高考生物一轮复习重难点专项 专题38 激素调节的探究实验
展开高考一轮生物复习策略
1、落实考点。
一轮复习时要在熟读课本、系统掌握基础知识、基本概念和基本原理后,要找出重点和疑点;通过结合复习资料,筛选出难点和考点,有针对地重点复习。这就需要在掌握重点知识的同时,要善于进行知识迁移和运用,提高分析归纳的能力。
2、注重理论联系实际,高三生物的考试并不仅仅是考概念,学会知识的迁移非常重要,并要灵活运用课本上的知识。
不过特别强调了从图表、图形提取信息的能力。历年高考试题,图表题都占有比较大的比例。那些图表题虽不是教材中的原图,但它源于教材而又高于教材,是对教材内容和图表的变换、深化、拓展,使之成了考查学生读图能力、综合分析能力、图文转换能力的有效途径。
3、一轮复习基础知识的同时,还要重点“攻坚”,突出对重点和难点知识的理解和掌握。
这部分知识通常都是学生难于理解的内容,做题时容易出错的地方。分析近几年的高考生物试题,重点其实就是可拉开距离的重要知识点。
4、学而不思则罔,思而不学则殆。
这一点对高三生物一轮复习很重要。尤其是对于错题。错题整理不是把错题抄一遍。也不是所有的错题都需要整理。
专题38 激素调节的探究实验
动物激素功能的研究方法
(1)常用实验方法
激素
方法
实验探究
甲状腺激素
饲喂法
用含有甲状腺激素的饲料喂养蝌蚪,蝌蚪迅速发育成小青蛙
摘除法
手术摘除幼年狗的甲状腺,幼年狗发育停止;摘除成年狗的甲状腺,狗出现行动呆笨、精神萎靡、代谢中耗氧量显著降低、产热量减少等现象
生长激素
切除法
切除小狗的垂体后,小狗的生长立即停止
注射法
对雌雄小狗每天注射适量的生长激素,可逐渐丧失各自的第二性征
性激素
割除法
将公鸡和母鸡的生殖腺阉割后,会逐渐丧失各自的第二性征
移植法
把公鸡的睾丸移植到阉割过的母鸡体内,该母鸡就会逐渐长出公鸡型的鸡冠和长的尾羽,并且具有公鸡好斗的特性
胰岛素
注射法
给饥饿18~24 h的小白鼠注射一定剂量的胰岛素溶液,不久,小白鼠出现惊厥等低血糖症状,皮下注射5%的葡萄糖溶液,则可以恢复正常
(2)实验设计注意事项
①动物分组的基本要求:选择性别、年龄相同,体重、生理状况相似的动物进行平均分组,且每组不能只有一只。
②在研究动物激素生理功能的实验设计中,要注意设计对照实验,排除无关变量的影响,使实验结论更加科学。
③针对不同的激素或腺体选择不同的实验方法:
a.切除法:只适用于个体较大的动物。
b.饲喂法:只适用于甲状腺激素、性激素等小分子激素,多肽和蛋白质类激素不能用饲喂法。
c.注射法:适用于各种激素。
(3)示例
①验证甲状腺激素的功能
a.饲喂法
b.摘除法和注射法
②验证胰岛素的生理功能
一、单选题
1.为了验证胰岛素的作用,以实验小鼠为材料,下列最合理的处理是( )
A.先注射胰岛素,后注射葡萄糖
B.先注射葡萄糖,后注射胰岛素
C.先注射胰岛素,后注射胰高血糖素
D.先注射胰高血糖素,后注射胰岛素
【答案】A
【分析】
该实验是验证性试验,目的是验证胰岛素作用,实验对象是“小鼠”,注射胰岛素溶液后,血糖含量下降,小鼠组织细胞特别是脑组织细胞因血糖供应减少,导致能量供应不足而发生功能障碍,从而出现低血糖症状,注射葡萄糖后,低血糖症状消失,通过自身前后对照说明胰岛素具有降低血糖的作用。
【详解】
注射胰岛素溶液后,血糖含量下降,小鼠组织细胞特别是脑组织细胞因血糖供应减少,导致能量供应不足而发生功能障碍,从而出现低血糖症状,注射葡萄糖后,低血糖症状消失,通过自身前后对照说明胰岛素具有降低血糖的作用,故为了验证胰岛素是否具有降低血糖含量的作用,注射溶液的顺序应该是先注射胰岛素溶液,后注射葡萄糖溶液,A正确。
故选A。
2.下表中探究相关激素作用的实验所涉及的常见方法,合理的是( )
选项
激素
探究过程(空白对照省略)
A
性激素
割除公鸡的生殖腺后,并移植到阉割后的母鸡体内,观察第二性征变化
B
促甲状腺激素
用含甲状腺激素的饲料饲喂小鼠,观察其发育过程中主要特征的变化
C
胰岛素
给服用过葡萄糖的小鼠注射胰岛素,观察其是否有低血糖症状
D
生长激素
用含生长激素的饲料饲喂小狗,观察其生长状况
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【分析】
1、割除公鸡的生殖腺后,并移植到阉割后的母鸡体内,观察第二性征变化。母鸡会逐渐出现公鸡的性状,说明雄性激素具有维持雄性第二性征的作用。
2、实验形式考查胰岛素的生理作用。以注射药物前后小鼠的症状为观察指标,给正常小鼠注射一定量的某激素(胰岛素)后,正常小鼠会表现出某种(低血糖)症状,然后再及时补充一定浓度的葡萄糖溶液,如果此时小鼠的这种(低血糖)症状会得到一定程度的缓解,就能够证明胰岛素有降低血糖含量的作用
3、实验证明动物生长激素的生理作用”,先切除狗垂体,过一段时期后再给该狗每天注射一定量的生长激素,这样自身前后对照证明生长激素的作用。
【详解】
A、探究性激素的作用,割除公鸡的生殖腺后,并移植到阉割后的母鸡体内,观察母鸡第二性征变化,前后对照可以充分说明结论,A正确;
B、促甲状腺激素的化学本质为蛋白质,要探究促甲状腺激素的作用,应除去体内垂体并向蝌蚪体内注射促甲状腺激素,用含甲状腺激素的饲料饲喂小鼠并不能探究促甲状腺激素的作用,B错误;
C、探究胰岛素的作用,应该给正常小鼠注射一定量的胰岛素后,观察其是否有低血糖症状,然后再及时补充一定浓度的葡萄糖溶液,(低血糖)症状会得到一定程度的缓解,C错误;
D、生长激素的化学本质为蛋白质,若饲喂会失去生理作用,要探究生长激素的作用,应向去除垂体的小狗体内注射生长激素,观察其生长状况,D错误。
故选A。
3.切除健康狗的胰腺,2天后狗出现糖尿病症状。随后连续给其注射一定量溶于生理盐水的胰岛素,发现其血糖含量恢复正常。由此推测:胰岛素能降低血糖的含量。为了证明这一推论,你认为下列最适宜作为对照组的是( )
A.既不切除健康狗的胰腺,又不注射胰岛素
B.用溶解于蒸馏水的胰岛素溶液进行注射
C.切除健康狗体内的胰腺2天后,只注射等量的生理盐水
D.将健康狗体内摘除的胰腺制成提取液,注射给切除胰腺的狗
【答案】C
【分析】
要证明胰岛素的作用是降低血糖,就要设计注射胰岛素和不注射胰岛素的实验对照研究,即切除健康狗体内的胰脏2天后,一组注射一定量溶于生理盐水的胰岛素,另外一组只注射等量的生理盐水。
【详解】
A、不切除健康狗的胰腺,则其本身产生的胰岛素会影响实验结果,A不符合题意;
B、对照实验不能注射胰岛素,题述实验中注射的是一定量溶于生理盐水的胰岛素,则对照组需排除生理盐水本身的影响,注射等量的生理盐水,B不符合题意;
C、切除健康狗体内的胰脏2天后,只注射等量用于该实验的溶剂,进行对照,C符合题意;
D、由健康狗体内摘除的胰腺制成的提取液中不一定含有胰岛素(可能被胰蛋白酶分解),且与“注射一定量溶于生理盐水的胰岛素”不能形成对照,D不符合题意。
故选C。
4.为探究生物制剂Q对阿霉素所导致的心肌细胞凋亡是否具有抑制作用,研究者设计了如下四组实验:
(1)甲组加入培养液+心肌细胞+生理盐水;
(2)乙组加入培养液+心肌细胞+阿霉素;
(3)丙组加入培养液十心肌细胞十生物制剂Q
(4)丁组加入培养液+心肌细胞+生物制剂Q+阿霉素
下列选项中不正确的是( )
A.上述实验的自变量是生物制剂Q,因变量是心肌细胞的凋亡率
B.每组设置若干个重复样品,并且每组所加心肌细胞数量必须相同
C.丙组实验可以排除生物制剂Q对心肌细胞的凋亡是否有影响
D.乙组和丁组心肌细胞的存活率相同,则生物制剂Q没有抑制阿霉素的作用
【答案】A
【分析】
本实验目的是探究生物制剂Q对阿霉素所导致的心肌细胞凋亡是否具有抑制作用,据此分析自变量为加入物质的种类,因变量为心肌细胞凋亡的率,本实验已知阿霉素能导致心肌细胞的凋亡。
【详解】
A、实验的自变量为是加入物质种类,因变量为心肌细胞凋亡的情况或心肌细胞的存活率,A错误;
B、每组设置若干个重复样品,并且每组所加心肌细胞数量必须相同,遵循平行重复原则和等量原则,B正确;
C、丙组实验只加入生物制剂Q,观察实验结果可以排除生物制剂Q对心肌细胞的凋亡是否有影响,C正确;
D、乙组和丁组相比,都加入阿霉素,唯一不同点是丁组加入了生物制剂Q,若两组心肌细胞的存活率相同,则说明生物制剂Q没有抑制阿霉素的作用,D正确。
故选A。
5.为验证高血糖能刺激胰岛B细胞分泌胰岛素,将离体的胰岛B细胞在适宜条件下进行分组培养,下列叙述不正确的是( )
A.培养环境应符合细胞对温度、pH等条件要求
B.参照正常的血糖浓度设置起始浓度并以一定梯度递增
C.一定时间后测量培养液中胰岛素的含量可验证该观点
D.一定时间培养液中葡萄糖消耗量可反映胰岛素的分泌量
【答案】D
【分析】
人体的血糖来源有消化、吸收食物中的糖类,分解肝糖原,转化脂肪等非糖物质;人体的血糖去路有氧化分解、合成肝糖原和肌糖原、转化成脂肪和某些氨基酸等。
【详解】
A、将离体的胰岛B细胞进行体外培养,应提供与机体相同的内环境,包括温度、pH和营养物质等,A正确;
B、血糖浓度是自变量,验证高血糖的刺激作用应参照正常血糖浓度,设置一系列不同梯度的高浓度血糖进行实验,B正确;
C、因变量为胰岛素的分泌量,故一段时间后测量胰岛素的含量可得到实验结论,C正确;
D、胰岛素会促进血糖合成糖原,并抑制非糖物质转化为葡萄糖,降低血糖浓度,但此实验中是离体的胰岛B细胞,则葡萄糖不能合成糖原,D错误。
故选D。
6.阿卡波糖能破坏大鼠胰岛B细胞,能诱发产生糖尿病。为探究药物Y对胰岛B细胞缺陷型糖尿病的治疗效果,研究人员用大鼠进行实验。下列实验步骤中错误的是( )
A.实验组为注射药物Y处理的正常大鼠
B.实验前应测量实验大鼠的正常血糖浓度范围
C.用阿卡波糖处理大鼠后测量其血糖浓度
D.实验组和对照组大鼠的性别应该保持一致
【答案】A
【分析】
题意分析,本实验的目的是探究药物Y对胰岛B细胞缺陷型糖尿病的治疗效果,据此可知实验的自变量为是否用药物Y处理胰岛B细胞缺陷型糖尿病大鼠(用阿卡波糖处理),因变量是血糖浓度的变化,无关变量的处理要求相同且适宜。
【详解】
A、根据分析可知,实验组为注射药物Y处理的胰岛B细胞缺陷型糖尿病大鼠,A错误;
B、实验前应测量实验大鼠的正常血糖浓度范围,以便确定药物Y的治疗效果,B正确;
C、用阿卡波糖处理大鼠后测量其血糖浓度以确定是否获得了实验用糖尿病大鼠,C正确;
D、为保证实验的单一变量原则,实验组和对照组大鼠的性别应该保持一致,D正确。
故选A。
7.用肾上腺素、胰高血糖素、压力激素(一种激素,与情绪波动有关)处理5组健康小鼠后,其血液中葡萄糖含量的变化如下图曲线所示。每种激素在不同组别的剂量均相同。下列相关叙述错误的是( )
组1:压力激素;组2:胰高血糖素
组3:肾上腺素;组4:胰高血糖素+肾上腺素
组5:胰高血糖素+肾上腺素+压力激素
A.激素处理前几小时应对小鼠禁食以使其血糖含量维持在常规水平
B.胰高血糖素与肾上腺素之间具有协同作用,与压力激素之间具有拮抗作用
C.肾上腺素与胰高血糖素引起的效应相比,前者较为渐进、较持久、幅度较大
D.情绪激动时肾上腺素和压力激素分泌增多,会导致血糖浓度升高
【答案】B
【分析】
图示用不同激素处理5组健康小鼠后,其血液中葡萄糖含量的变化。每种激素在不同组别的剂量均相同。压力激素与情绪波动有关。激素处理前几小时为使小鼠的血糖水平维持在常规水平不应该提供食物给小鼠。
【详解】
A、对小鼠饥饿处理是为了保证血糖浓度处于正常值,因为进食后血糖浓度将升高,A正确;
B、通过组2、组3和组4比较,可以看出胰高血糖素和肾上腺素都可以升高血糖浓度,同时使用胰高血糖素+肾上腺素升高更加明显,说明二者具有协同作用,组4与组5相比,组5血糖升高更快,说明胰高血糖素与压力激素之间也具有协同作用,B错误;
C、比较组2和组3可以发现,组2使用胰高血糖素,血糖升高迅速,但持续时间短,很快下降;组3使用肾上腺素,血糖升高缓慢,但持续时间长、幅度较大,C正确;
D、组5、组4与组3相比,说明肾上腺素和压力激素分泌增多,都会导致血糖浓度升高,D正确。
故选B。
8.科研人员以光损伤小鼠为模型,分别用低、中、高三种剂量的枸杞子提取物对模型小鼠进行干预,之后对小鼠肝组织进行丙二醛含量和过氧化氢酶活力检测。(NOR表示正常组:MOD、GQL、GQM、GQH分别表示枸杞子零、低、中、高剂量组)结果如下:
根据实验结果进行分析判断,不合理的是( )
A.要把光损伤小鼠随机均分为四个小组进行实验
B.丙二醛的含量可作为肝组织损伤程度的指标
C.光损伤引起肝组织中过氧化氢酶活力明显降低
D.建议长期使用高剂量枸杞子提取物以缓解肝损伤
【答案】D
【分析】
实验设计的一般步骤:分组编号→设置对照实验(给与不同的处理)→观察并记录实验结果(注意保证无关变量的一致性)→得出结论。
