2023届高考生物二轮复习实验探究三动物激素功能的实验探究学案

实验探究三　　动物激素功能的实验探究

1．激素功能的常见实验验证思路

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2．对照组设置

(1)饲喂时：对照组可添加与实验组所加激素溶液等量的蒸馏水或溶解激素的溶液。

(2)注射时：对照组可注射等量的“生理盐水”或溶解激素的溶液。

(3)切除腺体时：对照组宜作相同切口处理，只是不切除内分泌腺。

3．实验动物选取分组时，要选择性别、年龄、体重、生理状况相似的平均分组，每组要有数量相等的多只，且饲养时的各种条件也要一致。

4．根据激素的化学本质，选择不同的实验方法

下丘脑、垂体和胰岛分泌的激素多为肽类或蛋白质类，肽类、蛋白质类激素易被消化酶所分解，故一般采用注射法，不宜口服。雄激素、雌激素、孕激素等固醇类激素和甲状腺激素、肾上腺素等氨基酸衍生物类激素都可以口服，也可以注射。

5．方法示例

(1)验证甲状腺激素的功能

①饲喂法

②摘除法和注射法

(2)验证生长激素的功能

切除法和注射法

(3)验证性激素的功能

切除法和移植法

(4)验证胰岛素的功能

注射法

[特别提醒]　(1)动物分组的基本要求：选择性别、年龄、体重、生理状况相似的动物平均分组，每组要有数量相等的多只。

(2)实验设计时要注意设置对照实验，控制无关变量，保证单一变量。

(3)进行注射实验时空白对照组应注射生理盐水(不可用蒸馏水)，进行饲喂实验时，空白对照组可添加蒸馏水。

(4)注意观测指标的确定，如胰岛素生理功能可以用昏迷和苏醒快慢检验，甲状腺激素生理功能可用耗氧量、代谢速率、体温变化或活动状况(兴奋性高低)等检验，但具体实验应具体分析。

『强化训练』

1．(2022·四川树德中学模拟)甲状腺激素几乎作用于体内所有细胞，在大脑中，可以影响神经细胞的结构和突触传导，从而影响学习记忆。请回答下列问题：

(1)在甲状腺激素的分泌调节过程中，存在神经调节和体液调节，这两种调节方式之间的关系是_______________

____________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)正常情况下甲状腺激素的产生途径符合图中激素______(填“甲”“乙”或“丙”)的方式。甲状腺激素在细胞内与受体结合，通过影响基因表达发挥生理作用。当全身多数细胞甲状腺激素受体异常时，患者表现出甲状腺功能减退症状，但若受体异常只发生在垂体和下丘脑，则最终会导致______________分泌过量。

(3)研究发现，甲状腺激素可以促进海马区神经营养因子BDNF的合成。BDNF可以选择性地引起神经元Na＋通道开放，导致神经细胞膜内外电位转变为____________而产生兴奋；也可以促进突触前膜释放____________，增强兴奋的传递过程，从而促进学习记忆。

(4)“为了验证甲状腺激素具有促进新陈代谢的生理作用”，请你根据给出的实验材料和用具，写出实验思路。

①材料和用具：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠若干只(可简称为实验鼠)，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置等。

②实验思路：___________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________。

【解析】　(1)在人体生命活动调节过程中，神经调节和体液调节共同协调、相辅相成，神经调节和体液调节之间的关系：一方面，不少内分泌腺本身直接或间接地受中枢神经系统的调节，在这种情况下，体液调节可以看作神经调节的一个环节。另一方面，内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的发育和功能，如幼年时甲状腺激素缺乏(如缺碘)，就会影响脑的发育；成年时，甲状腺激素分泌不足会使神经系统的兴奋性降低。(2)正常情况下甲状腺激素的产生存在分级调节的过程，与图中激素甲的分泌方式符合。甲状腺激素的分泌存在负反馈调节，当甲状腺激素受体异常只发生在垂体和下丘脑时，由于能与甲状腺激素结合的受体不足，导致甲状腺激素对下丘脑和垂体的抑制作用减弱，使促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素分泌增多，从而使甲状腺激素分泌过量。(3)动作电位形成时，Na＋内流，产生外负内正的动作电位，所以BDNF引起神经元Na＋通道开放后，膜两侧电位转变为外负内正。神经递质由突触前膜释放，而BDNF也可以促进突触前膜释放神经递质，增强兴奋的传递过程，从而促进学习记忆。(4)该实验是“为了验证甲状腺激素具有促进新陈代谢的生理作用”，所以实验的自变量应该是是否灌喂甲状腺激素，因此实验思路是：将实验鼠随机均分为两组，并测定两组小鼠的耗氧量，给实验组灌喂一定量的甲状腺激素，对照组灌喂等量的蒸馏水，一段时间后测定两组小鼠的耗氧量并进行比较。

