專題21實驗與探究-2023年高考生物真題分類解析與應(yīng)試策略

第九單元實驗與探究專題二十一實驗與探究考點2013~2017年2018年2019年2020年2021年2022年合計全國地方全國地方全國地方全國地方全國地方全國地方全國地方卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷67.實驗與探究171301221710620命題分析與備考建議(1)命題熱度:本專題相對其他各專題考查較火(),十年中地方卷出現(xiàn)過20道題,全國卷出現(xiàn)過6道題,總計出現(xiàn)過26道題,平均每年會出現(xiàn)1~3道左右,不可謂不火!(2)考查方向:一是考查教材基礎(chǔ)實驗的材料、原理及相關(guān)操作等,二是結(jié)合代謝、遺傳、調(diào)節(jié)等相關(guān)知識考查實驗的有關(guān)分析等。(3)考情前瞻:一是教材基本實驗通過選擇題的形式考查試劑、原理、顯色反應(yīng)等;二是可以設(shè)置新的問題背景考查實驗原理的判斷、變量的確認以及結(jié)果結(jié)論的預(yù)測分析等?？键c67實驗與探究1.(2022·全國乙,4,6分,難度★★)某種酶P由RNA和蛋白質(zhì)組成,可催化底物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的產(chǎn)物。為探究該酶不同組分催化反應(yīng)所需的條件,某同學(xué)進行了下列5組實驗(表中“+”表示有,“”表示無)。實驗組①②③④⑤底物+++++RNA組分+++蛋白質(zhì)組分+++低濃度Mg2++++高濃度Mg2+++產(chǎn)物++根據(jù)實驗結(jié)果可以得出的結(jié)論是(C)A.酶P必須在高濃度Mg2+條件下才具有催化活性B.蛋白質(zhì)組分的催化活性隨Mg2+濃度升高而升高C.在高濃度Mg2+條件下RNA組分具有催化活性D.在高濃度Mg2+條件下蛋白質(zhì)組分具有催化活性解析本題考查酶的作用特點,同時考查學(xué)生的實驗分析能力和科學(xué)探究素養(yǎng)。根據(jù)實驗組①在沒有高濃度Mg2+條件下仍能獲得產(chǎn)物可知,酶P在低濃度Mg2+條件下也具有催化活性,A項錯誤;③和⑤組實驗在低濃度和高濃度Mg2+條件下均未獲得產(chǎn)物,說明單獨的蛋白質(zhì)組分沒有催化活性,B、D兩項錯誤;②和④組實驗對比,④組實驗獲得了產(chǎn)物,②組實驗未獲得產(chǎn)物,說明在高濃度Mg2+條件下RNA組分具有催化活性,C項正確。2.(2021·北京,13,2分,難度★★)關(guān)于物質(zhì)提取、分離或鑒定的高中生物學(xué)相關(guān)實驗,下列敘述錯誤的是(C)A.研磨肝臟以破碎細胞用于獲取含過氧化氫酶的粗提液B.利用不同物質(zhì)在酒精溶液中溶解性的差異粗提取DNAC.依據(jù)吸收光譜的差異對光合色素進行紙層析分離D.利用與雙縮脲試劑發(fā)生顏色變化的反應(yīng)來鑒定蛋白質(zhì)解析本題考查檢測蛋白質(zhì)的實驗、葉綠體色素的提取和分離實驗、DNA的粗提取和鑒定。肝臟細胞中含有過氧化氫酶,因此研磨肝臟以破碎細胞用于獲取含過氧化氫酶的粗提液,A項正確;DNA不溶于酒精,而細胞中的某些蛋白質(zhì)可溶于酒精,因此可利用不同物質(zhì)在酒精溶液中溶解性的差異粗提取DNA,B項正確;依據(jù)光合色素在層析液中溶解度的差異對光合色素進行紙層析分離,C項錯誤;蛋白質(zhì)可以與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng),因此可利用與雙縮脲試劑發(fā)生顏色變化的反應(yīng)來鑒定蛋白質(zhì),D項正確。3.(2021·海南,4,2分,難度★)孟德爾的豌豆雜交實驗和摩爾根的果蠅雜交實驗是遺傳學(xué)的兩個經(jīng)典實驗。下列有關(guān)這兩個實驗的敘述,錯誤的是(A)A.均將基因和染色體行為進行類比推理,得出相關(guān)的遺傳學(xué)定律B.均采用統(tǒng)計學(xué)方法分析實驗結(jié)果C.對實驗材料和相對性狀的選擇是實驗成功的重要保證D.均采用測交實驗來驗證假說解析本題考查遺傳學(xué)經(jīng)典實驗。孟德爾的豌豆雜交實驗和摩爾根的果蠅雜交實驗都是采用假說—演繹法得出相關(guān)的遺傳學(xué)定律,都采用了統(tǒng)計學(xué)方法分析實驗數(shù)據(jù),A項錯誤,B項正確;孟德爾豌豆雜交實驗成功的原因之一是選擇了豌豆作為實驗材料,摩爾根的果蠅雜交實驗成功的原因之一是選擇了果蠅作為實驗材料,同時也從果蠅的眾多性狀當中選擇了易于區(qū)分的白紅眼性狀進行研究,C項正確;兩個實驗都采用測交實驗來驗證假說,D項正確。4.(2021·江蘇,10,2分,難度★★)分析黑斑蛙的核型,需制備染色體標本,流程如下,下列相關(guān)敘述正確的是(D)采集骨髓細胞→培養(yǎng)細胞并用秋水仙素處理→低滲處理細胞并固定→滴片、染色與鏡檢A.可用蛙紅細胞替代骨髓細胞制備染色體標本B.秋水仙素處理的目的是為了誘導(dǎo)染色體數(shù)加倍C.低滲處理的目的是為了防止細胞過度失水而死亡D.染色時常選用易使染色體著色的堿性染料解析本題考查實驗材料、實驗原理。蛙紅細胞只能進行無絲分裂,因此不能用蛙紅細胞替代骨髓細胞制備染色體標本,A項錯誤;秋水仙素處理的目的是為了固定細胞,不是誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍,B項錯誤;等滲溶液是為了防止細胞過度失水而死亡,低滲處理的目的是使組織細胞充分吸水膨脹,染色體分散,C項錯誤;染色時常選用易使染色體著色的堿性染料,D項正確。5.