题意分析,根据实验目的分析可知,本实验的自变量是枸杞子提取物的浓度,因变量是光损伤小鼠体肝组织内的丙二醛含量和过氧化氢酶活力的变化,实验结果显示枸杞子提取物对小鼠的光损伤造成的伤害有一定的缓解作用,且随着使用浓度的升高,缓解作用有所提高,但提高效果不是特别明显。
【详解】
A、实验中需要把光损伤小鼠随机均分为四个小组进行实验,以便检测枸杞子的作用与浓度的关系,A正确;
B、与正常组相比,光损伤小鼠,即MOD组的小鼠肝组织中丙二醛的含量高,因此可以将肝组织中丙二醛的含量作为肝组织损伤程度的指标,B正确;
C、将MOD组的数据就与正常组相比,可推测光损伤引起肝组织中过氧化氢酶活力明显降低,C正确;
D、实验结果显示,低剂量的枸杞子提取物环节肝损伤效果更明显,且随着剂量升高,缓解效果并未显示明显提高,因此,并不需要长期使用高剂量的枸杞子提取物以缓解肝损伤,且还需要进一步的临床实验,D错误。
故选D。
9.切除老鼠体内的甲状腺,10 d后将其同没有切除甲状腺的老鼠相比,切除甲状腺的老鼠的代谢能力明显下降,并且无法检验出其血液中甲状腺激素。切除5 d后,将溶解于某溶剂的一定量的甲状腺激素给老鼠连续注射5 d,过10 d后观察,其物质代谢能力得到恢复。由此可推测,甲状腺激素能增强物质的代谢能力。为了证明这一推论,下列哪项最适宜作为对照组( )
A.既没有切除甲状腺,又未注射甲状腺激素
B.从进行切除后的第1 d开始,只注射用于该实验溶剂
C.从进行切除后的第5 d开始,只注射用于该实验溶剂
D.将溶解于另一种溶剂的甲状腺激素注射到刚刚做完切除手术老鼠
【答案】C
【分析】
科学探究实验需要遵循对照原则和单一变量原则,实验探究的是甲状腺激素的作用,自变量应该是甲状腺激素的有无,为了确定实验结果的准确性,排除其他因素的干扰,需要另外只注射用于该实验的溶剂的实验组,据此分析解答。
【详解】
根据题目中的叙述,不能确定是某溶剂还是甲状腺激素在发挥作用,还要增加一组从进行切除后的第5天起,只注射用于该实验的溶剂作为对照组,其他无关变量保证相同才能确定,C正确,ABD错误。
故选C。
10.哺乳动物血钙含量太低会出现抽搐症状,通常可通过注射 5%的葡萄糖酸钙溶液补充血钙。激素CT可抑制骨组织细胞的损伤,减少钙由骨向血液中的迁移量;而激素 PTH能促进骨质溶解,使骨骼脱钙。某小组对两种激素的作用进行了研究,结果如下图所示(a、 b 时给 3 组实验鼠分别注射相应的物质)。下列分析错误的是( )
A.适量地注射激素 CT可以缓解骨质疏松症
B.a、b 点时给 C组实验鼠分别注射激素 PTH 和激素 CT
C.b 点时给 B组实验鼠注射的物质是生理盐水
D.注射 15%的葡萄糖酸钙溶液会导致抗利尿激素分泌增多
【答案】B
【分析】
据图分析,a点注射物质后,A组血钙含量基本不变,B、C组血钙含量降低,故推测A组注射生理盐水做对照,B、C组为实验组探究激素CT的作用,实验可验证激素CT能减少钙由骨向血液中的迁移量,使血钙含量降低,出现抽搐现象;b点注射物质后,A、B组血钙含量不变,C组血钙含量升高,故可推测此时为验证激素 PTH的作用,C组注射激素 PTH,A、B组注射生理盐水做对照,C组抽搐现象得到缓解,B组依然发生抽搐。
【详解】
A、通过题干信息可知,激素CT能减少体内钙由骨向血中的迁移量,故适量地注射激素CT可以缓解骨质疏松症,A正确;
B、据分析可知,要验证激素CT和激素PTH的作用以及血钙含量过低会发生肌肉抽搐,在a时刻,将3组大白鼠编号为A、B、C,给A组注射生理盐水做对照,给B组、C组分别注射等量激素CT;待B组、C组发生肌肉抽搐后,再在b时刻为A、B组注射生理盐水、C组注射激素PTH,故a点注射激素CT,b点注射激素 PTH,B错误;
C、据分析可知,要验证激素CT和激素PTH的作用以及血钙含量过低会发生肌肉抽搐,且结合实验结果(折线图趋势)分析可知:b点注射物质后,B组血钙含量不变,故在b时刻为B组注射生理盐水与C组注射激素PTH溶液形成对照,C正确;
D、给正常大白鼠静脉注射一定量的15%的葡萄糖酸钙溶液,会引起细胞外液渗透压升高,导致抗利尿激素增加,促进肾小管和集合管对水分的重吸收,引起大白鼠尿量减少,D正确。
故选B。
11.激素CLP-1具有调节胰岛素与胰高血糖素分泌等功能,当GLP-1的分泌量不足时,会导致Ⅱ型糖尿病。如图是某糖尿病患者注射一定量的GLP-1后,测得血糖、胰岛素及胰高血糖素的浓度变化。下列相关叙述错误的是( )
A.胰岛β细胞、胰岛α细胞上可能有GLP-1受体
B.正常人体在饥饿状态下,GLP-1的分泌量会增加
C.GLP-1有促进胰岛素分泌与抑制胰高血糖素分泌的作用
D.合成GLP-1类似物,可作为研发治疗Ⅱ型糖尿病药物的新途径
【答案】B
【分析】
根据题意分析,GLP-1具有调节胰岛素和胰高血糖素分泌的作用,且注射该激素后糖尿病患者的血糖浓度降低,说明其可以促进胰岛素分泌,促进血糖浓度降低;同时还能够抑制胰高血糖素的分泌,减少血糖的来源。
【详解】
A、激素GLP-1具有调节胰岛素和胰高血糖素分泌等功能,而胰岛素由胰岛β细胞分泌,胰高血糖素由胰岛α细胞分泌,故推测胰岛β细胞、胰岛α细胞上有GLP-1受体,A正确;
B、正常人体在饥饿状态下,GLP-1的分泌量会减少,使得胰岛素分泌减少,胰高血糖素分泌增加,B错误;
C、注射激素GLP-1后,糖尿病患者的血糖浓度降低,胰岛素含量升高,胰高血糖素含量降低,说明GLP-1促进胰岛素分泌,抑制胰高血糖素分泌,C正确;
D、结合题意及上述分析可知,合成GLP-1类似物,可作为研发治疗Ⅱ型糖尿病药物的新途径,D正确。
故选B。
12.为研究影响家兔尿液生成速率的因素,某科研小组将家兔麻醉后,对各组施加不同药物并检测实验家兔的尿液生成速率(实验中对家兔采用静脉注射的方式给予各种药物,其中垂体后叶素主要含有催产素和抗利尿激素;呋塞米为速尿剂),实验结果如表所示。下列叙述正确的是( )
药物
尿液生成速率(滴/min)
注射前1min
注射后1min
生理盐水
4
7
0.1g/L的去甲肾上腺素
7
5
1000U/L的垂体后叶素
6
2
10g/L的呋塞米
1
28
A.注射垂体后叶素后尿量减少与抗利尿激素减小肾小管与集合管对水的通透性有关
B.注射生理盐水后细胞外液渗透压会明显降低从而使尿液生成速率增加
C.去甲肾上腺素在影响家兔尿液生成速率的过程中需要与相关受体结合
D.呋塞米能使尿液生成速率迅速增大,一定与其能增大肾小管对Na+和Cl-的重吸收速率有关
【答案】C
【分析】
人体的水平衡调节过程:当人体失水过多、饮水不足或吃的食物过咸时→细胞外液渗透压升高→下丘脑渗透压感受器受到刺激→垂体释放抗利尿激素增多→肾小管、集合管对水分的重吸收增加→尿量减少,同时大脑皮层产生渴觉(主动饮水)。
【详解】
A、由题意可知,垂体后叶素含有抗利尿激素,抗利尿激素可通过促进肾小管与集合管对水的重吸收来减少尿量,即抗利尿激素可以增大肾小管和集合管对水的通透性,A错误;
B、生理盐水与细胞外液为等渗溶液,注射生理盐水后细胞外液渗透压基本不变,B错误;
C、去甲肾上腺素在发挥作用时需要与相关受体结合,C正确;
D、分析表格数据可知,呋塞米能使尿液生成速率迅速增大,可能与其能减弱肾小管对Na+和Cl-的重吸收作用有关,D错误。
故选C。
13.甲、乙两人都表现为甲状腺激素水平低下,下表为给两人注射适量的促甲状腺激素释放激素(TRH)前30min和后30min每人的促甲状腺激素(TSH)浓度,下列有关分析不正确的是( )
促甲状腺激素浓度(mU/L)
注射前
注射后
健康人
<10
10~40
甲
10~40
>40
乙
<10
<10
A.TRH的靶细胞是垂体,它不能直接作用于甲状腺细胞
B.甲体内TSH含量偏高,可能是甲状腺激素的负反馈作用弱导致的
C.乙与健康人对照说明其发生病变的部位是垂体
D.甲、乙两人注射TRH后的耗氧量都会增加
【答案】D
【分析】
甲状腺激素的分泌存在分级调节。首先下丘脑释放出促甲状腺释放激素(TRH),TRH作用于垂体促甲状腺素分泌细胞,产生促甲状腺激素(TSH)。甲状腺激素可以增强细胞代谢,增加产热,甲状腺激素如果增加,耗氧量也会增加。
通过题图中表格可以看出甲在注射前促甲状腺激素水平偏高,但是其甲状腺激素水平偏低,可能是甲状腺激素负反馈弱的原因;注射后更高,说明甲的垂体没有病变,但是甲的甲状腺可能存在病变。而乙在注射前和注射后基本没有变化,说明注射TRH没有起到作用,由于TRH作用的对象是垂体,这可能跟乙的垂体的病变有关系。
【详解】
A、TRH的靶细胞是垂体,促甲状腺激素(TSH)的靶细胞是甲状腺细胞,他们之间是分级调节,A正确;
B、甲体内甲状腺激素偏低,而促甲状腺激素(TSH)浓度增高,是甲状腙激素偏低对垂体抑制作用减弱导致的,B正确;
C、根据以上分析可知,乙发生病变的部位是垂体,甲发生病变的部位是甲状腺,C正确;
D、甲状腺激素能促进代谢增加产热,甲、乙两人注射TRH后甲状腺激素水平不会增加,故耗氧量不会增加,D错误。
故选D。
14.研究发现血糖水平的升高与多种激素有关。用不同激素处理生理状况相同的3组健康小鼠(每种激素在不同组别的剂量相同),分别测定处理前、后血液中葡萄糖含量的变化,如下表。下列相关叙述错误的是( )
组别
实验处理
血糖浓度(g/L)
处理前
处理后
30min
60min
90min
120min
甲
胰高血糖素
1.00
1.28
1.20
1.10
1.10
乙
激素X
1.00
1.02
1.00
1.05
1.01
丙
胰高血糖素+激素X
1.00
1.50
1.60
1.56
1.50
A.本实验的因变量是血糖浓度
B.处理前测定血液中葡萄糖含量,在实验中起对照作用
C.激素X可明显升高血糖,同时也促进胰高血糖素升高血糖
D.检测丙组小鼠是否出现尿糖可用斐林试剂进行检测
【答案】C
【分析】
分析表格:本实验中的自变量是不同的激素处理,因变量是血液中葡萄糖含量的变化,通过表格中的甲组数据可以看出胰高血糖素单独作用能升血糖,丙组:胰高血糖素+激素X,升高血糖的效果强于甲组,乙组单独的激素X作用,不能升高血糖,可见激素X的作用是促进胰高血糖素生理作用的发挥使血糖水平升高,但其本身不能升高血糖水平。
【详解】
A、由表格中的实验处理可以看出,本实验中的自变量是不同的激素处理,A正确;
B、处理前测定血液中葡萄糖含量,在实验中的作用是和实验后作对照,B正确;
C、通过表格中的甲组数据可以看出胰高血糖素单独作用能升血糖,丙组:胰高血糖素+激素X,升高血糖的效果强于甲组,乙组单独的激素X作用,不能升高血糖,可见激素X的作用是促进胰高血糖素生理作用的发挥使血糖水平升高,但其本身不能升高血糖水平,C错误;
D、斐林试剂与还原糖水浴加热呈砖红色,所以检测丙组小鼠是否出现尿糖可用斐林试剂进行检测,D正确。
故选C。
15.某研究人员以小鼠为材料进行了实验,下列叙述正确的是( )
A.切除小鼠的垂体或甲状腺,其耗氧量都会增加
B.给切除甲状腺的小鼠补充甲状腺激素,其代谢可保持正常
C.给切除垂体的幼年小鼠补充促甲状腺激素,其生长发育正常
D.给成年小鼠注射促甲状腺激素,对其甲状腺的形态无影响
【答案】B
【分析】
1、甲状腺激素能促进新陈代谢、促进生长发育并能提高神经系统的兴奋性。
2、垂体可分泌促甲状腺激素,促进甲状腺分泌甲状腺激素,进而促进细胞代谢,增加产热。垂体还可分泌生长激素,生长激素可促进蛋白质的合成和骨的发育。
【详解】
A、切除小鼠的垂体,促甲状腺激素分泌减少,进而导致甲状腺激素分泌减少,切除甲状腺导致甲状腺激素分泌减少,从而导致细胞代谢强度降低,耗氧量减少,产热减少,A错误;
B、切除甲状腺的小鼠,其甲状腺激素分泌减少,补充甲状腺激素,其代谢可保持正常,B正确;
C、切除垂体的幼年小鼠,促甲状腺激素和生长激素分泌均减少,生长激素可促进蛋白质的合成和骨的发育,若仅补充促甲状腺激素,其生长发育受到抑制,C错误;
D、促甲状腺激素可促进甲状腺的发育和促进甲状腺分泌甲状腺激素,给成年小鼠注射促甲状腺激素,其甲状腺会增大,D错误。
故选B。
16.为探究某植物提取物X对患某种代谢障碍疾病(Y)小鼠的影响,某研究小组做了如下实验:将若干健康的同一性别的小鼠进行适应性饲喂5d后随机均分为6组。其中前5组向腹腔注射Y疾病诱导剂(Z),获得Y疾病模型鼠,最后一组注射等量生理盐水。随后的实验过程及实验结果如表所示。
组别
A组
B组
C组
D组
E组
F组
每天灌喂的溶液及其
浓度
3mg/kg(X溶液)
6mg/kg(X
溶液)
12mg/kg
(X溶液)
2.5mg/kg
(W溶液)
生理
盐水
生理
盐水
4周后小鼠代谢情况(血浆相关物质含量相对值)
23.34
20.32
18.13
17.52
28.25
6.40
注:W为临床上使用的与X作用相似的药物。
根据上述实验及结果,下列有关说法正确的是( )
A.Z作为Y疾病诱导剂,能特异性破坏某器官
B.本实验中对照组是E组和F组
C.一定浓度的X可作为有效药代替W
D.12mg/kg的X溶液是小鼠对抗Y疾病最适宜的药物浓度