【答案】　(1)一方面，不少内分泌腺本身直接或间接地受中枢神经系统的调节；另一方面，内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的发育和功能

(2)甲　甲状腺激素

(3)内正外负　神经递质

(4)②将实验鼠随机均分为两组，并测定两组小鼠的耗氧量，给实验组灌喂一定量的甲状腺激素，对照组灌喂等量的蒸馏水，一段时间后测定两组小鼠的耗氧量并进行比较

2．(2022·北京房山二模)肥胖是一个日益严重的全球性健康问题。为研究其机理，科研人员进行了相关实验。

(1)肥胖者常常食欲旺盛，容易引起血糖浓度大幅上升，进而__________激素分泌增加，同时也加快脂肪细胞摄取糖类将其转化为________，导致肥胖。

(2)研究发现小鼠肥胖和X蛋白有关。科研人员以X基因功能缺失突变体小鼠和正常小鼠为实验材料，测定其体重如图1，实验结果表明：____________________。

(3)进一步研究发现，小鼠体重的变化还与瘦素密切相关。瘦素具有抑制食欲、减轻体重等功能。研究人员向上述12周龄不同组小鼠的腹腔内连续5天注射瘦素(5 μg/g体重)，检测小鼠每日体重和摄食量的变化情况，请补充完善下表。

乙组突变体小鼠血清瘦素含量检测结果明显增加，但其体重仍增加，推测该现象与瘦素抵抗有关。

(4)进一步研究发现正常小鼠和突变体小鼠每天的能量消耗总量相近，但代谢方式存在显著差异，如图2所示________________________________________________________________________________。(注：RER指呼吸交换率即每分钟CO2排出量与摄O2量的比值；RER为1时，代表供能物质只有糖类，RER为0.7时，代表供能物质只有脂肪。)

(5)综上所述，完善下列图示，阐释突变体小鼠肥胖的机理。

【解析】　(1)血糖浓度升高，会促进胰岛素的分泌，胰岛素分泌增加，能促进脂肪细胞摄取葡萄糖将其转化为脂肪储存起来，进而导致肥胖。(2)由图可知，突变体小鼠体重随着年龄的增加大于正常小鼠，突变体小鼠X基因功能缺失，则对应的X蛋白功能缺失，进而导致小鼠体重增加，由此可知X蛋白质具有抑制肥胖的作用。(3)实验的目的是探究小鼠体重的变化与瘦素有关，根据实验设计单一变量原则和对照原则，正常小鼠一组注射瘦素，一组注射等量的生理盐水，同时进一步研究突变体小鼠的体重在注射瘦素后的体重变化，因此表格中①处为正常小鼠，②处为注射瘦素，甲组与丙组比较可知丙组小鼠体重正常，摄食量也正常，而甲组体重减少，摄食量也减少，说明瘦素能抑制小鼠的体重增加。乙组突变小鼠注射瘦素后，体重却增加，摄食量也增加，说明瘦素不能起作用，存在瘦素抵抗。(4)图2分析，无论白天还是夜晚，突变体小鼠的RER值均大于1，正常小鼠白天RER小于1，夜晚大于1，说明正常小鼠的能量消耗白天以脂肪为主，晚上以糖类为主，而突变体小鼠白天和晚上均以消耗糖类为主。(5)结合(2)(3)(4)可知，X基因功能缺失，导致X蛋白质功能缺失，一方面会导致瘦素抵抗，食物增加，脂肪合成增加。另一方面能量消耗总量接近的情况下，主要还是以消耗糖类为主，脂肪几乎不消耗，因而最终导致了突变体小鼠肥胖。

【答案】　(1)胰岛素　脂肪

(2)X蛋白质具有抑制肥胖的作用

(3)正常小鼠　注射瘦素　增加　正常(正常增加)

(4)正常小鼠的能量消耗白天以脂肪为主，晚上以糖类为主，而突变体的小鼠白天和晚上均以消耗糖类为主

(5)缺失　增加　增多　接近　糖类　几乎不消耗