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第九部分 生物与环境阶段检测卷(时间:90分钟,分值:100分)考查范围:实验专题非选择题(本大题共10小题,共100分)1.(10分)阿尔茨海默病患者体内的-淀粉样蛋白(简称A)会引起神经小胶质细胞活化并分泌某些物质,导致病情加重。为探究A和药物X的作用机理,科研人员进行了如下实验。(1)科研人员测定不同处理条件下神经小胶质细胞中IL-1基因的表达情况,结果如图甲所示。据图甲分析,实验的自变量是。与1组实验比较,2组实验可确定药物X。3组与1组结果比较,说明。通过比较3和5两组实验,可知药物X能够A的作用;3、4、5、6组的结果进一步说明。(2)NF蛋白是促进IL-1基因转录的转录因子。研究人员检测不同处理条件下神经小胶质细胞的细胞核内NF蛋白的含量,结果如图乙所示。正常细胞中,大部分NF蛋白与IK蛋白在细胞质中形成复合物稳定存在,A能够促进IK蛋白的降解,释放出NF蛋白。为探究药物X的作用,实验组用处理细胞,若细胞质中IK蛋白含量A处理组,则说明药物X抑制A的作用。答案(1)A、药物X的有无和药物X的浓度不影响IL-1基因的表达A促进IL-1基因的表达缓解药物X浓度越高,缓解A作用的效果越明显(2)药物X和A高于解析(1)由图甲可知,该实验的自变量是A、药物X的有无和药物X的浓度;2组实验中,只加入药物X,未加入A,该组IL-1基因的表达量与1组相同,由此可确定药物X不影响IL-1基因的表达。3组(只加入A,未加入药物X)与1组(对照组)结果比较,3组中IL-1基因的表达量明显高于1组,说明A促进IL-1基因的表达;通过比较3(只加入A)、5(加入药物X和A,且药物X的浓度为10 nmol/L)两组实验结果可知,药物X能够缓解A的作用;3、4、5、6组的结果进一步说明药物X浓度越高,缓解A作用的效果越明显。(2)正常细胞中,大部分NF蛋白与IK蛋白在细胞质中形成复合物稳定存在,A促进IK蛋白的降解,释放出NF蛋白。为探究药物X的作用,实验组用药物X和A处理细胞,若药物X能抑制A的作用,则实验组细胞质中IK蛋白的含量高于A处理组。2.(10分)研究者发现,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。对已产生习惯化的海兔,用短暂电流刺激其头部皮肤(对海兔为伤害性刺激),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,即产生去习惯化。相关结构及发生机制如图所示。请分析并回答下列问题。(1)图示中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。连续电刺激部位测量指标喷水管皮肤感觉神经元运动神经元感觉神经元电位变化持续产生持续产生?运动神经元电位变化逐渐减弱逐渐减弱持续产生肌肉收缩程度逐渐减弱逐渐减弱一直正常神经元受到适宜刺激时,受刺激部位膜内电位变化是。表中“?”处应填写,原因是。根据实验结果,推测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)研究者通过实验证明去习惯化形成的原因是当伤害性刺激作用于头部皮肤时,神经元L29兴奋并释放,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(填“能”或“不能”)产生缩鳃反射,理由是。(4)根据去习惯化的形成机制,推测习惯化产生的原因是连续温和喷水刺激导致。