2018届高考生物一轮复习 实验素养提升5 探究性实验与验证性实验学案

实验素养提升5 探究性实验与验证性实验技能必备1.两种实验的比较比较项目探究性实验验证性实验概念指实验者在不知实验结果的前提下，通过自己进行实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验实验目的探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系验证已知对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系实验假设假设一般采用“如果A，则B”的形式表达，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出一种或几种可能的答案、解释因结论是已知的，故不存在假设问题2.实验探究题的答题“五步曲”技能展示1.为研究过期的生长激素的生物活性及能否使用，某生物兴趣小组利用相关实验材料和用具(一群生长状况完全相同的幼龄小白鼠和饲养它们的必需物品，正常的生长激素、过期的生长激素、生理盐水、注射器、酒精棉等物品)开展了探究实验。请回答下列问题： (1)在设计实验步骤时，应向实验组小白鼠注射适量的_；向对照组A、B两组小白鼠分别注射等量的_和生理盐水。 (2)预测可能的实验结果并得出相应的结论：若实验组个体和A组个体的大小相同，则说明_；若实验组个体比A组个体_(填“大”或“小”)，但比B组个体_(填“大”或“小”)，则说明_；_；若实验组个体在实验过程中出现死亡或不良反应，则说明过期的生长激素不能使用。解析(1)本题的实验目的是研究过期的生长激素的生物活性及能否使用，由题意可知，生长激素是否过期是实验的自变量，正常的生长激素具有生物活性，需设置一组注射等量的正常的生长激素溶液的小白鼠，即A组，其可作为注射适量的过期的生长激素的小白鼠即实验组的对照组，另外，还要考虑到注射过程本身对实验结果的影响，故需要增加一组注射等量的生理盐水的小白鼠，即B组，作为对照组。 (2)探究性实验结果与结论不唯一，要逐一分析，不得遗漏。根据本题的实验目的可得出的实验结论有：过期的生长激素具有完全正常的生物活性，可以使用；过期的生长激素具有部分生物活性，可以使用；过期的生长激素丧失了生物活性，不能使用。结论与结果必然是一一对应的，则上述结论对应的结果为；实验组个体和A组个体的大小相同；实验组个体比A组个体小，但比B组个体大；实验组个体和B组个体的大小相同。当然，若实验组个体在实验过程中出现死亡或不良反应，则不能判断过期的生长激素是否具有生物活性，但能说明过期的生长激素不能使用。答案(1)过期的生长激素溶液正常的生长激素溶液(2)过期的生长激素具有完全正常的生物活性，可以使用小大过期的生长激素具有部分生物活性，可以使用若实验组个体和B组个体的大小相同，则说明过期的生长激素丧失了生物活性，不能使用2.某物质(X)本身不能降低血糖浓度，但其可增强胰岛素生理作用的发挥使血糖浓度下降。为了验证该结论，研究者提出了以下实验思路：将生理状况相同的60只健康小白鼠均分为甲、乙、丙三组，用血糖测定仪测定各组小白鼠的血糖浓度，求每组平均值；_；将各组小白鼠在适宜且相同条件下饲养2小时，期间每隔30 min测定一次各组小白鼠的血糖浓度，求每组平均值并进行统计分析。(要求与说明：答题时用X表示相关名词；胰岛素、X的剂量适宜；不考虑小白鼠自身激素的影响)请回答：(1)实验处理前需要测定各组小白鼠的血糖浓度，这在实验中的作用是_。