資源簡介

新人教高考生物（不定項版）二輪專題復習
專題八　實驗與探究
考點2　實驗探究
一、實驗設計與分析
1　實驗設計中變量的控制
(1)變量之間的關系
(2)變量的處理辦法
①自變量的處理辦法
a．“加”或“減”：例如驗證甲狀腺激素的生理作用——“加”即口服或注射該激素；“減”即手術切除甲狀腺法。
b．“換”：如探究溫度對酶活性的影響實驗，對自變量溫度無法“加”或“減”，就用“換”的方法。
②無關變量控制的方法如下
消除法 排除或隔離無關變量對實驗結果的影響。例如，驗證“生長素能促進果實發育”的實驗中，有一組要求無生長素，需開花前用紙袋將雌花套住，隔離外來花粉的干擾
續表
恒定法 在整個實驗中，盡量使所有的實驗條件、實驗處理、實驗對象等都恒定不變。例如，在“探究淀粉酶對淀粉和蔗糖水解的作用”實驗中，始終將試管處于恒溫水浴中，以消除溫度這一無關變量對實驗的影響
平衡法 設立對照組，除自變量外，無關變量對實驗組與對照組的影響都是均等的。從而可平衡無關變量的影響，得到實驗單一變量的效果
③因變量的確定：因變量必須是可測量或可觀察的指標，例如某溶液中是否存在淀粉酶，肉眼看不到，通過實驗加淀粉，但淀粉含量是否發生變化還是看不到，所以需要通過加碘液或斐林試劑進行顏色方面的鑒定。
2　實驗設計中遵循的對照原則
(1)模型動物制備時設計的對照
①空白對照
處理方法 指不經任何處理的實驗動物，目的是突出正常動物與疾病動物之間有何差別。所謂不加處理因素，可以是用生理鹽水等溶劑代替所要加的溶液，也可以是給實驗動物開刀但是不摘除某個器官，等等
目的 排除無關變量的干擾，排除來自“取材差異”“操作處理”和“檢測方法”帶來的誤差
舉例 研究某種藥物對糖尿病小鼠的治療效果，空白對照組的設計是：未患有糖尿病的野生型小鼠(或正常/健康小鼠)，應給予生理鹽水或不含藥物的溶劑等
②模型對照
處理方法 即疾病動物模型，用等量生理鹽水或不含藥物的溶劑處理
目的 觀察與治療組相比，藥效如何及在疾病狀態下的動物表現
舉例 如要觀察某種藥物是否對乳腺癌有治療效果，治療組動物需要腹腔給藥，模型組需要注射同等劑量的不包括藥物的溶劑
③已知治療效果藥物等治療組對照
處理方法 通常是給予模型動物已知有效的藥物的處理
目的 某受試藥物與已知藥效藥物對比，是否更有效
舉例 例如已知阿霉素對乳腺癌腫瘤生長有抑制作用，因此我們可以選用阿霉素作為對照，來判斷受試藥物的治療效果
綜上，建議對照組的分組是：
①空白組；②模型對照組；③治療對照組
實驗組的分組是：a.模型＋低劑量受試藥物；b.模型＋中劑量受試藥物；c.模型＋高劑量受試藥物。
注：①如果實驗對象是不需要疾病狀態，則可不設立模型組；②并非每一個實驗都能找到治療對照組，因此，也不是每一個實驗都需要設置治療對照組。
例如：已知羅格列酮能降低血糖，研究某種藥物A的降血糖作用。實驗對象為糖尿病小鼠，給藥方式為灌胃，預期結果是血糖下降。空白對照組；模型對照組；治療對照組；實驗組分別如何設置？
空白對照：給正常小鼠灌生理鹽水。
模型對照：給模型小鼠(患糖尿病小鼠)灌生理鹽水。
治療對照：給模型小鼠(患糖尿病小鼠)服用羅格列酮。
實驗組：給模型小鼠(患糖尿病小鼠)服用某種藥物A。
(2)相互對照：實驗中不單獨設對照組，而是幾個實驗組相互對照。
例如：要確定噬菌體的遺傳物質是DNA還是蛋白質，如何設計實驗？你的判斷標準是什么？
提示：可以用32P和35S分別標記噬菌體的DNA和蛋白質，用標記的噬菌體和無標記的細菌混合培養一段時間后，檢測兩組實驗的細菌和最終形成的子噬菌體哪一組帶有放射性，最終，根據實驗結果確定哪一種物質在親子代之間具有連續性。
(3)自身對照：指對照組和實驗組都在同一研究對象上進行。
例如：質壁分離和復原實驗。實驗處理前后的細胞狀態分別為對照組和實驗組，通過比較二者差異分析得出實驗結論。
3　實驗設計中實驗思路和實驗步驟的確定方法
(1)實驗設計思路和步驟的區分
(2)實驗步驟規范表達
①共性處理——取材、分組、編號
[方法]　將若干生長狀況、大小等相同的材料均分為若干組，并用A、B、C……或甲、乙、丙……進行標號；
[語言描述]　a．若實驗材料為植物，可描述為“選擇長勢相同、大小相似的同種植物隨機等量分組，分別編號為A、B、C……”；
b．若實驗材料為動物，可描述為“選擇年齡、體重、健康狀況相同的某種動物隨機等量分組，分別編號為1、2、3……”；
c．若實驗材料為溶液，可描述為“取兩支(或多支)試管，分別編號為甲、乙(或甲、乙、丙……)，各加入等量的某溶液”。
②變量控制——相同處理和不同處理(主要是描述“自變量”，平衡“無關變量”)
[方法]　第一，不施加實驗變量(自然條件或模擬自然條件)的設為對照組；施加實驗變量的設為實驗組(或是相互對照組)。第二，控制無關變量，即其他條件相同且適宜，試劑等量且適量；
[語言描述]　可通過“適量”和“等量”表達出來，如“在A、B兩組均加入等量的(或相同的)……”；A組加適量的……(實驗處理)，B組加等量的……(對照處理)；其他條件相同且適宜(實驗組進行處理——主要是描述“自變量”，平衡“無關變量”)。
③檢測、觀察、統計、比較——結果處理
[方法]　反應(生化鑒定類)或培養(生理實驗類)相同時間后，觀察指標(顏色變化、沉淀反應；形態結構、生理特征變化等)或測定指標(生長發育速度、生化反應速度等)并記錄數據；
[語言描述]　將兩套(或多套)裝置放在相同且適宜的環境中培養(或用相應方法處理，如振蕩、加熱等)一段時間后，觀察(或測定)……記錄數據并進行相關處理(求平均值等)。實驗結果處理——主要描述因變量，如：A組中出現了……現象，B組中出現了……現象。
4　分析實驗結果，歸納實驗結論
實驗結果是通過觀察或測量得到的實驗現象，是實驗實際出現的情況。實驗結論是根據實驗現象，對實驗因變量與自變量關系進行分析，得出的具有普遍意義的理論性結論。實驗結論的得出必須依據實驗結果。要掌握分析實驗結果，歸納實驗結論的一般方法：
(1)通過實驗目的、實驗的對照組設置或步驟，根據單一因素不同，找出實驗自變量。
(2)由果找因，分析實驗結果(因變量)與實驗控制的單一因素(自變量)之間的邏輯關系，得出正確結論。
(3)在有些實驗中，還要根據各對照組中得出的“分結論”，綜合為“全面結論(總)”。
(4)在驗證性實驗中，預期實驗結果應該是符合題目要求的。在探究實驗中，因為實驗結果是未知的，可能出現的實驗結果有多種，因此對應的實驗結論也有多種，不同的結果對應不同的結論。
二、實驗方案的評價與修訂
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
[例1]　(2018·全國卷Ⅰ)已知藥物X對細胞增殖有促進作用，藥物D可抑制藥物X的作用。某同學將同一瓶小鼠皮膚細胞平均分為甲、乙、丙三組，分別置于培養液中培養，培養過程中進行不同的處理(其中甲組未加藥物)，每隔一段時間測定各組細胞數，結果如圖所示。據圖分析，下列相關敘述不合理的是(　　)
A．乙組加入了藥物X后再進行培養
B．丙組先加入藥物X，培養一段時間后加入藥物D，繼續培養
C．乙組先加入藥物D，培養一段時間后加入藥物X，繼續培養
D．若藥物X為蛋白質，則藥物D可能改變了藥物X的空間結構
答案　C
解析　根據圖示，相同時間內，乙和丙兩組中的細胞數目都大于甲組，由于甲組未加藥物，且藥物X對細胞增殖有促進作用，所以甲組為對照組，乙組和丙組為加入藥物X組，丙組后半段的細胞數目低于乙組，藥物D可抑制藥物X的作用，說明丙組培養一段時間后又加入了藥物D，A、B正確，C錯誤；若藥物X為蛋白質，藥物D可抑制藥物X的作用，因此D可能改變了藥物X的空間結構，使得藥物X失去活性，D正確。