答案(1)2(2)负电位正电位不产生神经递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜(或神经元之间兴奋的传递只能是单方向的)感觉神经元与运动神经元之间的突触(3)5-HT不能此刺激不能引起缩鳃反射的感觉神经元兴奋(4)感觉神经元释放的神经递质减少解析(1)图中的反射弧至少要有一个传入(感觉)神经元和一个传出(运动)神经元。(2)受刺激部位膜内电位变化为负电位正电位。神经递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜,故表中“?”处应填写不产生。根据实验结果,推测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与运动神经元之间的突触部位传递减弱或受阻。(3)仅用短暂电流刺激海兔头部的皮肤不能产生缩鳃反射,理由是此刺激不能引起缩鳃反射的感觉神经元兴奋。(4)根据去习惯化的形成机制,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。3.(10分)已知甲药和乙药分别促进和抑制蛙心跳动。请根据以下材料和用具设计实验,验证甲药和乙药的作用效果,并回答有关问题。材料和用具:离体蛙心灌注实验装置一个(装置中有一个蛙心,有记录蛙心跳动情况的装置和插管,蛙心内溶液已全部换成任氏液),滴管,任氏液,适宜浓度的甲药液,适宜浓度的乙药液等。(要求与说明:任氏液是一种接近蛙内环境的液体;实验过程中心脏均能保持活性,甲、乙两药用药量、用药方法不作要求,实验过程中药效稳定,且心脏本身代谢不产生甲药与乙药)(1)该实验的自变量是。(2)补充下列实验设计思路:;向蛙心插管的任氏液中加2滴甲药液,观察并记录蛙心率;。(3)在下面坐标系中画出预期实验结果。(要注明用药时间)答案(1)是否加入甲药,是否加入乙药(2)观察并记录正常情况下(用药前)蛙的心率将蛙心插管中含甲药液的任氏液全部吸出,再滴入任氏液,观察并记录蛙心率向蛙心插管的任氏液中加2滴乙药液,观察并记录蛙心率(3)如下图:4.(10分)复方苦参注射液及其与化疗药物顺铂(DDP)的联合用药对女性子宫颈癌HeLa细胞增殖有一定的作用。请用所提供的实验材料和用具,根据实验结果提出实验思路,并写出实验结论。材料用具:培养瓶若干、液体培养基、CO2培养箱、子宫颈癌HeLa细胞、10%复方苦参注射液(用x试剂稀释)、5 g/mg化疗药物顺铂(用y试剂稀释)、相关测定仪器要求与说明:药物的配制过程和仪器的使用方法不作要求。细胞生长抑制率=(1-实验组细胞数)/对照组细胞(1)实验思路配制溶液:结合下表用x试剂、y试剂配制不同浓度梯度的复方苦参注射液和化疗药物顺铂溶液。各组药物终浓度配比表浓度梯度复方苦参注射液组%顺铂(DDP)组(gmL-1)联合用药复方苦参注射液/%DDP(gmL-1)1105.00010.005.000252.5005.002.50032.51.2502.501.25041.250.6251.250.625取培养瓶若干,分为三组,标记为甲、乙、丙,每组25个。将甲组25只培养瓶均分为5组,依次加入等量的浓度分别为0、1.25%、2.5%、5%、10%的复方苦参注射液;将丙组25只培养瓶均分为5组,依次加入等量的浓度组合为0、1.25%+0.625 g/mL、2.5%+1.250 g/mL、5%+2.500 g/mL、10%+5.000 g/mL的复方苦参注射液和化疗药物顺铂联合药物。(2)实验结果:如下图(3)实验结论:(写出两点)。答案(1)每瓶中加入等量且适量的液体培养基和子宫颈癌HeLa细胞将乙组25只培养瓶均分为5组,依次加入等量的浓度分别为0、0.625、1.250、2.500、5.000 g/mL的化疗药物顺铂将各培养瓶放置于CO2培养箱,在适宜的条件下培养。