第十单元 第2课时 实验设计与分析（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2课时　实验设计与分析 课标要求　1.具备验证简单生物学事实的能力，能依照实验设计原则设计实验、提出或完善实验思路。2.能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订。3.能对实验现象和结果进行处理、分析和解释。4.具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，能处理和解释数据、作出合理的判断。 考点一　实验思路与实验步骤的书写 1．实验思路的设计与书写 (1)实验步骤与实验思路的区别：实验步骤的操作性强，而实验思路的概括性强。 (2)实验设计的思路 ①首先确定实验目的，判断是验证性实验还是探究性实验。 ②运用所学知识，找准实验原理，并要做到对原理理解透彻。 ③根据实验原理，对照实验目的，通过初步分析，确认变量。 ④结合实验所给的条件，选取适当的方法(简便性原则)，开始草拟具体步骤、方案，设计具体步骤后，要顺藤摸瓜，通过对实验结果(现象)的判断，分析综合得出实验结论。 ⑤实验设计中反应变量的确定和控制 设计实验时，应该根据实验目的和实验原理来确定对实验结果有影响的反应变量。同时，对其他无关变量或非研究变量应进行控制。对变量的控制所要遵循的原则是对照原则。 ⑥回归检验 看看自己设计的实验是否遵循科学性原则，紧扣实验原理来进行分析；是否有遗漏的地方；是否还有其他可能性存在，即检验实验的严密性、科学性。实验设计的检验过程最终应该对照实验原理，回归实验目的。 2．四步法——完整书写实验步骤 提醒　(1)面对实验设计题，首先要找到实验目的，实验目的在题干信息中有明确的关键词，比如，“验证……”、“探究……”、“假设……”、“……是否……”、“判断……”、“如何……”等。一般根据目的可直接判断出是验证性实验还是探究性实验，这是做实验设计题的第一步。(2)如何科学设计实验组和对照组，这是解实验设计题的关键。绝大多数实验题中都给出了材料、用具、试剂等信息，这是很好的提示。比如，在探究pH对酶活性影响的实验中，会给出“HCl溶液、NaOH溶液、蒸馏水”信息，这就提示设计酸性、碱性、中性三组对照。(3)实验步骤的划分是最易考查的环节，常见步骤为三步，如第一步分组、第二步施加变量、第三步培养观察。遗传实验中，常见步骤：第一步亲本杂交，第二步F1自交(或测交)，第三步对F2的统计观察。步骤划分的技巧是装置构建的过程或杂交实验的流程。比如，在验证甲状腺激素促进幼小动物发育的实验中，第一步应该对三个水槽进行处理，分组、编号、放入等量相同的清水、等量相同的蝌蚪；第二步是施加变量影响，第一组饲喂适量的含有甲状腺激素的饲料、第二组饲喂等量的含甲状腺激素抑制剂的饲料、第三组饲喂等量的普通饲料；第三步是在相同且适宜的环境条件下培养观察。从装置的构建到得出不同实验结果的过程或从亲本杂交到预期个体出现的过程，其实就是实验思路，该思路如果能清晰地构建出来，则步骤划分为三步或四步是一目了然的。(4)在分组时一定不要忘记对各组进行编号，如1、2、3或A、B、C等，编号的目的是使思路清晰，在后续的步骤中便于指代描述。在叙述实验步骤时，特别是施加变量的步骤，一定要对添加物的用量加以限定，第一组指明用量，后续组用“等量”一词。(5)实验结果就是实验现象，在叙述时一定要写具体，不能笼统地综合描述。(6)结论的叙述是有规律的，即都是实验目的或实验课题或实验假设语句的变形，将疑问句改为肯定句即可。比如，在验证性实验中，目的是“验证胰岛素有降低血糖的功能”，则结论就对应为“胰岛素有降低血糖的功能”；在探究性实验中，目的是“假设青霉素有抑制细菌繁殖的功能，……验证假说是否正确”，则结论就对应为“若……，则说明青霉素有抑制细菌繁殖的功能；若……，则说明青霉素没有抑制细菌繁殖的功能”。(7)最后还要注意验证性实验的结果和结论是唯一的，不需要讨论。探究性实验的结果和结论需要讨论，一个结果对应一个结论，答题模型为“若……，则……”。 1．(2024·杭州第二中学高三校考)光合作用受多种因素影响，为探究氮素供应形态对植物光合作用的影响，研究人员以粳稻为实验材料，在人工气候室利用无土栽培技术进行了相关实验，部分结果如表所示。 处理措施检测结果 硝态氮正常浓度CO2 硝态氮高浓度CO2 X 氨态氮高浓度CO2 叶绿素SPAD值 50 51 42 44 表观光合速率 17.5 21.5 35 42.8 注：SPAD值与叶绿素含量呈正相关，表观光合速率单位为μmol·m－2·s－1。 请回答下列问题： (1)在配制无土栽培培养液时除了考虑各种矿质元素的种类和比例外，为保证植物正常生长，还需要考虑______________________等理化指标(答出两点即可)。 (2)表中X处理措施应为________________。据表中数据分析，能够显著提高该水稻表观光合速率的氮素供应形态是__________，从光合作用的角度分析，该种形态的氮素使表观光合速率提高的原因可能是__________________________________________________________。 (3)在水稻结实前，农民会适当多施钾肥，促进光合作用产物从叶片运至果实。请以灌浆期(即将结出籽粒)的水稻作为实验材料，用同位素示踪法设计实验(写出实验思路即可)，验证钾离子具有上述作用。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)pH、渗透压、温度、溶氧量等　(2)氨态氮正常浓度CO2　氨态氮　有利于光合作用有关酶的合成(或提高光合作用有关酶的活性或有利于光合作用产物的运输)　(3)将生长状态一致的灌浆期水稻均分为两组，一组施用正常量钾肥，另一组施用过量钾肥，其他营养条件相同，两组水稻均在14CO2气体环境中生长，一段时间后分别检测两组水稻叶片和籽粒的放射性并进行比较 解析　(2)该实验的自变量为氮素供应形态和CO2的浓度，根据表格数据分析，X处理措施应为氨态氮正常浓度CO2。