(2021·江蘇,19,3分,難度★★)(多選)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析是許多實驗的重要環(huán)節(jié),下列實驗中獲取數(shù)據(jù)的方法合理的是(ABC)編號實驗內(nèi)容獲取數(shù)據(jù)的方法①調(diào)查某自然保護區(qū)灰喜鵲的種群密度使用標記重捕法,盡量不影響標記動物正常活動,個體標記后即釋放②探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化搖勻后抽取少量培養(yǎng)物,適當稀釋,用臺盼藍染色,血細胞計數(shù)板計數(shù)③調(diào)查高度近視(600度以上)在人群中的發(fā)病率在數(shù)量足夠大的人群中隨機調(diào)查④探究唾液淀粉酶活性的最適溫度設(shè)置0℃、37℃、100℃三個溫度進行實驗,記錄實驗數(shù)據(jù)A.實驗① B.實驗② C.實驗③ D.實驗④解析本題考查實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析。灰喜鵲屬于活動范圍廣、活動能力強的動物,應(yīng)使用標記重捕法調(diào)查灰喜鵲的種群密度,且標記盡量不影響標記動物正?；顒?個體標記后即釋放,A項正確;探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化時,搖勻后抽取少量培養(yǎng)物,適當稀釋,用臺盼藍染液染色,血細胞計數(shù)板計數(shù),被染成藍色的酵母菌為死細胞,在觀察計數(shù)時只計不被染成藍色的酵母菌,B項正確;調(diào)查高度近視(600度以上)在人群中的發(fā)病率,應(yīng)在群體中抽樣調(diào)查,選取的樣本要足夠的多,且要隨機取樣,C項正確;探究唾液淀粉酶活性的最適溫度時,應(yīng)圍繞37.0℃在梯度為0.5℃的不同溫度下進行實驗,若設(shè)置0℃、37℃、100℃三個溫度進行實驗,不能說明唾液淀粉酶的最適溫度是37.0℃,D項錯誤。6.(2021·遼寧,5,2分,難度★★)下列有關(guān)中學(xué)生物學(xué)實驗中觀察指標的描述,正確的是(B)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綠葉中色素的提取和分離濾紙條上色素帶的顏色、次序和寬窄C探究酵母菌細胞呼吸的方式酵母菌培養(yǎng)液的渾濁程度D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解析本題考查葉綠體中色素的提取和分離實驗、觀察質(zhì)壁分離及復(fù)原實驗、觀察細胞有絲分裂實驗。在植物細胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的實驗中,中央液泡大小、原生質(zhì)層的位置和細胞大小都應(yīng)該作為觀察對象,A項錯誤;綠葉中色素的提取和分離,觀察指標是濾紙條上色素帶的顏色、次序和寬窄,B項正確;探究酵母菌細胞呼吸的方式,觀察指標是培養(yǎng)液的濾液能否使重鉻酸鉀在酸性條件下轉(zhuǎn)變成灰綠色,C項錯誤;觀察根尖分生組織細胞有絲分裂,細胞在解離的時候已經(jīng)死亡,看不到紡錘絲牽引染色體的運動,D項錯誤。7.(2021·湖南,2,2分,難度★★)以下生物學(xué)實驗的部分操作過程,正確的是(D)選項實驗名稱實驗操作A檢測生物組織中的還原糖在待測液中先加NaOH溶液,再加CuSO4溶液B觀察細胞中DNA和RNA的分布先加甲基綠染色,再加吡羅紅染色C觀察細胞中的線粒體先用鹽酸水解,再用健那綠染色D探究酵母菌種群數(shù)量變化先將蓋玻片放在計數(shù)室上,再在蓋玻片邊緣滴加培養(yǎng)液解析此題的切入點是教材基礎(chǔ)實驗的相關(guān)知識。生物組織中的還原糖的檢測試劑為斐林試劑,斐林試劑使用時NaOH溶液和CuSO4溶液混合均勻后加入,A項錯誤;觀察細胞中DNA和RNA的分布的實驗,利用甲基綠、吡羅紅混合染色劑將細胞染色,B項錯誤;觀察細胞中的線粒體,用健那綠染液染色,不需用鹽酸水解,C項錯誤;探究酵母菌種群數(shù)量變化的實驗中,先將蓋玻片放在計數(shù)室上,用吸管吸取培養(yǎng)液,滴于蓋玻片邊緣,讓培養(yǎng)液自行滲入,D項正確。8.(2020·全國1,4,6分,難度★)為達到實驗?zāi)康?需要選用合適的實驗材料進行實驗。下列實驗?zāi)康呐c實驗材料的對應(yīng),不合理的是(A)選項實驗材料實驗?zāi)康腁大蒜根尖分生區(qū)細胞觀察細胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原B蝗蟲的精巢細胞觀察細胞的減數(shù)分裂C哺乳動物的紅細胞觀察細胞的吸水和失水D人口腔上皮細胞觀察DNA、RNA在細胞中的分布解析此題解題的切入點是準確記憶教科書中不同實驗的實驗材料和實驗?zāi)康摹８夥稚鷧^(qū)細胞是未成熟的細胞,不含有中央大液泡,因此不能用于觀察細胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原,A項不合理?；认x的細胞中染色體較大,數(shù)目較少,且在同一染色體玻片標本上可以觀察到減數(shù)分裂的各個時期,因此常用作觀察細胞減數(shù)分裂的材料,B項合理。當外界溶液的濃度大于細胞質(zhì)的濃度時,哺乳動物的成熟紅細胞會失水皺縮,當外界溶液的濃度小于細胞質(zhì)的濃度時,哺乳動物的成熟紅細胞會吸水膨脹,甚至漲破,因此,哺乳動物的紅細胞可用作觀察細胞的吸水和失水的實驗材料,C項合理。人的口腔上皮細胞中含有DNA和RNA,且無色,因此用吡羅紅甲基綠染色劑對細胞進行染色后,可以顯示DNA和RNA在細胞中的分布,D項合理。9.(2020·全國2,3,6分,難度★★)下列關(guān)于生物學(xué)實驗的敘述,錯誤的是(B)A.觀察活細胞中的線粒體時,可以用健那綠染液進行染色B.