并用相关仪器测量并计算24 h、48 h、72 h的细胞抑制率记录并绘制曲线分析数据(3)复方苦参注射液低浓度对人子宫颈癌HeLa细胞产生轻微的促进增殖作用,但随用药浓度的增加表现出抑制作用,并且该作用随着药物剂量的增加而增强复方苦参注射液和化疗药物顺铂联合使用时,可显著提高化疗药物顺铂抑制细胞增殖的作用复方苦参注射液和化疗药物顺铂联合使用时,对细胞抑制作用最强(三种情况选二,其他合理答案也给分)5.(10分)糖尿病是一种由于胰岛素分泌缺陷或胰岛素作用障碍所致的以高血糖为特征的代谢性疾病。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:随机选择发育状况相同的20只小鼠,均分为两组,切除其中一组小鼠的胰腺,另一组小鼠不切除胰腺但作相应的切割处理。第二步:一段时间后分别收集各小鼠适量的尿液于试管中,然后。第三步:。请根据以上内容回答问题。(1)完成实验步骤:第二步:。第三步:。(2)本实验设置了两种对照:一种是,另一种是。(3)请设计实验结果记录表,并将正确处理后预期的实验结果填入表中。答案(1)第二步:滴加本尼迪特试剂,水浴加热并观察颜色变化第三步:给切除胰腺的各小鼠注射等量且适量的胰岛素,一段时间后收集适量的尿液于试管,滴加本尼迪特试剂,观察颜色变化(2)实验小鼠与正常小鼠的空白对照(或空白对照)实验小鼠补充胰岛素的前后对照(或前后对照)(3)实验结果记录表切除胰腺(实验组)不切除胰腺(对照组)小鼠1小鼠2小鼠小鼠第一次观察红黄色红黄色不出现红黄色不出现红黄色注射胰岛素后观察不出现红黄色不出现红黄色或切除胰腺(实验组)不切除胰腺(对照组)第一次观察红黄色不出现红黄色注射胰岛素后观察不出现红黄色解析本题是一个验证性实验,实验目的是验证糖尿病是由于胰岛素缺乏引起的。实验自变量是胰岛素的有无,从试题信息分析,实验组操作是切除胰腺,对照组操作是不切除胰腺但作相应的切割处理。同时为了进一步说明糖尿病是由于胰岛素缺乏引起的,在实验组老鼠出现症状后进行注射胰岛素处理。设计表格时注意要有表的题目、行和列的名称。由于试题要求填写预期的实验结果,所以要根据实验原理推测预期结果准确写入表格。6.(10分)食管上皮增生是食管的癌前病变。在食管癌高发区食管上皮增生的患者相对较多。某科研小组研究不同剂量地塞米松对小鼠前胃鳞状上皮增生癌变的影响。材料用具:高、低剂量的地塞米松,发育状况相同的雌性小鼠若干,饲料,诱癌药物,生理盐水,灌喂器等。说明:癌变率=癌变小鼠数/每组小鼠总数100%,抑制癌变率=(对照组癌变率-实验组癌变率)/对照组癌变率100%回答下列问题。(1)完成实验思路。给每只小鼠每天灌喂等量的诱癌药物和饲料,连续10天后停止。将所有小鼠随机均分为六组,分别为A、B、C、D、E、F。(2)实验结果:地塞米松对小鼠前胃鳞状上皮增生癌变的影响组别灌喂地塞米松剂天数癌变率%抑制癌变率%A对照组7047.37B12059.09C实验组(大剂量)709.0977.78D12035.0046.15E实验组(小剂量)7069.5743.75F12085.7136.08(3)设计一个坐标系,用柱形图表示饲养70天小鼠癌变情况。(4)分析与讨论:大剂量地塞米松可抑制小鼠前胃鳞状上皮的增生、癌变,其作用机制可能是,影响细胞的代谢和损害细胞的通透性。对于癌症患者,要采用,才能有效地抑制细胞的癌变。答案(1)A、B组每天灌喂一定量的生理盐水,C、D组每天灌喂高剂量地塞米松,E、F组每天灌喂低剂量地塞米松。