.具备验证简单生物学事实的能力，能设计实验，提出或完善实验思路，能对实验现象和结果进行处理、分析和解释。3.具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，能提出问题、作出假设和预期、确认变量、设计实验方案、处理和解释数据、作出合理的判断，能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订。 考点一　实验变量分析 1．三类变量(自变量、因变量、无关变量)分析 注意　通常自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。 2．控制变量 实验设计除自变量以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜，以确保实验变量的唯一性。变量是实验过程中可以变化的因素——在设计实验时，要注意使自变量可控制，因变量比较好检测，并尽量避免无关变量对实验的干扰。 (1)控制变量的方法：设法改变某一影响因素，使研究对象发生变化，该变化具有可检测性。 (2)检测因变量的方法：因变量有时不能直接检测，实际操作中根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标。具体包括观察特异性的颜色变化、沉淀反应；观察形态结构、生理变化；测量生长发育速度；测量生化反应速率。 (3)控制无关变量的方法(平衡控制)：排除因实验对象的个体差异带来的影响；设法创造稳定的相同的条件进行对照，以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰；设法提供适宜条件，以排除不利环境条件对实验对象的影响；重复实验，排除偶然因素的干扰，减小实验误差。 提醒　①因变量和观察指标的区别，因变量是由于自变量的改变而引起的变化，这种变化有时不能直接观察到，因此要有一定的观测数据。 ②不论一个实验有几个变量，剖析时都应先确定一个自变量，观察因变量随之变化的情况，这就是单一变量原则，它是处理实验中复杂关系的准则之一。 1．(2024·湖州高三模拟)某兴趣研究小组进行了如表所示的酶特性探究实验，下列相关叙述正确的是(　　) 试管 本尼迪特试剂 1%淀粉 新鲜唾液 蔗糖酶溶液 1 2 mL 3 mL 1 mL － 2 2 mL 3 mL － 1 mL 3 2 mL 3 mL － － A.各试剂的浓度、用量和37 ℃恒温水浴等属于该实验的自变量 B．实验中的本尼迪特试剂不能用碘－碘化钾溶液来代替 C．若只有试管1和2出现阳性反应，则说明蔗糖酶溶液不纯净 D．该实验可研究酶具有催化作用及酶具有专一性 答案　D 解析　由表格数据分析可知，本实验的目的是验证酶的专一性，自变量是酶的种类，各试剂的浓度、用量和37 ℃恒温水浴等属于该实验的无关变量，A错误；实验中的本尼迪特试剂可以用碘－碘化钾溶液来代替，如果淀粉不水解，溶液呈现蓝色，B错误；仅试管1和2出现阳性反应，也有可能是淀粉溶液不纯净，C错误；该实验试管1和3对照可研究酶具有催化作用，试管1和2对照可研究酶具有专一性，D正确。 2．(2023·舟山高三模拟)为优选纤维素酶，研究人员设计了在不同温度下(其他条件相同且适宜)测定两种纤维素酶(酶Ⅰ、酶Ⅱ)活性的实验。下列说法错误的是(　　) A．温度和酶的种类为自变量，酶活性为因变量 B．底物溶液应配制两种浓度分别对应两种酶 C．测定同一温度下的酶活性，酶的种类是自变量 D．该实验可以探究出两种酶各自催化的最适温度 答案　B 解析　底物溶液的浓度、pH等是无关变量，无关变量应保持相同且适宜，B错误。 3．GR24是近几年发现的一类植物激素，为了研究其作用机理，科研人员用拟南芥为材料进行了如图1的实验，结果如图2。下列叙述正确的是(　　) A．由图2推测NAA和GR24应加在图1的琼脂块a中 B．本实验的自变量是添加植物生长物质的种类 C．GR24可能通过直接参与细胞代谢过程进而调节植物的生长，GR24与NAA对侧枝生长相互拮抗 D．NAA主要产生于植物的顶芽、幼叶、胚等结构 答案　A 解析　NAA是生长素类植物生长调节物质，在植物体内能进行极性运输，能够从a端运输到b端，故实验处理时NAA和GR24应加在图1的琼脂块a中，A正确；本实验的自变量是添加植物生长物质的种类和培养时间，B错误；植物激素不直接参与细胞代谢，由曲线图分析可知，GR24＋NAA处理组的侧枝长度低于GR24和NAA处理组以及对照组，这说明GR24与NAA对抑制侧枝生长具有协同作用，C错误；NAA是人工合成的植物生长调节物质，并不是植物体产生的，D错误。 考点二　实验目的的书写 1．实验目的的书写 实验目的的总体格式为“验证＋自变量＋研究对象＋因变量＋确切关系”或“探究＋自变量＋研究对象＋因变量＋产生的影响(作用)”等。 2．变量法寻找实验目的 (1)根据题目信息，直接写出实验目的。 此类题目中往往含有“验证×××”或“探究×××”的字眼，此即为该实验的目的。 (2)根据实验装置或实验现象，推断实验目的。 此类试题首先应确定实验的自变量和因变量，再寻找自变量和因变量之间的关系，此即实验的目的。 4．为了探究胰岛素对提高细胞克隆形成率的作用，研究者提出了以下实验思路： ①取卡氏瓶若干个，分组如下： 甲组：动物细胞培养液＋小鼠血管平滑肌细胞＋生理盐水。 乙组：动物细胞培养液＋小鼠血管平滑肌细胞＋一定浓度的胰岛素溶液(用生理盐水配制而成)。 每组设置若干个重复样品。 ②测定培养液中的葡萄糖浓度和细胞数目，求每组平均值并进行统计分析。 ③将各样品在适宜条件下培养合适时间后，测定培养液中的葡萄糖浓度和细胞数目，求每组平均值并进行统计分析。