探究人體紅細胞因失水而發(fā)生的形態(tài)變化時,可用肉眼直接觀察C.觀察細胞中RNA和DNA的分布時,可用吡羅紅甲基綠染色劑染色D.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解析本題考查教科書中的基礎(chǔ)實驗。觀察活細胞中的線粒體一般用健那綠染液進行染色,A項正確。細胞體積很小,需要借助顯微鏡才能觀察到,故探究人體紅細胞因失水而發(fā)生的形態(tài)變化時,需借助顯微鏡來觀察,B項錯誤。觀察細胞中DNA和RNA的分布時,可用吡羅紅甲基綠染色劑染色,C項正確?？捎眉t色熒光染料和綠色熒光染料標記膜蛋白,以探究細胞膜的流動性,D項正確。10.(2020·北京,14,2分,難度★★)下列高中生物學(xué)實驗中,用紫色的洋蔥鱗片葉和黑藻葉片作為實驗材料均可完成的是(C)A.觀察葉綠體和細胞質(zhì)流動 B.提取和分離葉綠素C.觀察細胞質(zhì)壁分離及復(fù)原 D.觀察細胞的有絲分裂解析紫色洋蔥鱗片葉細胞不含葉綠體,不能作為觀察葉綠體的實驗材料,黑藻葉片中含有大量葉綠體,細胞質(zhì)顏色比較深,易于觀察葉綠體和細胞質(zhì)流動,A項錯誤;洋蔥的管狀葉呈綠色,可用于提取和分離葉綠體中的色素,而紫色洋蔥鱗片葉細胞不含葉綠體色素,不能用于提取和分離葉綠素,B項錯誤;洋蔥鱗片葉外表皮細胞含有紫色的大液泡,色素含量較多,可作為觀察細胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的材料,黑藻葉片的葉肉細胞中液泡呈無色,葉綠體的存在使原生質(zhì)層呈綠色,有利于細胞質(zhì)壁分離及復(fù)原實驗現(xiàn)象的觀察,C項正確;洋蔥鱗片葉、黑藻葉片都不能發(fā)生有絲分裂,而洋蔥根尖分生區(qū)可作為觀察有絲分裂的材料,色淺,無其他色素干擾,D項錯誤。11.(2018·全國3,1,6分,難度★)下列研究工作中由我國科學(xué)家完成的是(D)A.以豌豆為材料發(fā)現(xiàn)性狀遺傳規(guī)律的實驗B.用小球藻發(fā)現(xiàn)光合作用暗反應(yīng)途徑的實驗C.證明DNA是遺傳物質(zhì)的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗D.首例具有生物活性的結(jié)晶牛胰島素的人工合成解析本題考查生物學(xué)發(fā)展史上重要的科學(xué)家及貢獻。以豌豆為實驗材料發(fā)現(xiàn)遺傳定律的是奧地利科學(xué)家孟德爾,A項錯誤。發(fā)現(xiàn)暗反應(yīng)的是美國科學(xué)家卡爾文,暗反應(yīng)又叫卡爾文循環(huán),B項錯誤。美國科學(xué)家艾弗里及其同事利用肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗證明DNA是遺傳物質(zhì),C項錯誤。1965年,中國科學(xué)家成功獲得人工合成的牛胰島素結(jié)晶,D項正確。12.(2018·北京,4,6分,難度★★)以下高中生物學(xué)實驗中,操作不正確的是(A)A.在制作果酒的實驗中,將葡萄汁液裝滿整個發(fā)酵裝置B.鑒定DNA時,將粗提產(chǎn)物與二苯胺混合后進行沸水浴C.用蘇丹Ⅲ染液染色,觀察花生子葉細胞中的脂肪滴(顆粒)D.用龍膽紫染液染色,觀察洋蔥根尖分生區(qū)細胞中的染色體解析本題考查了果酒制作以及常見試劑的應(yīng)用。制作果酒時,應(yīng)留有大約1/3的空間,有利于酵母菌數(shù)量的增加并防止發(fā)酵液溢出,A項錯誤;DNA與二苯胺在水浴加熱條件下呈現(xiàn)藍色,B項正確;鑒定脂肪可用蘇丹Ⅲ染液進行染色,C項正確;染色體易被堿性染料龍膽紫溶液或醋酸洋紅液染成深色,D項正確。13.(2018·江蘇,24,3分,難度★★★)(多選)下列中學(xué)實驗均使用光學(xué)顯微鏡進行觀察,有關(guān)實驗操作或現(xiàn)象描述錯誤的是(ACD)編號實驗名稱實驗材料實驗操作或現(xiàn)象①觀察植物細胞的質(zhì)壁分離紫色洋蔥外表皮、蔗糖溶液等原生質(zhì)層呈紫色,各組成部分結(jié)構(gòu)清晰②檢測生物組織中的脂肪花生子葉、蘇丹Ⅲ染液等在高倍鏡下可見細胞中被染成橘黃色的脂肪液滴③觀察細胞有絲分裂洋蔥根尖、龍膽紫溶液等在高倍鏡的同一個視野中,可見分裂前期、中期、后期、末期各時期細胞呈正方形,排列緊密④探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化酵母菌、血細胞計數(shù)板等在10×目鏡、40×物鏡下的一個視野中完成對整個計數(shù)室中酵母菌的計數(shù)A.實驗① B.實驗② C.實驗③ D.實驗④解析本題主要考查課本實驗的相關(guān)知識,屬于對科學(xué)探究的考查。用紫色洋蔥外表皮進行實驗時,液泡里的細胞液呈紫色,原生質(zhì)層無色,且在光學(xué)顯微鏡下不能觀察原生質(zhì)層的組成部分,①錯誤;蘇丹Ⅲ將脂肪染成橘黃色,在光學(xué)顯微鏡下可觀察到,②正確;用光學(xué)顯微鏡觀察細胞有絲分裂,在一個視野中一般不能看到各時期的細胞,③錯誤;對培養(yǎng)液中酵母菌進行計數(shù)時,應(yīng)對血細胞計數(shù)板中四個或五個中方格進行計數(shù),不能對整個計數(shù)室計數(shù),④錯誤。14.(2021·全國乙,29,11分,難度★★★)生活在干旱地區(qū)的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開吸收CO2,吸收的CO2通過生成蘋果酸儲存在液泡中;白天氣孔關(guān)閉,液泡中儲存的蘋果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用。回答下列問題:(1)白天葉肉細胞產(chǎn)生ATP的場所有。光合作用所需的CO2來源于蘋果酸脫羧和釋放的CO2。