[例2]　(2022·北京海淀一模)關于性激素在胚胎生殖系統發育中的作用有兩種假說。
假說一：發育出雄性器官需要來自睪丸提供的激素信號，該信號缺失，胚胎發育出雌性器官；
假說二：發育出雌性器官需要來自卵巢提供的激素信號，該信號缺失，胚胎發育出雄性器官。
為驗證哪種假說成立，科研人員設計實驗：在家兔胚胎生殖系統分化之前，通過手術摘除即將發育為卵巢或睪丸的組織。幼兔出生后，觀察其性染色體組成及外生殖器的表現，實驗結果如下表。下列相關分析，合理的是(　　)
性染色體組成 外生殖器表現
未做手術 手術后
XY 雄性 雌性
XX 雌性 雌性
A.本實驗未設置對照組
B．實驗結果支持假說二
C．本實驗自變量控制遵循加法原理
D．性激素并未改變性染色體的組成
答案　D
解析　本實驗XY(或XX型)手術前后形成前后自身對照，XY和XX型形成相互對照，A錯誤；分析表格數據可知性染色體組成為XX的胚胎，將卵巢切除后，并不會發育為雄性，表格數據不支持假說二，B錯誤；本實驗自變量控制遵循減法原理，C錯誤；分析表格數據可知，性激素有無并未改變性染色體的組成，D正確。
[例3]　(不定項)(2022·湖南五市十校第二次聯考)雄性體能上往往強于雌性，某興趣小組猜測是睪丸分泌的雄性激素能增強肌肉力量。為探究睪丸分泌雄性激素的機理和確定雄性激素能增強肌肉力量，用一批幼鼠做了如下實驗：
組別 手術處理方法 相同條件下喂養一段時間后，睪丸平均重量(g) 相同條件下喂養一段時間后，平均后腿蹬力(N)
1 不做處理 5.8 285
2 A 3.7 187
3 切除垂體，同時定期注射適量雄性激素 3.4 276
4 切除垂體，同時定期注射適量促性腺激素 5.6 281
根據實驗下列說法不正確的是(　　)
A．A處的處理應該是切除垂體，同時定期注射等量生理鹽水
B．組別1不做處理，是對照組，可以排除自變量對實驗結果的影響
C．根據實驗可知：促性腺激素可以促進睪丸發育和分泌雄性激素，從而增強肌肉力量
D．根據實驗可知：下丘腦通過垂體控制睪丸分泌雄性激素
答案　BD
解析　對照組的作用是排除無關變量干擾，B錯誤；實驗未能體現出下丘腦的作用，D錯誤。
[例4]　(2022·山東濰坊高三上學期期末)琥珀酸脫氫酶是線粒體的一種標志酶，能催化琥珀酸(由丙酮酸轉化而來)發生脫氫作用，脫下的氫可使藍色的甲烯藍還原為無色的甲烯白。丙二酸與琥珀酸分子結構相似，能與琥珀酸競爭琥珀酸脫氫酶的活性中心，但不發生脫氫作用。現欲設計實驗驗證丙二酸對琥珀酸脫氫反應有抑制作用，有關說法錯誤的是(　　)
A．可以從小白鼠心肌細胞研磨液中提取琥珀酸脫氫酶
B．對照組加琥珀酸，實驗組加等量的丙二酸，兩組都加入琥珀酸脫氫酶和甲烯藍
C．可將藍色甲烯藍還原成無色甲烯白時間的長短作為該實驗的觀測指標
D．增大琥珀酸的濃度，可以減弱丙二酸的抑制作用
答案　B
解析　線粒體中的琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸脫氫，小白鼠心肌細胞含有較多的線粒體，可從其研磨液中提取琥珀酸脫氫酶，A正確；實驗的自變量是有無丙二酸，對照組加琥珀酸、甲烯藍和琥珀酸脫氫酶，實驗組加琥珀酸、丙二酸，甲烯藍和琥珀酸脫氫酶，B錯誤；此實驗目的為驗證丙二酸對琥珀酸脫氫反應有抑制作用，因為琥珀酸脫氫酶能催化琥珀酸發生脫氫作用，脫下的氫可使藍色的甲烯藍還原為無色的甲烯白，故可將藍色甲烯藍還原成無色甲烯白時間的長短作為該實驗的觀測指標，C正確；因為丙二酸與琥珀酸分子結構相似，能與琥珀酸競爭琥珀酸脫氫酶的活性中心，故增大琥珀酸的濃度可增大琥珀酸的競爭力，以此減弱丙二酸的抑制作用，D正確。
[例5]　(2022·福建福州高中畢業班質量檢測)不良生活方式與2型糖尿病的發病率密切相關，及時發現并早期治療對病情的控制極為重要。常用某些方法誘導2型糖尿病模型動物的形成，科研人員利用2型糖尿病模型小鼠研究二甲雙胍對糖尿病早期的療效。
實驗從第6周開始，相關實驗操作如下：
時間 每天對模型小鼠的處理 對照組 實驗組
第6～8周 食物 普通飼料 高脂飼料
第9～16周 灌胃 ① 適量二甲雙胍溶液
食物 普通飼料 ②
第8周和第16周，分別測量相關生理指標、結果如下表：
第8周 第16周
組別 空腹血糖(mmol/L) 空腹胰島素 胰島素抵抗指數 空腹血糖(mmol/L) 空腹胰島素 胰島素抵抗指數
對照組 7.1 0.9 3.0 8.9 1.4 5.3
實驗組 9.6 1.4 6.7 5.6 1.3 3.1
(1)完善實驗：①____________；②________。
(2)據結果分析，第8周時，因飼喂不同飼料，導致實驗組出現高血糖，說明____________________________________________，該類型糖尿病產生的原因可能是______________________________________________________。
(3)胰島素抵抗指數＝空腹血糖×空腹胰島素/22.5，實驗結果表明二甲雙胍主要通過________________，從而降低胰島素抵抗指數，實現一定的療效。
(4)科研小組擬研究新藥物X的降糖效果，仿照上述研究設計一組實驗，試寫出實驗思路
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)不做處理(清水、蒸餾水，或溶解二甲雙胍的溶劑，等量不做要求)　普通飼料
(2)高脂飲食可以加快模型動物糖尿病癥狀的出現(或過多攝入脂肪可以在體內轉變成糖類，導致血糖升高)　胰島素受體缺乏等因素，導致胰島素不能降低血糖
(3)降低空腹血糖
(4)將第6周的糖尿病模型小鼠用高脂飼料喂養2周；第9周開始飼喂普通飼料并灌胃藥物X，持續8周。分別測量第8周和第16周的空腹血糖、空腹胰島素、胰島素抵抗指數等生理指標
解析　據題意可知：本實驗利用2型糖尿病模型小鼠研究二甲雙胍對糖尿病早期的療效，自變量為是否二甲雙胍溶液處理，因變量為空腹血糖、空腹胰島素和胰島素抵抗指數，其他無關變量要相同且適宜。
(1)本實驗自變量為是否二甲雙胍溶液處理，實驗組用適量二甲雙胍溶液處理，對照組不做處理或者清水、蒸餾水，或溶解二甲雙胍的溶劑處理，因此①是不做處理。隨后觀察適量二甲雙胍溶液作用效果，因此要用普通飼料飼喂小鼠，因此②是普通飼料。
(2)據結果分析，第8周時，飼喂普通飼料與飼喂高脂飼料相比，實驗組(飼喂高脂飼料)出現高血糖，說明高脂飲食可以加快模型動物糖尿病癥狀的出現(或過多攝入脂肪可以在體內轉變成糖類，導致血糖升高)；糖尿病產生的原因常見的是胰島B細胞受損導致胰島素分泌不足或者胰島素受體缺乏，從表中可看出實驗組空腹胰島素高于對照組，所以飼喂高脂飼料導致高血糖，可能是胰島素受體缺乏等因素，導致胰島素不能降低血糖。
(3)胰島素抵抗指數與空腹血糖和空腹胰島素有關，據實驗結果可知，二甲雙胍處理后空腹血糖降低，但空腹胰島素基本不變，據此推測，二甲雙胍主要通過降低空腹血糖，從而降低胰島素抵抗指數，實現一定的療效。
(4)研究新藥物X的降糖效果，自變量為是否含有新藥物X，因變量為空腹血糖、空腹胰島素、胰島素抵抗指數等生理指標。據此實驗思路為：將第6周的糖尿病模型小鼠用高脂飼料喂養2周；第9周開始飼喂普通飼料并灌胃藥物X，持續8周。分別測量第8周和第16周的空腹血糖、空腹胰島素、胰島素抵抗指數等生理指標。
[例6]　(2022·福建廈門第二次質量檢測)麻杏石甘湯(MXSGD)為漢代張仲景《傷寒論》中的名方，常用于防治流感，也是新冠疫情防控中使用頻次最高的中藥方劑之一。為研究MXSGD防治流感的機制，科研人員以正常小鼠和感染了A型流感病毒的模型小鼠為材料，分別給予不同的處理，結果如下圖所示。
注：奧司他韋是一種治療流感的西藥。
回答下列問題：