实验思路步骤中应进行的操作是_。(2)请设计一个用于记录实验结果的表格。(3)预测实验结果：_。(4)胰高血糖素的主要作用与胰岛素相反，可促进肝糖原的分解，使血糖升高，它还能促使_分解。解析(1)实验设计遵循对照原则和单一变量原则。要验证某物质(X)本身不能降低血糖浓度，但其可增强胰岛素生理作用的发挥使血糖浓度下降的作用。实验处理前需要测定各组小白鼠的血糖浓度，作为实验前后对照作用。实验思路步骤，遵循单一变量原则，分三组，分别对正常小白鼠注射一定浓度的胰岛素、X和胰岛素X。分不同时间段观察其血糖浓度血糖浓度。(3)如果X组不出现血糖降低，而胰岛素X出现血糖降低，并降低幅度比胰岛素组要大，说明X不能降低血糖浓度，可增强胰岛素生理作用的发挥使血糖浓度下降的作用。预测实验结果：同一时间小白鼠血糖浓度从高到低依次为乙、甲、丙。(4)胰高血糖素能促进肝糖原分解和非糖类物质(如脂肪、氨基酸等)转化，从而导致血糖浓度上升。答案(1)作为对照甲组小白鼠用一定浓度胰岛素处理，乙组小白鼠用X处理，丙组小白鼠用胰岛素和X处理(2)实验结果记录表组别实验处理血糖浓度/(gL1)处理前处理后30 min60 min90 min120 min甲胰岛素乙X丙胰岛素X(3)同一时间小白鼠血糖浓度从高到低依次为乙、甲、丙(4)脂肪专题专练1.(2018江门市三校合作命题考试) 病人甲的甲状腺全部切除，病人乙患甲减(甲状腺激素的合成、分泌不足，促甲状腺激素含量过高)，下列对他们所需补充激素的建议，正确的是()A. 甲病人需要补充甲状腺激素，乙病人需要补充促甲状腺激素释放激素(TRH)B. 甲病人需要补充TRH，乙病人需要补充甲状腺激素C. 甲、乙两人均需要补充TRH和促甲状腺激素(TSH)D. 甲、乙两人均需要补充甲状腺激素，不需要补充TRH和TSH解析病人甲的甲状腺全部被切除，不能合成甲状腺激素，必须补充甲状腺激素；病人乙促甲状腺激素含量已经过高，但仍不能合成甲状腺激素，故应补充甲状腺激素。甲、乙两人补充TRH和TSH后，由于缺少甲状腺或甲状腺功能减退，不能产生足够的甲状腺激素，故甲、乙两人均需要补充甲状腺激素，不需要补充TRH和TSH，故选D。答案D2.(2017河南省六市二联，2)下图是人体内某些信息分子的合成部位及作用结果示意图，下列说法正确的是()A.信息分子A只能由突触前膜释放，长时间与突触后膜上的受体结合B.当细胞外液渗透压升高时，下丘脑分泌的B将增加，信息分子A的作用范围较信息分子B的作用范围大C.信息分子D也可以作用于分泌信息分子C的内分泌腺D.在信息分子E的刺激下，B淋巴细胞增殖分化形成的浆细胞和记忆细胞都可以分泌大量的抗体答案C3.(2018河北邢台一模)请分析回答有关血糖调节的问题。(1)图1表示正常人饭后血糖、胰岛素、胰高血糖素三者的变化关系，若a代表血糖浓度，则b代表_，c代表_。由图可知血糖平衡调节机制为_调节。图1(2)选取健康大鼠，持续电刺激支配其胰岛的有关神经并测定其血液中胰岛素和胰高血糖素的浓度，结果如图2。图2开始刺激后，短期内血糖浓度_。图2中胰高血糖素浓度下降的原因之一是胰岛素抑制胰岛A细胞的分泌活动。若要证明该推断正确，可设计实验验证，大致思路是：选取同品种、同日龄的健康大鼠先做实验前测试，然后注射适量的_，通过比较_的浓度变化来确认。解析(1)正常人进食后，葡萄糖被吸收入血，血糖浓度先升高，随后胰岛素浓度升高，胰高血糖素浓度降低，结合图1推知，若a代表血糖浓度，则b代表胰岛素浓度，c代表胰高血糖素浓度。