(2)氣孔白天關(guān)閉、晚上打開是這類植物適應(yīng)干旱環(huán)境的一種方式,這種方式既能防止,又能保證正常進行。

(3)若以pH作為檢測指標,請設(shè)計實驗來驗證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式。(簡要寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果)答案(1)細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、(葉綠體的)類囊體薄膜呼吸作用(2)植物蒸騰作用過強而導(dǎo)致失水過多光合作用(3)實驗思路:植物甲在干旱的環(huán)境條件下(其他條件適宜)培養(yǎng)一段時間;分別在白天和晚上測定植物甲液泡內(nèi)的pH;統(tǒng)計分析實驗數(shù)據(jù)。預(yù)期結(jié)果:晚上液泡內(nèi)的pH明顯低于白天。解析本題主要考查光合作用的過程和實驗設(shè)計的相關(guān)知識。(1)白天葉肉細胞可以進行呼吸作用,產(chǎn)生ATP的場所包括細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體;也可以進行光合作用,產(chǎn)生ATP的場所為葉綠體的類囊體薄膜。蘋果酸脫羧和呼吸作用釋放的CO2可作為光合作用的原料。(2)植物蒸騰作用散失水分和光合作用吸收二氧化碳都離不開氣孔。干旱條件下,氣孔白天關(guān)閉,晚上打開,既可防止白天因蒸騰作用過強使植物過度失水,又可保證植物光合作用的正常進行。(3)欲設(shè)計實驗來驗證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式,可選取植物甲在干旱條件下進行培養(yǎng),檢測白天和晚上液泡內(nèi)的pH;晚上液泡內(nèi)的pH低于白天液泡內(nèi)的pH,即可驗證該實驗。15.(2021·浙江,30,10分,難度★★)為探究酒精對動物行為的影響,某中學(xué)生物興趣小組進行了以下系列實驗。實驗材料:蟾蜍坐骨神經(jīng)腓腸肌標本,間腦蟾蜍,小濾紙片,任氏液,0.1%、0.2%和1%酒精,去甲腎上腺素(noradrenaline,NA),酚妥拉明(phentolamine,PT),1%硫酸溶液等。(要求與說明:間腦蟾蜍是指切除了大腦和部分間腦、相關(guān)機能正常的蟾蜍;任氏液為兩棲類的生理鹽水;3種酒精濃度分別對應(yīng)人血液中輕度、中度和重度酒精中毒的濃度;酒精、NA和PT均用任氏液配制;NA是一種神經(jīng)遞質(zhì);PT是NA受體的抑制劑。實驗條件適宜)實驗過程與結(jié)果或結(jié)論:過程結(jié)果或結(jié)論實驗1①取蟾蜍坐骨神經(jīng)腓腸肌標本,分別檢測動作電位大小、動作電位傳導(dǎo)速率和肌肉收縮張力;②以1%酒精連續(xù)滴加標本5min后,再分別檢測上述指標。結(jié)果:結(jié)論:。

實驗2①用1%硫酸刺激間腦蟾蜍一側(cè)后肢的中趾趾端,測定屈反射時長,然后用任氏液清洗后肢和間腦斷面;②分別用含有50μL的任氏液、不同濃度酒精的小濾紙片處理間腦斷面,每次處理后重復(fù)①。結(jié)果的記錄表格:。