(1)本實驗的自變量是____________________________________。
(2)趨化因子CCL5是引起流感的重要炎癥因子，能促使炎癥細胞向病灶部位聚集，與流感病毒感染引起的炎癥損傷程度呈正相關。CCL5屬于免疫系統組成中的______________。圖中的實驗結果顯示，麻杏石甘湯________(填“能”或“不能”)有效緩解流感病毒引起的炎癥損傷，判斷依據是____________________________________________________________________________________________。
(3)研究發現，腸道菌群結構與機體的內環境穩態密切相關。腸道菌群失調會破壞腸道黏膜屏障功能，誘導腸上皮細胞過度表達炎癥因子，引起炎癥反應和腸組織損傷。研究人員繼續進行了實驗，結果如表所示。
處理3天后小鼠腸道菌群屬水平相對豐富度
組別 糞球菌屬 埃希菌屬 乳桿菌屬 普雷沃菌屬
正常組＋生理鹽水 1.11 0.03 1.90 10.97
模型組＋生理鹽水 0.29 12.59 0.33 2.95
模型組＋奧司他韋 0.96 0.01 3.00 3.82
模型組＋MXSGD 1.11 0.02 1.10 10.51
表中的實驗結果說明________屬的細菌與腸道炎癥損傷呈正相關。通過上表結果可以推測，MXSGD緩解流感病毒感染所致的免疫炎癥損傷的機制是______________________________________________________________。
答案　(1)小鼠是否感染A型流感病毒、處理時間、藥物的種類
(2)免疫活性物質　能　與模型組相比，MXSGD治療后，小鼠體內的趨化因子CCL5的水平顯著降低，與奧司他韋組相近，且接近于正常組水平
(3)埃希菌　MXSGD通過調節小鼠體內的腸道菌群結構，維持腸道黏膜屏障功能，避免腸上皮細胞過度表達炎癥因子，從而緩解炎癥損傷
解析　(1)為研究MXSGD防治流感的機制，使用了正常小鼠和感染了A型流感病毒的模型小鼠，且注射的藥物也不同，不同處理時間后，測定CCL5的含量，故本實驗的自變量是小鼠是否感染A型流感病毒、處理時間、藥物的種類。
(2)趨化因子CCL5是引起流感的重要炎癥因子，能促使炎癥細胞向病灶部位聚集，該物質起到免疫作用，故CCL5屬于免疫系統組成中的免疫活性物質。
(3)與正常組＋生理鹽水組相比，模型組＋生理鹽水組的糞球菌屬、乳桿菌屬和普雷沃菌屬的細菌相對豐富度降低，與腸道炎癥損傷不呈正相關，而埃希菌屬的細菌相對豐富度升高，與腸道炎癥損傷呈正相關，因此表中的實驗結果說明埃希菌屬的細菌與腸道炎癥損傷呈正相關。
[例7]　(2022·北京海淀高三上學期期中)強光最先損傷植株頂端的幼葉，導致其光合速率降低，并可能引起植物死亡，科研人員以擬南芥為材料研究幼葉應對強光影響的機制。
(1)葉綠素分布于葉綠體的________上，它通常與D1等蛋白結合，構成光合復合體PSⅡ。葉綠素酶(CLH)的________作用使葉綠素降解，導致葉片褪綠。
(2)遭受強光損傷的幼葉細胞中，CLH基因表達量明顯上升，科研人員推測CLH可能參與PSⅡ的修復。為驗證該假設，科研人員分別測定野生型(WT)、CLH基因缺失的突變型(clh－1)和CLH基因過表達的突變型(clh－2)擬南芥在強光照射后的生存率和D1的含量，結果如圖1、圖2所示。
①據圖1可知，CLH可以________擬南芥在強光照射后的生存能力。
②D1極易受到強光破壞，被破壞的D1降解后，空出相應的位置，新合成的D1才能占據相應位置，PSⅡ得以修復。請據圖2結果分析，圖1中clh－2生存率較高，原因是____________________________；而clh－1中D1含量雖然也較高，但生存率發生變化的原因可能是_______________________________。
(3)科研人員認為，CLH與F蛋白結合，才能促進被破壞的D1降解。請選擇a～h中的字母填入下表，補充實驗設計，為上述結論提供支持證據。
組別 實驗材料 處理條件 添加物 實驗結果
第1組 a 強光處理一段時間 無 g
第2組 ________ d ________
第3組 ________ ________ g
a.WT植株的葉肉細胞提取物
b．clh－1植株的葉肉細胞提取物
c．F蛋白和CLH均缺失的突變植株的葉肉細胞提取物
d．只添加CLH
e．只添加F蛋白
f．添加CLH和F蛋白
g．D1含量下降
h．D1含量未下降
答案　(1)類囊體的薄膜　催化
(2)①提高　②CLH基因過表達，CLH含量高，同時D1含量高，有利于PSⅡ的修復　PSⅡ無法修復，生存率下降
(3)c　h　c　f
解析　(1)葉綠素屬于光合色素，分布于葉綠體的類囊體的薄膜上，與D1等蛋白結合后構成光合復合體PSⅡ。酶具有催化作用，葉綠素酶(CLH)能夠催化葉綠素降解，導致葉綠素含量降低，進而使葉片褪綠。
(2)①圖1曲線顯示野生型擬南芥(WT)在強光照射時間超過一天后，生存率開始降低；CLH基因缺失的突變型擬南芥(clh－1)在強光照射時間超過一天后，生存率也開始降低，且降低幅度大于野生型擬南芥；CLH基因過表達的突變型擬南芥(clh－2)在強光照射時間超過一天后，生存率不變，可以推測CLH基因可以提高擬南芥在強光照射后的生存能力。
②突變型擬南芥(clh－2)，由于CLH基因過表達，CLH含量高，圖2顯示隨強光照射時間延長，clh－2的D1含量發生波動，最后D1含量甚至超過未被強光照射時，由此推測CLH基因過表達，同時D1含量高，有利于PSⅡ的修復，故生存率較高。
(3)本實驗的實驗目的為證實CLH基因過表達，同時D1含量高，有利于PSⅡ的修復，且只有CLH與F蛋白結合，才能促進被破壞的D1降解，進而有利于PSⅡ的修復。第1組為對照組，實驗材料為野生型植株WT，不進行處理，不添加任何物質，結果為D1含量下降，第2、3組為實驗組，為控制單一變量，處理同為強光處理一段時間，實驗材料應相同，故為同時F蛋白和CLH都缺失的突變植株，以便再單獨添加CLH或CLH與F蛋白，來分析F蛋白在PSⅡ的修復過程中是否與CLH發生作用，第2組添加物為添加CLH無F蛋白，題干顯示只有CLH與F蛋白結合，才能促進被破壞的D1降解，有利于PSⅡ的修復，故第2組結果為h(D1含量未下降)；第3組的實驗材料已確定，實驗結果為D1含量下降，與第1組實驗結果相同，只有CLH與F蛋白都存在且相互結合，才能促進被破壞的D1降解，故添加物為f(添加CLH和F蛋白)。
[例8]　(2022·山東德州高三期末)持續性的抑郁刺激會激活HPA軸(下丘腦—垂體—腎上腺軸)。使下丘腦過度分泌CRH(促腎上腺皮質激素釋放激素)，通過GC(糖皮質激素)影響海馬區神經遞質Glu和GABA的濃度以及下丘腦相應受體的表達，進一步激活HPA軸，使患者出現各種抑郁表現。現利用正常大鼠和抑郁大鼠為材料，進行8周有氧運動干預，實驗結果如下：
組別 正常對照組(C) 抑郁對照組(DC) 抑郁運動組(DE)
ρ(Glu)/(mg·L－1) 12.53 26.73 22.41
c(GABA)/ (μmol·L－1) 7.29 3.96 5.87
NR1/(OD·μm－2) 3.57 12.13 6.85
NR2B/(OD·μm－2) 17.71 42.09 27.52
GABAAα2/ (OD·μm－2) 44.06 27.46 35.31
CRH/(OD·μm－2) 5.13 14.70 7.43
注：表中信息為不同組別大鼠海馬區Glu質量濃度、GABA濃度及下丘腦區內Glu受體(NR1和NR2B亞基)、GABA受體(GABAAα2亞基)、CRH陽性表達檢測結果。