【答案】C
【分析】
分析实验可知,F组为健康小鼠作对照组,E组为Y疾病模型鼠中的空白对照组,D组也属于对照组,可以比较两种药物的效果。实验的自变量为X溶液的浓度,因变量为4周后小鼠血浆相关物质含量的测量值。
【详解】
A、Z作为某种代谢障碍疾病(Y)的诱导剂,可能是影响了正常的代谢过程,A错误;
B、由分析可知,本实验中对照组是D组、E组和F组,B错误;
C、C组的实验结果与D组的相比,4周后小鼠血浆相关物质含量相对值最接近,说明一定浓度的X可作为有效药代替W,C正确;
D、分析表格结果可知,12mg/kg的X溶液抗Y疾病效果较好,但不一定是小鼠对抗Y疾病最适宜的药物浓度,D错误。
故选C。
二、多选题
17.Ⅱ型糖尿病是由于组织细胞膜表面的胰岛素受体数减少,而使血糖偏高,冷刺激能提高组织细胞对胰岛素的敏感度,对治疗Ⅱ型糖尿病有一定的作用。为验证上述结论,科研人员取两组经饥饿处理的小鼠,其中甲组进行冷处理(3℃,lh),乙组作为常温对照,再分别注射等量的胰岛素,之后缓慢注射等量的一定浓度的葡萄糖溶液,记录当小鼠体内血糖浓度维持稳定时(此时,外源溶液的注射速率等于组织细胞对葡萄糖的利用速率)葡萄糖溶液的注射速率,分别为V1和V2。下列叙述正确的是( )
A.胰岛素分泌不足或胰高血糖素分泌过多均可能导致糖尿病的发生
B.注射胰岛素不能治愈Ⅱ型糖尿病
C.在注射葡萄糖溶液前先注射胰岛素的目的是抑制体内其他物质转化为葡萄糖
D.若实验结果为V1
【分析】
根据题意,Ⅱ型糖尿病是由于组织细胞膜表面的胰岛素受体数减少,胰岛素不能刺激靶细胞增加对血糖的摄取、利用和储存,从而使血糖偏高。因此,患者体内的胰岛素含量应该是足够甚至超过正常值的。
【详解】
A、胰岛素分泌不足或胰高血糖素分泌过多,都会导致血糖浓度升高,可能导致糖尿病的发生,A正确;
B、依题意可知,Ⅱ型糖尿病是由于组织细胞膜表面的胰岛素受体数量减少,识别胰岛素的能力减弱所致,因此注射胰岛素不能治愈Ⅱ型糖尿病,B正确;
C、胰岛素能够抑制胰高血糖素的分泌,从而抑制体内其他物质转化为葡萄糖,C正确;
D、若使“冷刺激能提高组织细胞对胰岛素的敏感度”这一结论得到验证,则甲组小鼠组织细胞对葡萄糖的利用速率应高于乙组小鼠,因此V1>V2,D错误。
故选ABC。
三、综合题
18.为了验证胰岛素的作用,实验人员选取了3组生理状态相同的实验兔,分为A、B、C三组,进行如下实验:
组别
处理方法(肌肉注射)
剂量
相同时间后检测血糖平均浓度
A
X
2 mL
a
B
生理盐水+胰岛素
2 mL
b
C
生理盐水+胰岛素抑制剂
2 mL
c
(1)本实验中X是______,三组兔子一段时间后血糖的平均浓度按从大到小排序为______(填a、b、c)。
(2)实验中B组普遍出现了四肢无力甚至休克的症状,试简要说明原因:____________。
(3)患者体内某种效应T细胞选择性地与胰岛B细胞密切接触,导致胰岛B细胞死亡而患糖尿病,从免疫学角度看,属于______病,患者______(能/不能)用定期注射胰岛素的方法控制血糖。
(4)检测患者尿液中是否存在葡萄糖。常用______试剂。
【答案】生理盐水 c>a>b 胰岛素注射使家兔的血糖过低,引起肌肉细胞和神经细胞供能不足 自身免疫 能 斐林(班氏)
【分析】
据表分析:该实验的自变量是否注射胰岛素或胰岛素抑制剂,因变量为相同时间后血糖平均浓度。其中X为生理盐水。胰岛素的作用是降低血糖浓度。据此分析作答。
【详解】
(1)据表分析可知,该实验的自变量是否注射胰岛素或胰岛素抑制剂,所以A组为对照组,根据实验设计的对照原则与单一变量原则可知,表中X表示注射的只有生理盐水;由于胰岛素具有降低血糖的作用,B组胰岛素浓度最高,血糖降低最多,A组自身可以产生胰岛素,其血糖浓度降低次之,C组注射胰岛素抑制剂后血糖浓度最高,所以三组兔子一段时间后血糖的平均浓度为c>a>b。
(2)B组中由于有外源胰岛素和自身产生的胰岛素,其胰岛素含量高,高浓度的胰岛素降低了血糖,血糖过低,引起肌肉细胞和神经细胞供能不足,因此出现四肢无力的症状。
(3)自身免疫病是指是指机体对自身抗原发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病,题干所述糖尿病属于自身免疫病;由于该糖尿病是由于胰岛素分泌不足引起的,所以可以用定期注射胰岛素的方法控制血糖。
(4)尿液中的葡萄糖属于还原糖,所以可以斐林(班氏)检测。
【点睛】
此题主要考查动物血糖调节和免疫调节的相关知识,意在考查学生能从课外材料中获取相关的生物学信息,并能运用这些信息,结合所学知识解决相关的生物学问题。
19.欲研究甲状腺和甲状腺激素的生理作用,对成年小鼠的分组及处理见下表。在适宜的实验条件下,正常饲养,每隔一定时间测定耗氧量(单位时间内单位体重的氧消耗量),记录数据并统计分析。
甲组
乙组
丙组
丁组
切除甲状腺
饲养14天
手术但不切除甲
状腺饲养14天
甲状腺激素
溶液灌胃
1次/天,共14天
W
1次/天,
共14天
注:本实验中灌胃是指将液体由动物口直接注入到胃中。
请回答:
(1)表中W是对丁组小鼠的处理,该处理是__________。
(2)预测实验结果(设计一个坐标系,将预测的实验结果用示意曲线表示)_____________。
(3)分析与讨论
①合成与分泌促甲状腺激素释放激素的细胞位于_________,该激素经_________的血液运至腺垂体发挥作用。
②通过服用放射性131I来检测甲状腺功能的依据是__________________,__________________。
【答案】生理盐水灌胃 下丘脑 垂体门脉 I是甲状腺合成甲状腺激素的原料之一 131I的放射性强度可被仪器测定
【分析】
1、本实验的自变量是有无甲状腺和有无灌胃甲状腺激素,表格中甲乙两组涉及的自变量是有无甲状腺,故丙丁两组的自变量是有无灌胃甲状腺激素;本实验的因变量是耗氧量,甲状腺激素能够促进新陈代谢,缺乏甲状腺激素会导致耗氧量减少,甲状腺激素含量增加会导致耗氧量增加。
【详解】
(1)本实验的自变量是有无甲状腺和有无甲状腺激素灌胃,表格中甲、乙两组涉及的自变量是有无甲状腺,所以丙、丁两组涉及的自变量应是有无甲状腺激素灌胃,所以对丁组小鼠的处理是生理盐水灌胃。
(2)本实验的因变量是耗氧量,甲状腺激素有促进新陈代谢的作用,缺乏甲状腺会使机体内甲状腺激素水平降低,从而导致耗氧量减少,相反,甲状腺激素含量升高会导致耗氧量上升,所以绘制甲组曲线时应注意随时间延长曲线趋势是下降,绘制丙组曲线时应注意随时间延长曲线趋势是上升,而乙组和丁组属于对照组,绘制曲线时应注意随时间延长曲线趋势是基本不变,故曲线图为: 。
(3)①促甲状腺激素释放激素由位于下丘脑的神经内分泌细胞合成与分泌,该激素可经垂体门脉运至腺垂体发挥作用。②I是甲状腺合成甲状腺激素的原料之一,131I的放射性强度可被仪器测定,故可通过服用放射性131I来检测甲状腺功能。
【点睛】
本题主要考查激素调节、实验设计等知识点,意在考查考生基本概念理解、实验分析、实验设计和逻辑分析推理能力。
20.下图是人体部分组织示意图,a、b、c、d代表人体内不同激素。请据图回答。
(1)当人体受到寒冷刺激时,兴奋只能由A传到B,而不能由B传到A的原因是________。
(2)当体内缺乏______元素时,将导致激素d合成受阻,该元素进入甲状腺细胞的运输方式为____________。
(3)如果人体内激素d分泌过多时,下丘脑分泌的________(激素名称)和垂体分泌的________(激素名称)就会减少,这是一种____________调节机制。
(4)当正常人处于饥饿状态时,图示中____________和____________(激素名称)分泌增多,以维持体内血糖平衡,它们的这种共同作用称为____________作用。
(5)当动物缺乏某种激素时,可以通过“饲喂”或“注射法”对激素进行人为补充,在下列给出的四种激素中,可以通过“饲喂法”补充的有______(填序号,双选题)。
A.生长激素 B.甲状腺激素 C.胰岛素 D.性激素
(6)生物兴趣小组为探究雄激素与动物性行为的关系,用尚未发育成熟的仔公鸡为材料, 进行了摘除睾丸实验,发现阉割的仔公鸡长大后,不出现啼鸣,鸡冠不发育和无求偶行为,因此得出雄激素能促进和维持公鸡第二性征和求偶行为的结论,科学工作者认为该实验有不严谨之处,请给予补充_______________。
【答案】神经递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜 碘 主动运输 促甲状腺激素释放激素 促甲状腺激素 反馈 胰高血糖素 肾上腺素 协同 BD 饲喂含雄性激素的饲料后恢复公鸡的第二性征和求偶行为
【分析】
分析图解可知:性腺细胞可以分泌a性激素;甲状腺细胞可以分泌d甲状腺激素;胰岛细胞可以分泌胰岛素或胰高血糖素;肾上腺细胞可以分泌b肾上腺素。胰高血糖素能升高血糖,只有促进效果没有抑制作用,即促进肝糖原的分解和非糖类物质转化。
【详解】
(1)兴奋在神经元之间的传递时单向的,只能由一个神经元的轴突传递到下一个神经元的树突或者胞体,因为神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,即兴奋只能由A传到B,而不能由B传到A。
(2)d是甲状腺激素,甲状腺激素是含碘的氨基酸衍生物。当体内缺乏碘元素时,将导致甲状腺激素的合成受阻。碘进入甲状腺细胞的运输方式是主动运输。
(3)人体内激素是d是甲状腺激素,体内甲状腺激素含量过多时,会抑制下丘脑和垂体的活动,导致下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素和垂体分泌的促甲状腺激素的分泌量减少,属于反馈调节的机制。
(4)当正常人处于饥饿状态时,血糖含量下降,为了调节血糖浓度的稳定,图中胰岛细胞分泌的胰高血糖素和肾上腺素分泌的肾上腺素增多,以维持血糖平衡,它们的这种共同调节作用称为协同作用。
(5)生长激素和胰岛素本质都是蛋白质,不能用饲喂法,会被消化液中的蛋白酶分解失去作用,而甲状腺激素的化学本质是氨基酸衍生物,性激素的化学本质是固醇,都不是蛋白质,可以用饲喂法,BD符合题意。
故选BD。
(6)探究雄激素与动物性行为的关系,用尚未发育成熟的仔公鸡为材料,进行了摘除睾丸实验,发现阉割的仔公鸡长大后,不出现啼鸣、鸡冠不发育和无求偶行为,还要再饲喂含雄性激素的饲料后恢复公鸡的第二性征和求偶行为,才能得到结论:雄激素能促进和维持公鸡第二性征和求偶行为,故还需要补充饲喂含雄性激素的饲料后恢复公鸡的第二性征和求偶行为。
【点睛】
本题考查了激素调节的相关知识,识记甲状腺激素分级调节的过程,识记与血糖调节相关的激素以及激素的生理作用。
21.糖尿病主要表现为高血糖和尿糖,可导致多种器官功能损害。链脲佐菌素(STZ)对胰岛B细胞具有毒害作用,常用STZ诱导大鼠建立糖尿病模型,回答下列问题:
(1)大鼠经STZ处理后,检测其尿糖和血糖值等指标以判断糖尿病大鼠模型动物建立是否成功,与正常大鼠相比,糖尿病模型大鼠的尿量____________(填:增多/减少/不变),其尿液用斐林试剂检测会产生____________,饲喂一段间后,糖尿病大鼠模型动物体重小于对照组,原因是____________。
(2)大脑的海马结构与记忆等功能有密切关系,且海马结构分布有神经干细胞,临床上发现糖尿病可能诱发脑功能退化。已知高血糖状态时可促进活性氧的产生,活性氧增加会导致胰岛B细胞、神经元等多种组织细胞生长阻滞和细胞凋亡,有研究发现低剂量电离辐射对细胞具有抗氧化和抑制凋亡的作用。为了探究低剂量电离辐射对糖尿病大鼠海马神经元增殖与凋亡的影响,研究人员通过给予三种低剂量(25mGy、50mGy、75mGy)X射线电离辐射处理糖尿病大鼠,饲养一段时间后,取出大脑组织处理后进行海马神经细胞培养,统计各组处于分裂期与间期的细胞比、凋亡标志物含量等指标,本实验应该设置的对照组是____________。如果上述实验出现____________结果,则支持“低剂电离辐射能有效地减轻糖尿病对大鼠海马神经元损伤”的假设。
(3)若上述假设成立,请提出治疗糖尿病脑损伤的可行方案并阐述理由________________________。
【答案】增加 砖红色沉淀 糖尿病大鼠组织细胞对葡萄糖的吸收利用出现障碍,机体脂肪和蛋白质(非糖物质)的分解加快,因此体重小于对照组。 无X射线照射的正常大鼠、无X射线照射的糖尿病大鼠 糖尿病模型鼠对照组与正常鼠对照组相比,海马神经元分裂期与间期的细胞比下降,培养液中凋亡标志物上升,低电离辐射处理糖尿病大鼠与糖尿病模型对照组鼠相比,海马神经元分裂期与间期的细胞比值上升,培养液中凋亡标志物减少 使用低剂量电离辐射处理,可抑制高血糖导致的过高活性氧对神经组织的损伤,可能有效治疗糖尿病引起的脑损伤,延缓脑功能退化.