結(jié)論:酒精會顯著延長屈反射時長,其數(shù)值隨酒精濃度升高而變大。為了進一步研究酒精延長屈反射時長的機理,選取實驗2中某一濃度的酒精用于實驗3。實驗3①取5組間腦蟾蜍,用任氏液、NA、PT和酒精等處理;②用1%硫酸刺激間腦蟾蜍一側(cè)后肢的中趾趾端,測定屈反射時長。結(jié)論:NA與其受體結(jié)合,顯著延長間腦蟾蜍的屈反射時長;酒精通過NA受體參與的途徑,顯著延長間腦蟾蜍的屈反射時長。回答下列問題:(1)實驗1結(jié)果可得出的結(jié)論是。

(2)設(shè)計用于記錄實驗2結(jié)果的表格:(3)依據(jù)實驗2、3的結(jié)論,實驗3的分組應(yīng)為:A組:任氏液;B組:;

C組:;D組:;

E組:。

(4)酒后駕車屬于危險的駕駛行為,由本實驗結(jié)果推測其可能的生物學(xué)機理是

。

答案(1)離體條件下,施加1%酒精,對神經(jīng)肌肉接點、肌肉收縮功能沒有顯著影響(2)表不同濃度酒精對間腦蟾蜍屈反射時長的影響空白對照任氏液處理因素0.1%酒精0.2%酒精1%酒精屈反射時長(3)NAPTNA+PT酒精+PT(4)酒精顯著延長屈反射時長,酒后駕車導(dǎo)致司機反應(yīng)遲鈍解析本題通過生理學(xué)實驗來考查考生的實驗探究能力,具體考查對照實驗的設(shè)置、記錄實驗數(shù)據(jù)的表格的設(shè)計、分析實驗結(jié)果歸納實驗結(jié)論的能力。(1)實驗1的實驗結(jié)果是用1%的酒精處理前后結(jié)果一致,說明在離體條件下,滴加1%的酒精對神經(jīng)肌肉接點、肌肉收縮功能沒有影響。(2)實驗2的自變量是不同濃度的酒精,故實驗分為四組,分別是任氏液、0.1%酒精、0.2%酒精、1%酒精處理的各組,因變量是屈反射時長。(具體表格見答案)(3)從實驗3的結(jié)論知,該實驗探究了NA發(fā)揮作用是與受體結(jié)合,故在滴加NA的條件下,實驗需設(shè)置有受體(無PT)和無受體(用PT抑制受體活性)兩個實驗,且需有施加PT無NA的對照;酒精的作用是通過NA受體參與的途徑來完成的,需要有滴加酒精的實驗組。為了實驗科學(xué),還需設(shè)置空白對照組,即只加任氏液的對照組。故A組:任氏液;B組:NA;C組:PT;D組:NA+PT;E組:酒精+PT。(4)結(jié)合該實驗的結(jié)論,推測酒駕危險的機理是酒精顯著延長了屈反射的時長,導(dǎo)致司機反應(yīng)遲鈍。實驗探究題的解題的關(guān)鍵是能夠根據(jù)實驗?zāi)康暮蛯嶒灢牧?合理設(shè)置實驗組和對照組,做好無關(guān)變量的控制(除自變量不同外,其他完全相同);實驗數(shù)據(jù)記錄的表格設(shè)計,要反映自變量和因變量;分析實驗數(shù)據(jù)歸納結(jié)論時,要找到自變量的變化引起因變量發(fā)生怎樣的變化,找出二者存在的因果關(guān)系。16.(2020·浙江1月選考,30,10分,難度★★★★)欲研究大鼠皮膚移植后的皮膚存活率,某同學(xué)提出了下面的實驗思路。請以皮膚存活率為指標,預(yù)測實驗結(jié)果并進行分析。(要求與說明:A、B系大鼠即為A、B品系大鼠。實驗條件適宜。皮膚存活率是指移植存活的皮膚片數(shù)占總移植皮膚片數(shù)的百分比。排斥反應(yīng)指移植物作為“非己”成分被免疫系統(tǒng)識別、破壞和清除的免疫反應(yīng))實驗思路:(1)實驗分組與處理:組1:取A系大鼠的皮膚片移植到自身的另一部位。組2:取A系大鼠的皮膚片移植到B系大鼠。組3:取與組2相同處理并出現(xiàn)排斥反應(yīng)后的B系大鼠的T淋巴細胞,注射到未處理的B系大鼠并將A系大鼠的皮膚片移植到該大鼠。(2)將上述各組若干只處理后的大鼠進行飼養(yǎng),每隔一定時間觀測皮膚片的存活狀況并記錄,計算皮膚存活率。回答下列問題:(1)預(yù)測實驗結(jié)果(以坐標曲線圖形式表示實驗結(jié)果,其中橫坐標為皮膚移植后時間):

。

(2)分析與討論:①上述實驗思路中,移植皮膚的受體大鼠是。

②為了進一步驗證大鼠對移植皮膚起排斥反應(yīng)的主要是T淋巴細胞,在實驗思路的分組和處理中,若設(shè)置組4,其處理是給予大鼠免疫抑制劑,再移植皮膚片,用免疫抑制劑處理的理由是,還可設(shè)置組5,其處理是,理由是。