(1)GC作用的靶器官有________，它的分泌存在分級調節，其生物學意義是____________________________________________________。
(2)運動干預可通過____________________________________降低CRH的分泌從而改善HPA軸的過度激活狀態，據此推測Glu可以________(填“抑制”或“促進”)CRH的分泌。
(3)利用以下實驗材料及用具，設計實驗驗證8周的有氧運動干預可以作為藥物治療抑郁癥的良好替代手段，簡寫出實驗設計思路。
實驗材料及用具：生理狀態相同的抑郁大鼠若干只、生理狀態相同的正常大鼠若干只、治療抑郁癥的藥物、CRH定量測量儀、注射器。
答案　(1)海馬區、下丘腦、垂體　可以放大激素的調節效應，形成多級反饋調節，有利于精細調控，從而維持機體的穩態
(2)降低Glu的濃度、抑制下丘腦區內Glu受體的表達，同時提高GABA的濃度、促進下丘腦GABA受體的表達　促進
(3)實驗思路：取生理狀況相同的抑郁大鼠若干只，隨機均分為A、B、C三組，A組大鼠不作處理；B組大鼠用一定劑量的藥物處理8周；C組大鼠進行8周的有氧運動干預；D組另取相同數量的生理狀態相同的正常大鼠不作處理，其他條件相同且適宜。8周后檢測4組大鼠中CRH陽性表達情況。
[例9]　(2022·山東實驗中學高三第三次診斷)為改善某湖泊因水體污染導致的“富營養化”現象，科研人員進行了相關調查研究和生態修復工程。
(1)據調查，污染前該湖泊中的植物包括各種挺水植物、浮水植物和沉水植物，群落中植物的這種垂直分層的生態學意義是______________________________________。在受到輕微污染時，湖泊可以表現出一定的抵抗力穩定性，即________________________________。
(2)研究者用菹草、苦草兩種沉水植物在該湖泊不同“實驗區”進行種植實驗，并測定了各區域水體中的總氮(TN)、總磷(TP)、葉綠素a含量等指標，實驗結果如圖1、圖2所示。請根據實驗結果回答相關問題。
①圖1結果說明：____________________________________________。
②水體中的葉綠素a含量可代表浮游藻類(單細胞藻類和藍細菌)的密度。由圖2可推測兩種植物可對“水華”的爆發起到________(填“促進”或“抑制”)作用，請結合圖2以及植物代謝和“水華”相關知識說出推測該作用的理由(寫出兩點即可)：______________________________________。
(3)河蜆通過濾食水中微小生物和有機碎屑為食，為研究河蜆對富營養水體的改善效果和機理，研究人員設計了不同河蜆密度的野外實驗進行相關研究，實驗期間測量不同處理組水體葉綠素a濃度與底棲藻的葉綠素a濃度變化情況，結果如圖3、圖4所示。
注：水體葉綠素a濃度反映浮游藻類密度，底棲藻的葉綠素a濃度反映底棲藻類密度。
實驗中對照組的操作是________，出現圖3、圖4所示實驗結果的原因是____________________________________________________________。
(4)在前兩項研究的基礎上，研究人員嘗試利用河蜆改善水體光照條件，促進沉水植被擴張或恢復。研究表明：苦草的相對生長率隨河蜆密度的增加而顯著升高。請參照(3)實驗，簡要寫出實驗步驟。(實驗所用容器為聚乙烯桶，注入湖水70 L)
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)顯著提高了群落利用陽光等環境資源的能力　生態系統抵抗外界干擾并使自身的結構與功能保持原狀的能力
(2)①種植菹草、苦草均能有效降低水體中的總氮和總磷(TN和TP)　②抑制　兩種植物吸收了水體中部分N、P；兩種植物光合作用為初級消費者提供氧氣，使其正常生活繁殖，吃掉更多的浮游藻類
(3)無河蜆　河蜆可以濾食浮游藻類，降低了浮游藻類濃度；同時改善了水體光照條件，進而促進了底棲藻類的生長和繁殖，降低了水體富營養化程度
(4)取四只注入湖水70 L的聚乙烯桶分別編號為1、2、3、4；在四個桶內種植等量的苦草幼苗，1號桶不放入河蜆，然后2、3、4號桶依次分別放入低、中、高密度的河蜆；定期(一段時間后)，記錄苦草的生長狀況并計算苦草的相對生長率
[例10]　微核是染色體的斷裂片段，不能隨有絲分裂進入子細胞核，成為存在于細胞質中的圓形結構。通過染色顯微鏡下可觀察到微核。多種理化因子可導致細胞染色體斷裂，形成微核。某研究性學習小組為了探究一定濃度的EDTA和氯化鈉溶液對蠶豆根尖細胞造成染色體斷裂的影響，設計實驗步驟如下。(EDTA是最常見的化學誘變劑之一)：
第一步　蠶豆的發芽及處理：選取籽粒飽滿的蠶豆浸泡培養至根長到0.5 cm，將生長狀況相同的根尖均分為A、B、C、D 4組，分別置于等量0.13 mmol/L EDTA、0.54 mmol/L EDTA、0.86 mmol/L NaCl、3.42 mmol/L NaCl溶液，處理72 h。
第二步　制作臨時裝片：每組各取10個根尖剪取尖端3 mm，置于4個培養皿中，各加入適量且等量的胰蛋白酶溶液，室溫下解離15 min，然后進行染色并壓片，制成臨時裝片。
第三步　觀察和統計：將臨時裝片置于顯微鏡下觀察，每個根尖觀察約200個細胞，統計具有微核的細胞數，計算具有微核的細胞數占全部觀察細胞數的百分比。
請回答下列問題：
(1)指出實驗步驟中三處明顯錯誤，并糾正。
(2)實驗所依據的原理是：
______________________________________________________________________________。
答案　(1)①無空白對照，再設一組將根尖置于等量蒸餾水，其他操作相同；②解離不能用胰蛋白酶處理，改用質量分數為15%的鹽酸與體積分數為95%的酒精1∶1混合制成的解離液；③未漂洗就進行染色，改為漂洗后染色。
(2)多種理化因子造成細胞染色體斷裂，形成微核。EDTA和氯化鈉可能導致蠶豆根尖細胞染色體斷裂(或EDTA和氯化鈉可能導致蠶豆根尖細胞染色體斷裂，形成微核)，根據處理后具有微核的細胞數占全部細胞數的百分比判斷一定濃度的EDTA和氯化鈉是否導致蠶豆根尖細胞染色體斷裂
[例11]　脂質體是由脂質雙分子層構成的閉合球形囊泡，其在生物學和醫學上有多種用途。包埋疫苗是脂質體的應用之一。將重組乙肝疫苗(HBS)包埋于陽離子脂質體(DOPAT)內，如下圖所示。
為研究包埋后的疫苗是否能提高免疫效果，有人做了如下實驗：將HBS和包埋有HBS的DOPAT分別溶于磷酸緩沖液中，以一定劑量分別于第0天和第28天注射于小鼠體內，然后在第14、28、42天采血測定相應抗體的含量(用幾何平均滴度表示。滴度越大，抗體含量越高)。結果如下：
組別 14天 28天 42天
HBS組 565.69 1600 58688.3
DOPAT包埋組 2690.87 102400 1448155
(1)實驗中使用的HBS是由轉入了乙肝病毒表面抗原基因的酵母菌分泌產生的。與傳統疫苗(滅活的乙肝病毒)相比，該疫苗只含有________成分。
(2)表中數據顯示的實驗結果是____________________________________。第42天檢測的抗體水平很高的原因是____________________________。
(3)該實驗說明包埋乙肝疫苗能顯著提高________免疫的水平。據圖推測其原因：
________________________________________________________________________________________________。
(4)本實驗還有不足之處，請指出并改進：