(说明：实验所用小鼠血管平滑肌细胞是经传代培养能增殖的细胞。) 请回答：实验目的是______________________________________________________________。 答案　探究胰岛素在细胞克隆过程中对细胞摄取葡萄糖和促进细胞增殖的作用 解析　本实验是探究胰岛素对提高细胞克隆形成率的作用，通过测定培养液中葡萄糖浓度和细胞数目来反映胰岛素的作用。观察指标1“葡萄糖浓度”对应于胰岛素的作用1“细胞摄取葡萄糖”；观察指标2“细胞数目”对应于胰岛素的作用2“细胞增殖”，故实验目的为探究胰岛素在细胞克隆过程中对细胞摄取葡萄糖和促进细胞增殖的作用。 5．现有与某种植物种子萌发有关的4组实验处理，如表： 实验组 处理 Ⅰ 种皮完整，25 ℃蒸馏水浸泡24 h Ⅱ 机械破损种皮，25 ℃蒸馏水浸泡24 h Ⅲ 种皮完整，25 ℃质量分数为0.05%的赤霉素水溶液浸泡24 h Ⅳ 机械破损种皮，25 ℃质量分数为0.05%的赤霉素水溶液浸泡24 h 尝试通过表格信息书写不同组别对照实验的实验目的： (1)仅做Ⅰ组与Ⅱ组实验，其实验目的是__________________________________________ ____________________________________________________________________________。 (2)仅做Ⅰ组与Ⅲ组实验，其实验目的是__________________________________________ ____________________________________________________________________________。 (3)仅做Ⅱ组与Ⅳ组实验，其实验目的是__________________________________________ ____________________________________________________________________________。 (4)仅做Ⅱ组与Ⅲ组实验，能否获取确切的实验目的？为什么？______________________。 答案　(1)探究机械破损种皮对该种子萌发的影响 (2)探究种皮完整条件下，赤霉素对该种子萌发的影响　(3)探究机械破损种皮条件下，赤霉素对该种子萌发的影响　(4)不能，Ⅱ组与Ⅲ组对照，自变量不单一 解析　由表格及题干可知，本题是探究自变量对种子萌发的影响，即实验中的因变量为种子的萌发情况。通过Ⅰ组与Ⅱ组对照可知，自变量为种皮的完整性，故实验目的可描述为：探究机械破损种皮对该种子萌发的影响；通过Ⅰ组与Ⅲ组对照可知，自变量为种皮完整条件下有无赤霉素，故实验目的可描述为：探究种皮完整条件下，赤霉素对该种子萌发的影响；通过Ⅱ组与Ⅳ组对照可知，自变量为机械破损种皮条件下有无赤霉素，故实验目的可描述为：探究机械破损种皮条件下，赤霉素对该种子萌发的影响。 考点三　实验设计的基本原则 1．实验设计遵循的四大基本原则 (1)单一变量原则：即除自变量以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜。如生物材料相同(大小、生理状况、年龄、性别等)、实验器具相同(型号、洁净程度等)、实验试剂相同(用量、浓度、使用方法等)和条件相同(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)。 (2)对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，以便减小实验误差。实验组是施加实验变量处理的对象组，对照组是不施加实验变量处理的对象组，无关变量对两者的影响是相同的，两组之间的差别被认为是来自实验变量的影响。 (3)平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。 (4)科学性原则：在设计实验时必须有充分的科学依据，即实验目的要明确，实验原理要正确，实验研究的材料和实验方法的选择要恰当，整个实验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理、有关的生物学知识及其他学科领域的基本知识。 2．对照的4种类型 对照类型 定义 实例 空白对照 不做任何实验处理的对照组 如在还原糖鉴定实验中留一部分样液不加入本尼迪特试剂以作对照 相互对照 不设空白组，只在几个实验组之间相互对比 如在植物向性的实验设计中，实验组之间相互比较 条件对照 给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照 如在用动物激素饲喂小动物的实验方案中，饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺激素抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组 自身对照 实验与对照在同一对象上进行 如质壁分离及质壁分离复原实验 6．(2024·衢州高三联考)科研人员探究了不同温度(25 ℃和0.5 ℃)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果发现，与25 ℃相比，0.5 ℃条件下果实的CO2生成速率较低。为验证上述实验结果，某同学设计如下方案： ①取两个成熟程度相似、大小相同的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封； ②将甲、乙瓶分别置于25 ℃和0.5 ℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度； ③记录实验数据并计算CO2生成速率 根据上述方案分析，该方案(　　) A．