由图可知胰岛素和胰高血糖素的作用效果相反，都会作为信息反过来影响胰岛细胞的分泌活动，故血糖平衡的调节机制为反馈调节。(2)由图2可知，电刺激支配胰岛的有关神经后，胰岛素浓度上升，而胰高血糖素浓度下降，则血糖浓度会降低；验证胰岛素抑制胰岛A细胞的分泌活动时，自变量为胰岛素的有无，因变量为胰岛A细胞分泌的胰高血糖素量，故应给大鼠注射适量的胰岛素并测量其胰高血糖素浓度，然后与注射前大鼠胰高血糖素的浓度进行比较分析。答案(1)胰岛素胰高血糖素反馈(2)降低胰岛素注射前后其血液中胰高血糖素4.(2017豫南九校第三次质量考评，28)图甲为影响血糖调节的因素及激素发挥作用的过程，图乙为人体内某些信息分子作用的示意图，a、b、c、d表示信息分子。请据图回答下列问题：(1)甲图中“刺激X下丘脑胰岛A细胞分泌激素”属于_(填“神经调节”“体液调节”或“神经体液调节”)。图中的靶细胞主要是_，如果靶细胞膜上的相关受体被自身免疫系统破坏，则血糖浓度会_(填“高于”或“低于”)正常数值，从免疫学的角度看该疾病属于_。(2)如果小鼠的下丘脑被破坏，据甲图可知，小鼠的血糖调节能力会不会完全丧失？_，理由是_。(3)乙图中信息分子a、b、c、d分别是_。“b下丘脑骨骼肌战栗”属于_(“神经调节”“体液调节”或“神经体液调节”)。解析(1)下丘脑受到刺激后，产生的兴奋经传出神经传至胰岛A细胞，使胰岛A细胞分泌胰高血糖素，该过程类似于非条件反射过程，其中胰岛A细胞相当于效应器。胰岛A细胞分泌的胰高血糖素主要作用于肝细胞，促进肝细胞中肝糖原的分解。胰高血糖素作用于靶细胞首先要与细胞膜上的受体结合，否则不能发挥作用，因此如果受体被自身免疫系统破坏，则血糖浓度会低于正常值。免疫系统破坏自身的结构属于自身免疫病。(2)从甲图中可以看出，血糖变化除了刺激下丘脑外，还可以直接刺激胰岛A细胞，所以下丘脑被破坏后血糖调节能力降低但不会完全丧失。(3)信息分子a可促进甲状腺激素的分泌，所以是促甲状腺激素；信息分子b可以引起下丘脑进一步调节使骨骼肌战栗，该过程属于神经调节，所以信息分子b属于神经递质；信息分子c作用于肾小管和集合管，从而使细胞外液渗透压降低，所以该信息分子为抗利尿激素；信息分子d作用于组织细胞，使血糖浓度降低，该信息分子为胰岛素。答案(1)神经调节肝细胞低于自身免疫病(2)不会血糖浓度变化可直接刺激胰岛细胞分泌相关激素(3)促甲状腺激素、神经递质、抗利尿激素、胰岛素(顺序不能颠倒)神经调节5.(2018豫北豫南精英联赛，27)体细胞进行正常生命活动需要机体的调节机制来维持内环境的相对稳定。如图1为糖皮质激素作用机理，图2表示神经体液免疫系统调节网络，其中淋巴因子是细胞对刺激应答时分泌的物质，据图回答：(1)由图1可知，糖皮质激素进入细胞后需要与_结合，才能进一步启动基因表达过程，从而抑制免疫的功能。(2)图2中的信号分子共有_类。糖皮质激素的分泌受下丘脑、垂体控制，此调节机制为_。图2中某人长期精神忧郁，容易引起感染和肿瘤，分析其原因是：_。(3)病毒感染引起机体生成抗体的能力降低的主要原因是：_。(4)为验证糖皮质激素的分泌为反馈调节，应注射糖皮质激素，然后测定_激素的含量。解析(1)糖皮质激素进入细胞后需要与受体结合，才能进一步启动基因表达过程。特异基因表达后，抗体减少，免疫功能降低。(2)图2中的信号分子包括激素、淋巴因子和神经递质共3类。通过图示可知，糖皮质激素的分泌过程受到下丘脑、垂体控制，下丘脑控制垂体，垂体控制肾上腺，应属于分级调节机制。