_____________________________________________________________。
答案　(1)蛋白質
(2)與HBS組相比，DOPAT包埋組能顯著提高抗體水平　二次免疫時記憶細胞迅速增殖分化，分化后快速產生大量抗體
(3)體液　表面帶陽離子的脂質體復合物更容易被帶負電荷的細胞膜吸引，促進吞噬細胞吞噬疫苗，從而誘導激活體液免疫；疫苗被脂質體包裹，保存時間長
(4)缺對照，增加磷酸緩沖液、空白脂質體對照組；未檢測細胞免疫的效果，還應增加細胞毒性T細胞活性檢測
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
雙練一　基礎測試
一、單項選擇題(每題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題目要求的)
1．(2022·北京豐臺期末)下列有關中學生物學實驗中觀察指標的描述，正確的是(　　)
選項 實驗名稱 觀察指標
A 探究植物細胞的吸水和失水 細胞壁的位置變化
B 綠葉中色素的分離 濾紙條上色素帶的顏色、次序和寬窄
C 觀察根尖分生組織細胞有絲分裂 紡錘絲牽引染色體的運動
D DNA的粗提取 顏色反應
答案　B
2．(2022·廣東高三11月聯考)下列關于生物學實驗的敘述，正確的是(　　)
A．花生子葉中的脂肪顆粒能被蘇丹Ⅲ染液染成紅色
B．向梨勻漿樣液中加入斐林試劑并進行水浴加熱后，混合液由無色生成磚紅色沉淀
C．用細胞融合的方法探究細胞膜的流動性時，可用熒光染料標記膜蛋白
D．質壁分離過程中，黑藻細胞綠色變淺、吸水能力增強
答案　C
解析　花生子葉中的脂肪顆粒能被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色，A錯誤；向梨勻漿樣液中加入斐林試劑后，混合溶液呈現藍色，水浴加熱后生成磚紅色沉淀，B錯誤；細胞膜主要由磷脂和蛋白質組成，用兩種熒光染料分別標記兩種細胞的膜蛋白分子，經過細胞融合后，兩種顏色的熒光均勻分布，可以證明細胞膜具有流動性，C正確；質壁分離過程中，黑藻細胞綠色變深、吸水能力增強，D錯誤。
3．(2022·山東實驗中學年高三第二次診斷)下列化學試劑在兩個實驗中具有相同作用的是(　　)
A．酒精在“DNA的粗提取與鑒定”和“檢測生物組織中的脂肪”中的作用
B．甲紫溶液在“觀察植物細胞有絲分裂”和“低溫誘導植物細胞染色體數目變化”中的作用
C．CuSO4在“檢測生物組織中的還原糖”和“檢測生物組織中的蛋白質”中的作用
D．鹽酸在“低溫誘導植物細胞染色體數目變化”和“探究pH對酶活性的影響”中的作用
答案　B
解析　酒精在“DNA的粗提取和鑒定”中的作用是純化DNA，而在“檢測生物組織中的脂肪”中的作用是洗去浮色，A錯誤；CuSO4在“檢測生物組織中的還原糖”中的作用是與NaOH反應生成Cu(OH)2，而在“檢測生物組織中的蛋白質”中的作用是與和肽鍵相連的碳氧雙鍵結合，C錯誤；鹽酸在“低溫誘導植物細胞染色體數目變化”中的作用是與酒精1∶1混合對組織進行解離，而在“探究pH對酶活性的影響”中的作用是創造酸性環境，D錯誤。
4．(2022·福建廈門高三第二次質量檢測)下圖是以洋蔥為實驗材料的實驗現象或結果，下列相關敘述正確的是(　　)
A．圖1紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞正發生質壁分離，A處濃度小于C處
B．用洋蔥根尖做有絲分裂實驗，圖2中細胞D與E的染色體數之比為1∶1
C．圖1是低倍鏡下觀察到的圖像，轉動轉換器換到高倍鏡可觀察到圖2的圖像
D．圖3是分離洋蔥綠葉中色素得到的濾紙條，可觀察到條帶3的顏色為藍綠色
答案　D
解析　圖1紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞正發生質壁分離或質壁分離復原，A處濃度和C處濃度大小無法確定，A錯誤；根據圖像判斷，D為中期，E為后期，所以細胞D與E的染色體數之比為1∶2，核DNA數之比為1∶1，B錯誤；能發生圖1現象的細胞為成熟細胞，而能發生圖2現象的細胞為能進行分裂的不成熟細胞，因此轉動轉換器換到高倍鏡無法觀察到圖2的圖像，C錯誤；圖3是分離洋蔥綠葉中色素得到的濾紙條，濾紙條1、2、3、4分別是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a(藍綠色)、葉綠素b，D正確。
5．(2022·山東中學聯盟高三12月大聯考)下列實驗中涉及“分離”的敘述，正確的是(　　)
A．“綠葉中色素的提取和分離”實驗中，色素分離利用的是其在無水乙醇中溶解度不同
B．“模擬性狀分離比”實驗中，桶內兩種球的數量必須相等，即D、d的小球數目必須為1∶1
C．“觀察植物細胞質壁分離”實驗中，質壁分離的原因是液泡膜具有選擇透過性
D．“T2噬菌體侵染細菌”實驗中，離心的目的是將噬菌體的DNA與蛋白質分離
答案　B
解析　綠葉中色素的提取和分離實驗中，色素分離是因其在層析液中的溶解度不同，A錯誤；質壁分離是指細胞壁和原生質層的分離，由于原生質層具有選擇透過性，且細胞壁的伸縮性小于原生質層，因此在高濃度溶液中會發生質壁分離，C錯誤；“T2噬菌體侵染細菌”實驗中，離心的目的是將噬菌體的蛋白質外殼與細菌分離，D錯誤。
6．(2022·山東煙臺高三上學期期中)下列有關遺傳學經典實驗的敘述，不正確的是(　　)
A．孟德爾在豌豆一對相對性狀雜交實驗中，預期測交實驗結果即為演繹過程
B．摩爾根通過“假說—演繹法”證明基因在染色體上，該實驗也說明基因在染色體上呈線性排列
C．沃森和克里克發現了DNA雙螺旋結構，提出了DNA半保留復制方式的假說
D．噬菌體侵染大腸桿菌實驗中，用32P標記的實驗組保溫時間過長或過短都會使上清液中的放射性偏高
答案　B
解析　孟德爾在豌豆一對相對性狀雜交實驗中，預期測交實驗結果即為演繹過程，之后還要進行實驗驗證，A正確；摩爾根通過“假說—演繹法”證明基因在染色體上，但該實驗沒有說明基因在染色體上呈線性排列，B錯誤；噬菌體侵染大腸桿菌實驗中，用32P標記的實驗組保溫時間過長(大腸桿菌裂解，子代噬菌體釋放)或過短(部分親代噬菌體還未侵染大腸桿菌)都會使上清液中的放射性偏高，D正確。
7．(2022·北京海淀期中)對所用材料進行實驗處理后，在實驗中細胞已失去生命活性的是(　　)
A．觀察葉綠體隨細胞質流動
B．觀察洋蔥鱗片葉細胞發生質壁分離和復原
C．探究酵母菌的呼吸方式
D．觀察根尖分生區細胞不同分裂時期的特征
答案　D
8．下列關于生物學實驗的相關敘述，正確的是(　　)
A．傘藻嫁接實驗可證明細胞核能夠控制傘藻帽的形狀
B．利用同位素標記技術進行人鼠細胞融合實驗來研究細胞膜的特性
C．運用放射性同位素標記和離心等技術研究DNA是否為半保留復制
D．研究生態系統的反饋調節可以采用構建概念模型的方法
答案　D
解析　傘藻嫁接實驗只能證明傘藻帽的形狀由假根決定，進一步進行的傘藻核移植實驗才能證明是細胞核的作用，A錯誤；人鼠細胞融合實驗研究細胞膜的特性，采用的是熒光標記技術，B錯誤；運用同位素標記和離心等技術手段研究DNA是否為半保留復制，所用的同位素不具有放射性，C錯誤。
9．(2022·海南，3)某小組為了探究適宜溫度下CO2對光合作用的影響，將四組等量菠菜葉圓片排氣后，分別置于盛有等體積不同濃度NaHCO3溶液的燒杯中，從燒杯底部給予適宜光照，記錄葉圓片上浮所需時長，結果如圖。下列有關敘述正確的是(　　)
A．本實驗中，溫度、NaHCO3濃度和光照都屬于自變量