【分析】
1、链脲佐菌素(STZ)对胰岛B细胞具有毒害作用,会导致胰岛B细胞分泌胰岛素减少,导致组织细胞对血糖的摄取减慢,血糖中葡萄糖含量增加,导致血浆渗透压升高,促使机体大量饮水,同事,血糖通过尿排出,尿糖升高的情况下,尿中的溶质增多,渗透压增高就造成了渗透性利尿,因而出现多尿,因为葡萄糖的摄取受阻,细胞会分解机体的脂肪和蛋白质,因此体重会减少;
2、要实验证明低剂量的射线能够有效减轻糖尿病对大鼠海马神经元损伤”的假设,则对照组应该是不经X射线处理的糖尿病小鼠和正常小鼠,分裂期/分裂间期的比值和凋亡标志物代表细胞的生长情况。
【详解】
(1)糖尿病大鼠的尿量,如果在血糖控制不好时尿量会增多,因为当血糖控制不好时,血糖通过尿排出,尿糖升高的情况下,尿中的溶质增多,渗透压增高就造成了渗透性利尿,因而出现多尿,因为斐林试剂与还原糖水浴加热会生成砖红色沉淀,所以糖尿病大鼠的尿液用斐林试剂检测会生成砖红色沉淀,糖尿病大鼠组织细胞对葡萄糖的吸收利用出现障碍,机体脂肪和蛋白质(非糖物质)的分解加快,因此体重小于对照组;
(2)由题中可得,高血糖促进活性氧,活性氧增加导致胰岛B细胞,神经元等多种组织细胞生长阻滞和细胞凋亡,而胰岛B细胞会分泌胰岛素,降低血糖,胰岛B细胞凋亡会导致胰岛素分泌减少,血糖升高,而低剂量电离辐射会使细胞具有抗氧化和抑制凋亡的作用,所以低电离辐射会抑制活性氧的作用,使小鼠分裂期与间期细胞之比相比于未受电离辐射的小鼠变多,凋亡细胞变少,故凋亡标志物含量低于对照组,因为实验组为受低剂量X射线电离辐射的糖尿病大鼠,故对照组为未受X射线电离辐射处理的糖尿病大鼠和未经X射线处理的正常大鼠,若糖尿病模型鼠对照组与正常鼠对照组相比,海马神经元分裂期与间期的细胞比下降,培养液中凋亡标志物上升,低电离辐射处理糖尿病大鼠与糖尿病模型对照组鼠相比,海马神经元分裂期与间期的细胞比值上升,培养液中凋亡标志物减少,则支持“低剂电离辐射能有效地减轻糖尿病对大鼠海马神经元损伤”的假设。
(3) 由(2)可知,低剂量X射线电离辐射可有效抑制神经元的生长阻滞以及细胞凋亡,所以对糖尿病导致的脑损伤有治疗作用,故可用低剂量X射线电离辐射治疗,理由即由小鼠实验可知其对糖尿病导致的脑损伤有减轻作用。
【点睛】
本题考察学生对题目信息的提取,结合课本相关知识进行答题,需要学生掌握实验涉及的相关知识点,题目难度一般。
22.某科学家为了研究性激素在胚胎生殖系统发育中所起的作用,提出如下假说。假说A:发育出雄性器官需要来自睾丸提供的激素信号,当这一信号缺失时,胚胎发育出雌性器官。假说B:发育出雌性器官需要来自卵巢提供的激素信号,当这一信号缺失时,胚胎发育出雄性器官。为此他设计了如下实验:在家兔胚胎生殖系统分化之前,通过手术摘除即将发育为睾丸或者卵巢的组织。当幼兔生下来之后,观察它们性染色体组成及外生殖器官的表现。实验结果如下:
性染色体组成
外生殖器官表现
未做手术
手术后
XY
雄性
雌性
XX
雌性
雌性
回答下列问题:
(1)实验结果验证了上述假说____,如果另一个假说成立,则相应的实验结果是___________________。
(2)为了进一步证实他的假说,在摘除即将发育为睾丸或者卵巢的组织的同时,给与一定量的___________刺激,性染色体组成为XX和XY的胚胎分别发育出_____性器官____性器官,则其假说得到证实。
(3)现以家鸡为实验材料拓展该课题研究,请参考该科学家的研究成果,在下表中完成实验方案并预测实验结果,已知家鸡的性别决定方式为ZW型。
表一:第一个实验
性染色体组成
外生殖器官表现
未做手术
手术后
ZW
雌性
①_______
ZZ
雄性
②_______
表二:第二个实验
性染色体组成
手术摘除的同时给予的刺激物
外生殖器表现
ZW
③_______
④_______
ZZ
⑤_______
【答案】A 性染色体组成为XX的(家兔)胚胎手术后发育出雄性器官 雄激素 雄(性) 雌(性) 雄性 雄性 雌激素 雌性 雌性
【分析】
1.性激素可根据雌雄不同,分为雄性激素和雌性激素,雄性激素能够促进雄性生殖器官的发育和雄性生殖细胞的发生,维持雄性第二性征,同理雌性激素能够促进雌性生殖器官的发育和雌性生殖细胞的发生,维持雌性第二性征。
2.性激素的分级反馈调节:下丘脑通过释放促性腺激素释放激素,来促进垂体合成和分泌促性腺激素,促性腺激素则可以促进性腺的活动,合成和释放性激素,当性激素达到一定浓度后,这个信息又会反馈给下丘脑和垂体,从而抑制两者的活动,这样性激素就可以维持在相对稳定水平。
【详解】
(1)因为在家兔胚胎生殖系统分化之前,通过手术摘除即将发育为睾丸或卵巢的组织,性染色体组成为XY和XX的都表现雌性,说明假说A成立。如果假说B成立,则相应的实验结果是性染色体为XX的家兔胚胎手术后发育出雄性器官。
(2)为了进一步证实其假说,在摘除即将发育为睾丸或者卵巢组织的同时,给予一定量雄性激素的刺激,若性染色体组成为XX和XY的胚胎分别发育出雄性器官和雄性器官,则可证实其假说。
(3)家鸡(性别决定方式为ZW型)为实验材料拓展该课题研究,根据该科学家以家兔为材料的研究成果,预测实验结果是:ZW和ZZ手术后的性别都是雄性。若手术摘除的同时给予雌激素刺激,ZW和ZZ都表现为雌性。
【点睛】
考查动物激素调节,重点考查动物激素调节的相关实验,能根据题目信息结合所学知识进行合理分析准确答题是解答本题的必备能力。
23.甲状腺激素是人体的一种重要激素,其含量过多或过少均会导致人体生理过程异常。请回答下列甲状腺研究的相关问题:
(1)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。BDNF是一种蛋白质类神经营养因子,由BDNF基因控制合成。研究发现,甲状腺激素可以促进海马区的BDNF合成。BDNF可以选择性的引起神经元Na+通道开放,引起大量的Na+__________,导致神经细胞产生兴奋。BDNF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。
(2)长期高脂肪膳食会使甲状腺激素分泌减少,使学习能力下降。蔬菜水果中富含槲皮素。科研人员利用小鼠研究了槲皮素对高脂膳食危害的影响。实验处理及结果如下表所示:
处理
BDNFmRNA(相对值)
BDNF(pg/mgpr)
______
1.00
26
高脂膳食
0.65
19
高脂膳食+槲皮素
0.95
25
表中横线处的处理为__________。分析上表数据可知槲皮素和高脂膳食对BDNF基因表达的作用相互__________,从而缓解高脂膳食的危害。
(3)甲状腺功能亢进症简称“甲亢”,是由于甲状腺合成并释放过多的甲状腺激素造成的。在某甲亢患者体内检测到TRA(一种抗体)的水平过高,该抗体能__________(填“激活”、“抑制”或“不产生特定的作用”)位于__________细胞上的促甲状腺激素的受体。
(4)甲亢患者表现为容易激动、失眠、心跳增快等,这说明甲状腺激素的作用之一是__________。放射性131I可用于甲亢的治疗,该治疗法可以有效地破坏甲状腺腺泡上皮而不影响邻近组织,其主要原因是__________。
【答案】内流 神经递质 正常膳食 拮抗 激活 甲状腺 提高神经系统的兴奋性 甲状腺细胞能选择性地摄取碘化物,而其他细胞则不吸收
【分析】
甲状腺激素的调节过程:下丘脑→促甲状腺激素释放激素→垂体→促甲状腺激素→甲状腺→甲状腺激素,同时甲状腺激素还能对下丘脑和垂体进行负反馈调节。
【详解】
(1)动作电位形成时,钠离子内流,形成外负内正的动作电位。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。
(2)实验目的是研究槲皮素对高脂膳食危害的影响,为了说明结果,需要有正常膳食的组作为对照,故表中横线处的处理为正常膳食。表中数据显示,高脂摄食组与正常摄食组对照,高脂摄食组中BDNFmRNA和BDNF含量均少于正常摄食组,而高脂膳食+槲皮素组中BDNFmRNA和BDNF含量均高于高脂摄食组,且与正常摄食组的BDNFmRNA和BDNF含量接近,说明槲皮素可以使BDNF基因的表达量恢复,缓解高脂膳食的危害。
(3)根据题意可知,TRA能够激活位于甲状腺细胞上的促甲状腺激素的受体。
(4)甲状腺激素的作用是促进细胞代谢,提高神经系统的兴奋性。由于甲状腺细胞能选择性地摄取碘化物,而其他细胞则不吸收,所以放射性131I可用于甲亢的治疗,同时不影响邻近组织。
【点睛】
动作电位形成时,钠离子内流,膜电位是外负内正;静息电位形成时,钾离子外流,膜电位是外正内负。
24.将生理状态相同的健康家兔均分成甲、乙两组,甲组损毁垂体,乙组切除胸腺,将两组家兔在温度为25℃的恒温无菌室中正常饲喂,每隔6H记录一次两组家兔的生理状况。请回答下列问题:
(1)上述两组家兔中,最先表现出精神不佳,萎靡不振的是__________。甲组家兔在没有明显异常情况之前,______________(填“能”或“不能”)维持血糖平衡。
(2)如果探究垂体对家兔尿量调控的影响,需要另外增加一组家兔作为对照,对照组家兔的处理是_____________。如果探究垂体对家兔生长发育的影响,应选择______________(填“幼年”“成年”或“老年”)个体为材料,最好以______________作为检测指标。
(3)家兔感染兔瘟病毒后,肝、肺等部位会呈现出血症状。如果分别给上述甲、乙两组家兔接种兔瘟病毒,出血症状最严重的是______________,原因是__________________。
【答案】甲组 能 做与甲组相同的伤口但不损毁垂体 幼年 体重变化 乙组 乙组家兔切除胸腺后,T细胞大量减少,导致特异性免疫功能低下,抵御病毒能力减弱
【分析】
1、促甲状腺激素(垂体合成分泌)的功能
(1)促进甲状腺的生长发育
(2)促进甲状腺激素的合成和分泌
2、甲状腺激素的功能
(1)促进新陈代谢
(2)促进生长发育
(3)提高神经系统的兴奋性
3、免疫系统是由免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质组成。免疫细胞包括吞噬细胞、T细胞和B细胞,其中T淋巴细胞来源于骨髓造血干细胞,在胸腺中发育成熟,在特异性免疫中T细胞具有识别和呈递抗原、分化成为效应T细胞和记忆细胞、分泌淋巴因子等作用。
【详解】
(1)甲组家兔垂体被损毁,促甲状腺激素分泌不足,导致甲状腺激素分泌不足,神经系统兴奋性降低,容易萎靡不振。垂体对血糖平衡的调节影响不大,甲组家兔在没有明显异常情况之前,能维持血糖平衡。
(2)实验组是损毁垂体,对照组应该做与甲组相同的伤口但不损毁垂体,才能排除伤口对实验结果的干扰。观察动物的生长发育,以体重变化为检测指标,选用幼年个体为材料更容易达到目的。
(3)T细胞迁移到胸腺中成熟。乙组家兔切除胸腺,T细胞大量减少,导致特异性免疫功能低下,抵御病毒能力减弱,出血症状最严重。
【点睛】
本题考查了甲状腺激素的功能和免疫调节的相关知识,意在考查考生理解生理过程及分析题干并获取实验自变量和因变量的能力。
25.甲状腺激素在人体内有极为重要的作用。甲状腺疾病高发与人类生活中的甲状腺激素干扰物(一类通过影响甲状腺激素的合成、运输、分解等,从而改变甲状腺激素的功能和稳态的化学物质)密切相关。
I.为验证甲状腺激素对代谢的影响,某生物兴趣小组设计了如下实验,请补充实验内容:
(1)实验原理:______________________________________________。应用甲状腺激素制剂的动物放入密闭容器时,对缺氧敏感性提高,容易因缺氧窒息而死亡。
(2)材料和用具:小白鼠若干只,灌胃管,1000mL广口瓶,甲状腺激素制剂,生理盐水。
(3)方法步骤:
①将健康小白鼠按性别、体重随机分为对照组和实验组,每组10只。
②实验组动物灌胃给甲状腺激素制剂,每天5mg,连续用药两周。对照组动物灌胃给_________。
③将每只小白鼠分别放在1000ml,的广口瓶中,把瓶口密封后,立即观察其活动,并记录其存活时间。最后汇总全组动物的实验结果,计算平均存活时间,并将实验组与对照组进行比较。
(4)预测实验结果及结论:__________________________________。
II.在众多的甲状腺激素干扰物中,农药所占比例最大,噻枯唑是一种常用农药杀菌剂。试用下列实验材料探究噻枯唑对甲状腺功能的干扰作用,写出简要实验思路。
实验材料:小白鼠若干只,灌胃管,噻枯唑,色拉油(作为溶解噻枯唑的有机溶剂),其他实验仪器均满足。
实验思路:_________________________________________________________
【答案】甲状腺激素能提高细胞代谢速率,使机体需氧量增多 等量的生理盐水,连续用药两周 实验组的平均存活时间小于对照组的,说明甲状腺激素能提高细胞代谢速率 将小白鼠随机均分为两组,分别用适量且等量的噻枯唑溶液和色拉油灌胃,在相同且适宜条件下进行培养,观察并记录小白鼠的精神状态、活动等情况(或抽血检测甲状腺激素含量)
【分析】
科学探究要控制变量唯一,并要设置对照实验,甲状腺激素是由甲状腺分泌的,它的主要作用是促进新陈代谢、促进生长发育、提高神经系统的兴奋性等。要验证甲状腺激素对代谢的影响,应以甲状腺激素为变量设置对照实验。
【详解】
I.(1)甲状腺激素具有调节体内的有机物代谢、促进生长和发育、提高神经的兴奋性等作用。根据实验目的和后续的实验操作,该实验原理应为甲状腺激素能提高细胞代谢速率,使机体需氧量增多;
(3)②本实验的自变量为甲状腺激素,实验组和对照组的差别就在于是否给与甲状腺激素制剂,所以对照组动物的处理方法为灌胃等量的生理盐水,连续用药两周;本实验的因变量为小白鼠的活动情况及存活时间,最后要汇总全组动物的实验结果,计算平均存活时间,并将实验组与对照组进行比较;
(4)实验组小鼠灌胃甲状腺激素制剂后,新陈代谢加快,耗氧量增加,在密闭的广口瓶中容易因缺氧窒息而死亡,因此实验组的平均存活时间应小于对照组的;
II.要探究噻枯唑对甲状腺功能的干扰作用,需要设置对照实验。实验组灌胃适量的噻枯唑溶液,对照组灌胃等量的色拉油,在相同且适宜条件下进行培养,观察并记录小白鼠的精神状态、活动等情况。
【点睛】
本实验的难点在于根据实验目的设计相应的实验步骤(实验组和对照组),并预测实验结果,得出实验结论。
26.黄芪多糖(APS)具有很好的降血糖作用。为了探究黄芪多糖的降糖机理,科研人员先用高热量饲料饲喂小鼠8周后,用小剂量链脲佐菌素注射小鼠,2周后测定血糖和血清胰岛素含量,筛选获得Ⅱ型糖尿病模型鼠。利用Ⅱ型糖尿病模型鼠进行APS降糖实验,主要处理及实验结果如下表(其中GLUT4为葡萄糖转运蛋白)。请回答:
组别
实验动物
处理
5周后实验结果
血糖浓度/mmol-L-1
胰岛素浓度/pmol-L-1
GLUT4相对表达量
1
正常小鼠
灌喂生理盐水
7.3
84
66
2
糖尿病模型鼠
灌喂生理盐水
16.2
85
34
3
正常小鼠
灌喂APS溶液
7.2
86
64
4
糖尿病模型鼠
灌喂APS溶液
10.3
87
66
(1)胰岛素可促进组织细胞_________________,从而实现降血糖功能。
(2)在培育Ⅱ型糖尿病模型鼠的过程中,长时间饲喂高热量饲料,可引起胰岛B细胞代偿性增殖,_____________增加,最终导致小鼠产生胰岛素抵抗。再给胰岛素抵抗小鼠注射小剂量链脲佐菌素以杀死部分______________,快速获得Ⅱ型糖尿病模型鼠。请在答题纸相应位置的坐标图中绘制出模型鼠培育过程中小鼠空腹血糖的含量变化。_______
(3)本实验中,比较第1、3组实验结果说明_____________________;比较第1、2、4组实验结果可知, APS降血糖的机理是__________________________。
(4)本研究中制造Ⅱ型糖尿病模型鼠的过程给我们健康生活上的启示是______________。
【答案】摄取、利用和储存葡萄糖 胰岛素分泌 胰岛B细胞 APS对正常小鼠的血糖平衡调节几乎没有影响 提高GLUT4表达量,加速细胞摄取葡萄糖 控制高热量食物的摄入
【分析】
血糖平衡的调节
(1)血糖来源:食物中糖类的消化吸收;肝糖原分解;脂肪酸等非糖物质转化。
(2)血糖去向:氧化分解;合成肝糖原、肌糖原;转化为甘油三酯。
【详解】
(1)血液中的糖称为血糖,主要是葡萄糖。糖胰岛素可促进组织细胞摄取、利用和储存葡萄糖,从而实现降血糖功能。
(2)胰岛素是胰岛B细胞合成分泌的蛋白质类激素。长时间饲喂高热量饲料,可引起胰岛B细胞代偿性增殖,胰岛素分泌增加,最终导致小鼠产生胰岛素抵抗。再给胰岛素抵抗小鼠注射小剂量链脲佐菌素以杀死部分胰岛B细胞,可以快速获得II型糖尿病模型鼠。该模型鼠培育过程中刚开始小鼠空腹血糖可以维持正常,注射小剂量链脲佐菌素以杀死部分胰岛B细胞后,血糖含量升高,相关曲线图如下:
(3)本实验中,第1、3组的自变量是是否灌喂APS溶液,比较实验结果可知APS对正常小鼠的血糖平衡调节几乎没有影响;比较第1、2、4组实验结果可知,APS可以增加模型鼠GLUT4相对表达量,但胰岛素含量不变,降低模型鼠血糖,故可以推测APS降血糖的机理是提高GLUT4表达量,加速细胞摄取葡萄糖。
(4)本研究中制造II型糖尿病模型鼠的过程告诉我们长时间摄入高热量食物,可引起胰岛B细胞代偿性增殖,胰岛素增加,最终产生胰岛素抵抗,故给我们应控制高热量食物的摄入。
【点睛】
本题考查血糖调节过程,要求考生对实验变量的控制及对单一变量和对照原则的理解应用及对实验数据的分析、处理和获取结论的能力。
27.激素调节在动物的生命活动中起着重要作用。请回答下列问题:
(1)激素分泌的调节一般具有______调节和反馈调节的特点。激素一经______是接受并起作用后就被灭活。
(2)某科学家为了研究性激素在胚胎生殖系统发育所起的作用,提出了如下假说。
假说一:雄性器官的发育需要来自睾丸提供的激素信号,当这一信号缺失时,胚胎发育出雌性器官
假说二:雌性器官的发育需要来自卵巢提供的激素信号,当这一信号缺失时,胚胎发育出雄性器官。