由表格可知，在施用氨态氮时，无论是正常CO2浓度还是高CO2浓度，表观光合速率均大于施用硝态氮的实验组，所以能够显著提高该水稻表观光合速率的氮素供应形态是氨态氮。从光合作用的角度分析，该种形态的氮素使表观光合速率提高的原因可能是有利于光合作用有关酶的合成(或提高光合作用有关酶的活性或有利于光合作用产物的运输)。(3)验证钾离子促进光合作用产物从叶片运至果实，实验的自变量是施用钾肥的量，可用14CO2气体作为光合作用的原料，通过检测放射性比较因变量。 2．(2023·温州高三模拟)类风湿性关节炎症状以关节慢性炎症为主。现要研究一种新药——新风胶囊(XFC)对类风湿性关节炎的疗效，药效以大鼠足跖的长度为指标。请根据下列提供的材料与用具完成有关问题： 材料与用具：XFC混悬液，LEF混悬液(治疗类风湿性关节炎的一种有效药物)，生理盐水，正常大鼠40只，类风湿性关节炎模型大鼠120只，大鼠饲料等。 注意：给药方式为灌胃；药物的疗效在连续给药30天后可显现。 (1)写出实验思路。 (2)设计一个用于记录实验结果的表格。 (3)可能的实验结论有：____________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)①正常大鼠编号为A；类风湿性关节炎模型大鼠随机均分为3组，分别编号为B、C、D。 ②测量每只大鼠的足跖长度并记录。 ③C组每只大鼠灌胃适量的LEF混悬液，D组每只大鼠灌胃等量的XFC混悬液，A、B两组每只大鼠灌胃等量的生理盐水。 ④四组大鼠饲喂适量且等量的大鼠饲料，在适宜且相同条件下饲养。 ⑤连续给药30天后，测量大鼠足跖的长度并记录。 ⑥统计分析数据。 (2)大鼠足跖长度结果记录表 组别 A B C D 给药前足跖的长度 给药后30天足跖的长度 (3)①XFC对类风湿性关节炎有疗效，且效果比LEF更好； ②XFC对类风湿性关节炎有疗效，且效果与LEF相近； ③XFC对类风湿性关节炎有疗效，但效果比LEF差； ④XFC对类风湿性关节炎没有疗效 解析　(2)分A、B、C、D四组，分别记录给药前足跖的长度和给药后30天足跖的长度。具体表格见答案。(3)本实验是探究性实验，XFC对类风湿性关节炎是否有疗效以及疗效是否强于LEF存在不确定性。 考点二　完善实验步骤的书写 1．此类题目通常给出实验目的和实验原理，并且提供不完整的实验方案、步骤，要求学生结合实验目的和实验原理，补充完善实验方案、步骤。 2．“五看法”把握评价、修订或完善实验设计 3．为验证海参肽能够有效改善糖尿病小鼠的血糖调节能力和有效抑制糖尿病小鼠体内炎症反应水平。根据以下提供的实验材料与用具，完善实验思路，预测实验结果并进行讨论与分析。 材料与用具：正常小鼠、糖尿病小鼠、盐酸二甲双胍肠溶片(可增强胰岛素的降血糖作用，但对炎症反应的抑制作用不明显)、海参肽(灌胃给药)、清水、普通饲料。 (要求与说明：炎症反应的反应标志物为巨噬细胞分泌的细胞因子IL－6、TNF-α等含量升高；实验条件适宜) (1)实验分组分别是甲组：正常小鼠＋灌胃清水；乙组：糖尿病小鼠＋灌胃清水；丙组：______________________________，丁组：________________________，各组饲喂等量普通饲料。一段时间后，测定各组的血糖浓度和IL－6含量。 (2)预测实验结果(设计一个坐标，用柱形图表示检测结果)。 (3)讨论与分析： ①盐酸二甲双胍肠溶片在该实验中的作用是______________。小鼠在灌胃盐酸二甲双胍肠溶片后，血液中胰高血糖素与胰岛素含量的比值________。 ②海参肽可显著提高小鼠单核细胞、巨噬细胞吞噬功能，表明海参肽对小鼠______________________功能均有明显的增强作用。巨噬细胞分泌的TNF-α会抑制__________载体蛋白的表达，直接导致机体胰岛素促进葡萄糖摄取和利用的效率下降。 答案　(1)糖尿病小鼠＋灌胃盐酸二甲双胍肠溶片　糖尿病小鼠＋灌胃海参肽　(2)如图所示 (3)①作为血糖浓度的对照组　升高　②非特异性免疫和特异性免疫　葡萄糖 4．(2023·金华高三模拟)某兴趣小组为验证某批次不合格狂犬病疫苗与有效成分含量不足有关，利用合格疫苗和荧光标记的狂犬病毒进行相关实验。请帮忙完善实验思路，预测实验结果并进行分析与讨论。 (要求与说明：抗体含量测定的方法，实验所需的仪器、试剂及持续时间等不作具体要求) 请回答下列问题： (1)实验思路： ①将若干只发育状况相似的健康成年小鼠随机分成数量相等的甲、乙、丙三组。 ②注射处理：____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③在适宜条件下饲养，抽取各组小鼠等量的血液，用____________________检测抗体的含量，并观察小鼠的健康状况。 ④________________________________________________________________________。 ⑤对测得的数据进行统计分析。 (2)预测实验结果(以坐标曲线图形式表示实验结果，将各组注射处理的情况标注在曲线图旁)。 (3)分析与讨论： ①当人被狗严重咬伤时往往要注射抗狂犬病血清和狂犬病疫苗，抗狂犬病血清的主要免疫目标是______________________；注射狂犬病疫苗属于________(填“主动免疫”或“被动免疫”)。 ②注射疫苗的实验小鼠有时会出现狂犬病病症，可能的原因是________________________________。 