B．葉圓片上浮所需時長主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率
C．四組實驗中，0.5% NaHCO3溶液中葉圓片光合速率最高
D．若在4 ℃條件下進行本實驗，則各組葉圓片上浮所需時長均會縮短
答案　B
解析　本實驗的目的是探究適宜溫度下CO2濃度對光合作用的影響，自變量是CO2濃度(通過等體積不同濃度的NaHCO3溶液來實現)，溫度、光照等屬于無關變量，應相同且適宜，A錯誤；實驗中所用的菠菜葉圓片已進行排氣處理，葉圓片通過光合作用釋放氧氣的速率越大，葉圓片上浮所需時間越短，B正確；四組實驗中，0.5% NaHCO3溶液中葉圓片上浮平均時長最長，表明其光合速率最低，C錯誤；若從適宜溫度降低到4 ℃，與光合作用相關的酶的活性降低，導致光合速率降低，則各組葉圓片上浮所需時長均會延長，D錯誤。
10．(2022·深圳一模)亞胺培南是治療細菌M感染的一種抗生素。測量住院患者中亞胺培南的人均使用量及患者體內分離得到細菌M對該藥物的耐藥率變化，結果如表。依據表格，下列說法錯誤的是(　　)
2016年 2017年 2018年 2019年
住院患者亞胺培南人均使用量(g/D) 1.82 1.91 2.11 2.45
細菌M對亞胺培南的耐藥率/% 17.2 22.4 28.7 34.1
注：“g/D”表示克每天。
A.耐藥率升高與抗生素用量有關
B．細菌M的基因頻率發生了改變
C．后續治療應該加大抗生素用量
D．抗生素決定細菌M進化的方向
答案　C
解析　2016～2019年，細菌M對亞胺培南的耐藥率逐漸升高，而對應的抗生素人均用量也在增加，因此推測耐藥率升高與抗生素用量有關，A正確；由于細菌的耐藥率逐年升高，說明細菌中耐藥的個體的比例增大，因此細菌中耐藥基因的基因頻率變大，B正確；加大抗生素用量，會讓細菌耐藥性繼續增加，C錯誤；抗生素起到了選擇作用，決定了細菌M進化的方向，D正確。
二、不定項選擇題(每題給出的四個選項中，有的只有一個選項符合題目要求，有的有多個選項符合題目要求)
11.某科研小組為探究月季莖段側芽生長量與生長素類調節劑濃度的關系，用A、B、C三個不同濃度的生長素類調節劑處理月季莖段側芽，結果如圖所示。據圖分析下列敘述不正確的是(　　)
A．A濃度為促進月季莖段側芽生長的最適濃度
B．不同濃度的生長素類調節劑均提高了月季莖段側芽生長量
C．由實驗結果可知，該生長素類調節劑的作用具有低濃度促進，濃度過高抑制的特點
D．比較A、B濃度下月季莖段側芽生長量可知，A濃度＞B濃度
答案　ABD
解析　A濃度只是相對于B濃度和C濃度促進作用更強，并不能證明A濃度就是最適濃度，可能有其他濃度比A濃度促進作用更強，A錯誤；圖中C濃度使得月季莖段側芽生長量低于未施加生長素類調節劑的一組，則C濃度的生長素類調節劑起到了抑制作用，B錯誤；由實驗結果可知，A濃度和B濃度促進了月季莖段側芽生長，C濃度抑制了月季莖段側芽生長，證明該生長素類調節劑的作用具有低濃度促進，過高濃度抑制的特點，C正確；A濃度的生長素類調節劑促進作用雖然高于B濃度的生長素類調節劑，但是A濃度并不一定高于B濃度，因為隨著生長素濃度的增加，促進效果先增加后減少，當生長素濃度過高時甚至會抑制生長，D錯誤。
12．為探究pH對葉綠素穩定性的影響，某科研小組進行了如下實驗。下列敘述錯誤的是(　　)
組號 葉綠素溶液(相對含量) pH值 處理時間/min 溶液顏色
① 3.0 8.0 10 綠色
② 3.0 7.0 10 綠色
③ 3.0 6.0 10 黃綠色
④ 3.0 5.0 10 黃褐色
A.葉綠素可用無水乙醇提取
B．該實驗設置了四個實驗組，是一個對比實驗
C．該實驗說明葉綠素在酸性條件下不穩定，在堿性條件下穩定
D．由該實驗結果推測，酸雨可能會造成藻類植物光合作用能力下降
答案　C
解析　該實驗有四組實驗，自變量是pH，四組實驗之間形成相互對照，所以四組實驗均為實驗組，是一個對比實驗，B正確；該實驗結果顯示出葉綠素在酸性條件下被破壞，但由于pH不夠高，不能說明葉綠素在堿性條件下是穩定的，C錯誤；由于葉綠素在弱酸性條件下即可被部分破壞，而酸雨的pH要低于5.6，所以酸雨可能會造成藻類植物光合作用能力的下降，D正確。
13．已知刀豆種子富含脲酶，它能使尿素分解成氨和CO2。科學家薩姆納已證明脲酶的化學本質是蛋白質。下圖是某同學設計的用來證明脲酶化學本質的實驗圖解，有關該實驗的敘述正確的是(　　)
A．實驗中所用的試劑是雙縮脲試劑
B．實驗的因變量是試管中顏色的變化
C．若兩試管均為紫色，則證明脲酶化學本質是蛋白質
D．本實驗在常溫下進行即可，不需要水浴加熱
答案　ABCD
解析　雙縮脲試劑與蛋白質反應產生紫色物質，本實驗可以用雙縮脲試劑來鑒定脲酶的化學本質，實驗的因變量為試管中顏色的變化，A、B正確；若兩試管均為紫色，則證明脲酶化學本質是蛋白質，C正確；本實驗在常溫下進行即可，不需要水浴加熱，D正確。
三、非選擇題
14．(2017·全國卷Ⅰ)根據遺傳物質的化學組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型。有些病毒對人類健康會造成很大危害。通常，一種新病毒出現后需要確定該病毒的類型。
假設在宿主細胞內不發生堿基之間的相互轉換。請利用放射性同位素標記的方法，以體外培養的宿主細胞等為材料，設計實驗以確定一種新病毒的類型。簡要寫出(1)實驗思路，(2)預期實驗結果及結論即可。(要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組)
答案　(1)思路
甲組：將宿主細胞培養在含有放射性標記尿嘧啶的培養基中，之后接種新病毒。培養一段時間后收集病毒并檢測其放射性。
乙組：將宿主細胞培養在含有放射性標記胸腺嘧啶的培養基中，之后接種新病毒。培養一段時間后收集病毒并檢測其放射性。
(2)結果及結論
若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，即為RNA病毒；反之為DNA病毒。
解析　該實驗的目的是鑒定一種病毒的遺傳物質是DNA還是RNA，要求使用的實驗方法是放射性同位素標記法。DNA和RNA的元素組成相同，都含有C、H、O、N、P，因此只標記化學元素是不可行的，而DNA和RNA的不同之處在于含氮堿基和五碳糖不同，因此可在培養基中分別加入含有放射性標記的胸腺嘧啶和含有放射性標記的尿嘧啶，看病毒的增殖是利用了含有放射性標記的胸腺嘧啶來合成DNA，還是利用含有放射性標記的尿嘧啶來合成RNA。
15．有資料顯示，進入生殖發育期后，身高不會明顯增加。為研究雄性家兔體內睪酮(ST，一種雄性激素)與生長激素(GH)含量的關系，某研究小組進行了以下實驗(手術過程不影響結果)，請補充完成研究方案并回答問題。
研究課題：雄性家兔ST含量對GH含量的影響
(1)根據題中信息，最可能提出的實驗假設為：____________________________________。
(2)實驗步驟：
①將1月齡體重相同的健康雄性家兔分為甲、乙兩組，每組6只。測定和記錄每只家兔血液中ST和GH的濃度。
②甲組兔切除性腺，乙組兔______________________________________。
③在相同且適宜的條件下飼養1個月，測定和記錄____________________________________________________________________。
(3)預測結果：
ST濃度(μg/mL) GH濃度(μg/mL)
測定時間 甲組 乙組 甲組 乙組
實驗前 m1 m1 n1 n1
實驗后 ＜m2 m2 ＞n2 n2
(4)分析與討論：