设计完善，无不足 B．缺少对照实验 C．未能控制单一变量 D．样本数量过少且未重复实验 答案　D 解析　该同学取两个成熟程度相似、大小相同的蓝莓果实，样本数量过少且未重复实验，实验结果可能会因为个体差异具有偶然性，降低实验的可信度，A不符合题意，D符合题意；该同学的实验方案设置了不同温度下处理的甲和乙两组，互为对照实验，B不符合题意；该实验方案中，除自变量温度的差异外，其他变量如果实成熟程度、大小和瓶子容积等均为无关变量，都应相同且适宜，所以该实验方案控制了单一变量，C不符合题意。 7．生物实验中常用到对照实验，以下实验的对照设置正确的是(　　) A．探究酵母菌种群数量变化时，设置有氧条件和无氧条件两组 B．验证过氧化氢酶具有高效性时，设置加酶处理和加热处理两组 C．研究细胞核的功能时，将蝾螈的受精卵横缢成有核和无核两部分 D．验证幼苗的感光部位在苗尖端时，设置保留苗尖端和去除苗尖端两组 答案　C 解析　在探究酵母菌种群数量变化的实验中存在自身前后对照，不需要设置有氧条件和无氧条件两组实验，A错误；验证过氧化氢酶具有高效性的实验中，自变量为催化剂的种类(酶或无机催化剂)，因变量为过氧化氢分解速率或剩余过氧化氢的量，无关变量应保持相同且适宜，题中的加热处理明显改变了无关变量，从而无法得到正确的结论，B错误；研究细胞核的功能实验中，自变量为细胞核，因变量为细胞的存活状态，无关变量为细胞种类、细胞生活环境等，将蝾螈的受精卵横缢成有核和无核两部分满足以上条件，C正确。 考点四　实验原理的书写 1．实验原理解读及书写 实验原理是在实验结果(现象)与实验操作之间架起的一座“桥梁”，建立实验操作和实验结果的理论联系，实验原理一般应包含三部分内容： (1)自变量和因变量的关系＋因变量的观测指标＋实验过程描述。 (2)自变量的作用原理，即“为什么这么做”，要密切关注实验目的及题干信息，注意充分利用题干的提示或联系教材基础知识进行准确描述。 (3)因变量的检测原理(或操作原理、现象原理)，即“为什么出现这样的现象”，可参考题中相关实验步骤进行分析。 2．实验原理书写的类型 (1)观察类实验的原理书写 书写该类实验原理时，可由实验课题或实验目的中的关键词(核心概念)展开联想，其原理书写模式为实验材料选择依据＋观测指标确定依据，其中实验材料主要指实验中的生物材料和实验试剂。 (2)生化鉴定类实验的原理书写 书写该类实验原理时，可由实验中涉及的重要试剂展开联想，其原理书写模式为主要试剂的作用＋观测指标。 (3)验证或探究类实验的原理书写 此类实验原理书写时，难度较大，变化较多，但其共同点均围绕自变量展开。其实验原理书写模式为结论＋自变量的作用。 8．(2023·嘉兴高三月考)为确定人体在运动时呼出气体中CO2浓度是否比静止时高，某同学进行了如下探究。 作出假设：人体在运动时呼出气体中CO2浓度比静止时高。 实验过程： ①在3个烧杯中分别注入100 mL蒸馏水，测定其pH。 ②实验者在安静状态(静坐2 min)、中度运动(步行2 min)以及剧烈运动(跳绳2 min)后，立即分别向上述3个烧杯的水中吹入等量气体，测定pH。经多次重复实验，所得平均数据如表： 运动状态 安静 中度运动 剧烈运动 实验前pH 6.1 6.1 6.1 实验后pH 5.9 5.6 5.3 请回答下列问题： (1)作出上述假设的依据是______________________________________________________ ____________________________________________________________________________。 (2)该实验的原理是___________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________。 答案　(1)人体在运动时消耗能量增加，细胞呼吸加强，产生CO2量增加，故呼出气体中CO2的浓度增加　(2)CO2在水中溶解后使水的pH下降，人在不同运动状态下产生的CO2量不同，溶于水后也会导致pH不同，通过测定水的pH变化可以推测呼出气体中CO2浓度的变化 9．为了验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关，请用所给的实验材料，完成下列实验步骤并回答问题： 实验材料：具有2片真叶且长势相同的该品种大豆幼苗若干，完全培养液，蒸馏水，适宜浓度的赤霉素溶液，喷壶等。 (1)实验步骤： ①将上述大豆幼苗平均分成A、B两组，A组为对照组，B组为实验组，分别置于等量且适量的完全培养液中培养。 ②用喷壶分别将________和__________________________________________________喷洒在A、B两组幼苗上。 ③将两组幼苗置于相同且适宜的温度和光照等条件下培养，一段时间后，测定两组植株的高度。 (2)该实验的原理是________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)②蒸馏水　等量适宜浓度的赤霉素溶液 (2)赤霉素有促进细胞伸长使植株长高的作用。用赤霉素处理植株后，可以显著增加植株的高度，据此可以验证该大豆品种矮化特性与赤霉素的含量有关 解析　由于赤霉素有促进细胞伸长的作用，根据题目实验步骤③中“一段时间后，测定两组植株的高度”，可以写出实验原理：赤霉素处理植株→植株的高度增加→验证该大豆品种矮化特性与赤霉素的含量有关。 考点五　实验结论的书写 1．分析表格数据得出结论 (1)题型特点：此类题目通常提供相关实验方案及实验测定的原始数据(通常以表格的形式呈现)，要求学生分析数据，得出结论。 (2)模板呈现 2．分析统计图得出结论 (1)题型特点：此类题目通常提供一定的实验思路、方案及实验结果(以柱形图、曲线图的形式呈现)，要求学生分析图形(柱形、曲线)，得出相关结论。 (2)模板呈现 10．(2024·丽水高三模拟)根瘤菌能够与豆科植物共生形成根瘤，并固定空气中的氮气以供植物利用。科研人员为了研究光照和氮元素的相互作用对大豆生长和光合作用的影响，做了相关实验，结果如表所示。请回答下列问题： 项目 正常光 遮光 未接种根瘤菌 接种根瘤菌 未接种根瘤菌 接种根瘤菌 固氮酶活性相对值 — 114 — 86 叶绿素相对含量 741 2 135 1 983 1 992 表观光合速率相对值 4.25 7.88 3.5 3.6 (1)高等植物叶肉细胞的叶绿体中位于__________上的光合色素能吸收、传递并转化光能，并通过光反应将光能转化为化学能储存在______________中。 (2)遮光组大豆由于表观光合速率下降，不能为根瘤菌提供充足的______________，此时固氮酶的活性降低，在该条件下接种根瘤菌几乎不能提高叶肉细胞中叶绿素的含量，其原因可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)实验发现未接种根瘤菌的大豆经遮光处理后，再置于正常光照条件下培养，大豆的光合速率下降了17.6%，但胞间CO2浓度和叶绿素含量却均上升了，试提出未接种根瘤菌的大豆经遮光处理后光合速率下降的原因可能是________________________________________ _____________________________________________________________(答出一点即可)。 (4)科研人员推测大豆在接种根瘤菌后进行遮光处理会导致其气孔导度明显降低，请你设计实验进行验证，简要写出实验思路并预期实验结果。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)类囊体膜　ATP和NADPH　(2)有机物　该条件下根瘤菌中固氮酶活性低，固定的氮元素减少，不能为大豆植株提供充足的氮元素用于叶绿素的合成　(3)与光合作用有关的酶活性降低或叶肉细胞中缺乏磷等必需元素　(4)实验思路：①选择长势相同的接种过根瘤菌的大豆幼苗若干；②将大豆幼苗均分为甲、乙两组，甲组继续正常光照，乙组进行遮光处理，其他条件保持相同且适宜；③6～7天后检测甲、乙两组大豆幼苗的气孔导度。预期实验结果：甲组幼苗的气孔导度明显大于乙组 解析　(2)遮光组大豆的表观光合速率下降会导致其不能为根瘤菌提供充足的有机物，此时根瘤菌体内固氮酶的活性降低，该条件下接种根瘤菌几乎不能提高叶肉细胞中叶绿素的含量，其原因可能是该条件下根瘤菌中固氮酶活性低，固定的氮元素减少，不能为大豆植株提供充足的氮元素用于叶绿素的合成。(3)根据分析可知，未接种根瘤菌的大豆经遮光处理后，再置于正常光照条件下培养，其光合速率下降，但是胞间CO2浓度反而上升，叶绿素的含量增多，胞间CO2浓度和叶绿素的含量不限制植物的光合速率，因此未接种根瘤菌的大豆经遮光处理后光合速率下降的原因可能是遮光处理后叶片表面温度降低，与光合作用有关的酶活性降低或叶肉细胞中缺乏磷等必需元素。 11．(2023·杭州高三质检)使用胰岛素能有效预防肾脏移植后糖尿病的发生，但同时也会降低患者的免疫细胞对免疫抑制剂的敏感性。为验证胰岛素会降低免疫细胞对免疫抑制剂的敏感性，根据下面提供的实验材料，完善实验思路，预测实验结果，并进行分析与讨论。 实验材料：PBMC细胞悬液(人外周血单个核细胞，主要是淋巴细胞和单核细胞)、细胞培养液、一系列不同浓度的环孢素、胰岛素、S961、锥形瓶等。 (要求与说明：免疫抑制剂的作用程度可用半致死量IC50表示：即在规定时间内一半免疫细胞死亡时使用的免疫抑制剂浓度，环孢素是一种免疫抑制剂，S961是一种胰岛素受体拮抗剂；实验中涉及的剂量不作具体要求，实验条件适宜) (1)完善实验思路： ①取锥形瓶若干，随机均分成4组，编号为A、B、C、D，分别加入等量适量PBMC细胞悬液和细胞培养液，用MTT法检测各组活细胞数量并记录。 A组：加入适量细胞培养液； B组：加入等量适宜浓度的胰岛素溶液； C组：加入________________________，作为对照； D组：加入_________________________________________________________________。 ②按上述分组加入相应试剂后。将培养瓶放入CO2恒温培养箱中培养96 h，用MTT法检测各组活细胞数量并记录，计算C、D组的____________，并得出C、D组环孢素的IC50。 (2)预测实验结果：完善下列坐标图，并用曲线表示C、D组的实验结果。 (3)①患者肾脏移植后，须使用免疫抑制剂的原因是____________________________ ________________________________________________________________________。 ②若实验中A、B组的细胞存活情况相同，说明 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③进一步研究发现PBMC细胞中______________的表达量增加，说明胰岛素可能是直接作用于免疫细胞，提高了其活性。为了证明此作用，可增加一组实验组，该组的处理是________________________________________________________________________。 