为此,他设计了如下实验:在家兔胚胎生殖系统分化之前,通过手术摘除即将发育为卵巢或睾丸的组织。幼兔出生后,观察它们的性染色体组成及性别表现。实验结果如下:
性染色体组成
性别表现
未做手术
手术后
XY
雄性
雌性
XX
雌性
雌性
实验结果验证了假说______。为了进一步证实他的假说,在摘除即将发育为卵巢或睾丸的组织的同时,给予一定量的______,实验结果为______。
【答案】分级 靶细胞或靶器官 一 雄激素 性染色体组成为XX和XY的胚胎均发育为雄性。
【分析】
1、性激素可根据雌雄不同,分为雄性激素和雌性激素,雄性激素能够促进雄性生殖器官的发育和雄性生殖细胞的发生,维持雄性第二性征,同理雌性激素能够促进雌性生殖器官的发育和雌性生殖细胞的发生,维持雌性第二性征。
2、性激素的分级反馈调节:下丘脑通过释放促性腺激素释放激素,来促进垂体合成和分泌促性腺激素,促性腺激素则可以促进性腺的活动,合成和释放性激素,当性激素达到一定浓度后,这个信息又会反馈给下丘脑和垂体,从而抑制两者的活动,这样性激素就可以维持在相对稳定水平。
【详解】
(1)由分析可知,激素分泌的调节一般具有分级调节和反馈调节的特点。人体内需要源源不断地产生性激素,原因是激素一经靶细胞接受并起作用后立即失活。
(2)实验遵循等量、单一变量和对照原则。上述实验的自变量:是否做摘除即将发育为卵巢或睾丸组织的手术、性染色体组成,实验结果验证了假说一成立。为进一步证实该假说成立,可在上述实验的基础上再完善补充相关的实验组,实验思路:手术摘除即将发育为卵巢或睾丸的组织,同时给与一定量的雄激素(睾酮)刺激,当幼兔生下来之后,观察它们的性染色体组成及外生殖器的表现。实验结果:性染色体组成为XX和XY的胚胎均发育为雄性。
【点睛】
本题通过实验考查动物激素调节,重点考查动物激素调节的相关实验,要求考生掌握实验设计的原则,能理解联系实际,运用所学的知识准确答题。
28.血糖平衡利于动物生命活动的正常进行。 请回答下列问题:
(1)胰岛素在血糖调节中起重要作用,其作用机制见图(GLUT-4是一种葡萄糖转运蛋白)。若图中②代表合成肝糖原、肌糖原,则①表示________ 。
(2)据图分析,发生胰岛素抵抗(靶细胞对胰岛素不敏感)的可能原因有________。
a.信号传导过程受阻
b.GLUT-4基因表达不足
c.胰岛素受体数目增加
(3)为验证胰高血糖素能通过升高血糖影响动物精神状况,某研究人员进行了如下实验:
实验材料:小白鼠若干、注射器、鼠笼、一定浓度的胰岛素溶液、一定浓度的胰高血糖素溶液、一定浓度的葡萄糖注射液、生理盐水等。
实验步骤:
第一步:选择生理状况相近的健康小白鼠若干只,均分成三组,并编号为 A、B、C;
第二步:分别给三组小白鼠注射_____________,一段时间后三组小白鼠均出现休克现象;
第三步:再分别给A、B、C三组小白鼠注射____________、等量的一定浓度的葡萄糖注射液和等量的生理盐水,一段时间后观察三组小白鼠的活动状况。
实验结果:A组小白鼠清醒,B组小白鼠清醒,C组小白鼠未清醒。
①补充实验步骤的相关内容。
②A组小白鼠实验中休克后清醒的机理为________________。
【答案】氧化分解 ab 适量(较大剂量)且等量的一定浓度的胰岛素溶液 适量的一定浓度的胰高血糖素溶液 胰高血糖素能促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖,使血糖水平升高
【分析】
1、据图分析:图中胰岛素与受体结合后引起细胞内信号分子的传导,引起GLUT-4基因表达增加,促进细胞对葡萄糖的摄取和氧化分解及储存。
2、血糖的来源和去路:
【详解】
(1)由图示分析可知,若图中②代表合成肝糖原、肌糖原,则①表示葡萄糖的氧化分解途径。
(2)据图1分析可知,发生胰岛素抵抗的原因可能是:胞内信号传导过程受阻;GLUT-4基因表达不足,导致GLUT-4数量较少。故选:ab。
(3)为验证胰高血糖素能升高血糖进而影响动物的精神状况,首先需要获得低血糖的实验小白鼠,可通过给各组健康小白鼠注射等量且适量的一定浓度的胰岛素溶液来实现;而后需要分别给三组小白鼠注射适量的胰高血糖素溶液、等量的葡萄糖溶液、等量的生理盐水,对比观察三组小白鼠的精神状况。其中胰高血糖素能促进糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖,使血糖水平升高,从而使小白鼠恢复正常精神状态,而补充葡萄糖可直接使血糖水平升高,从而使小白鼠能较快恢复正常精神状态,注射生理盐水的一组因血糖浓度不能升高而持续处于休克的状态。
【点睛】
本题结合图示主要考查血糖平衡的调节,意在考查学生的识图和实验探究能力。
29.回答下列有关动物实验的问题。
(1)用动物实验法研究某腺体的功能,实验结果如表:
实验处理
实验结果
用腺体分泌物
制剂饲喂蝌蚪
a、发育加快,体型较小
将成年狗的该腺体摘除
b、食欲不振,身体臃肿
c、行动呆笨,精神萎靡
摘除幼龄狗的该腺体
d、除b和c外,还停止发育
将该腺体的分泌物注
射到健康小白鼠体内
e、身体消瘦,食欲旺盛
f、躁动不安,情绪紧张
g、心跳、呼吸加快
①根据实验结果a、d可知,该腺体的分泌物有_________的生理作用。
②根据实验结果b、e可知,该腺体的分泌物有______________________________________的生理作用。
③根据实验结果c、f、g可知,该腺体的分泌物有__________________的生理作用。
④该腺体是_________,所分泌的物质是_________,该物质的合成需要的特殊元素是_________。
(2)为验证胰岛素降低血糖的作用,某同学向几只刚进食完的小鼠(生理状况、大小等相同)腹腔内注射一定剂量的胰岛素溶液(用酸性生理盐水配制),观察现象,若出现惊厥,则达到目的。
该实验不需要完善的是_________。
A.为使反应出现得较快且明显,实验前应将小鼠进行饥饿处理
B.应设置注射等量酸性生理盐水的对照组,且注射的部位、方法同实验组
C.应设置口服胰岛素的实验组,同时给对照组灌喂等量的酸性生理盐水
D.出现惊厥现象后,还应对惊厥小鼠中的一半注射葡萄糖溶液抢救,另一半不予抢救
【答案】促进发育 促进新陈代谢,加速体内物质氧化分解 提高神经系统的兴奋性 甲状腺 甲状腺激素 碘 C
【分析】
甲状腺激素是由甲状腺分泌的。它的主要作用是促进新陈代谢、促进生长发育、提高神经系统的兴奋性;要探究"甲状腺激素对蝌蚪生长发育的影响",应以甲状腺激素为变量设置对照实验。
【详解】
(1)①用腺体分泌物制剂饲喂蝌蚪,蝌蚪发育加快,摘除幼龄狗的该腺体,蝌蚪停止发育,说明甲状腺激素对幼年动物的生理作用是促进生长发育的功能。
②根据实验结果b、e可知,甲状腺激素不足出现了食欲不振,甲状腺激素过多出现了身体消瘦等症状,甲状腺激素对成年动物具有促进新陈代谢、加速体内物质氧化分解的作用。
③根据实验结果c、f、g的结果,精神萎靡、情绪紧张的症状,都是神经系统的调节有关,故甲状腺激素影响了神经系统的发育和幸福性。故答案为提高神经系统的兴奋性。
④经分析,该腺体是甲状腺,所分泌的物质是甲状腺激素,甲状腺激素中含有碘元素。
(2)胰岛素是蛋白质类激素,若通过口服进行补充,可能会导致其在消化道中被蛋白酶水解,而失去应有的生理功能。胰岛素具有降低血糖的作用,实验应该是自身前后对照。
A、为使反应出现得较快且明显,实验前应将小鼠进行饥饿处理,观察饥饿小鼠的变化,做为空白对照组。A选项需要完善。
B、为保证单一变量是胰岛素的有无,故使用生理盐水作为对照组,B选项需要完善。
C、胰岛素是蛋白质类激素,若通过口服进行补充,可能会导致其在消化道中被蛋白酶水解,而失去应有的生理功能,C选项不要完善。
D、本实验要有自身前后对照,出现惊厥现象后,还应对惊厥小鼠中的一半注射葡萄糖溶液抢救,另一半不予抢救,才能进一步说明胰岛素的作用,D选项需要完善。
故选C。
【点睛】
解答此题的关键是知道甲状腺的功能和甲状腺激素的作用,本题还考查对照实验的设计、胰岛素的化学本质等相关知识,意在考查学生分析问题和解决问题的能力,属于中档题.
30.给小鼠注射促甲状腺激素(TSH),会导致小鼠促甲状腺激素释放激素(TRH)分泌减少。为研究TRH分泌减少的原因,某同学提出以下实验设计,请完善实验思路,预测实验结果,并进行分析与讨论。(要求与说明:激素含量测定的具体方法和过程不作要求;手术的具体操作方法和过程不作要求;实验条件适宜)
(1)实验设计
①将生理状态相同的小鼠均分为A、B两组,测定两组小鼠血液中__________的含量。
②用手术器械将A组小鼠的__________(器官)切除,B组做相同的手术处理,但不切除此器官。
③给A、B两组小鼠注射等量且适量的相同浓度的促甲状腺激素(TSH)。
④在相同且适宜的环境条件下饲养。
⑤定时测定A、B两组小鼠血液中促甲状腺激素释放激素(TRH)的含量并记录。
(2)预测实验结果_______________(在坐标系中,以柱形图形式表示实验结果)
(3)分析与讨论
①小鼠的促甲状腺激素释放激素(TRH)由下丘脑分泌,通过垂体的__________系统到达腺垂体,调节控制相关内分泌腺的激素分泌。
②为进一步探究小鼠促甲状腺激素释放激素(TRH)分泌减少的原因,可增设C组,其处理是将C组实施与A组相同的手术处理后_________________________,在相同且适宜的环境条件下饲养,定时测定__________________________________________________的含量并记录。
【答案】促甲状腺激素释放激素(TRH) 甲状腺 门脉 注射等量的适宜浓度的甲状腺激素 C组小鼠血液中促甲状腺激素释放激素(TRH)
【分析】
下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素促进垂体分泌促甲状腺激素,促甲状腺激素能促进甲状腺分泌甲状腺激素,进而促进代谢增加产热,这属于分级调节。当甲状腺激素含量过多时,会反过来抑制下丘脑和垂体的分泌活动,这叫做负反馈调节。
【详解】
(1)实验设计中需要遵循单一变量原则、等量原则和对照原则,实验的目的是探究促甲状腺激素释放激素分泌量减少的原因,其原因可能是促甲状腺激素直接反馈抑制下丘脑的分泌,也可能是通过促进甲状腺激素的分泌反馈抑制下丘脑的分泌。因此需要设置有无甲状腺的对照,因变量是TRH含量的变化。
①将生理状态相同的小鼠均分为A、B两组,测定两组小鼠血液中促甲状腺激素释放激素(TRH)的含量。
②用手术器械将A组小鼠的甲状腺切除,这样可排除甲状腺激素的反馈抑制作用,B组做相同的手术处理,但不切除甲状腺,以排除手术本身对实验结果的影响。
③给A、B两组小鼠注射等量相同浓度的促甲状腺激素(TSH)(遵循等量原则)。
④在相同且适宜的环境条件下饲养(无关变量相同且适宜)。
⑤定时测定A、B两组小鼠血液中促甲状腺激素释放激素(TRH)的含量并记录。
(2)A组由于切除了甲状腺,促甲状腺激素释放激素的含量增加,根据题意可知B组促甲状腺激素释放激素的含量应该有所下降,曲线图如下: 。
(3)①小鼠促甲状腺激素释放激素(TRH)由下丘脑分泌,通过垂体的门脉系统到达腺垂体,通过垂体分泌的促甲状腺激素调节相关内分泌腺的激素分泌。
②为进一步明确小鼠促甲状腺激素释放激素(TRH)分泌减少的原因,可增设C组,其处理是将C组实施与A组相同的手术处理后注射等量的适宜浓度的甲状腺激素,在相同且适宜的环境条件下饲养,定时测定C组小鼠血液中促甲状腺激素释放激素(TRH)的含量并记录,进而确定促甲状腺激素释放激素减少的原因是甲状腺激素反馈的结果还是促甲状腺激素反馈的结果。
【点睛】
本题考查加装件激素的分级调节的相关知识,意在考察考生运用所学知识解决实际问题的能力。
31.某研究小组研究雄性家兔中睾酮(ST,一种雄性激素)与生长激素(GH)的关系,得到的实验结果如下表:
项目
ST浓度(μg/mL)
GH浓度(μg/mL)
甲组
m
n
乙组
大于m
小于n
根据资料,请完成下面的探究实验。
实验目的:研究ST与GH的关系。
实验假设:ST含量的增加能使GH的含量下降。
实验材料:1月龄体重相同的健康雄性家兔12只,ST、GH测定试剂盒,手术器械用具等。
实验步骤:
(1)将家兔分为甲、乙两组,每组6只。依次测定和记录每只家兔血液中ST和GH的浓度。
(2)对两组家兔进行处理:甲组切除性腺,乙组______。
(3)在相同的条件下饲养1个月后,依次测定和记录______。
分析讨论:
(1)要使实验更严谨,应给甲组家兔注射______,乙组家兔注射______,然后测定和记录每只家兔血液中的GH浓度,求两组的平均值。
(2)预测进一步实验处理后的结果:甲组GH浓度______,乙组GH浓度______。
(3)根据预测结果,请举出能促进雄性幼年家兔体重增加的一种处理方法:______。
【答案】手术但不切除性腺 每只家兔血液中ST和GH的浓度 适量(或一定量)ST溶液 等量生理盐水 下降 (基本)不变 切除性腺(或阉割)
【分析】
实验设计题解法:(1)选择材料,分组编号:题干中的材料、用具是帮助我们分析方法步骤的主要依据,一定要认真分析,看给出的材料、用具能不能直接运用,不能直接运用的,需要怎样处理才能把干扰因素排除。依据实验所需的组数对选定的材料进行分组编号或编组,在步骤中明确表达出来。(2)操控自变量,设置对照组:根据实验目的,依据自变量的情况确定所需要的实验组的数量,设置对照组,对材料施以不同的处理。同时依据单一变量原则设法控制无关变量,设法提供其他的适宜条件。(3)确定并描述因变量的观察或测量:在实验的最后一步,要明确本实验需观察或测量的内容,记录实验结果。某研究小组研究雄性家兔中睾酮(ST,一种雄性激素)与生长激素(GH)的关系,由实验表格内容可知该实验目的为研究ST与GH的关系。
【详解】
实验步骤:
(1)分组,测定和记录每只家兔血液中原有ST和GH的浓度。目的是控制变量,在实验前测定,避免对实验结果产生影响。
(2)对两组家兔的处理:甲组切除性腺,乙组为对照组,做手术但不切除性腺,保存无关变量相同。
(3)该实验的观察指标为血液中ST和GH的浓度,在相同且适宜的条件下饲养1个月后,依次测定和记录每只家兔血液中ST和GH的浓度。
分析讨论:
(1)要使实验更严谨,可再给甲组家兔注射适量ST溶液,乙组家兔注射等量生理盐水,然后测定和记录每只家兔血液中的GH浓度,求两组的平均值。
(2)切除性腺的B组GH浓度大于不切除性腺的一组,可推测性腺分泌的雄性激素可抑制GH的分泌,甲组家兔注射适量ST溶液,由此可得进一步实验处理后的结果:甲组GH浓度下降,乙组GH浓度不变。
(3)由实验数据可得,性腺分泌的雄性激素可抑制GH的分泌,故要促进雄性幼年家兔体重增加的一种处理方法是切除性腺(或阉割)。
【点睛】
本题结合实验过程图,考查对照实验的相关知识,意在考查考生分析题图获取有效信息的能力;能理解所学知识要点,把握知识间内在联系的能力;能运用所学知识与观点,通做出合理的判断或得出正确的结论。
32.为探究胰岛素和生长激素对大鼠生长的影响,某学习小组以大鼠体重为测定指标进行了如下相关实验。请完善实验思路、预测实验结果并进行分析与讨论。
(1)实验思路:
①选取同品种、____________、生理状态基本相同的健康大鼠若干只,随机均分成四组,先分别实施____________切除手术;
②然后分别给每组大鼠注射相应激素及生理盐水,在相同且适宜条件下饲养;
③________________________________________________;
④对实验数据进行统计分析。
(2)预测实验结果:有研究发现胰岛素有促进大鼠生长的作用,但促进效果弱于生长激素,并且两者共同作用的效应大于它们单独作用的效应。请用坐标曲线表示实验结果,并将切除手术和注射激素的实验处理在图中标出来。________________
(3)分析与讨论:
胰岛素能促进____________细胞摄取、储存和利用葡萄糖;生长激素能________________________。因此两种激素都有利于个体的生长、体重的增加。
【答案】同体重 垂体和胰腺 每隔一段时间测定每组大鼠的平均体重并记录 组织 促进蛋白质的合成,促进骨、软骨和肌肉等组织细胞的生长和分裂等
【分析】
生物实验设计的原则:
1、对照性原则:空白对照(即不给对照组以任何处理因素),条件对照(给对照组以部分实验因素,但不是要研究的处理因素),自身对照(实验和对照都在同一研究对象上进行,可以是不同时间或部位),相互对照原则(不单独设对照组,而是几个实验组相互对照)。
2、单因子变量原则。
3、随机性原则。
4、平行重复性原则。
【详解】
(1)实验要遵循单一变量原则,故应选取同品种、同体重、生理状态基本相同的健康大鼠。本实验应分为四组:生理盐水组、胰岛素组、生长激素组、胰岛素+生长激素组,注射相应激素及生理盐水前,四组都要先切除垂体和胰腺,生理盐水组的处理为手术后注射适量生理盐水,胰岛素组的处理为手术后注射等量的胰岛素,生长激素组的处理为手术后注射等量的生长激素,胰岛素+生长激素组的处理为手术后注射等量的胰岛素和生长激素。然后将四组大鼠在相同且适宜的条件下饲养,每隔一段时间测定每组大鼠的平均体重并记录。
(2)四组中,生理盐水组大鼠的平均体重基本不变,胰岛素+生长激素组大鼠的平均体重最大;由于胰岛素促进生长的效果弱于生长激素,所以生长激素组大鼠的平均体重高于胰岛素组,且两组大鼠的平均体重均高于生理盐水组、低于胰岛素+生长激素组。
即
(3)胰岛素能促进组织细胞摄取、储存和利用葡萄糖;生长激素能促进蛋白质的合成,促进骨、软骨和肌肉等组织细胞的生长和分裂等。因此两种激素都有利于个体的生长、体重的增加。
【点睛】
胰岛素是由胰岛分泌的,生长激素是垂体分泌的,通过探究实验,掌握实验设计的“对照原则”和“控制单一变量原则”以及对实验结果的分析和归纳能力。
33.有研究认为,雌激素能改善动物记忆,为探究其可能机理,某研究团队利用大鼠进行试验,研究数据如下表:
组别
处理
BDNF mRNA(相对值)
BDNF(相对值)
记忆水平
A
?