①要使實驗更嚴謹，在上述步驟之后，還應給甲組家兔注射______________，乙組家兔注射____________，然后測定和記錄每只家兔血液中的GH濃度，并求各組的平均值。
②與實驗后測得的結果比較，進一步實驗處理后甲組GH濃度________，乙組GH濃度不變。
答案　(1)ST含量的增加能使GH含量下降
(2)②做手術，但不切除性腺　③每只家兔血液中ST和GH的濃度
(4)①適量ST溶液　等量生理鹽水　②下降
解析　(1)本實驗研究的課題為：雄性家兔ST含量對GH含量的影響，根據資料中“進入生殖發育期后，身高不會明顯增加”以及生長激素主要促進動物體的生長，可提出“ST含量的增加能使GH含量下降”的假設。
(2)實驗的自變量為是否有性腺分泌的雄性激素，故甲組兔切除性腺，乙組兔應做手術，但不切除性腺。在相同且適宜的條件下飼養1個月后，測定和記錄每只家兔血液中ST和GH的濃度。
(4)①要使實驗更嚴謹，可再給甲組家兔注射適量ST溶液，乙組家兔注射等量生理鹽水，然后測定和記錄每只家兔血液中的GH濃度，求各組的平均值。②由(3)數據可知，切除性腺的甲組GH濃度大于不切除性腺的乙組，可推測性腺分泌的雄性激素可抑制GH的分泌，由此可得進一步實驗處理后的結果：甲組GH濃度下降，乙組GH濃度不變。
雙練二　能力提升
一、單項選擇題(每題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題目要求的)
1．(2022·山東中學聯盟高三12月大聯考)納洛酮是一種有效的類嗎啡拮抗劑，通過競爭受體而起作用。科學家從小鼠大腦中提取蛋白質混合物，同時逐滴加入一定量放射性標記的納洛酮和不同類型的試劑，如下表。將混合液置于特殊介質上用緩沖液沖洗，如果納洛酮能和蛋白質混合物中的成分結合，則會從介質上檢測出穩定的放射性。下列敘述不正確的是(　　)
實驗中加入的試劑種類 試劑類型 無法再檢測出放射性時的試劑濃度
嗎啡 麻醉劑 8×10－9 M
美沙酮 麻醉劑 3×10－8 M
左啡諾 麻醉劑 3×10－9 M
苯巴比妥 非麻醉劑 10－4 M，滴加試劑無顯著影響
A.由表可知與納洛酮競爭作用最明顯的試劑是美沙酮
B．麻醉劑與納洛酮競爭相同位點使實驗組放射性低
C．蛋白質混合物中存在著嗎啡類物質的受體
D．本實驗中對照組為加入苯巴比妥的組
答案　A
解析　根據表中數據分析可知，通過與對照組數據比較，加入左啡諾的一組與對照組的試劑濃度相比最低，說明與納洛酮競爭作用最明顯的試劑是左啡諾，A錯誤；由于加入麻醉劑后導致納洛酮與蛋白質混合物中的成分結合減少，放射性降低，推測麻醉劑與納洛酮競爭相同位點，B正確；根據題干如果納洛酮能和蛋白質混合物中的成分結合，則會從介質上檢測出放射性，結合納洛酮是一種有效的類嗎啡拮抗劑，通過競爭受體而起作用，故蛋白質混合物中存在著嗎啡類物質的受體，C正確；該實驗的目的是研究不同麻醉劑對納洛酮作用的影響，因此該實驗的自變量是麻醉劑的種類和有無，故實驗中加入苯巴比妥的目的是作為對照組，D正確。
2．(2022·河北衡水一中高三上學期三調)為研究草甘膦(一種除草劑)對入侵植物加拿大一枝黃花的防治效果以及對本土植物白茅的影響，某研究團隊對加拿大一枝黃花和白茅在單種與混種兩種情況下，施以不同濃度的草甘膦，并測定各組的凈光合速率(凈光合速率＝真正光合速率－呼吸速率)，結果如圖(其中P組凈光合速率為0)。據圖分析，下列敘述錯誤的是(　　)
A．0.6 mg/L的草甘膦對單種與混種白茅凈光合速率的下降量相同
B．P組白茅產生ATP的場所有葉綠體、線粒體和細胞質基質
C．實驗中，受草甘膦影響較小的是混種的加拿大一枝黃花
D.據實驗結果推測，草甘膦可能會降低這兩種植物的光飽和點
答案　A
解析　據圖分析，左縱坐標軸代表單種凈光合速率，每小格為4，而右縱坐標軸代表混種凈光合速率，每小格為2，0.6 mg/L的草甘膦對本地白茅單種與混種凈光合速率的下降量不同，單種時下降量更大一些，A錯誤；P組白茅光合作用與呼吸作用都可以產生ATP，產生ATP的場所有葉綠體、線粒體和細胞質基質，B正確。
3．(2022·山東濱州高三上學期期末)在棄耕農田里首先定居的是紫菀和須芒草。紫菀幼苗不耐蔭，其成年植株蔭蔽幼苗，使之很難存活。科學家在須芒草四周1.5 m半徑的圓圈區域，按不同的間隔種植紫菀的幼苗，結果如下圖所示。實驗中未測到須芒草產生抑制紫菀生長的化學物質。下列說法正確的是(　　)
A．紫菀的成年植株和幼苗高低錯落體現了群落的垂直結構
B．隨著與須芒草距離增大兩種植物生態位重疊程度減弱
C．在競爭關系中制約紫菀生長的非生物因素為土壤中的水分
D．此棄耕農田一定能演替為森林群落
答案　B
解析　紫菀屬于種群，而垂直結構是群落的空間特征，A錯誤；分析題圖，隨著與須芒草距離增大兩種植物的干重和土壤水分增加，說明生態位重疊程度減弱，B正確；紫菀不耐蔭，因此在競爭關系中制約紫菀生長的非生物因素為陽光，C錯誤；在氣候條件適宜的情況下，棄耕的農田經若干年后能演替成森林，D錯誤。
二、不定項選擇題(每題給出的四個選項中，有的只有一個選項符合題目要求，有的有多個選項符合題目要求)
4．細菌會產生內毒素，高濃度的內毒素進入人體會引發廣泛的炎癥反應和內毒素血癥。研究者測定了不同溫度下藥物單獨或聯合處理細菌時內毒素的釋放量。下列相關分析或推理正確的是(　　)
分組溫度 內毒素濃度(μg/mL)
對照組 溶菌酶A 抗生素B 溶菌酶A＋抗生素B
37 ℃ 5.4 5.1 22.4 8.2
40 ℃ 5.0 1.5 16.8 2.3
A.對照組的處理是培養細菌但不添加藥物，結果說明細菌可自發地釋放內毒素
B．在兩種溫度下，抗生素B在殺菌的同時均可引起較多的內毒素釋放到細菌細胞外
C．與單獨使用抗生素B相比較，溶菌酶A與其聯合處理時可顯著降低內毒素的釋放量
D．若因細菌感染引起高燒，單獨使用溶菌酶A進行治療對緩解內毒素血癥的效果最差
答案　ABC
解析　對照組的設置是為了和施加藥物后的實驗組作比較得出施加藥物后的作用效果，所以對照組為在不加任何藥物的條件下培養細菌，則表格中內毒素為細菌在自然條件下釋放的內毒素，A正確；通過表中數據顯示，抗生素B雖然能夠殺菌，但它的加入會使培養液中的內毒素含量增加，說明抗生素B在殺菌的同時促進了細菌內毒素的釋放，B正確；表中數據顯示的結果明顯表示出與單獨使用抗生素B相比，溶菌酶A與抗生素B聯合使用能有效地減少內毒素的釋放量，C正確；通過表中數據的比較，單獨使用溶菌酶A治療細菌感染對緩解內毒素的釋放效果是最好的，D錯誤。
5．(2022·山東濱州高三上學期期末)光照和溫度是影響種子萌發的兩個重要環境因子。光敏色素是光和溫度的受體，研究光敏色素協調光溫信號調控種子萌發對于指導作物播種具有重要意義。研究人員對光敏色素基因PHYB1如何響應光溫環境變化而調控煙草種子萌發進行了下圖所示的研究。下列說法錯誤的是(　　)
A．光敏色素存在于植物體的各個部位，可將光信息傳遞到細胞核內影響特定基因的表達
B．環境溫度較低時，光照抑制煙草種子的萌發
C．播種煙草時遇到低溫應適當遮陰處理，高溫條件下則應增強光照促進種子萌發
D．光通過光敏色素基因PHYB1傳遞的信息可以促進煙草種子萌發
答案　D
解析　光敏色素是光和溫度的受體，存在于植物體的各個部位，可感受光信息，將光信息傳遞到細胞核內影響特定基因的表達，從而調控植物的生命活動，A正確；據圖可知，環境溫度較低時，持續光照處理組的種子萌發率低于持續黑暗組，說明環境溫度較低時，光照抑制煙草種子的萌發，B正確；據圖可知，低溫時持續黑暗處理的種子萌發率高于持續光照時，高溫時持續光照處理的種子萌發率高于持續黑暗時，說明播種煙草時遇到低溫應適當遮陰處理，高溫條件下則應增強光照促進種子萌發，C正確；據圖可知，在12 h光照和12 h黑暗處理、持續光照處理時，PHYB1表達抑制組種子的萌發率高于PHYB1超量表達組，說明此時光通過光敏色素基因PHYB1傳遞的信息可以抑制煙草種子萌發，D錯誤。