答案　(1)①等量一系列不同浓度的环孢素　等量胰岛素和一系列不同浓度的环孢素　②细胞存活率　(2)如图所示 (3)①免疫抑制剂能降低免疫系统对移植器官的免疫排斥，提高移植器官的存活率　②外源胰岛素对PBMC细胞无毒性　③胰岛素受体　胰岛素＋环孢素D组IC50＋S961 解析　(1)要验证胰岛素会降低免疫细胞对免疫抑制剂的敏感性，自变量是胰岛素的有无，A组加入适量细胞培养液，B组加入等量适宜浓度的胰岛素溶液，C组加入等量一系列不同浓度的环孢素(免疫抑制剂)，D组加入等量胰岛素和一系列不同浓度的环孢素；计算C、D组的细胞存活率，反映免疫的敏感性。(2)由于胰岛素会降低细胞对免疫抑制剂的敏感性，因此D组的细胞存活率比C组高，曲线图见答案。(3)移植外来的器官，机体会产生免疫排斥反应，免疫抑制剂能降低免疫系统对移植器官的免疫排斥，提高移植器官的存活率；A组和B组的区别是有无胰岛素，若A组与B组细胞存活率相同，则说明外源胰岛素对PBMC细胞无毒性；胰岛素通过与胰岛素受体结合发挥作用，进一步研究发现PBMC细胞中胰岛素受体的表达量增加，说明胰岛素可能是直接作用于免疫细胞；S961是一种胰岛素受体拮抗剂，增设一组胰岛素＋环孢素D组IC50＋S961，可以进一步探究胰岛素是否直接作用于免疫细胞。 1．(2023·北京，14)研究者检测了长期注射吗啡的小鼠和注射生理盐水的小鼠伤口愈合情况，结果如图。由图可以得出的结论是(　　) A．吗啡减缓伤口愈合 B．阿片受体促进伤口愈合 C．生理条件下体内也有吗啡产生 D．阿片受体与吗啡成瘾有关 答案　A 解析　通过野生型鼠注射生理盐水组和注射吗啡组对比，发现注射吗啡组创面相对较大，故可得出吗啡减缓伤口愈合的结论，A符合题意；通过比较野生型鼠注射生理盐水组和阿片受体缺失鼠注射生理盐水组的创面相对大小，可以得出阿片受体缺失鼠愈合得更快一些，因此阿片受体不能促进伤口愈合，B不符合题意；吗啡是从罂粟植物中提取的，生理条件下体内没有吗啡产生，C不符合题意；通过野生型鼠注射吗啡组和阿片受体缺失鼠注射吗啡组对比，阿片受体缺失鼠注射吗啡组创伤愈合较快，但不能得出阿片受体与吗啡成瘾有关的结论，D不符合题意。 2．(2023·海南，14)禾谷类种子萌发过程中，糊粉层细胞合成蛋白酶以降解其自身贮藏蛋白质，为幼苗生长提供营养。为探究赤霉素在某种禾谷类种子萌发过程中的作用，某团队设计并实施了A、B、C三组实验，结果如图。下列有关叙述正确的是(　　) A．本实验中只有A组是对照组 B．赤霉素导致糊粉层细胞中贮藏蛋白质的降解速率下降 C．赤霉素合成抑制剂具有促进种子萌发的作用 D．三组实验中，蛋白酶活性由高到低依次为B组、A组、C组 答案　D 解析　本实验的自变量是处理方式及时间，A组属于空白对照组，但当自变量为时间时，处理时间为0的B组和C组也是对照组，A错误；由第1、5、9天的实验结果可知，B组贮藏蛋白质总含量低于A组，更低于C组，即蛋白酶活性由高到低依次为B组、A组、C组，说明赤霉素导致糊粉层细胞中贮藏蛋白质的降解速率上升，B错误，D正确；赤霉素可促进贮藏蛋白质的分解，为幼苗生长提供营养，促进萌发，而赤霉素合成抑制剂抑制贮藏蛋白质的降解，抑制种子萌发，C错误。 3．(2021·浙江6月选考，30)为探究酒精对动物行为的影响，某中学生物兴趣小组进行了以下系列实验。 实验材料：蟾蜍坐骨神经—腓肠肌标本，间脑蟾蜍，小滤纸片，任氏液，0.1% 、0.2%和1%酒精，去甲肾上腺素(noradrenaline，NA)，酚妥拉明(phentolamine，PT)，1%硫酸溶液等。 (要求与说明：间脑蟾蜍是指切除了大脑和部分间脑、相关机能正常的蟾蜍；任氏液为两栖类的生理盐水；3种酒精浓度分别对应人血液中轻度、中度和重度酒精中毒的浓度；酒精、NA和 PT均用任氏液配制；NA是一种神经递质；PT是NA受体的抑制剂。实验条件适宜) 实验过程与结果或结论： 过程 结果或结论 实验1 ①取蟾蜍坐骨神经—腓肠肌标本，分别检测动作电位大小、动作电位传导速率和肌肉收缩张力；②以1%酒精连续滴加标本5 min后，再分别检测上述指标。 结果： 结论：__________。 实验2 ①用1%硫酸刺激间脑蟾蜍一侧后肢的中趾趾端，测定屈反射时长，然后用任氏液清洗后肢和间脑断面；②分别用含有50 μL的任氏液、不同浓度酒精的小滤纸片处理间脑断面，每次处理后重复①。 结果的记录表格：____________。 结论：酒精会显著延长屈反射时长，其数值随酒精浓度升高而变大。 为了进一步研究酒精延长屈反射时长的机理，选取实验2中某一浓度的酒精用于实验3。 实验3 ①取5组间脑蟾蜍，用任氏液、NA、PT和酒精等处理；②用1%硫酸刺激间脑蟾蜍一侧后肢的中趾趾端，测定屈反射时长。 结论：NA与其受体结合，显著延长间脑蟾蜍的屈反射时长；酒精通过NA受体参与的途径，显著延长间脑蟾蜍的屈反射时长。 回答下列问题： (1)实验1结果可得出的结论是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)设计用于记录实验2结果的表格。 (3)依据实验2、3的结论，实验3的分组应为： A组：任氏液； B组：________________；C组：________________；D组：________________；E组：________________。 (4)酒后驾车属于危险的驾驶行为，由本实验结果推测其可能的生物学机理是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)离体条件下，施加1%酒精，对神经肌肉接点、肌肉收缩功能没有显著影响 (2)不同浓度酒精对间脑蟾蜍屈反射时长的影响 项目 处理因素 空白对照 任氏液 1%酒精 0.2%酒精 0.1%酒精 屈反射时长 (3)NA　PT　NA ＋PT　酒精＋PT　(4)酒精能显著延长屈反射时长，酒后驾车导致司机反应迟钝 解析　(1)从实验1的结果直方图中可以看出，对蟾蜍坐骨神经—腓肠肌标本使用1%酒精连续滴加标本5 min处理后，动作电位大小、动作电位传导速率、肌肉收缩张力的相对值与处理前的相对值基本相同。