答案　(1)②甲组注射适量的该疫苗，乙组注射等量的合格疫苗，丙组注射等量的疫苗溶剂　③荧光标记的狂犬病毒　④每隔一段时间，重复步骤③ (2)如图所示 注射不同物质对小鼠体内抗体含量的影响曲线图 (3)①细胞外的狂犬病毒　主动免疫　②疫苗中含有致病的狂犬病毒 解析　(1)实验中需要设置对照组，空白对照组为注射等量疫苗溶剂。注射疫苗的小鼠会发生主动免疫而产生抗体，并分泌到血浆中，所以可以通过检测血浆中抗体的含量多少来判断疫苗中有效成分含量的多少，检测抗体含量可以用材料中提供的荧光标记的狂犬病毒，因为其可与抗体特异性结合。由于疫苗作用需要时间，所以需要重复多次抽取血液检测抗体含量，直到抗体含量不再变化。(2)作图时，以时间为横坐标，抗体含量或者荧光量为纵坐标，画出三组实验的抗体含量随时间的变化情况；注射狂犬病疫苗前，机体的抗体含量为0，所以三组曲线均从0开始画；注射合格疫苗的机体产生的抗体最多，注射不合格疫苗的机体产生的抗体较少，注射疫苗溶剂的机体几乎不产生抗体。(3)注射抗狂犬病血清属于被动免疫，主要免疫目标是细胞外的狂犬病毒；注射狂犬病疫苗属于主动免疫。疫苗是灭活或者活性减弱的病毒，注射疫苗的实验小鼠有时会出现狂犬病病症，可能原因是灭活不彻底，疫苗中含有致病的狂犬病毒。 考点三　实验步骤的纠错 此类题目通常提供错误的实验设计，要求学生在熟悉实验原理的基础上，找出错误并予以改正。 判断流程： 步骤及操作错误分析主要有以下情况： (1)漏做或顺序颠倒某个实验步骤； (2)操作方法错误； (3)有没有设置对照，如果有，看对照设计是否合理； (4)实验是否遵循了单一变量原则； (5)实验是否具有偶然性； (6)有无更为简单的实验方案； (7)实验能否顺利完成； (8)实验的安全性如何。 5．某研究小组为验证糖尿病是由于胰岛素缺乏引起的，设计了以下实验： 实验材料：健康且年龄、大小等相同的小鼠若干，胰岛素，本尼迪特试剂及其他必需用品。 实验步骤： 第一步：随机选择2只小鼠，切除其中一只小鼠的胰腺，另一只小鼠不切除胰腺但做相应的切割处理。 第二步：一段时间后分别收集小鼠适量的尿液于试管中，然后滴加本尼迪特试剂，观察颜色变化。 第三步：给切除胰腺的小鼠喂食适量的胰岛素，一段时间后收集适量的尿液于试管中，滴加本尼迪特试剂，观察颜色变化。 请根据以上内容回答问题： 指出上述实验步骤中的3项错误： (1)________________________________________________________________________。 (2)________________________________________________________________________。 (3)________________________________________________________________________。 答案　(1)第一步：选择2只小鼠(小鼠的数量太少) (2)第二步、第三步：滴加本尼迪特试剂，观察颜色变化(无水浴加热)　(3)第三步：给切除胰腺的小鼠喂食适量的胰岛素(胰岛素不能喂食) 解析　(1)第一步：随机选择2只小鼠，小鼠数量太少，不能排除偶然因素对实验结果的影响。(2)第二步、第三步：滴加本尼迪特试剂，需要水浴加热，才能观察到颜色变化。(3)第三步：给切除胰腺的小鼠喂食适量的胰岛素，胰岛素喂食，会因被消化而失去活性。 6．(2024·舟山高三联考)阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)等是由基因、生活方式和环境因素共同作用的结果和部分由特定的基因变化引起的一类病程不可逆的神经衰退性疾病综合征，常表现为语言、记忆、注意力等认知功能减退及人格及行为障碍。电突触是两个神经元细胞膜上由跨膜连接蛋白形成的通道，允许细胞内液从一个细胞流到另一个细胞。回答下列问题： (1)如图表示造血干细胞(HSC)动员的机制。粒细胞集落刺激因子(G－CSF)刺激骨髓中的伤害性感受神经元，促进神经纤维末梢中的__________与突触前膜融合，释放神经肽(CGRP)，CGRP作为一种__________，可作用于HSC的________(填细胞结构)上的受体，促进HSC迁移至血管中。 (2)AD患者脑部大多有β-淀粉样蛋白(Αβ)沉积形成的斑块且患者神经元会发生“过劳死”。淀粉样前体蛋白(APP)的酶切片段被分泌到细胞外发挥功能，其中一段会形成Αβ，以往针对Αβ研发的药物在近年均被证明无效。科学家研究APP其他酶切片段(如sAPPα)，发现sAPPα中一个由17个氨基酸组成的多肽片段(APP17mer)具有sAPPα的生理功能。为探究该多肽在生物个体水平是否有效，有人设计了以下实验方案：将同一批正常小鼠分为两组，一组为实验组，一组为对照组。 组别 实验处理 检测 实验组 给小鼠喂食人工合成的该多肽片段(APP17mer) 分别检测实验组和对照组小鼠海马区神经元的电信号 对照组 给小鼠喂食清水 ①请指出该实验方案存在的缺陷：___________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②请改进本实验方案(写出实验组和对照组处理)：____________________________。 答案　(1)突触小泡　神经递质(或信号分子)　细胞膜　(2)①多肽不可通过喂食方式给药；对照组不应喂食清水　②改进：需要对实验组小鼠海马区局部直接给药(APP17mer)，比如注射等；应对对照组小鼠海马区局部直接注射等量生理盐水(或对对照组小鼠海马区局部直接注射等量的其他无效多肽) 考点四　预测实验结果——文字型、表格型、统计图型 1．用实例比较探究性实验与验证性实验 项目 探究性实验 验证性实验 实验名称 鉴定某人是否出现糖尿 验证某糖尿病患者尿液中含葡萄糖 实验原理 相同(本尼迪特试剂与可溶性还原糖在水浴加热的条件下相互作用出现红黄色沉淀) 实验步骤 相同(取尿液后加本尼迪特试剂水浴加热，观察实验现象) 预期实验现象及结果 出现或不出现红黄色沉淀 出现红黄色沉淀 实验结论 若出现红黄色沉淀，证明此人出现糖尿；若不出现红黄色沉淀，证明此人未出现糖尿 糖尿病患者尿液中含葡萄糖 提醒　(1)验证性实验的结果和结论是确定的，依据自变量与因变量的关系，可用逆推法，由结论推出相应的结果。 (2)探究性实验的结果和结论是不确定的，应先把自变量与因变量所对应的各种关系都考虑到，然后用逆推法描述出各种可能出现的结果。 2．利用表格呈现实验结果 (1)表格的设计应当从自变量和因变量上展开，通常有两种模式 ①单因子变量表格的模式 自变量 …… …… …… 因变量 ②多因子变量表格的模式 项目 自变量B …… …… 自变量A 因变量 …… (2)表格的设计方法 3．利用统计图呈现实验结果 (1)利用曲线图呈现实验结果 以曲线图的形式表示时，通常以横坐标表示自变量，纵坐标表示因变量，并在坐标轴上标注单位或符号。曲线图的绘制方法总结如下： (2)利用直方图呈现实验结果 以直方图的形式表示时，通常以横坐标表示自变量，纵坐标表示因变量，并在坐标轴上标注单位或符号。直方图的绘制方法总结如下： 7．(文字型)果蝇(2n＝8)性别决定方式为XY型，基因A(a)控制棒眼与圆眼，基因B(b)控制长翅与残翅。科研人员让一对长翅圆眼果蝇交配得到F1，其表型及比例如表。不考虑X和Y染色体的同源区段，也不考虑交叉互换和突变，回答下列问题： ♀ ♂ 残翅圆眼∶长翅圆眼＝2∶5 残翅棒眼∶长翅棒眼∶残翅圆眼∶长翅圆眼＝1∶3∶1∶3 (1)果蝇的眼型性状中，圆眼是__________且相关基因位于________染色体上。 (2)亲代雌雄果蝇的基因型分别为______________、________________。 (3)请设计简便杂交实验，探究F1长翅圆眼雌果蝇中致死基因型是哪一种。 让F1纯合长翅圆眼雄果蝇与________________， 若__________________，则说明是BBXAXA致死； 若__________________，则说明是BBXAXa致死。 答案　(1)显性性状　X　(2)BbXAXa　BbXAY　(3)纯合的长翅棒眼雌果蝇杂交　子代中有雌果蝇(或子代中雌性∶雄性＝1∶1)　子代中无雌果蝇(或子代全为雄性) 解析　(1)亲代双亲均为圆眼，杂交子代中雌性皆为圆眼，雄性中圆眼∶棒眼＝1∶1，说明圆眼为显性性状，棒眼为隐性性状，又因为子代中无棒眼雌性，说明该性状遗传与性别相关联，故眼型性状为伴X染色体遗传。(2)杂交子代中雌性中残翅∶长翅＝2∶5，雄性中残翅∶长翅＝1∶3，说明长翅为显性性状且为常染色体遗传，亲本为长翅圆眼雄果蝇和长翅圆眼雌果蝇，根据子代的表型可判定亲本的基因型分别为BbXAXa和BbXAY。(3)根据亲代基因型可知，F1中雌性圆眼长翅∶圆眼残翅比例应为(1BBXAXA＋1BBXAXa＋2BbXAXA＋2BbXAXa)∶(1bbXAXA＋1bbXAXa)＝6∶2，而实际比例为5∶2，因此可判定基因型为BBXAXA或BBXAXa的个体死亡，若要获得更明确的结论，应该用纯合的长翅圆眼雄果蝇(BBXAY)与纯合的长翅棒眼雌果蝇(BBXaXa)进行杂交实验，后代基因型为BBXAXa、BBXaY，将子代培养在特定的实验环境中观察其子代表型及比例。若基因型为BBXAXA的个体不能正常发育存活，则子代中有雌果蝇(或子代中雌性∶雄性＝1∶1)；若基因型为BBXAXa的个体不能正常发育存活，则子代中无雌果蝇(或子代全为雄性)。 8．(表格型)在癌细胞中，组蛋白去乙酰化酶的过度表达导致组蛋白去乙酰化的作用增强，从而使DNA与组蛋白紧密结合，不利于染色体上抑癌基因的表达。组蛋白乙酰化则发挥相反的作用。丁酸钠是一种组蛋白去乙酰化酶抑制剂，为研究不同浓度丁酸钠对癌细胞增殖的影响，进行了以下实验： (1)实验材料、主要试剂和仪器： 人肺癌细胞、癌细胞培养液、不同浓度(5、15、25 mmol·L－1)丁酸钠溶液、生理盐水、胰蛋白酶、离心机、卡氏瓶若干、CO2培养箱等。 (2)实验思路： ①取卡氏瓶若干，分别加入等量的癌细胞培养液和人肺癌细胞，随机均分为____________组。 ②实验组：在卡氏瓶中再分别加入________________________________；对照组：加入等量生理盐水。 ③将各组卡氏瓶置于__________中培养，24 h、48 h和72 h后加胰蛋白酶消化成________________后离心，测定各组的细胞增殖率。 ④统计并分析实验数据。 请设计一个表格用于实验数据记录。 (3)实验结果： 与对照组比较，实验组细胞增殖率明显降低，并与浓度和时间呈正相关。 (4)①丁酸钠通过提高癌细胞_____________________________________________________， 使染色质特定区域结构松散，从而使____________表达，诱导细胞分化与凋亡。 ②X射线可破坏DNA结构从而可用于治疗癌症。推测丁酸钠联合X射线照射治疗效果更佳的可能原因是______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(2)①四　②适量且等量不同浓度丁酸钠溶液　③CO2培养箱　单细胞悬液(或细胞悬液) ④表：不同浓度丁酸钠作用24 h、48 h和72 h后各组肺癌细胞增殖率 分组 细胞增殖率% 24 h 48 h 72 h 对照组 实验组/(mmol·L－1) 5 15 25 (4)①组蛋白的乙酰化　抑癌基因　②丁酸钠促进组蛋白乙酰化，使组蛋白与DNA松散，DNA更易被X射线破坏 9．(曲线图型)细胞分裂素对离体的绿色子叶有增重和保绿作用，可通过测定鲜重和叶绿素含量随时间的变化来衡量。为了验证5 μg·mL－1的细胞分裂素溶液具有该作用，请根据以下提供的实验材料和用具完善实验思路，预测实验结果并分析。 实验材料和用具：符合要求的大小、状态一致的离体黄瓜绿色子叶140片、5 μg·mL－1的细胞分裂素溶液、蒸馏水、7个培养皿等所需材料和用具。 (要求与说明：实验持续72 h，每24 h测定一次，具体操作过程和测定方法不作要求。每次测定叶绿素含量需破坏细胞) (1)实验思路：____________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)预测实验结果(请设计一个坐标系，并绘制预测的鲜重、叶绿素含量的变化曲线)。 (3)实验分析：置于黑暗条件下培养的原因是__________________________________ _______________________________________________________________________。 答案　(1)①选大小、状态一致的黄瓜绿色子叶140片，先取其中20片子叶依次测定鲜重和叶绿素含量，并记录。剩余120片均分为A、B两组，每组设三个培养皿，各放入20片子叶。②A组各培养皿加入适量5 μg·mL－1的细胞分裂素溶液，B组各培养皿加入等量蒸馏水。③盖上培养皿盖，置于黑暗及其他适宜条件下培养。④每24小时从A、B组各取一个培养皿中20片子叶，依次测定鲜重和叶绿素含量，并记录。⑤对所得实验数据进行分析与处理 (2)如图所示 (四条线只要趋势正确即可，B组鲜重若画成不变也可，A组叶绿素含量画成不变也可，但B组鲜重若画成下降错误，A组或B组叶绿素含量画成上升错误) (3)防止光照下绿色子叶光合作用及合成叶绿素(对鲜重和叶绿素含量产生影响) 1．(2023·海南，16节选)海南是我国火龙果的主要种植区之一。由于火龙果是长日植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。 回答下列问题： (1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是________；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第____________条。 (2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是________________，该光源的最佳补光时间是__________小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是____________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)叶绿素(或叶绿素a和叶绿素b)　一和二　(2)红光＋蓝光　6　不同的补光光源条件下，红光＋蓝光光源组平均花朵数均最多 解析　 (2)根据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光＋蓝光，因为在不同补光光源条件下，红光＋蓝光组平均花朵数均最多，该光源的补光时间是6小时/天时平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6小时/天。 2．(2023·天津，14)某种蜂将幼虫生产在某种寄主动物的身体里，研究人员发现幼虫羽化成功率与寄主肠道菌群有关，得到如下表结论： 菌种 1 2 3 4 5 6 醋酸杆菌A ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ 芽孢杆菌B ＋ － － ＋ － － 菌C ＋ － － － ＋ － 菌D ＋ － － － － ＋ 注：“＋”代表存在这种菌，“－”代表不存在这种菌。 (1)根据第____________列，在有菌A的情况下，菌________会进一步促进提高幼蜂羽化率。 (2)研究人员对幼蜂寄生可能造成的影响进行研究。 ①研究发现幼蜂会分泌一种物质，类似于人体内胰岛素的作用，则其作用可以是促进__________物质转化为脂质。 ②研究还发现，幼蜂的存在会导致寄主体内脂肪酶活性降低，这是通过________________的方式使寄主积累脂质。 ③研究还需要知道幼蜂是否对寄主体内脂质合成量有影响，结合以上实验结果，请设计实验探究：__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)1、3、4、5、6　B　(2)①糖类　②减少脂肪的分解　③将生长状况相近的寄主动物随机分为两组，分别测定动物的脂质含量，一组让幼蜂寄生，一组不作处理，并分别检测脂质含量；一段时间后，检测、比较两组寄主动物处理前后脂质含量的变化 解析　(1)结合题意可知，菌A是醋酸杆菌，表中第1、3、4、5和6列中均有菌A存在，与第3列对比，结合羽化率数据可知，在有菌A的情况下，菌B会进一步促进提高幼蜂羽化率。(2)①研究发现幼蜂会分泌一种物质，类似于人体内胰岛素的作用，由于胰岛素具有降血糖作用，则其作用可以是促进糖类物质转化为脂质。②研究还发现，幼蜂的存在会导致寄主体内脂肪酶活性降低，这是通过减少脂肪的分解的方式使寄主积累脂质。③研究幼蜂是否对寄主体内脂质合成量有影响，自变量应为是否有幼蜂寄生，因变量为寄主体内脂质含量变化，实验设计见答案。 3．(2022·浙江6月选考，30)为研究物质X对高血糖症状的缓解作用，根据提供的实验材料，完善实验思路，预测实验结果，并进行分析与讨论。 实验材料：适龄、血糖正常的健康雄性小鼠若干只，药物S(用生理盐水配制)，物质X(用生理盐水配制)，生理盐水等。 (要求与说明：实验中涉及的剂量不作具体要求。小鼠血糖值>11.1 mmol/L，定为高血糖模型小鼠。饲养条件适宜) 回答下列问题： (1)完善实验思路： ①适应性饲养：选取小鼠若干只，随机均分成甲、乙、丙3组。正常饲养数天，每天测量小鼠的血糖，计算平均值。 ②药物S处理： 甲组：每天每只小鼠腹腔注射一定量生理盐水。 