三、非選擇題
6．(2022·湖南師范大學附屬中學月考)血管性癡呆(VD)是因腦血管阻塞導致腦缺血、缺氧，引起腦神經損傷所致的嚴重認知功能障礙綜合征。常伴隨記憶力減退、語言障礙、大小便失禁等癥狀。
(1)某VD患者不能說話，但能聽懂別人講話，原因可能是位于大腦皮層的____________(填“聽覺中樞”或“語言中樞”)受損。VD患者大小便失禁的原因是____________(中樞)不能對排尿進行有效控制。
(2)為研究白藜蘆醇對VD患者學習和記憶的影響，研究人員以大鼠為實驗對象開展了相關研究。
將45只健康雄性大鼠隨機分成A、B、C三組，分別進行如下表所示的處理。各組大鼠在相同的環境下飼養4周后，進行了水迷宮實驗：將大鼠放入水中，進行逃生訓練，記錄各組平均逃生時間及典型逃生路線，結果分別如圖1、圖2所示。
分組處理 A組 B組 C組
40 mg/kg白藜蘆醇預處理四周 ？ － ＋
手術結扎頸動脈(血流量減少30%) ？ ＋ ＋
注：＋表示進行處理；－表示未進行處理。
①逃生訓練前對A組的處理是________________________________。
②圖1所示的結果為_________________________________________。
③綜合圖1、圖2所示結果，可以得出的結論是__________________________________________________________________。
(3)白藜蘆醇對血管性癡呆有一定預防作用，其機理是白藜蘆醇能提高大腦皮層神經細胞中PSD95的表達量。nNOS(NO合成酶)與PSD95結合，催化NO產生。NO促進血管擴張，增加腦血流量，從而緩解腦缺血對腦部神經元的損傷。請利用分組的實驗大鼠，寫出驗證上述機理的實驗思路及預期結果：________________________________________________________________________________________。
答案　(1)語言中樞　大腦皮層
(2)①不用藥、只進行不結扎頸動脈的手術
②隨著訓練時間延長，各組的逃脫時間均縮短；從訓練第2天開始，在相同的訓練時間下，A、C組的逃脫時間接近且均低于B組
③白藜蘆醇可以在一定程度上預防或減緩大鼠腦缺血對腦部認知功能的損傷
(3)實驗思路：測量上述A、B、C三組大鼠的PSD95含量、NO含量及血管擴張程度。
預期結果：A、C組的PSD95含量、NO含量及血管擴張程度接近且均高于B組
7．造血干細胞(HSC)在骨髓中產生，在損傷、炎癥等應激狀態下，HSC扮演著調節和維持體內血液系統各個細胞組分的生理平衡的角色，可分化和發育為血細胞和免疫細胞。當受到某些細胞因子刺激后，骨髓中的HSC釋放到外周血中，此過程稱為HSC動員。下圖1表示HSC動員的機制。回答下列問題：
(1)由圖1可知，G CSF刺激骨髓中的傷害性感受神經元，促進神經纖維末梢中____________________的融合，釋放神經肽(CGRP)，CGRP作為一種________，可作用于________，促進HSC遷移至血管中。
(2)R蛋白是HSC上受體的組分之一。為研究HSC動員對骨髓造血的影響，研究人員以野生型小鼠及敲除編碼R蛋白基因的小鼠為實驗材料，實驗處理及檢測結果如圖2和圖3所示。
①圖2結果表明R蛋白是受體響應CGRP信號所必需的，依據是______________________。
②圖3結果說明________________________。
③綜合圖2和圖3實驗數據可知，G CSF刺激后，野生型小鼠體內HSC總量明顯高于敲除組，推測原因是_______________________________________。
(3)辣椒中富含辣椒素，辣椒素也可作用于傷害性感受神經元。為探究其能否增強由G CSF刺激引起的HSC動員，研究人員給野生型小鼠分別喂食含辣椒素的辛辣食物及普通食物，檢測并比較兩組小鼠體內CGRP含量。請從以下兩方面補充完善上述實驗方案。
①實驗處理：____________________________。
②檢測指標：____________________________。
答案　(1)突觸小泡與突觸前膜　神經遞質(或信號分子)　(HSC細胞膜上)CGRP受體
(2)①注射G CSF刺激后，敲除組外周血中HSC數量明顯低于野生型
②HSC動員(注射G CSF)對骨髓中HSC的存儲量無影響
③HSC遷移至外周血導致骨髓中HSC增殖，維持骨髓中HSC的儲存量，從而使體內HSC總量增加
(3)①需要對喂食辛辣食物與普通食物的野生型小鼠分別注射G CSF
②需要檢測兩組小鼠外周血中HSC的數量
8．(2022·蓬萊第二中學月考)在一個經長期隨機交配形成的自然鼠群中，存在的毛色表型與基因型的關系如表(注：AA純合胚胎致死)。請分析回答相關問題。
表型 黃色 灰色 黑色
基因型 Aa1 Aa2 a1a1 a1a2 a2a2
(1)等位基因之間的根本區別：__________________________。
(2)若親本基因型為Aa1×Aa2，則其子代的表型可能為________。
(3)兩只鼠雜交，后代出現3種表型。則該對親本的基因型是________，它們再生一只黑色雄鼠的概率是________。
(4)假設進行多對Aa2×a1a2的雜交，平均每窩生8只小鼠。在同樣條件下進行多對Aa2×Aa2的雜交，預期每窩平均生________只鼠。
(5)現有一只黃色雄鼠和多只其他各色的雌鼠，如何利用雜交方法檢測出該雄鼠的基因型？
實驗思路：
①選用該黃色雄鼠與多只________色雌鼠雜交。
②______________________。
結果預測：
①如果后代出現________，則該黃色雄鼠的基因型為Aa1。
②如果后代出現________，則該黃色雄鼠的基因型為Aa2。
答案　(1)脫氧核苷酸的序列不同
(2)黃色、灰色
(3)Aa2、a1a2　1/8
(4)6
(5)黑　觀察后代的毛色　黃色和灰色　黃色和黑色
解析　(1)等位基因是指位于一對同源染色體相同位置上控制相對性狀的基因。等位基因之間的根本區別是脫氧核苷酸的序列不同。
(2)若親本基因型為Aa1和Aa2，則其子代的基因型和表型為1AA(死亡)、1Aa1(黃色)、1Aa2(黃色)、1a1a2(灰色)，即子代表型有黃色、灰色，且比例為2∶1。
(3)兩中鼠雜交，后代出現3種表型，即黃色、灰色和黑色，由后代有黑色(a2a2)可推知其父母均有a2，且子代有黃色，則親本應含有A，子代有灰色，親代應含有a1，所以親本的基因型為Aa2和a1a2，它們再生一只黑色鼠(a2a2)的概率為1/4，雄性概率為1/2，所以再生一只黑色雄鼠的概率為1/8。
(4)在同樣條件下進行多對Aa2×Aa2的雜交，后代中有1/4AA致死型出現，因此可預期平均每窩生6只鼠。
(5)黃色雄鼠的基因型為Aa1或Aa2。欲利用雜交方法檢測出該雄鼠的基因型可采用測交法，實驗思路：①選用該黃色雄鼠與多只黑色雌鼠(a2a2)雜交；②觀察后代的毛色。結果預測：①如果該黃色雄鼠的基因型為Aa1，則其與黑色雌鼠雜交，后代的基因型為Aa2、a1a2，表型為黃色和灰色。②如果該黃色雄鼠的基因型為Aa2，則其與黑色雌鼠雜交，后代的基因型為Aa2、a2a2，表型為黃色和黑色。

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