1.00
1.00
++++++
B
切除卵巢
0.35
0.26
++
C
切除卵巢,注射雌激素
0.95
0.98
+++++
(注:BDNF:脑源性神经营养因子,是一种具有神经营养作用的蛋白质。)
请回答下列相关问题:
(1)动物体内雌性激素分泌后经____运输到靶细胞,与靶细胞的____结合产生调节作用。
(2)A 组的处理为________________,设置该组的作用是_______________________。
(3)BDNF 是体内含量最多的神经营养因子,它通过与受体—离子通道藕连复合体结合,引起神经元___________通道开放从而使神经细胞兴奋,也可能会导致神经元 Ca2+通道开放,Ca2+进入胞内,促进___________与突触前膜融合,释放神经递质使兴奋增强,从而促进学习记忆。
(4)综合上述研究结果,推测雌性激素改善记忆的可能机理是: __________________。
【答案】体液(或血液) 受体 手术,但不切除卵巢 作为对照,排除手术对实验结果的影响 Na+ 突触小泡 雌激素通过增强 BDNF 基因的表达,产生更多 BDNF 以促进兴奋的传递,从而提高记忆水平
【分析】
1、静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,钠离子内流,形成内正外负的动作电位。兴奋部位和非兴奋部位形成电位差,产生局部电流,兴奋就以电信号的形式传递下去。
2、兴奋在神经元之间需要通过突触结构进行传递,突触包括突触前膜、突触间隙、突触后膜,其具体的传递过程为:兴奋以电流的形式传导到轴突末梢时,突触小泡释放递质(化学信号),递质作用于突触后膜,引起突触后膜产生膜电位(电信号),从而将兴奋传递到下一个神经元。
3、表格分析:手术,切除卵巢与手术,不切除卵巢、切除卵巢,注射雌激素比较记忆水平较差,其体内BDNFmRNA、BDNF相对值也较小。
【详解】
(1)动物体内雌性激素分泌后经体液(或血液)运输到靶细胞,与靶细胞的受体结合产生调节作用。
(2)A组的处理应该为手术但不切除卵巢,该组的作用是作为对照,排除手术本身对实验结果造成的影响。
(3)BDNF是体内含量最多的神经营养因子,它通过与受体-离子通道耦连复合体结合,引起神经元Na+通道开放从而产生动作电位,引起神经细胞兴奋:也可能会导致神经元Ca2+通道开放,Ca2+通过协助扩散的方式进入胞内,促进突触小泡与突触前膜融合,释放神经递质增强兴奋,从而促进学习记忆。
(4)根据研究结果,注射雌性激素后BDNF mRNA以及BDNF含量均增加,进而改善记忆,据此推测雌激素的作用机理为雌激素通过增强BDNF基因的表达(BDNF mRNA含量增多),进而产生更多BDNF以促进兴奋的传递,从而提高记忆水平。
【点睛】
本题主要考查神经调节和动物激素的相关知识,熟知兴奋的传导和传递过程是解答本题的关键,能正确分析图中的实验设计遵循的原则是解答本题的另一关键。
34.为了验证胰岛素具有促进动物细胞摄取葡萄糖和细胞增殖的作用,请根据以下提供的实验材料,完善实验思路,并预测实验结果。
实验材料:培养瓶、动物细胞培养液、小鼠肝细胞(具增殖能力)、葡萄糖测定仪、显微镜、血细胞计数板、生理盐水、用生理盐水配制的一定浓度的胰岛素溶液等。
实验思路:①取培养瓶若干个,分为甲、乙两组,每组设置若干个重复样品。甲组中的每个培养瓶加入_____________作为对照组;乙组中的每个培养瓶则加入_____________。测定每组培养瓶中的初始数据。
②将各样品在适宜条件下培养合适的时间后,_____________,求每组平均值并进行统计分析。
请回答:
(1)完善实验思路。
(2)将预测的实验结果在下列双纵轴坐标系中用柱形图的形式呈现。________
(3)分析与讨论:
①用血细胞计数板计数时,压在方格线上的细胞只计_____________上的细胞数。本实验也可以采用测量_____________的方法反映培养液中的细胞数量变化。
②胰岛素作用于肝细胞,可促进肝细胞_____________,抑制肝细胞_____________。
【答案】等量且适量的肝细胞、动物细胞培养液和生理盐水 等量且适量的肝细胞、动物细胞培养液和胰岛素溶液 (用葡萄糖测定仪)测定培养液中的葡萄糖浓度,(用血细胞计数板计数)细胞数目 左线和上线 浑浊度 摄取、贮存和利用葡萄糖 肝糖元分解
【分析】
胰岛素具有促进动物细胞摄取、利用、储存葡萄糖和细胞增殖的作用;实验步骤的设置应遵循单一变量原则,无关变量应设置相同;用血细胞计数板计数时,压在方格线上的细胞只计左线和上线上的细胞数;也可以采用测量浑浊度的方法反映培养液中的细胞数量变化。
【详解】
(1)①甲组中的每个培养瓶加入等量且适量的肝细胞、动物细胞培养液和生理盐水作为对照组;乙组中的每个培养瓶则加入等量且适量的肝细胞、动物细胞培养液和胰岛素溶液②将各样品在适宜条件下培养合适的时间后,(用葡萄糖测定仪)测定培养液中的葡萄糖浓度,(用血细胞计数板计数)细胞数目,求每组平均值并进行统计分析;
(2)
(3) ①用血细胞计数板计数时,压在方格线上的细胞只计左线和上线上的细胞数;也可以采用测量浑浊度的方法反映培养液中的细胞数量变化。②胰岛素作用于肝细胞,可促进肝细胞摄取、贮存和利用葡萄糖,抑制肝细胞肝糖元分解。
【点睛】
本题主要考查“验证胰岛素具有促进动物细胞摄取葡萄糖和细胞增殖的作用”;实验思路的设计应遵循单一变量原则。
35.痩素又名肥胖荷尔蒙,亦称瘦蛋白、抗肥胖因子、苗条素,主要是由脂肪细胞分泌的一种蛋白质类激素。 回答以下问题:
(1)瘦素以胞吐方式分泌到细胞外,胞吞和胞吐这两种物质跨膜运输方式的共同点有________(答出两点即可)。
(2)瘦素对肥胖患者减肥有重要意义,肥胖患者不能通过口服瘦素的方法实施减肥的原因是_________。
(3)某校生物兴趣小组想利用以下材料,设计实验探究瘦素能否控制动物的食欲以及能否起到减肥作用,请帮他们完成下列实验设计。
材料用具:大鼠若干只、普通饲料、一定剂量的、生理盐水,其他所需条件均满足。
实验步骤:
第一步:选取_____________________的大鼠若干只,随机平均分为两组,并编号为甲、乙。
第二步:甲组每天注射一定剂量的瘦素溶液,乙组每天注射____________________。
第三步:在正常饲养的基础上,在其他条件___________________的环境下分别饲养一段时间。
第四步:一段时间后,观察大鼠的食欲状况,称量并统计各组大鼠的体重。
预测实验结果及结论:
若与乙组大鼠相比,甲组大鼠的食欲明显降低,且体重减轻。则说明__________________。
【答案】能运输生物大分子等、运输过程中形成囊泡、需要消耗能量、不需要载体蛋白协助 瘦素的本质为蛋白质,口服将会被蛋白酶水解而失去作用 生长状况基本相同 等量的生理盐水 相同且适宜的 瘦素能控制动物的食欲以及能起到减肥作用
【分析】
实验设计的一般步骤:分组编号→设置对照实验(给与不同的处理)→观察并记录实验结果(注意保证无关变量的一致性)→得出结论。生物实验遵循的一般原则,即单一变量原则,对照原则,等量原则,控制无关变量原则等。
题意分析,本实验的目的是探究瘦素能否控制动物的食欲以及能否起到减肥作用,该实验的自变量是瘦素的有无,因变量是大鼠的体重的变化。
【详解】
(1)瘦素主要是由脂肪细胞分泌的一种蛋白质类激素,因此,瘦素以胞吐方式分泌到细胞外,胞吞和胞吐这两种物质跨膜运输方式的方向不同,其共同点有都是运输生物大分子的方式,在运输过程中形成囊泡、需要消耗能量、不需要载体蛋白协助。
(2)肥胖患者不能通过口服瘦素的方法实施减肥,因为瘦素的本质为蛋白质,口服将会被蛋白酶水解而失去作用,进而导致无效果。
(3)本实验的目的是:探究瘦素能否控制动物的食欲以及能否起到减肥作用,该实验的自变量是瘦素的有无,因变量是大鼠的体重,无关变量的处理应该是是相同且适宜。
实验步骤:第一步:分组编号,选取身体健康、生长状况基本相同的大鼠若干只,随机平均分为两组,并编号为甲、乙。
第二步:给不同处理,甲组每天注射一定剂量的瘦素溶液,乙组每天注射等量的生理盐水;
第三步:在正常饲养的基础上,保证其他条件相同且适宜,分别饲养一段时间后进行检测;
第四步:一段时间后,观察大鼠的食欲状况,称量并统计各组大鼠的体重。
预测实验结果及结论:
①如与乙组大鼠相比,甲组大鼠的食欲明显降低,且体重减轻,则说明瘦素能控制动物的食欲以及能起到减肥作用,该结论应该是可能的结论。
②如甲乙两组大鼠的食欲基本相同,且体重相当,则说明瘦素不能控制动物的食欲以及不能起到减肥作用。
【点睛】
熟知胞吞和胞吐的过程及二者的异同点是解答本题的关键,能根据实验目的突破自变量、因变量和无关变量并掌握实验设计的一般原则是解答本题的另一关键。
36.回答下列有关动物实验的问题。
(1)用动物实验法研究某腺体的功能,实验结果如下:
实验处理
实验结果
用腺体分泌物制剂饲喂蝌蚪
①发育加快,体型较小
将成年狗的该腺体摘除
②食欲不振,身体臃肿③行动呆笨,精神萎靡
摘除小狗的该腺体
④除②③外,还停止发育
将该腺体的分泌物注射到健康小白鼠体内
⑤身体消瘦,食欲旺盛⑥躁动不安,情绪紧张⑦心跳、呼吸加快
i.根据实验结果①④可知,该腺体的分泌物有_____的生理作用。
ii.根据实验结果②⑤可知,该腺体的分泌物有_____的生理作用。
ⅲ.根据实验结果③⑥⑦可知,该腺体的分泌物有_____的生理作用。
iv.该腺体是_____,所分泌的物质的合成需要_____元素。
(2)为验证胰岛素能降血糖,某同学向几只刚进食完的小鼠(生理状况基本相同、大小基本一致)腹腔内注射一定剂量的胰岛素溶液(用酸性生理盐水配制),观察现象,若出现惊厥,则达到实验目的。该实验不需要完善的是(________)
A.为使反应出现得较快且明显,实验前应将小鼠进行饥饿处理,以消耗肝糖原
B.应设置注射等量酸性生理盐水的对照组,且注射的部位、方法同实验组
C.应设置口服胰岛素的实验组,同时给对照组灌喂等量的酸性生理盐水
D.出现惊厥现象后,还应对其中的一半小鼠注射葡萄糖溶液抢救,另一半不予抢救
【答案】促进动物生长发育 促进新陈代谢,加速体内物质氧化分解 提高神经系统兴奋性 甲状腺 碘 C
【分析】
甲状腺激素是由甲状腺分泌的,它的主要作用是促进新陈代谢、促进幼小动物的生长发育、提高神经系统的兴奋性。
【详解】
(1)i.①用腺体分泌物制剂喂蝌蚪,蝌蚪发育较快;④摘除幼年狗的该腺体,幼年狗身体臃肿且停止发育。因此根据观察结果①和④可知,该腺体的分泌物有促进动物发育的生理功能。
ii.②摘除成年狗的该腺体,狗食欲不振、身体臃肿;⑤将该腺体的分泌物注射到小白鼠的体内,小白鼠食欲旺盛、身体消瘦。由②⑤观察结果可知,该腺体的分泌物有促进新陈代谢的生理作用。
ⅲ.摘除成年狗的该腺体,③狗精神萎靡、行动呆笨;将该腺体的分泌物注射到小白鼠的体内,小白鼠⑥情绪紧张、躁动不安;⑦心跳、呼吸加快。由③⑥⑦观察结果可知,该腺体的分泌物有提高神经系统兴奋性的生理作用。
iv.由以上观察现象及该腺体分泌物的作用可知,该腺体为甲状腺。甲状腺分泌甲状腺激素,而甲状腺激素的合成必须以碘元素为原料。
(2)胰岛素的化学本质是蛋白质,若通过“饲喂法”进行补充,可能会导致其在消化道中被消化酶水解,而失去应有的生理功能,所以不能设置口服胰岛素的实验组,即C。
【点睛】
幼体甲状腺激素分泌不足导致呆小症;成体甲状腺激素分泌过多导致甲亢;因缺碘导致甲状腺激素合成不足导致地方性甲状腺肿。
37.某科学家为了研究性激素在胚胎生殖系统发育中所起的作用,提出了如下假说。
假说A:发育出雄性器官需要来自睾丸提供的激素信号,当这一信号缺失时,胚胎发育出雌性器官。
假说B:发育成雌性器官需要来自卵巢提供的激素信号,当这一信号缺失时,胚胎发育出雄性器官。
为此,他设计了如下实验:在家兔胚胎生殖系统分化之前,通过手术摘除即将发育为睾丸或卵巢的组织。当幼兔生下来之后,观察它们性染色体组成及外生殖器的表现。实验结果如下:
性染色体组成
外生殖器官表现
未做手术
手术后
XY
雄性
雌性
XX
雌性
雌性
回答下列问题:
(1)实验结果验证了上述假说________,如果另外一个假说成立,则相应的实验结果是________。
(2)为了进一步证实他的假说,在摘除即将发育为卵巢或睾丸组织的同时,给予一定量的_____刺激,性染色体组成为XX和XY的胚胎分别发育出_________性器官和__________性器官,则其假说得到证实。
(3)现以家鸡为实验材料拓展该课题研究,请参考该科学家的研究成果,在下表中完成实验方案并预测实验结果,已知家鸡的性别决定方式为ZW型。
表一:第一个实验
性染色体组成
外生殖器官表现
未做手术
手术后
ZW
雌性
①________
ZZ
雄性
②________
表二:第二个实验
性染色体组成
手术摘除的同时给予的刺激物
外生殖器官表现
ZW
③_________
④_________
ZZ
⑤_________
【答案】A 性染色体为XX的(家兔)胚胎手术后发育出雄性器官 雄激素(或睾酮,或睾丸提取物) 雄(性) 雄(性) 雌性 雌性 雄激素 雄性 雄性
【分析】