其中A、C、E组饲养时间为70天,B、D、F组饲养时间为120天分别检测小鼠癌变情况,并计算癌变率和抑制癌变率(3)或(4)抑制DNA合成短时期大剂量用药7.(10分)(2018浙江金、丽、衢十二校二模)为了研究温度对-淀粉酶活性的影响,请根据以下提供的材料与用具,完善实验分组设计,预测实验结果并进行分析与讨论。(已知-淀粉酶最适温度在60 左右)材料与用具:枯草杆菌提取液、可溶性淀粉溶液、KI-I2溶液;试管、水浴锅(40 、50 、60 、70 、80 )。回答下列问题。(1)以表格形式完成实验分组设计:(2)预测实验结果(以坐标曲线图形式表示实验结果):(3)由结果可得结论:。(4)淀粉在-淀粉酶催化水解后的产物与淀粉指示剂产生(填颜色)反应。工业上固定化的-淀粉酶可放在的冰箱中保存。答案(1)试管淀粉溶液(2mL)枯草杆菌提取液(1mL)恒温KI-I2溶液(12滴)1+40 +2+50 +3+60 +4+70 +5+80 +注“+”表示添加。(2)(3)在一定范围内-淀粉酶活性随温度升高而增强,过了最适温度后则随之减弱(4)红色4解析(1)根据题干信息分析,该实验的目的是研究温度对-淀粉酶活性的影响,因此实验的自变量是温度(40 、50 、60 、70 、80 ),因变量是-淀粉酶活性;反应物是可溶性淀粉溶液,枯草杆菌提取液中含有的-淀粉酶作为催化剂;淀粉溶液水解的产物可以用KI-I2溶液检测,实验的表格内容见答案。(2)根据题干信息已知,-淀粉酶最适温度在60 左右,因此在五个温度范围内,-淀粉酶的相对活性先增加,后降低,图示见答案。(3)根据以上分析可知,实验的结论是在一定范围内-淀粉酶活性随温度升高而增强,过了最适温度后则随之减弱。(4)-淀粉酶可使淀粉水解成糊精,用淀粉指示剂溶液测试,流出物呈红色表明水解产物糊精生成;工业上固定化的-淀粉酶可放在4 的冰箱中保存。8.(10分)科研人员以先天性胸腺缺陷的裸鼠为材料,研究不同浓度的二甲双胍对裸鼠肺腺癌移植瘤生长的抑制作用。请根据提供的实验材料写出实验思路,并设计记录实验结果的表格。材料与用具:人肺腺瘤A549细胞悬液、二甲双胍、生理盐水、裸鼠若干、注射器、游标卡尺等。要求与说明:对二甲双胍的具体配制、腺瘤体积V=/6(长宽2)的具体计算不做要求。(1)实验思路(2)设计用于记录实验结果的表格。(3)讨论与分析选用裸鼠作为人肿瘤细胞的受体,是因为。设置生理盐水组,是为了排除对实验结果的影响。答案(1)构建裸鼠移植瘤模型:将人肺腺瘤A549细胞悬液等量接种至裸鼠体内,一段时间后,待裸鼠均长出皮下肿瘤备用。裸鼠分组及药物干预:将肿瘤大小均匀一致的裸鼠随机分为数量相同的3组,腹腔注射给药,分别注射等量生理盐水、1单位的二甲双胍、2单位的二甲双胍。其他条件适宜。腺瘤体积测量与处理:每隔一段时间,用游标卡尺分别测量每组每只裸鼠皮下腺瘤的长和宽,用计算公式得到腺瘤体积,并求平均值。(2)不同浓度的二甲双胍对裸鼠肺腺癌移植瘤生长的抑制作用记录表组别腺瘤体积V=/6(长宽2)时间1时间2时间3生理盐水1单位的二甲双胍2单位的二甲双胍(3)裸鼠的细胞免疫机能缺失,对来自异种动物的组织没有排斥作用注射及注射液体的体积解析(1)分析题意可知,本实验的目的是研究二甲双胍对裸鼠肺腺癌移植瘤的生长抑制作用,因此本实验的自变量是二甲双胍的浓度。由于实验对象为裸鼠肺腺癌移植瘤,而实验材料中提供的是裸鼠和人肺腺瘤A549细胞悬液,因此需要制备长有肿瘤的小裸鼠,然后用该小鼠进行相应实验。(2)设计表格时需包含二甲双胍的浓度处理及不同测量时间。(3)选用裸鼠作为人肿瘤细胞的受体,主要是因为裸鼠免疫力缺失,不会对外来的组织进行排斥。选用生理盐水作为对照,主要是为了排除实验操作时注射操作及相应注射液体体积等无关变量对实验结果的干扰。