乙组：每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S。 丙组：________________________________________________________________________。 连续处理数天，每天测量小鼠的血糖，计算平均值，直至建成高血糖模型小鼠。 ③物质X处理： 甲组：________________________________________________________________________。 乙组：每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水。 丙组：________________________________________________________________________。 连续处理若干天，每天测量小鼠的血糖，计算平均值。 (2)预测实验结果： 设计一张表格，并将实验各阶段的预期实验结果填入表中。 (3)分析与讨论： 已知药物S的给药途径有腹腔注射和灌胃等，药物S的浓度和给药途径都会影响高血糖模型小鼠的建模。若要研究使用药物S快速建成高血糖模型小鼠，则可通过________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 以确定快速建模所需药物S的适宜浓度和给药途径的组合。 答案　(1)②每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S　③每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水　每天每只小鼠灌胃一定量物质X　(2)如表所示 组别 实验阶段 适应性饲养 药物S处理 物质X处理 甲组 正常 正常 正常 乙组 正常 逐渐升高至>11.1 mmol/L >11.1 mmol/L 丙组 正常 逐渐升高至>11.1 mmol/L 逐渐下降，但高于正常水平 (3)设置一系列浓度梯度的药物S，每个浓度进行不同的给药途径，比较不同组合建模成功所需的时间 解析　(1)适应性饲养使小鼠适应实验环境，正常饲养小鼠数天，甲、乙、丙3组小鼠的血糖值正常。药物S处理时甲组：每天每只小鼠腹腔注射一定量生理盐水，则甲组作为对照组。该实验的目的是研究物质X对高血糖症状的缓解作用，需要药物处理乙组和丙组使小鼠出现高血糖症状，因此药物S处理时乙组和丙组：每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S。在物质X处理时乙组作为对照组，丙组作为实验组，一组没有物质X，一组有物质X，以探究物质X对高血糖症状的缓解作用。物质X处理时，遵循实验单一变量原则，乙组给药途径是灌胃，则甲组作为空白对照，甲组：每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水；乙组：每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水；丙组：每天每只小鼠灌胃一定量物质X。(2)该实验将小鼠分为甲、乙、丙3组，进行三个阶段实验，即适应性饲养阶段、药物S处理、物质X处理，记录血糖值变化。正常饲养数天，甲、乙、丙3组小鼠的血糖值正常。甲组作为对照组，均是生理盐水处理，因此甲组在药物S处理和物质X处理时所测得的血糖值正常；小鼠血糖值>11.1 mmol/L，定为高血糖模型小鼠，药物S处理阶段，乙组小鼠腹腔注射一定量药物S，会使血糖升高，逐渐升高至>11.1 mmol/L；物质X处理阶段乙组小鼠灌胃一定量生理盐水，不会缓解高血糖症状，血糖值依然>11.1 mmol/L；药物S处理阶段，丙组小鼠腹腔注射一定量药物S，会使血糖升高，逐渐升高至>11.1 mmol/L；如果物质X对高血糖症状有缓解作用，则物质X处理阶段丙组小鼠血糖值逐渐下降，但高于正常水平。实验各阶段的预期实验结果见答案表格。(3)要使用药物S快速建成高血糖模型小鼠，需要明确建模成功所需的时间快时的药物S浓度，同时也需要确定哪种给药途径建模成功所需的时间快，因此将具体的药物S浓度和给药途径组合起来以确定建模成功所需的时间，可通过设置一系列浓度梯度的药物S，每个浓度进行不同的给药途径，比较不同组合建模成功所需的时间，以确定快速建模所需药物S的适宜浓度和给药途径的组合。 课时精练 1．(2024·宁波高三联考)为研究青蒿琥酯对小鼠体内宫颈癌细胞的抑制作用，根据提供的实验材料完善实验思路，预测实验结果并进行分析讨论。 实验材料：小鼠宫颈癌细胞、生理状况相同的同周龄雌性健康小鼠若干只、青蒿琥酯溶液(用生理盐水配制)、顺铂溶液(抗癌药物，用生理盐水配制)、生理盐水、电子天平等。 回答下列问题： (1)完善实验思路： ①取适量小鼠宫颈癌细胞稀释成单细胞悬液，无菌条件下接种于生理状况相同的同周龄雌性健康小鼠左后肢背部皮下，适宜条件下饲养，选出已成瘤(瘤直径相同且>5 mm)的小鼠240只，随机均分成3组： 甲组：每天给每只小鼠腹腔注射适量生理盐水，作为肿瘤对照组； 乙组：______________________________________________，作为阳性对照组； 丙组：________________________________________________________________________； 另取__________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________， 作为正常对照组，编号丁组。 ②连续处理若干天，每隔10天取出各组中20只小鼠的移植瘤，精确称量其质量并记录，通过与________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________比较，计算各组的抑瘤率。 (2)根据实验步骤，设计实验数据记录表。 (3)分析与讨论： ①分析结果发现：用顺铂、青蒿琥酯处理的小鼠抑瘤率相近，但顺铂处理后的小鼠生存状态较差，推测顺铂抑制宫颈癌细胞的特异性______。 ②小鼠依靠体内的________________细胞对抗宫颈癌细胞。进一步研究发现青蒿琥酯可能是通过促进移植瘤小鼠的T淋巴细胞增殖发挥其抗瘤活性。为验证上述作用并确定青蒿琥酯作用的适宜浓度，设计实验：________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)①每天给每只小鼠腹腔注射等量顺铂溶液　每天给每只小鼠腹腔注射等量青蒿琥酯溶液　80只生理状况相同的同周龄雌性健康的无移植瘤小鼠，每天给每只小鼠注射等量生理盐水　②肿瘤对照组(甲组)的平均瘤质量 (2)各组小鼠移植瘤质量及抑瘤率记录表 处理时间(天) 甲组 乙组 丙组 移植瘤质量 抑瘤率 移植瘤质量 抑瘤率 移植瘤质量 抑瘤率 10 20 30 40 注：表格中丁组(正常对照组)可省略，甲组的“抑瘤率”栏可省略。 (3)①较弱　②效应细胞毒性T　设置含一系列浓度梯度的青蒿琥酯溶液以及不含青蒿琥酯的细胞培养液，与对应小鼠T淋巴细胞共培养适宜时间，比较各组T淋巴细胞数量 2．(2024·绍兴高三模拟)与胰岛素治疗Ⅰ型糖尿病相比，胰岛移植具有血糖稳定、可避免低血糖发作等优势。但在供体胰岛分离过程中，容易造成外周胰岛α细胞的损伤或丢失，为研究胰岛α细胞的缺失对移植胰岛治疗Ⅰ型糖尿病的影响，研究人员进行了以下实验，请完善实验思路，预测实验结果，并进行分析与讨论。 (要求与说明：糖尿病模型小鼠的血糖浓度为25 mmol·L－1；正常小鼠的血糖浓度为6 mmol· L－1；胰高血糖素具有促进胰岛素分泌的作用；胰岛移植的具体方法不作要求；血糖浓度测定的具体方法不作要求) (1)实验思路： ①将糖尿病模型小鼠随机均分为甲、乙两组，测定小鼠的血糖浓度并记录； ②将正常胰岛移植到甲组小鼠体内，正常饲喂，每天定时测定小鼠的血糖浓度并记录； ③将____________________移植到乙组小鼠体内，正常饲喂，每天定时测定小鼠的血糖浓度并记录； ④统计分析实验7天所得数据。 (2)预测实验结果(设计一个坐标，以曲线图形式表示实验结果)。 (3)分析与讨论： ①在人体内胰岛素的功能是促进组织细胞_____________________________________ ________________________________________________________________________； 胰高血糖素作用的靶器官主要是__________；“模拟尿糖的检测”活动中使用的葡萄糖试纸可用____________试剂替代。 ②已知正常机体胰岛周围毛细血管内皮细胞能合成并分泌某种保护胰岛的物质。据此预测，7天后甲组小鼠血糖浓度将______________，原因是________________________________ ____________________________________________________________________________。 ③M同学欲通过实验研究胰岛素的生理功能，若以正常小鼠活动状况作为观察指标，注射胰岛素溶液和葡萄糖溶液的顺序应是______________________________________________ ____________________________________________________________________________。 答案　(1)③胰岛α细胞缺失的胰岛 (2)如图所示 (3)①加速摄取、储存和利用葡萄糖，抑制非糖物质转化成葡萄糖　肝脏　本尼迪特　②逐步上升　移植过程中胰岛周围毛细血管受损，胰岛缺乏保护，胰岛素分泌不足　③先注射胰岛素溶液，后注射葡萄糖溶液 解析　(1)根据题意分析可知，应将胰岛α细胞缺失的胰岛移植到乙组小鼠体内，正常饲喂，每天定时测定小鼠的血糖浓度并记录。(2)甲组小鼠具有正常的胰岛，能分泌胰岛素，使血糖浓度恢复到正常水平，乙组小鼠移植的是胰岛α细胞缺失的胰岛，不能正常分泌胰岛素，故血糖水平依然较高，具体曲线图见答案。(3)①胰岛素的功能是促进组织细胞加速摄取、储存和利用葡萄糖，抑制非糖物质转化成葡萄糖；胰高血糖素的功能是促进肝糖原分解，非糖物质转化为葡萄糖，故其作用的靶器官主要是肝脏。“模拟尿糖的检测”活动中使用的葡萄糖试纸可用本尼迪特试剂替代，即在模拟尿糖的检测时，在适量检测液体中加入适量本尼迪特试剂振荡摇匀后，进行水浴加热，观察颜色变化。②甲组小鼠移植过程中胰岛周围毛细血管受损，胰岛缺乏保护，胰岛素分泌不足，导致7天后甲组小鼠血糖浓度将逐步上升。③在研究胰岛素的生理功能的实验设计中，若以正常小鼠活动状况作为观察指标，注射胰岛素溶液和葡萄糖溶液的顺序应是先注射胰岛素溶液，使小鼠血糖降低出现低血糖症状(活动能力降低、嗜睡甚至昏厥的情况)后注射葡萄糖溶液，观察小鼠低血糖症状是否缓解。如果先注射葡萄糖溶液，再注射胰岛素溶液，小鼠的活动状况几乎不会受什么影响，即无法以小鼠活动状况作为观察指标。 3．(2024·台州高三联考)对二甲苯(PX)是一种广泛应用于化工产业的芳香烃类物质，具有刺激性，会对眼睛、生长发育等产生不利影响。某实验以非洲爪蟾蝌蚪为研究对象，发现PX会影响蝌蚪对光点的视觉逃避行为，时间越长，抑制越明显。葡萄糖醛酸内酯(简称GA)具有解毒作用，可以缓解该现象。欲验证以上结论，请结合实验材料，设计实验。 实验材料：生长状况良好且相同的爪蟾蝌蚪若干只、体外胚胎培养液、PX母液、GA、培养皿、视觉逃避检测装置。 [要求与说明：不考虑GA加入后体积的变化，GA本身对蝌蚪无影响。