1、性激素的分级反馈调节:下丘脑通过释放促性腺激素释放激素,来促进垂体合成和分泌促性腺激素,促性腺激素则可以促进性腺的活动,合成和释放性激素,当性激素达到一定浓度后,这个信息又会反馈给下丘脑和垂体,从而抑制两者的活动,这样性激素就可以维持在相对稳定水平。2、性激素的受体在细胞内,性激素是固醇类激素,自由扩散进入细胞,进入细胞的性激素影响转录和翻译过程。
【详解】
(1)由实验结果可知,手术前为雄性的手术后为雌性,雌性手术后也为雌性,可以验证假说A,发育出雄性器官需要来自睾丸提供的激素信号,当这一信号缺失时,胚胎发育出雌性器官;如果实验结果为不管术前是什么性别,术后都是雄性,则证明第二个假说正确。
(2)在摘除即将发育为卵巢或睾丸的组织的同时,给予一定量的雄激素(或睾酮,或睾丸提取物)刺激,睾酮刺激发育成雄性,所以推测性染色体组成为XX或XY的胚胎将都是发育成雄性器官。
(3)根据假说A可知,发育出雄性器官需要来自睾丸提供的激素信号,当这一信号缺失时,胚胎发育出雌性器官。故实验一中性染色体组成为ZW的雌性家鸡会表现为雌性生殖器官,性染色体组成为ZZ的雄性家鸡因为失去信号,会发育成雌性生殖器官。实验二中,手术拆除生殖器官的同时给予雄性激素刺激,性染色体组成为ZW的雌性家鸡,有该信号的刺激会发育出雄性生殖器官,性染色体组成为ZZ的雄性家鸡因为有了雄性激素信号重新刺激,再次发育出雄性生殖器官。
【点睛】
本题通过实验考查动物激素调节,重点考查动物激素调节的相关实验,要求考生掌握实验设计的原则,能理解联系实际,运用所学的知识准确答题。
38.物质X仅能作用于人体内的某一种器官。为研究物质X对甲状腺激素分泌的影响,某研究团队用20只生理状况相似的家兔进行实验。实验过程如下:
①将20只家兔随机均分为甲、乙两组,甲组经耳缘静脉注射1.0mL溶于生理盐水的物质X,乙组注射等量的生理盐水;②记录甲、乙两组家兔的耗氧量。
实验结果:甲组家兔的耗氧量小于乙组。
回答下列问题:
(1)乙组注射等量的生理盐水后,其血浆量__________,红细胞的形态___________(填“发生”或“不发生”)改变。
(2)用耗氧量作为检测指标的依据是________________________________________。
(3)实验结果表明,X最终使甲状腺激素分泌__________。请从甲状腺激素分泌的分级调节分析,X作用的器官可能是________________________________________或垂体。
(4)进一步研究表明,X作用的器官是垂体。请设计最佳实验方案,利用测量血液中相关激素含量的方法来确定X作用的器官是垂体。简要写出实验思路和实验的预期结果。
要求:利用实验后甲、乙两组家兔做实验材料)
①实验思路:检测甲、乙两组家兔血液中________________________________________的含量。
②实验预期结果:_____________________________________________________________。
【答案】增加 不发生 甲状腺激素促进新陈代谢,此过程需要消耗O2 减少 下丘脑或甲状腺 促甲状腺激素释放激素、促甲状腺激素和甲状腺激素 甲组家兔血液中促甲状腺激素释放激素含量高于乙组,促甲状腺激素和甲状腺激素含量低于乙组
【分析】
分析题意,本实验为探究物质X对甲状腺激素分泌的影响,则实验的自变量为X的有无,因变量为甲状腺激素的分泌量,实验设计应遵循对照原则与单一变量原则。据此分析作答。
【详解】
(1)乙组注射等量的生理盐水,由于渗透作用,会导致血浆的含量增加;由于是等渗溶液,细胞水分子的进出平衡,故细胞形态不发生改变。
(2)由于甲状腺激素促进新陈代谢,此过程需要消耗O2,故可用耗氧量作为检测指标。
(3)由于甲组经耳缘静脉注射1.0mL溶于生理盐水的物质X,乙组注射等量的生理盐水,又据题干信息“实验结果:甲组家兔的耗氧量小于乙组”可推测,X最终使甲状腺激素的分泌减少;甲状腺激素分泌的分级调节存在下丘脑→垂体→甲状腺的过程,实验表明X可以使甲状腺的分泌减少,可能是X作用于甲状腺的上级调控器官,也可能是直接作用于甲状腺,故据此分析,X作用的器官可能是下丘脑或甲状腺或垂体。
(4)若要通过实验验证X作用的器官是垂体,由于在甲状腺激素的分级调节过程中,垂体分泌的是促甲状腺激素,该激素作用于甲状腺,故可通过检测家兔中促甲状腺激素释放激素、促甲状腺激素和甲状腺激素的含量进行比较。实验过程如下:
①实验思路:检测甲、乙两组家兔血液中促甲状腺激素释放激素、促甲状腺激素和甲状腺激素。
②预期实验结果:由于X作用于垂体,则垂体释放的促甲状腺激素减少,则对应的甲状腺激素也会减少,由于负反馈调节,则促甲状腺激素释放激素的含量增多。故甲组家兔血液中促甲状腺激素释放激素含量高于乙组,促甲状腺激素和甲状腺激素含量低于乙组。
【点睛】
本题考查了激素调节的特点,意在考查掌握知识要点,并能够在试题所给予的相对简单的情境中识别和使用它们,要求具有一定的实验设计能力,并遵循单一变量和对照性原则。
39.高山姬鼠是栖息于横断山区的重要小型哺乳动物,为了解高山姬鼠在横断山区的低温胁迫下的适应性生存策略,科研人员开展相关研究。
(1)选取12只非繁殖期的成年高山姬鼠个体,随机分为两组,分别处于25℃和5℃环境下正常饲喂28天,进行相关指标检测,结果如下:
平均体重(g)
平均体脂(g)
平均摄食量(g)
0天
28天
28天
0天
28天
对照组
36.0
5.9
5.9
6.1
6.0
实验组
37.0
3.1
3.1
5.8
8.1
①根据实验结果分析,高山姬鼠通过减轻体重、________________适应低温环境。
②高山姬鼠在低温胁迫下,下丘脑分泌的激素增多,通过垂体促进甲状腺的分泌活动,导致_______________增强,弥补了低温条件下散热_________。
(2)科研小组继续检测了实验鼠瘦素含量和下丘脑神经肽基因的表达量,结果如下:
①下丘脑的某些神经元合成的瘦素受体依次由__________________填细胞器)加工、分类和包装并运送到相应部位,与瘦素结合后导致相关基因表达发生变化。
②瘦素是一类激素,有两方面作用,一方面抑制下丘脑某些神经元合成促进食欲的神经肽 NPY、AgRP;另一方面促进下丘脑另一些神经元合成抑制食欲的神经肽POMC、CART,从而调节动物的食欲。在低温胁迫下,高山姬鼠体内瘦素的含量________(增加/不变/减少)而摄食量增加,据图分析,摄食量增加的原因是_________________________。
(3)综上分析,高山姬鼠通过_______________调节,实现体重、体脂、摄食量等指标的生理变化,维持了内环境的_______________,最终适应了低温环境。
【答案】降低体脂和増加摄食量 细胞代谢(细胞呼吸、产热) 增加(量) 内质网、高尔基体 减少 瘦素减少对下丘脑中合成POMC、CART的基因表达量影响不显著,对合成NPY、AgRP的神经元抑制作用减弱,导致体内NPY,AgRP基因的表达量增加 神经-体液调节 稳态(相对稳定)
【分析】
1、根据表格数据分析可知,低温下,高山姬鼠的体重减轻、体脂含量低、摄食量增加,说明在低温胁迫下,脂肪的氧化分解加快,以增加产热量适应低温环境。
2、据图分析,瘦素含量与体脂呈正相关,图中的NPY和AgRP是促食类神经肽,POMC和CART是抑食类神经肽,据图分析,体温条件下瘦素与下丘脑细胞的特异性受体结合,NPY和AgRP基因的表达量显著增加,促进食物摄取,增加产热。
【详解】
(1)①根据表格数据分析可知,低温下,高山姬鼠的体重减轻、体脂含量低、摄食量增加,说明在低温胁迫下,高山姬鼠通过减轻体重、降低体脂和増加摄食量,脂肪的氧化分解加快,以增加产热量适应低温环境。
②高山姬鼠在低温胁迫下,下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素增多,刺激垂体分泌促甲状腺激素进而促进甲状腺分泌甲状腺激素,甲状腺激素可以提高代谢,导致细胞代谢增强,使机体抵御寒冷的环境,弥补了低温条件下因散热增加而导致的机体能量消耗的增加。
(2)①瘦素受体是位于细胞膜上的糖蛋白,其形成过程类似于分泌蛋白的形成过程,其依次是由内质网、高尔基体加工、分类和包装并运送到相应部位,与瘦素结合后导致相关基因表达发生变化。
②据图可知,低温胁迫下,高山姬鼠的体内瘦素的含量随着体脂的减少而减少,而摄食量增加,其原因是瘦素对下丘脑中合成POMC、CART的基因表达量影响不显著,而对合成NPY、AgRP的神经元抑制作用减弱,导致体内NPY、AgRP基因的表达量增加。
(3)综上分析,高山姬鼠通过神经(有下丘脑参与的神经调节)-体液调节(有甲状腺激素等激素的参与),实现体重、摄食量等指标的生理变化,维持了内环境的稳态,最终适应了低温环境。
【点睛】
本题以高山姬鼠对低温环境的适应机制为载体,考查了生物体温调节机制、激素调节的特点,意在考查学生分析表格、图像、解决问题的能力。
40.欲研究葡萄糖摄入量对餐后血糖和尿糖的影响,某同学以正常大鼠(A品系)和胰岛素依赖型糖尿病模型大鼠(B品系)为实验材料进行了实验。
实验思路:取A品系大鼠若干只均分为若干组,每组分别灌胃不同浓度的葡萄糖溶液;取B品系大鼠若干只均分为若干组,每组分别灌胃不同浓度的葡萄糖溶液;适宜时间后进行餐后血糖和尿糖检测,并分析统计实验结果。回答下列问题:
(1)预测实验结果__________(以一个坐标曲线图表示实验结果,其中横轴为葡萄糖摄入量)。
(2)分析与讨论:
①上述实验思路中,大鼠在实验前应处于空腹状态,目的是______________________。
②胰岛素依赖型糖尿病模型大鼠在进食前注射胰岛素能有效减轻病症。为验证上述结论,在上述实验基础上增设若干组,其处理是_________________________________,适宜时间后进行餐后血糖和尿糖检测。若注射胰岛素后未及时进食,大鼠出现低血糖症状,此时应采取的措施是______________________。
③胰岛素是由___________分泌的。胰岛素可以促进细胞摄取、储存和利用葡萄糖,还可抑制___________,从而发挥降血糖的作用。同时,胰岛素可以促进___________________,从而使大鼠在正常情况下无尿糖。
【答案】 减小大鼠原来的血糖水平对实验结果的影响 取B品系大鼠若干只均分为若干组,注射胰岛素后分别灌胃不同浓度的葡萄糖溶液 补充葡萄糖溶液 胰岛B细胞 非糖物质转化为葡萄糖 肾小管对过滤液中葡萄糖的吸收
【分析】
正常情况下,餐后血糖浓度升高,随之胰岛素浓度上升,胰岛素是降血糖的激素,血糖浓度恢复正常水平。胰岛素依赖型糖尿病是因胰岛B细胞遭到破坏导致胰岛素绝对分泌量不足,患者需要用补充胰岛素来维持正常代谢的糖尿病类型。
【详解】
(1)A品系是正常大鼠,自身能合成胰岛素,灌胃葡萄糖溶液之后,可以分泌胰岛素降血糖,因而餐后血糖浓度上升比较缓慢,尿糖浓度较低;B品系大鼠不能合成胰岛素,灌胃葡萄糖溶液之后,血糖浓度高于A品系大鼠,而后葡萄糖随尿液排出,尿糖浓度也高于A品系大鼠。可用图表示如下:
(2)①实验思路中,大鼠在实验前应处于空腹状态,目的是减小大鼠原来的血糖水平对实验结果的影响。
②要验证胰岛素依赖型糖尿病模型大鼠在进食前注射胰岛素能有效减轻病症,需要取B品系大鼠若干只均分为若干组,注射胰岛素后分别灌胃不同浓度的葡萄糖溶液,适宜时间后进行餐后血糖和尿糖检测;若注射胰岛素后未及时进食,大鼠出现低血糖症状,此时应立即补充葡萄糖溶液。
③胰岛素是由胰岛B细胞分泌的;胰岛素可以促进细胞摄取、储存和利用葡萄糖,还可抑制非糖物质转化为葡萄糖。同时,胰岛素可以促进肾小管对过滤液中葡萄糖的吸收,从而使大鼠在正常情况下无尿糖。
【点睛】
本题主要考查胰岛素依赖型的糖尿病,意在考查考生对血糖调节的识记能力和理解所学知识要点,把握知识间内在联系,形成知识网络结构的能力;能运用所学知识,准确判断问题的能力。
41.为了探究奇亚籽油魔芋糕对小鼠血糖调节作用的影响。某研究小组进行了相关实验内容及结果如表所示。
组别
处理方式
饲喂前后空腹血糖(mmol/L)
饲养0天
饲养35天
甲组
正常饲料+定时灌胃生理盐水
5.67±0.37
5.74±0.3
乙组
高糖高脂饲料+定时灌胃生理盐水
5.79±0.31
7.99±0.39
丙组
高糖高脂饲料+定时灌胃奇亚籽油魔芋糕制品
5.53±0.29
5.98±0.43
丁组
高糖高脂饲料+定时灌胃不含奇亚籽油魔芋糕制品
5.72±0.42
6.84±0.25
注:灌胃指由动物口中直接注入到动物胃中。
回答下列问题:
(1)四组实验所用小鼠,除了性别、品种相同,生长发育状况相似外,还应该具备的条件是____________________(答出1点即可)。
(2)正常情况下,血糖的去向除了氧化放能外,还有___________________________。
(3)在血糖平衡的调节中,既有神经调节,也有激素调节,两者的作用途径分别是___________________________________;若需要测定后者涉及到的相关激素的浓度时,可在手指处抽血检测,其原因是___________________________。
(4)能说明添加奇亚籽油的魔芋糕制品可以调节血糖水平的组别是_________和________。
【答案】健康状况相似、数量相同 合成肝糖原、肌糖原,转化为脂肪、某些氨基酸等非糖物质 反射弧 体液运输 激素通过体液(血液循环)运输到全身各处 丙组和丁组