由图2可知当人长期精神忧郁，会引起下丘脑分泌CRH，垂体分泌ACTH，从而引起糖皮质激素分泌过多，抑制免疫系统，造成免疫系统的监控清除功能降低，因而容易引起感染和肿瘤。(3)当病毒感染时引起机体产生的淋巴因子减少，因为淋巴因子促进B细胞的增殖分化，从而使分泌抗体的浆细胞的生成受到抑制，抗体生成量减少。(4)注射糖皮质激素，其含量过多，反过来抑制下丘脑和垂体分泌，从而使CRH、ACTH的含量减少。答案(1)受体(2)3分级调节精神忧郁条件下，糖皮质激素分泌增多，抑制了免疫系统的功能(3)淋巴因子的分泌量减少，最终抑制了B细胞增殖分化成浆细胞的过程，使抗体生成量减少(4)CRH、ACTH6.(2017宁波十校联考)美国神经生物学家Kandel发现，当水流喷射到海兔(螺类的一种)的喷水管皮肤时会引起鳃肌收缩，导致喷水管和鳃收缩，称为缩鳃反射。当喷水管重复受到温和的喷水刺激时，缩鳃反射的幅度越来越小，即产生习惯化。当科研人员先用短暂电流刺激海兔头部的皮肤(这对海兔是一个伤害性刺激)，再用水流刺激喷水管，结果产生的缩鳃反射比只用水流刺激喷水管强烈，即产生敏感化。相关结构及发生机制如下图，请分析回答：(1)参与缩鳃反射的神经元至少有_个。(2)为研究海兔重复受到温和喷水刺激产生习惯化的原因，科研人员进行了如下实验： 测量指标喷水管皮肤感觉神经元运动神经元感觉神经元动作电位持续产生持续产生？运动神经元动作电位逐渐减弱逐渐减弱持续产生肌肉收缩程度收缩逐渐减弱收缩逐渐减弱一直正常收缩神经元受到适宜刺激后，受刺激部位膜内电位变化是_。表中“？”代表的现象是_。根据实验结果，海兔重复受到温和喷水刺激产生习惯化是由于兴奋在_部位传递减弱或受阻。(3)科学家通过实验证明敏感化形成的原因是：当伤害刺激作用于头部皮肤时，神经元L29兴奋，释放神经递质5HT，再受到喷水刺激后，引起感觉神经元在兴奋时其轴突末梢释放更多的神经递质。据此判断，仅用短暂电流刺激海兔头部的皮肤能否产生缩鳃反射？_，请简要说明理由：_。(4)根据敏感化形成机制，请推测习惯化产生的原因是连续温和喷水刺激导致_。解析(1)分析题图可知，参与缩鳃反射的神经元至少有感觉神经元和运动神经元2个神经元参与。(2)神经元受到适宜刺激后，受刺激部位细胞膜对钠离子的通透性增加，钠离子内流，导致兴奋部位膜内的阳离子浓度高于膜外，表现为内正外负，即受刺激部位膜内电位变化是负电位正电位(负电位)。连续刺激运动神经元，感觉神经元没有动作电位产生，因为兴奋不能由突触后膜传到突触前膜。分析表格，连续电刺激喷水管皮肤、感觉神经元等部位，感觉神经元动作电位持续产生，运动神经元动作电位逐渐减弱，肌肉收缩程度逐渐减弱，而连续电刺激运动神经元，运动神经元动作电位持续产生，肌肉一直正常收缩，故海兔重复受到温和喷水刺激产生习惯化是由于兴奋在感觉神经元和运动神经元之间的突触部位传递减弱或受阻。(3)看图可知：感觉神经元的末梢分布于喷水管部位的皮肤中，只有刺激喷水管部位的皮肤才能引起感觉神经元的兴奋，若仅用短暂电流刺激海兔头部的皮肤不能产生缩鳃反射，因为此刺激不能引起感觉神经元兴奋，感觉神经元不能释放神经递质，故兴奋不能传至运动神经元，不能引起缩鳃反射。(4)根据敏感化形成机制，可推测习惯化产生的原因是连续温和喷水刺激导致感觉神经元释放的神经递质减少，运动神经元动作电位逐渐减弱，肌肉收缩程度逐渐减弱。答案(1)2(2)负电位正电位(负电位)不产生感觉神经元与运动神经元之间的突触(3)不能因为此刺激不能引起缩鳃反射的感觉神经元兴奋(或答没有刺激到喷水管也可) (4)感觉神经元释放的神经递质减少10