③效應(yīng)T細胞的生物學(xué)功能有。

答案(1)移植后皮膚存活率示意圖(2)①A、B系大鼠②抑制T細胞的增殖及功能,延長移植皮膚的存活時間切除大鼠的胸腺,再移植皮膚切除胸腺后,T細胞數(shù)量減少,延長移植皮膚的存活時間③對抗被病原體感染的細胞和癌細胞,對抗移植器官的異體細胞解析(1)分析實驗分組和處理可知,組1的皮膚移植屬于自體移植,所以不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng),皮膚存活率最高,隨時間延長存活率不變;組2將A系大鼠的皮膚片移植到B系大鼠是異體移植,會發(fā)生免疫排斥反應(yīng),皮膚存活率隨時間延長而下降;組3,由于已免疫的T淋巴細胞注射到B系大鼠并將A系大鼠的皮膚片移植到該大鼠,免疫排斥反應(yīng)增強,所以組3皮膚存活率比組2低,且出現(xiàn)免疫排斥的時間更短。繪制曲線如下圖:移植后皮膚存活率示意圖(2)①A、B系大鼠的細胞表面含有不同的MHC,若進行兩者間的皮膚移植時,會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。②抑制T細胞的增殖及功能,延長移植皮膚的存活時間。需要切除大鼠的胸腺,再移植皮膚,切除胸腺后,T細胞數(shù)量減少,可延長移植皮膚的存活時間。③細胞毒性T細胞(效應(yīng)T細胞)能夠?qū)贡徊≡w感染的細胞和癌細胞,對抗移植器官的異體細胞。實驗設(shè)計的基本思路(1)探究實驗的一般解題思路:第一,明確實驗?zāi)康?、分析實驗原?第二,依據(jù)實驗?zāi)康募跋嚓P(guān)信息明確自變量、因變量以及自變量和因變量間的關(guān)系;第三,明確如何實現(xiàn)自變量、如何觀測因變量;第四,明確實驗結(jié)果與結(jié)論。(2)實驗步驟中遵循的主要原則:單一變量原則、對照原則。單一變量原則:實驗步驟的設(shè)計中應(yīng)確保實驗組、對照組間只有自變量不同,其他的無關(guān)變量應(yīng)該“等量且適量”或“相同且適宜”。(3)實驗步驟的書寫:第一步:描述實驗材料的選擇、分組、編號;第二步:描述如何實現(xiàn)自變量;第三步:描述實驗進行條件,如在適宜溫度(適宜條件)培養(yǎng)一段時間;第四步:描述如何得到因變量;第五步:記錄實驗結(jié)果、實驗結(jié)論。17.(2019·海南,27,10分,難度★★)在適宜條件下,測得的某植物根細胞對a、b兩種物質(zhì)的吸收速率與外界溶液中這兩種物質(zhì)濃度的關(guān)系如圖所示(a、b兩條曲線分別代表植物根細胞對不同濃度a、b兩種物質(zhì)的吸收速率)?；卮鹣铝袉栴}。(1)根據(jù)實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)a是通過自由擴散方式跨膜運輸?shù)?。自由擴散的含義是

。

(2)實驗結(jié)果表明:當外界溶液中b的濃度達到一定數(shù)值時,再增加b的濃度,根細胞對b的吸收速率不再增加。可能的原因是。

(3)王同學(xué)據(jù)圖認為b的跨膜運輸方式是主動運輸,李同學(xué)認為是協(xié)助擴散。請設(shè)計實驗確定王同學(xué)的判斷是否正確。要求簡要寫出實驗思路、預(yù)期結(jié)果和結(jié)論。答案(1)物質(zhì)通過簡單的擴散方式進出細胞(2)載體數(shù)量飽和(3)思路:將長勢相同的某植物根細胞平均分為兩組,甲組放在有氧條件下,乙組放在無氧條件下,將甲、乙兩組植物根細胞放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時間后,分別測定根細胞對b物質(zhì)的吸收速率。結(jié)果及結(jié)論:若甲組根細胞對b物質(zhì)的吸收速率大于乙組,則說明b物質(zhì)的跨膜運輸方式為主動運輸;若甲組和乙組根細胞對b物質(zhì)的吸收速率大致相同,則說明b物質(zhì)的跨膜運輸方式為協(xié)助擴散。解析(1)物質(zhì)通過簡單的擴散方式進出細胞即自由擴散,該過程不需要載體和能量,受細胞內(nèi)外濃度差的影響。(2)由圖可知,b可能是協(xié)助擴散或主動運輸,b需要載體協(xié)助,當外界溶液中b的濃度達到一定數(shù)值時,載體數(shù)目飽和,再增加b的濃度,根細胞對b的吸收速率不再增加。(3)協(xié)助擴散與主動運輸?shù)膮^(qū)別在于前者不需要消耗能量,后者需要消耗能量。有氧呼吸產(chǎn)生的能量較多,無氧呼吸產(chǎn)生的能量較少,故實驗設(shè)計的自變量是有無氧氣,因變量是細胞對b的吸收速率。設(shè)計實驗時要注意等量原則和單一變量原則。思路:將長勢相同的某植物根細胞平均分為兩組,甲組放在有氧條件下,乙組放在無氧條件下,將甲、乙兩組植物根細胞放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時間后,分別測定根細胞對b物質(zhì)的吸收速率。結(jié)果及結(jié)論:若甲組根細胞對b物質(zhì)的吸收速率大于乙組,則說明b物質(zhì)的跨膜運輸方式為主動運輸;若甲組和乙組根細胞對b物質(zhì)的吸收速率大致相同,則說明b物質(zhì)的跨膜運輸方式為協(xié)助擴散。18.(2018·浙江,33,10分,難度★★)對下列生物學(xué)實驗進行結(jié)果預(yù)測或分析與討論。(1)在用血細胞計數(shù)板計數(shù)兔紅細胞時,見到壓在方格線上的細胞只計左線和上線上的細胞,以避免,減少誤差。

(2)①在驗證胰島素具有降低血糖濃度作用的實驗設(shè)計中,若以小鼠活動狀況為觀察指標,注射胰島素溶液和葡萄糖溶液的順序應(yīng)是

。

②人體血液中胰島素與胰高血糖素的摩爾比值,在不同生理狀況下是不同的,當機體處于

狀況時,該比值明顯下降,此時機體物質(zhì)代謝的變化是(答出2點即可)。

(3)某同學(xué)進行切除甲狀腺對小鼠體長影響的實驗,觀測到切除甲狀腺的幼年組小鼠體長增加明顯低于未切除組,其機理是

。

(4)以某種實驗小鼠為材料制備抗血清。①欲獲得某一種較高濃度的抗體,在你的實驗思路中,關(guān)鍵是需對小鼠進行。為什么?