视觉逃避行为以视觉逃避指数为指标(每分钟视觉逃避的次数)，具体计算不要求，实验周期为一周] (1)实验思路： ①用______________________将PX母液稀释成2 mmol/mL的PX稀释液，备用； ②取培养皿若干个，随机均分成3组，编号A、B、C； ③A组加入适量的体外胚胎培养液和适宜数目的非洲爪蟾蝌蚪，B组加入__________________和等数量非洲爪蟾蝌蚪，C组在B组基础上添加适量的GA药物； ④置于相同且适宜环境下培养，每天同一时间用视觉逃避检测装置观察非洲爪蟾蝌蚪视觉逃避行为，计算每组______________的平均值，并记录； ⑤对实验所得数据进行分析讨论。 (2)预测实验结果并绘制成曲线图。 (3)实验分析： ①非洲爪蟾蝌蚪遇强光发生的视觉逃避行为属于________反射。 ②PX对非洲爪蟾蝌蚪视觉的影响可能是使________________________________________(答出2点即可)，导致突触后膜无法去极化，进而无法形成动作电位。 ③PX处理后，非洲爪蟾蝌蚪还会出现水肿、体长下降等现象，原因可能是PX导致其________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，从而导致组织水肿、稳态失调。 答案　(1)①体外胚胎培养液　③等体积(或等量)PX稀释液　④视觉逃避指数　(2)如图所示 (3)①非条件　②从突触前膜释放的神经递质无法扩散到突触后膜；神经递质无法释放；突触后膜受体无法与神经递质结合　③血浆蛋白等含量下降，血浆渗透压下降(或组织液渗透压升高) 解析　(2)因为本实验是验证性实验，即要符合“PX会影响蝌蚪对光点的视觉逃避行为，时间越长，抑制越明显”和“葡萄糖醛酸内酯(简称GA)具有解毒作用，可以缓解该现象”，因此A组非洲爪蟾蝌蚪的视觉逃避指数最大，其次是C组，B组的视觉逃避指数最小，且随着时间越久，B组和C组非洲爪蟾蝌蚪的视觉逃避指数越小。(3)②兴奋在神经元之间的传递是通过突触完成的，突触前膜内的突触小泡含有神经递质，神经递质以胞吐的形式分泌到突触间隙，进而扩散到突触后膜，与突触后膜上的受体结合，引起突触后膜所在神经元兴奋或抑制，因此PX对非洲爪蟾蝌蚪视觉的影响可能是使从突触前膜释放的神经递质无法扩散到后膜或神经递质无法释放或突触后膜受体无法与神经递质结合，导致突触后膜无法去极化，进而无法形成动作电位。③组织水肿是在不同条件下，组织液渗透压升高或血浆渗透压下降，使血浆中的水渗透到组织液引起组织水肿的现象，故推测PX导致血浆蛋白等含量下降，血浆渗透压下降或PX导致组织液渗透压升高，从而导致组织水肿、稳态失调。 4．(2023·湖州高三模拟)科研人员发现中性粒细胞分泌的ELANE酶(以下简称“E酶”)可诱导肿瘤细胞死亡，对癌症的预防发挥着重要作用，为研究E酶的功能展开如下实验。(要求与说明：肿瘤初始重量相同，实验期间肿瘤本身的生长不考虑，肿瘤重量及细胞相对数量检测方法不作要求。) 实验思路： 实验分组与处理： 甲组：取生长状况相同的小鼠在某处肿瘤注射适量且等量的E酶溶液(注射的E酶无法运输到非注射瘤)，如图所示。 乙组：________________________________________________________________________。 一段时间后，检测各组小鼠的注射瘤的重量(g)和细胞毒性T细胞的相对数量。 回答下列问题： (1)请完善乙组的实验处理：____________________________________________________ ____________________________________________________________________________。 (2)请预测实验结果(以坐标柱状图形式表示实验结果，其中横坐标为组别)。 (3)分析与讨论： ①与正常细胞相比，癌细胞具有____________________________等特征(写出2个特征)。可利用恶性细胞系的________________性，将其注入小鼠特定部位，从而建立肿瘤小鼠模型。 ②细胞毒性T细胞活化后能诱导肿瘤细胞凋亡，还可以作用于____________________________(写出2种)细胞。 ③细胞毒性T细胞是一类CD8＋细胞，进一步研究发现E酶是通过提高CD8＋细胞数量，抑制非注射瘤的生长，为验证该结论，还需要在上述实验的基础上，以去除CD8＋细胞的接瘤小鼠为材料，设置1组实验组记为丙组，以上述实验分组中的__________组为对照组。从非注射瘤重量前后变化量角度预期实验结果为_________________________________________。 答案　(1)取生长状况相同的小鼠在相同位置肿瘤处注射等量的生理盐水　(2)如图所示 (3)①无限增殖、易在体内分散转移　异体致瘤　②被感染的体细胞、移植器官的异体　③甲　丙组小鼠非注射瘤重量的差值小于甲组 解析　(1)该实验是为了研究E酶可诱导肿瘤细胞死亡的功能，因此自变量为是否有E酶，因变量是肿瘤重量，由于细胞毒性T细胞会参与诱导肿瘤细胞死亡，因此因变量也可检测细胞毒性T细胞数量；甲组：取生长状况相同的小鼠在某处肿瘤注射适量且等量的E酶溶液(注射的E酶无法运输到非注射瘤)，则乙组应为对照组，应取生长状况相同的小鼠在相同位置肿瘤处注射等量的生理盐水。(2)若E酶可诱导肿瘤细胞死亡，则甲组细胞毒性T细胞数量多于乙组，肿瘤重量轻于乙组，具体曲线图见答案。(3)②细胞毒性T细胞可识别被病原体感染的体细胞、肿瘤细胞以及移植器官的异体细胞，从而使其裂解死亡。③若E酶是通过提高CD8＋细胞数量，抑制非注射瘤的生长，则以去除CD8＋细胞的接瘤小鼠为材料，设置1组实验组(去除CD8＋细胞、注射E酶)记为丙组，以上述甲组(未去除CD8＋细胞、注射E酶)为对照组。若丙组小鼠非注射瘤重量差值小于甲组，则说明E酶是通过提高CD8＋细胞数量，抑制非注射瘤的生长。 谢谢！ 学科网（北京）股份有限公司 $