说明在离体条件下，施加1%酒精，对神经肌肉接点、肌肉收缩功能没有显著影响。(2)根据实验2的结论“酒精会显著延长屈反射时长，其数值随酒精浓度升高而变大”，可以推导出实验2的自变量是不同浓度酒精，因变量是间脑蟾蜍屈反射的时长。由于题干明确3种浓度的酒精均用任氏液配制，所以除空白对照外，还应增加一组使用任氏液的实验，以排除任氏液的影响，表格设计见答案。(3)因为酒精、NA和PT均用任氏液配制，所以实验应设置只使用任氏液作为对照组，屈反射时间短；同时还要设置使用NA(神经递质)、PT(NA受体抑制剂)和NA＋PT的三个实验组，当实验结果为NA组屈反射时间长，PT组屈反射时间短，而NA、PT同时使用屈反射时间也较短，可能是由于PT是NA受体的抑制剂，会导致PT与NA受体结合，使NA无法起到作用。这样才能得出“NA与其受体结合，显著延长间脑蟾蜍的屈反射时长”的结论。还要再设置酒精＋PT的实验组，若实验结果与NA＋PT组相同，这才能说明酒精具有类似NA的作用，进而才能得出“酒精通过NA受体参与的途径，显著延长间脑蟾蜍的屈反射时长”的结论。 课时精练 一、选择题 1．(2024·宁波高三联考)为验证酶的特性进行了相关实验，基本过程如表所示： 试管号 1 2 3 4 5 6 本尼迪特试剂(mL) 2 2 2 2 2 2 1%淀粉溶液(mL) 3 — 3 — 3 — 2%蔗糖溶液(mL) — 3 — 3 — 3 稀释的人新鲜唾液(mL) — — 1 1 — — 蔗糖酶溶液(mL) — — — — 1 1 据表分析，下列叙述正确的是(　　) A．本实验中的本尼迪特试剂可换成碘－碘化钾溶液 B．若1、5号试管中都出现红黄色沉淀，则蔗糖酶溶液中含有还原糖 C．对照2、4、6三支试管的结果，可以得出唾液淀粉酶具有专一性的结论 D．本实验的自变量是酶的种类和底物种类 答案　D 解析　碘－碘化钾溶液用于鉴定淀粉，出现蓝色则说明含有淀粉，碘－碘化钾溶液无法检测蔗糖是否水解，A错误；若1、5号试管中都出现红黄色沉淀，则淀粉溶液中含有还原糖，B错误；对照2、4、6三支试管的结果，可以得出蔗糖酶具有专一性的结论，C错误；本实验的自变量有两个，分别是酶的种类和底物的种类，D正确。 2．某生物兴趣小组为了探究乙醇的浓度和是否添加铁离子对纤维素酶活性的影响进行了相关实验，结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A．该实验的自变量是乙醇浓度，有无铁离子是无关变量 B．铁离子可使纤维素酶催化纤维素水解时的活化能升高 C．乙醇和铁离子在提高纤维素酶活性方面表现为协同作用 D．若要验证该酶的专一性，则实验的自变量是底物种类 答案　D 解析　 根据该实验的目的可知，该实验的自变量是乙醇浓度和有无铁离子，A错误；乙醇浓度为0时，添加铁离子组酶的活性较高，说明铁离子可使纤维素酶催化纤维素水解时的活化能降低，B错误；从题图信息可知，随着乙醇浓度的增大，纤维素酶活性逐渐降低，可见乙醇对纤维素酶的活性有抑制作用，从图示分析可知，不同乙醇浓度下添加铁离子的纤维素酶活性比未添加铁离子的高，可推测铁离子对纤维素酶的活性有促进作用，C错误。 3．(2023·绍兴高三模拟)下列实验中，有关实验组和对照组的设置，正确的是(　　) 选项 实验名称 实验组 对照组 A 探究过氧化氢酶作用的最适pH 氢氧化钠溶液或盐酸＋过氧化氢溶液＋过氧化氢酶 蒸馏水＋过氧化氢溶液＋过氧化氢酶 B 验证过氧化氢酶具有催化作用 过氧化氢溶液＋新鲜肝脏匀浆 过氧化氢溶液＋二氧化锰 C 验证酶的专一性 新鲜蔗糖溶液＋新鲜蔗糖酶溶液 新鲜淀粉溶液＋新鲜淀粉酶溶液 D 验证某种酶是蛋白质 待测酶溶液＋双缩脲试剂 标准蛋白质溶液＋双缩脲试剂 答案　D 解析　探究过氧化氢酶作用的最适pH应设置成相互对照实验，无特定的对照组，多个实验组的pH不同，各实验组相互对照，表中A项对应的设置是验证pH对酶活性的影响，A错误；验证酶具有催化作用，对照组应设置为用过氧化氢溶液＋等量蒸馏水，B项对应的设置是验证酶具有高效性，B错误；验证酶的专一性，实验组应设置为反应物＋相应酶溶液，对照组应设置为另一反应物＋同一酶溶液或同一反应物＋另一种酶溶液，C错误；验证某种酶是蛋白质的实验中，对照组设置成标准蛋白质溶液＋双缩脲试剂，是为了排除无关变量的干扰，D正确。 二、非选择题 4．(2024·金华高三调研)Y细菌是一种胞内寄生菌，专一性侵染哺乳动物的肺部组织，引发Y细菌性肺炎。复方草药X对呼吸道黏膜、胃肠道黏膜均有一定的修复作用，对Y细菌性肺炎有治疗作用，其疗效与机体免疫功能增强有关。 实验材料：Y细菌性肺炎模型小鼠若干只、Y细菌悬液、复方草药X、生理盐水、免疫增强剂A(阳性对照组)、注射器、培养瓶等。 (要求与说明：肺部组织Y细菌含量检测不作具体要求；复方草药X每7天为一个疗程，剂量不作具体的定量要求；模型小鼠体内吞噬细胞的分离不作具体要求) (1)实验思路： ①将若干只Y细菌性肺炎模型小鼠随机均分成三组，编号为甲、乙、丙，检测相应指标； ②甲组：Y细菌性肺炎模型小鼠＋生理盐水； 乙组：________________________________________________________________________； 丙组：________________________________________________________________________； ③按上述分组，分别给Y细菌性肺炎模型小鼠注射适量且等量的相关试剂，在相同且适宜的条件下饲养； ④________________________________________________________________________； ⑤对测得的数据进行统计分析。 (2)预期实验结果：设计一个坐标，用柱形图表示至少三次的检测结果。 (3)分析与讨论： ①若实验组小鼠的T细胞含量显著高于空白对照组，与阳性对照组相近，这一结果说明________________________； ②在Y细菌性肺炎模型小鼠制备过程中发现，若接种Y细菌前在小鼠的饲料中添加一定量的复方草药X能预防Y细菌性肺炎，分析可能的原因：_____________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________。 ③研究表明连续用药14天后，实验组吞噬细胞的吞噬能力显著提高，请写出一个简要实验思路加以验证：________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________。 答案　(1)②Y细菌性肺炎模型小鼠＋免疫增强剂A　Y细菌性肺炎模型小鼠＋复方草药X　④每隔7天取样测定肺部组织Y细菌的数量，并记录 (2)如图所示 (3)①复方草药X可增强细胞免疫功能　②复方草药X对呼吸道黏膜有修复作用，完好的呼吸道黏膜能阻挡Y细菌进入肺部组织引起肺炎　③培养14天后，分别从甲、乙、丙三组中分离出适量且等量的吞噬细胞，分别加入等量的Y细菌悬液共同培养，一段时间后检测并比较三组中Y细菌的含量，若丙组Y细菌含量明显低于甲、乙两组，即可验证 解析　(1)该实验欲证明复方草药X对Y细菌性肺炎的疗效与机体免疫功能增强有关，自变量为是否注射复方草药X，所以实验思路是将若干只Y细菌性肺炎模型小鼠随机均分成三组，编号为甲、乙、丙，检测相应指标；其中甲组：Y细菌性肺炎模型小鼠＋生理盐水；乙组：Y细菌性肺炎模型小鼠＋免疫增强剂A；丙组：Y细菌性肺炎模型小鼠＋复方草药X。然后在相同且适宜的条件下饲养一段时间，每隔7天(一个疗程的时间)检查取样测定肺部组织Y细菌的数量，并记录。(2)预期甲组Y细菌的含量随时间的推移逐渐增加，乙、丙两组由于其免疫功能均增强，所以Y细菌含量随时间的推移逐渐减少，且乙、丙两组Y细菌含量下降趋势相当，柱形图见答案。 5．(2024·宁波高三模拟)已知物质X可以诱导运动神经中枢中的多巴胺神经元损伤或死亡，从而导致帕金森病的发生，研究者还发现，机体效应细胞毒性T细胞表面存在A受体时，会导致帕金森病情加重，而在对照组中无此现象。欲验证以上结论，请根据实验材料，设计实验。 实验材料：正常小鼠、A受体基因敲除小鼠、生理盐水配制的X溶液、生理盐水、注射器。 (要求与说明：多巴胺神经元细胞损伤或死亡后，导致血液多巴胺含量下降，具体测定方法不作要求，不需要前测) (1)请设计实验思路。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)将实验结果绘制成柱形图。 (3)实验分析 ①研究还表明，注射物质X可激发正常小鼠的__________免疫，使之产生了抗多巴胺神经元表面蛋白的抗体，进一步导致帕金森病情加重。综上所述，帕金森病与神经调节及__________异常有关。 ②除题干描述外，请你根据材料推测帕金森病的个体症状为：__________。 答案　(1)①取生长状况相似的正常小鼠随机均分为A、B两组，等量的生长状况相似的A受体基因敲除小鼠也随机均分为C、D两组；②A、C组每天定时注射生理盐水，B、D组每天定时注射等量生理盐水配制的X溶液；③一段时间后，分别测定四组小鼠神经元多巴胺含量；④分析统计实验数据 (2)如图所示 (3)①体液　免疫调节　②肌无力 解析　(1)该实验需要验证的结论包括：物质X可以诱导运动神经中枢中的多巴胺神经元损伤或死亡，从而导致帕金森病的发生；机体效应细胞毒性T细胞表面存在A受体时，会导致帕金森病情加重，而在对照组中无此现象。因此该实验涉及两个自变量，小鼠的生长状况和注射液体量为无关变量，应保持相同且适宜。(3)①注射物质X使正常小鼠产生了抗多巴胺神经元表面蛋白的抗体，说明激发了小鼠的体液免疫。综上所述，帕金森病与神经调节及免疫调节异常有关。②运动神经中枢中的多巴胺神经元损伤或死亡，从而导致帕金森病的发生，多巴胺不能正常发挥作用，推测帕金森病的个体症状为肌无力。 6．(2023·杭州高三模拟)某公司研发的抵抗新型冠状病毒的W疫苗在第一次接种后抵抗新型冠状病毒的有效性较低，且至少要到12天才开始发挥保护作用。临床显示，双剂疫苗的接种效果明显好于单剂(单剂：只注射1次疫苗；双剂：一段时间内连续注射2次疫苗)。研究发现该疫苗在大猩猩身上也能得到类似结果。请设计实验验证双剂疫苗接种效果好于单剂疫苗。 实验材料：实验用大猩猩若干只；用缓冲液X配制的W疫苗；缓冲液X；新型冠状病毒毒株；注射针筒若干；新型冠状病毒血清抗体含量检测试剂；新型冠状病毒核酸检测试剂；其他相关材料。 (要求与说明：注射第一剂与第二剂疫苗的时间间隔以及由于时间延长导致的免疫力改变不作考虑；血清抗体含量检测试剂以及核酸检测试剂的具体使用方法不作要求) (1)实验思路： ①将若干只生理状况相同且__________________检测阴性的健康大猩猩随机均分为A、B、C三组； ②________________________________________，C组注射等量缓冲液X 2次； ③________________________________________________________________________，并记录数据； ④____________________________，一段时间后，检测并记录核酸检测呈阳性的大猩猩数量； ⑤对上述所得的实验数据进行分析与处理。 (2)请根据新型冠状病毒抗体含量和核酸阳性百分率设计横坐标为组别的柱状图，用于记录相关实验结果。 (3)分析与讨论 ①分离提取多次接种W疫苗的大猩猩的血清抗体用来治疗患者，这种免疫方式称为__________。 ②根据临床观察，接种W疫苗12天之后才发挥作用的原因是12天后机体才能产生足够数量的________与抗体。 ③最新研究发现，原来研制的新型冠状病毒疫苗对新产生的新型冠状病毒变种的预防效果明显下降，可能的原因之一是新型冠状病毒变异导致表面蛋白(抗原)结构发生改变，原来的________与抗体对其识别能力下降。 答案　(1)①(新型冠状病毒)核酸与抗体　②A组注射缓冲液X配制的W疫苗和等量缓冲液X各1次，B组注射等量缓冲液X配制的W疫苗2次 ③第12天后检测血液中(新型冠状病毒)抗体的含量　④三组均接种等量且适量的新型冠状病毒 (2)如图所示 (3)①被动免疫　②效应细胞(效应B细胞和效应细胞毒性T细胞)　③记忆细胞 解析　(1)根据实验目的和给出的实验材料及实验分组情况，可知完整的实验思路为：①将若干只生理状况相同且(新型冠状病毒)核酸与抗体检测均为阴性的健康大猩猩随机均分为A、B、C三组；②A组注射缓冲液X配制的W疫苗和等量缓冲液X各1次，B组注射等量缓冲液X配制的W疫苗2次，C组注射等量缓冲液X 2次；③因为抵抗新型冠状病毒的W疫苗在第一次接种后至少要到12天才开始发挥保护作用，因此第12天后检测血液中(新型冠状病毒)抗体的含量，并记录数据；④三组均接种等量且适量的新型冠状病毒，一段时间后，检测并记录核酸检测呈阳性的大猩猩数量；⑤对上述所得的实验数据进行分析与处理。(2)因为是验证性实验，要符合“双剂疫苗接种效果好于单剂疫苗”，因为A组注射缓冲液X配制的W疫苗和等量缓冲液X各1次，B组注射等量缓冲液X配制的W疫苗2次，C组注射等量缓冲液X 2次，且第12天后检测血液中(新型冠状病毒)抗体的含量，因此抗体含量为：B组＞A组＞C组，且C组不产生抗体，即抗体含量为0，核酸阳性百分率为：C组＞A组＞B组，故绘制柱状图见答案。(3)①注射抗体属于被动免疫。②由于特异性免疫需要一段时间，即12天后才能产生足够数量的效应细胞与抗体，因此接种W疫苗12天之后才发挥作用。③注射疫苗的主要作用是形成记忆细胞和抗体，记忆细胞和抗体能特异性识别抗原，如果新型冠状病毒变异导致表面蛋白(抗原)结构发生改变，则原来的记忆细胞与抗体对新型冠状病毒表面蛋白(抗原)的识别能力下降。 7．神经细胞外的Ca2＋对Na＋的内流具有竞争性抑制作用(Ca2＋能与Na＋竞争载体结合位点)，称为膜屏障作用。为验证膜屏障作用，请完善以下实验思路，并进行分析与讨论。 (说明：本实验提供一根神经纤维。生物信号采集仪能显示记录电极处的电位变化，实验中标本用任氏液浸润。任氏液中含有Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Cl－等，可根据实验需要，对成分含量进行适当调整) (1)实验思路： ①实验1：连接神经纤维与生物信号采集仪等，对神经纤维施加一定刺激，在显示屏上出现一次电位变化，并记录。 ②实验2：进行解除竞争性抑制实验，具体措施：_______________________________ __________________________________________________________________________。 ③对实验结果进行处理与分析。 (2)预测实验结果：设计一个坐标系，以曲线图形式表示实验1和实验2的电位变化情况。 (3)分析与讨论： ①本实验采用的对照方式是________________。为获得电位变化曲线，生物信号采集仪的两电极的连接方式：_________________________________________________________。 ②为达实验目的，也可通过测定________________来验证膜屏障作用。 ③根据实验分析，血液中Ca2＋的含量过低，会发生抽搐的原因是______________________________________________________________________。研究发现，Ca2＋还影响着细胞的膜阈值电位，具体表现为：血钙浓度降低，膜阈值电位绝对值加大，与____________之间的差值缩小，细胞的兴奋性增加。 答案　(1)②降低任氏液中Ca2＋浓度，其他条件不变，重复实验　(2)如图所示 (3)①前后自身对照(前后对照、自身对照也给分，只写对照不给分)　一极接膜内，一极接膜外　②膜内Na＋含量的变化　③Ca2＋较少，对Na＋内流的抑制作用减弱，动作电位形成加快，神经细胞容易兴奋而使肌肉收缩　静息电位 解析　(1)神经细胞外的Ca2＋对Na＋的内流具有竞争性抑制作用，要解除竞争性抑制，需降低任氏液中Ca2＋浓度，其他条件不变，重复实验。(2)实验1存在Ca2＋的竞争性抑制作用，峰值比实验2的低，实验2解除了Ca2＋的竞争性抑制，具体曲线图见答案。(3)为验证膜屏障作用，解除了Ca2＋的竞争性抑制，再观察动作电位的变化，为自身前后对照；膜电位为膜内电位与膜外电位的差值，因此电极的一极接膜内，一极接膜外；Ca2＋较少，对Na＋内流的抑制作用减弱，动作电位形成加快，神经细胞容易兴奋而使肌肉收缩，因此血液中Ca2＋的含量过低，会发生抽搐；膜阈值电位绝对值一般小于静息电位绝对值，需要打破阈值才能使细胞兴奋，若膜阈值电位绝对值与静息电位绝对值接近，则更容易打破静息状态，细胞兴奋性增加。 谢谢！ 学科网（北京）股份有限公司 $