。

②預(yù)測實驗結(jié)果(以坐標曲線圖形式表示實驗結(jié)果)。答案(1)重復(fù)計數(shù)(2)①先注射胰島素溶液,后注射葡萄糖溶液②低血糖肝糖原分解加強、脂肪分解加速(3)切除甲狀腺后,甲狀腺激素濃度下降,導(dǎo)致物質(zhì)代謝與能量轉(zhuǎn)換下降(4)①兩次或多次注射相同抗原因第二次或更多次注射相同抗原,會使小鼠產(chǎn)生更多的漿細胞,從而產(chǎn)生更多的抗體②兩次注射相同抗原引起的抗體濃度變化示意圖解析(1)血細胞計數(shù)板計數(shù),只計左線和上線上的細胞,這樣是為了避免重復(fù)計數(shù)。(2)①給小鼠注射胰島素溶液,出現(xiàn)血糖降低的癥狀,再注射一定濃度的葡萄糖溶液,癥狀得以恢復(fù)。所以注射胰島素溶液和葡萄糖溶液的順序應(yīng)是先注射胰島素溶液,后注射葡萄糖溶液。②當機體處于低血糖狀況時,胰高血糖素增多,人體血液中胰島素與胰高血糖素的摩爾比值下降,此時機體物質(zhì)代謝的變化是肝糖元分解加強、非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖,如脂肪分解加速。(3)甲狀腺分泌的甲狀腺激素有促進新陳代謝和發(fā)育,提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性;切除甲狀腺后,甲狀腺激素濃度下降,導(dǎo)致物質(zhì)代謝與能量轉(zhuǎn)換下降。(4)小鼠血清中含抗體,想要升高某種抗體濃度,則需兩次或多次注射相同抗原,因為二次免疫比初次免疫強,多次刺激后血清中的特定抗體會維持較高水平。19.(2017·全國3,31,10分,難度★★)為研究胰島素的生理作用,某同學(xué)將禁食一段時間的實驗小鼠隨機分為A、B、C、D四組,A組腹腔注射生理鹽水,B、C、D三組均腹腔注射等量胰島素溶液,一段時間后,B、C、D三組出現(xiàn)反應(yīng)遲鈍、嗜睡等癥狀,而A組未出現(xiàn)這些癥狀?；卮鹣铝袉栴}。(1)B、C、D三組出現(xiàn)上述癥狀的原因是。

(2)B、C、D三組出現(xiàn)上述癥狀后進行第二次注射,給B組腹腔注射生理鹽水;為盡快緩解上述癥狀給C組注射某種激素、給D組注射某種營養(yǎng)物質(zhì)。那么C組注射的激素是,D組注射的營養(yǎng)物質(zhì)是。

(3)第二次注射后,C、D兩組的癥狀得到緩解,緩解的機理分別是

。

答案(1)血糖低于正常水平(2)胰高血糖素葡萄糖(3)C組:胰高血糖素能促進糖原分解和非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖,使血糖水平升高;D組:葡萄糖直接使血糖水平升高解析(1)B、C、D三組小鼠均被注射了胰島素溶液,胰島素導(dǎo)致小鼠血糖水平低于正常水平,細胞供能不足,從而出現(xiàn)反應(yīng)遲鈍、嗜睡等癥狀。(2)對C組和D組進行第二次注射目的是緩解低血糖的癥狀,使小鼠的血糖水平升高。胰高血糖素是升高血糖的激素,所以C組注射的是胰高血糖素;要使血糖水平升高,也可直接給小鼠提供營養(yǎng)物質(zhì),所以D組注射的是葡萄糖。(3)胰高血糖素的作用是能促進肝糖原的分解和脂肪等非糖物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,從而使血糖水平升高。葡萄糖可以直接使血糖水平升高。實驗設(shè)計的步驟20.(2017·北京,29,16分,難度★★★★)學(xué)習(xí)、記憶是動物適應(yīng)環(huán)境、使個體得到發(fā)展的重要功能。通過電刺激實驗,發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、記憶功能與高等動物的海馬腦區(qū)(H區(qū))密切相關(guān)。(1)在小鼠H區(qū)的傳入纖維上施加單次強刺激,傳入纖維末梢釋放的作用于突觸后膜的相關(guān)受體,突觸后膜出現(xiàn)一個膜電位變化。

(2)如果在H區(qū)的傳入纖維上施加100次/秒、持續(xù)1秒的強刺激(HFS),在刺激后幾小時之內(nèi),只要再施加單次強刺激,突觸后膜的電位變化都會比未受過HFS處理時高2~3倍,研究者認為是HFS使H區(qū)神經(jīng)細胞產(chǎn)生了“記憶”。下圖為這一現(xiàn)象可能的機制。如圖所示,突觸后膜上的N受體被激活后,Ca2+會以方式進入胞內(nèi)。Ca2+與共同作用,使C酶的發(fā)生改變,C酶被激活。