9.(10分)胰岛素分泌主要受血糖水平调节,也受胰岛细胞分泌物等其他因素影响。胰岛素瘤细胞(简称INS-1细胞)具备分裂和分泌胰岛素的能力。为探究不同比例的胰岛细胞培养上清液对INS-1分裂和分泌胰岛素的影响,请根据所给的实验材料完成如下实验。实验材料:INS-1细胞,含不同比例的胰岛细胞培养上清液(0%、10%、30%、100%)的培养液,质量浓度为20 mmol/L的葡萄糖溶液,显微镜,培养瓶,胰蛋白酶,血细胞计数板等。(要求与说明:胰岛素含量测定及细胞计数的具体操作不作要求;培养过程中不更换培养液;培养液成分变化不利于细胞生长不作要求;实验条件适宜)(1)实验思路:(2)设计一份实验结果记录表。答案(1)取INS-1细胞,经胰蛋白酶处理后得到细胞悬浮液,在显微镜下用细胞计数板进行计数,并记录;取培养瓶若干个,平均分成4组并编号,分别加入等量的INS-1细胞、等量的不同比例的胰岛细胞培养上清液和等量且适量的20 mmol/L的葡萄糖溶液,每组设置重复样品若干;将上述4组样品培养一段时间后,分别取上述4组中的培养瓶内的细胞悬浮液,在显微镜下用血细胞计数板分别进行计数,计算平均值并记录;收集上清液,测定胰岛素含量,计算平均值并记录;对实验数据进行分析与处理。(2)不同比例的胰岛细胞培养上清液对INS-1细胞分裂和分泌胰岛素的影响实验记录表溶液胰岛素含量(mg100mL-1)细胞数/个样品1样品2样品3平均值样品1样品2样品3平均值0%的胰岛细胞培养上清液10%的胰岛细胞培养上清液30%的胰岛细胞培养上清液100%的胰岛细胞培养上清液解析(1)本题“探究不同比例的胰岛细胞培养上清液对INS-1细胞分裂和分泌胰岛素的影响”,自变量为胰岛细胞培养上清液的不同浓度,因变量是INS-1细胞悬浮液分泌的胰岛素的量和细胞数量,实验过程中需遵循单一变量原则和对照原则。(2)实验结果记录表须包括含不同比例的胰岛细胞培养上清液,检测指标是胰岛素含量(mg/100 mL)和细胞数(个)。10.(10分)研究表明某腺体X可分泌一种促进肾脏对Na+重吸收的激素A,激素A可提高机体的代谢。某研究小组选取20只生理状况相同的雄性小鼠进行如下实验:将小鼠随机均分为甲、乙、丙、丁四组,其中甲、乙两组全部摘除腺体X,丙、丁两组不做处理(假手术),在身体恢复手术刀伤后继续实验。取甲、丙两组分别饲养,给予充足且相同的食物和水,一段时间后记录饮水量。取乙、丁两组,同时放入4 的环境中,一段时间后测量并记录两组小鼠的体温变化,结果如图所示。(要求与说明:假手术指手术但不切除腺体X;实验持续时间合适;实验条件均适宜)请回答下列问题。(1)本实验的检测指标有。(2)请设计一个小鼠饮水量的实验结果记录表。(3)图中曲线表示组,原因是。(4)为了进一步验证激素A的生理作用,在上述实验的基础上写出下一步的实验思路。答案(1)饮水量和体温(2)激素A对小鼠饮水量影响的实验记录表甲组乙组饮水量12345平均值12345平均值(3)乙摘除腺体X,小鼠代谢下降,产热量减少(4)给甲、乙两组分别注射适量且等量的激素A,一段时间后,测量并记录小鼠的饮水量和体温。解析(1)本实验的测量指标有两个:体温和饮水量。(2)设计记录表时应注意实验组别、自变量和因变量等;为了减小误差,应设置平均值一栏。(3)由于正常小鼠是恒温动物,缺乏激素A,小鼠代谢下降,产热减少,所以体温下降的小鼠肯定是切除腺体X的乙组。(4)可对切除腺体X的甲、乙两组小鼠分别注射适量且等量的激素A,一段时间后,测量并记录小鼠的饮水量和体温。11
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