(3)為驗證圖中所示機制,研究者開展了大量工作,如:①對小鼠H區(qū)傳入纖維施以HFS,休息30分鐘后,檢測到H區(qū)神經(jīng)細胞的A受體總量無明顯變化,而細胞膜上的A受體數(shù)量明顯增加。該結(jié)果為圖中的(填圖中序號)過程提供了實驗證據(jù)。

②圖中A受體胞內(nèi)肽段(T)被C酶磷酸化后,A受體活性增強。為證實A受體的磷酸化位點位于T上,需將一種短肽導(dǎo)入H區(qū)神經(jīng)細胞內(nèi),以干擾C酶對T的磷酸化。其中,實驗組和對照組所用短肽分別應(yīng)與T的氨基酸。

A.數(shù)目不同序列不同B.數(shù)目相同序列相反C.數(shù)目相同序列相同③為驗證T的磷酸化能增強神經(jīng)細胞對刺激的“記憶”這一假設(shè),將T的磷酸化位點發(fā)生突變的一組小鼠,用HFS處理H區(qū)傳入纖維,30分鐘后檢測H區(qū)神經(jīng)細胞突觸后膜A受體能否磷酸化。請評價該實驗方案并加以完善

。

(4)圖中內(nèi)容從水平揭示了學(xué)習(xí)、記憶的一種可能機制,為后續(xù)研究提供了理論基礎(chǔ)。

答案(1)神經(jīng)遞質(zhì)(2)協(xié)助擴散鈣調(diào)蛋白空間結(jié)構(gòu)(3)①Ⅱ②C、B③該實驗方案存在兩處缺陷。第一,應(yīng)補充一組對未突變小鼠同樣處理的對照實驗。第二,應(yīng)補充施加HFS后檢測和比較以上兩組小鼠突觸后膜電位變化的實驗(4)細胞和分子解析(1)神經(jīng)元接受刺激,產(chǎn)生興奮,興奮以電信號形式傳至軸突末端的突觸小體,突觸前膜以胞吐方式釋放神經(jīng)遞質(zhì),將信息傳遞給下一個神經(jīng)元。(2)據(jù)圖信息可知,Ca2+進入細胞方向是從高濃度到低濃度,且需要載體協(xié)助,故其跨膜運輸?shù)姆绞綖閰f(xié)助擴散。Ca2+進入細胞后與鈣調(diào)蛋白結(jié)合,誘導(dǎo)C酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,C酶被激活。(3)①據(jù)圖信息可知,A受體可以由細胞內(nèi)轉(zhuǎn)移到細胞膜上,故“檢測到H區(qū)神經(jīng)細胞的A受體總量無明顯變化,而細胞膜上的A受體數(shù)量明顯增加”,該結(jié)果為圖中的轉(zhuǎn)移Ⅱ過程提供了實驗證據(jù)。②為證實A受體的磷酸化位點位于胞內(nèi)肽段(T)上,則實驗組H區(qū)神經(jīng)細胞內(nèi)應(yīng)導(dǎo)入與T的氨基酸數(shù)目和序列都相同的短肽,以干預(yù)C酶對T的磷酸化,對照組導(dǎo)入的短肽與T的氨基酸數(shù)目相同序列相反。③實驗只對一組突變小鼠進行處理,缺少對照實驗,應(yīng)補充一組對未突變小鼠同樣處理的對照實驗;突觸后膜A受體能否磷酸化的表現(xiàn)是膜電位變化,應(yīng)補充施加HFS后檢測和比較以上兩組小鼠突觸后膜電位變化的實驗來驗證這一假設(shè)。(4)圖中涉及神經(jīng)細胞膜電位變化以及受體分子的相關(guān)活動,故本實驗從細胞和分子水平揭示了學(xué)習(xí)、記憶的一種可能機制,為后續(xù)研究提供了理論基礎(chǔ)。21.(2015·福建,27,14分,難度★★★)興奮性是指細胞接受刺激產(chǎn)生興奮的能力。為探究不同缺氧時間對中樞神經(jīng)細胞興奮性的影響,研究人員先將體外培養(yǎng)的大鼠海馬神經(jīng)細胞置于含氧培養(yǎng)液中,測定單細胞的靜息電位和閾強度(引發(fā)神經(jīng)沖動的最小電刺激強度),之后再將其置于無氧培養(yǎng)液中,于不同時間點重復(fù)上述測定,結(jié)果下圖所示。請回答下列問題。注:“對照”的數(shù)值是在含氧培養(yǎng)液中測得的。(1)本實驗的自變量是。

(2)靜息電位水平是影響細胞興奮性水平的因素之一,圖中靜息電位數(shù)值是以細胞膜的側(cè)為參照,并將該側(cè)電位水平定義為0mV。據(jù)圖分析,當靜息電位由60mV變?yōu)?5mV時,神經(jīng)細胞的興奮性水平。

(3)在缺氧處理20min時,給予細胞25pA強度的單個電刺激,(填“能”或“不能”)記錄到神經(jīng)沖動,判斷理由是。

(4)在含氧培養(yǎng)液中,細胞內(nèi)ATP主要在合成。在無氧培養(yǎng)液中,細胞內(nèi)ATP含量逐漸減少,對細胞通過方式跨膜轉(zhuǎn)運離子產(chǎn)生影響,這是缺氧引起神經(jīng)細胞興奮性改變的可能機制之一。

答案(1)缺氧時間(2)外降低(3)不能刺激強度低于閾強度(4)線粒體(或線粒體內(nèi)膜)主動運輸解析(1)本實驗的目的為探究不同缺氧時間對中樞神經(jīng)細胞興奮性的影響,由此可知本實驗的自變量為缺氧時間。(2)靜息電位為內(nèi)負外正,以膜外側(cè)為參照時,靜息電位數(shù)