【分析】
分析题意可知,本题探究的是奇亚籽油在魔芋糕中对小鼠血糖调节作用的影响,检测指标是小鼠的血糖浓度。甲组为空白对照组,乙组是模型对照组,丙组研究的是奇亚籽油添加在魔芋糕后对小鼠血糖浓度的影响,丁组是研究魔芋糕制品对小鼠血糖浓度的影响。
【详解】
(1)本实验探究奇亚籽油在魔芋糕中对小鼠血糖调节作用的影响,小鼠为实验对象,应保证各组小鼠的品种、性别、生长发育状况、健康情况及选取数量均相同。
(2)正常情况下,血糖的去向有3个,除了氧化放能外,还有合成肝糖原、肌糖原及转化为脂肪、某些氨基酸等。
(3)神经调节的结构基础是反射弧,激素调节中内分泌腺分泌的激素要通过体液运输到全身各处,因此神经调节与激素调节的作用途径分别是反射弧、体液运输;激素调节具有通过体液运输(血液循环)的特点,所以抽血可以检测激素含量。
(4)根据实验的自变量分析,丙组研究的是奇亚籽油添加在魔芋糕后对小鼠血糖浓度的影响,丁组是研究魔芋糕制品对小鼠血糖浓度的影响,故对比丙组和丁组两组实验的结果,能够说明添加奇亚籽油的魔芋糕制品可以调节血糖水平。
【点睛】
掌握血糖的来源和去向及血糖调节的方式是解决本题的理论基础,同时还要具备获取并利用题干信息的能力,通过对实验结果的分析得出答案。
42.塑化剂事件的出现,使我们认识到塑化剂对人体的危害。 有人猜测塑化剂的作用 类似于雌性激素,可能会引发性早熟。 请设计实验探究上述猜测是否正确。 (说明:性成熟 的早晚可以用初始发情时间为指标)
(1)实验目的:探究塑化剂的作用是否类似于雌性激素,可引发性早熟。
(2)实验原理:略。
(3)实验材料和用具:同种_______ 雌鼠若干、含适量浓度塑化剂的饲料(甲)、 _______的饲料(乙)、普通饲料(丙)等。
(4)实验设计思路: _______________。
(5)如果猜测正确,则实验结果是___________________ 。
【答案】同龄、幼年 含适量雌性激素 将实验中的同种同龄、幼年雌鼠随机分成三组,A、B、C,A组每天饲喂饲料甲,B组每天饲喂等量的饲料乙,C组每天饲喂等量的普通饲料,在相同且适宜的条件下培养一段时间,观察记录小鼠的初次发情时间 A、B组的发情时间早于C组
【分析】
本题实验目的为探究塑化剂的作用是否类似于雌激素,可引发性早熟,因此自变量为塑化剂,因变量为性成熟的早晚;设立对照实验的原则是单一变量和对照原则。
【详解】
(3)雌鼠的生长状态一致,所以需要选择同种同龄、幼年雌鼠若干、含适量浓度塑化剂的饲料、含适量雌性激素的饲料、普通饲料。
(4)实验设计思路:将实验中的同种同龄、幼年雌鼠随机分成三组,A、B、C,A组每天饲喂饲料甲,B组每天饲喂等量的饲料乙,C组每天饲喂等量的普通饲料,在相同且适宜的条件下培养一段时间,观察记录小鼠的初次发情时间。
(5)如果猜测正确,由于塑化剂和雌性激素可以促进小鼠性成熟,则实验结果是A、B组的发情时间早于C组。
【点睛】
本题以塑化剂为素材,考查对照实验设计的相关知识,考查学生验证简单生物学事实的能力,并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。
43.甲状腺激素对于人和动物的生长发育具有至关重要的作用,在探究甲状腺激素的生理作用时,小蝌蚪是常用的实验动物。某生物兴趣小组为了探究甲状腺激素的生理作用,设计了如下实验方案回答下列问题。
材料:生理状况相近的小蝌蚪若干、含甲状腺激素的饲料、不含甲状腺激素的饲料,相关实验用具
甲组:破坏小蝌蚪的甲状腺,加入不含甲状腺激素的饲料培养,其余条件均适宜。
乙组:破坏小蝌蚪的甲状腺,加入含甲状腺激素的饲料培养,其余条件均适宜。
(1)该实验方案能否达到探究目的?______________(填“能”或“不能”),对应的实验结果是___________________________。
(2)在偏远的山区,经常见到不能发育成成蛙的蝌蚪,该区域的人患______________(填“侏儒症”或“呆小症”)的风险性增大,原因是____________________________。
【答案】能 甲组蝌蚪不能发育成成蛙,乙组蚁能发育成成蛙 呆小症 该地区的人体内可能因缺乏甲状腺激素导致神经系统的发育等生长过程受到阻碍
【分析】
甲状腺激素的作用:促进新陈代谢、生长发育,提高神经系统的兴奋性。
【详解】
(1)甲组和乙组为一组对照实验,是否加入含甲状腺激素的饲料为自变量,因变量是小蝌蚪的发育情况,因此该实验首先将甲乙两组小蝌蚪的甲状腺都给破坏了,切断了内源甲状腺激素,然后以一组添加外源甲状腺激素为实验组,用不添加甲状腺激素作为对照组,其余条件均相同且适宜。该实验方案能达到探究目的,对应的实验结果是甲组蝌蚪不能发育成成蛙,乙组蚁能发育成成蛙。
(2)在偏远山区,蝌蚪不能发育成蛙,由此可以推断该地区的蝌蚪缺乏甲状腺激素,碘是合成甲状腺激素的主要原料,该地区水土中可能缺少碘元素。该地区的人患呆小症的风险增大,原因是甲状腺激素是由甲状腺分泌的,它的主要作用是促进新陈代谢、促进生长发育、提高神经系统的兴奋性,由于该地区水土中可能缺少碘元素,甲状腺激素不能合成,甲状激素分泌过少,而侏儒症是由于生长激素分泌不足而引起的。
【点睛】
本题解题的关键是掌握甲状腺激素的作用,还有就是探究性实验要的控制好单一变量原则。
44.研究发现,两种调节功能相近的激素如果同时使用,其调节作用会进一步增强。某兴趣小组为了探究甲状腺激素和生长激素同时使用时对动物生长的促进作用程度,设计了如下的实验:
(1)本探究实验的假设为:________________________。
(2)根据实验结果预测来完善以下实验设计思路:
①取4只同种性别的成年的W品系的小鼠,分别编号为甲、乙、丙、丁四组。
②配制生理盐水,并用生理盐水配制Amo/L的甲状腺激素溶液,溶液以及一定浓度的激素溶液X(每升X溶液含甲状腺激素Amol和生长激素Bmol)。且这些激素的浓度适宜。
③甲、乙、丙、丁组小鼠每只每天分别注射________________________。
④每天给四组小鼠称重,记录下体重,并计算各组的平均值(分析比较得到体重增长量数据)
(3)上述实验思路①的设计是有问题的,请改正:________________________。
(4)从乙、丙、丁组的小鼠上所采集的数据如下图所示:
(5)实验结论(省略)
【答案】甲状腺激素和生长激素同时使用对动物生长的促进作用大于两种激素各自单独使用的促进作用之和 等量的溶液X、Amol/L的甲状腺激素溶液、Bmol/L的生长激素溶液和生理盐水(其中顺序不可颠倒) 取40只(或其他数据,能体现平行重复原则)生长状况一致的同性别、同品系的幼年小鼠,平均分成四组,分别编号为甲、乙、丙、丁四组。
【分析】
1、实验设计的一般步骤:分组编号→设置对照实验(给与不同的处理)→观察并记录实验结果(注意保证无关变量的一致性)→得出结论。
2、题意分析:本实验的目的是探究甲状腺激素和生长激素同时使用时对动物生长的促进作用程度。实验的自变量是甲状腺激素和生长激素单独使用和同时使用,因变量是小鼠体重的变化,其他属于无关变量,按照实验设计的对照原则和单一变量的原则分析实验结果进而获得结论。
【详解】
(1)本探究实验的假设为甲状腺激素和生长激素同时使用对动物生长的促进作用大于两种激素各自单独使用的促进作用之和,即甲状腺激素和生长激素在促进小鼠生长方面表现为协同作用。
(2)根据实验结果可知实验中缺少了甲状腺激素和生长激素共同实验的实验组,因此完善实验设计思路如下:
③根据图中的结果可知,甲、乙、丙、丁组小鼠的不同处理为,每天分别给上述每组中的每只小鼠注射等量的溶液X、Amol/L的甲状腺激素溶液、Bmol/L的生长激素溶液和生理盐水(其中顺序不可颠倒)。
④每天给四组小鼠称重,记录下体重,并计算各组的平均值(分析比较得到体重增长量数据)
(3)上述的实验思路中取4只小鼠进行实验会导致实验结果的可信度下降,同时也无法排除偶然因素的影响,因此应改为取40只(或其他数据,能体现平行重复原则)生长状况一致的同性别、同品系的幼年小鼠,随机、平均分成四组,分别编号为甲、乙、丙、丁四组。
【点睛】
熟知实验设计的基本原则是解答本题的关键,能根据实验结果进行合理的分析进而得出正确的结论是解答本题的另一关键,本题通过设计实验评价考查实验设计基本原则的运用能力。
45.为验证动物体内甲状腺激素分泌的调节机制,某同学设计了如下实验。
实验材料和用具:若干只同种同龄生理状态相近性别相同的健康成年鼠、适宜浓度的放射性碘溶液、无放射性的促甲状腺激素、无放射性的甲状腺激素,生理盐水、注射器若干等。
回答下列问题:
(1)请完善下面的实验步骤:
①给若干只同种生理状态相近的实验鼠注射____________________________________,每隔一定时间测定________________________________。
②将上述实验鼠随机分为甲、乙、丙3组,甲组为对照组,乙组和丙组为实验组。
③3天后当甲状腺中碘的放射性达到最大值并开始下降后,分别给甲、乙、丙3组实验鼠注射等量的___________________、无放射性的甲状腺激素、无放射性的促甲状腺激素。
④将甲、乙、丙3组实验鼠在相同且适宜条件下饲养,每隔一定时间分别测定三组实验鼠甲状腺中碘的放射量。
(2)预测实验结果___________(设计一个坐标,以曲线图的形式表示实验结果):
(3)讨论分析:
①简要解释丙组的实验结果:___________________________________________________________。
②动物体内甲状腺激素的分泌过程中存在着____________调节机制(或方式)。
【答案】等量的放射性碘溶液 各组鼠的甲状滕中供的放射量 生理盐水 促甲状腺激素能促进甲状腺利用放射性碘合成并分泌甲状腺激素,使甲状腺中放射性碘的含量下降较快 (负)反馈
【分析】
1、寒冷时,下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素促进垂体分泌促甲状腺激素,促进甲状腺分泌甲状腺激素,促进代谢增加产热。当甲状腺激素含量过多时,会反过来抑制下丘脑和垂体的分泌活动,这叫做负反馈调节。
2、对于实验题,我们在解答的时候首先要理顺解题思路,弄清实验的原理、实验的方法,以及实验中的自变量、因变量和无关变量。把握住设计实验时应遵循的科学性原则、对照原则和无关变量等量的原则进行综合分析和解答。
【详解】
(1)因本实验的目的是验证动物体内甲状腺激素分泌的调节机制,则实验的自变量为甲状腺激素放射性的有无,因变量为甲状腺中碘的放射量,实验应遵循对照原则与单一变量原则,故可设计实验如下:
①给各组鼠注射等量的放射性碘溶液,因为碘是甲状腺激素的组成成分,并测定各组鼠的甲状腺中碘的放射量。
②将上述实验鼠随机分为甲、乙、丙3组,甲组为对照组,乙组和丙组为实验组。(分组)
③甲组是对照组,实验设计遵循单一变量原则,故给甲组实验鼠注射等量的生理盐水,乙组注射无放射性的甲状腺激素、丙组注射无放射性的促甲状腺激素。(单一变量的控制)
④将甲、乙、丙3组实验鼠在相同且适宜条件下饲养,每隔一定时间分别测定三组实验鼠甲状腺中碘的放射量。
(2)由于甲状腺激素存在反馈调节,故实验结果与分析:经放射性检测,与甲组相比,乙组实验鼠甲状腺中碘的放射量下降较慢,丙组实验鼠甲状腺中碘的放射量下降较快。
(3)①与甲组相比,丙组实验鼠甲状腺中碘的放射量下降较快,原因是促甲状腺激素能促进甲状腺利用放射性碘合成并分泌甲状腺激素,使甲状腺中放射性碘的含量下降较快。
②动物体内甲状腺激素的分泌过程中存在着下丘脑→垂体→甲状腺的分级调节和(负)反馈调节两种调节机制(或方式)。
【点睛】
本题主要考查动物体内甲状腺激素分泌的负反馈调节机制,意在考查学生设计实验的能力和解决实际问题的能力。
46.褪黑素是一种由松果体腺分泌的小分子激素,能够调节机体免疫和睡眠作用。研究小组采用小鼠口服褪黑素方法对其调节免疫的功能进行研究,结果如表。回答下列问题:
测定指标
组别
脾淋巴细胞增殖能力(相对值)
NK淋巴细胞活性(相对值)
抗体生成细胞数量(相对值)
对照组
1
1
1
低剂量组
1.31
1.62
1.05
高剂量组
1.05
1.16
1.03
(1)褪黑素是松果体分泌的一种激素,其调节方式的特点是:____________________(至少写出两点)。据表中信息分析,可能存在褪黑素受体的细胞有____________________(答出两种即可)。
(2)褪黑素俗称脑白金,其分泌有昼夜节律,晚上分泌的多,白天分泌得少,具有调整睡眠的作用。有人喜欢长期熬夜玩手机或电脑,从而扰乱了生物钟,推测其原因是_____________________。体内的NK淋巴细胞能够识别并消除肿瘤或病毒感染的细胞,说明B淋巴细胞能参与__________免疫过程。且__________剂量更有利。
(3)研究发现,通过药物抑制褪黑素的合成会显著抑制实验动物胸腺的发育和功能,推测褪黑素能通过影响________________,进而影响机体的细胞免疫和体液免疫。综合上述分析,推测褪黑素能够增强机体免疫能力的机理是__________。
(4)科学家发现键黑素具有一定的催眠作用。请利用若干健康且生理状态相同的大白鼠褪黑素制剂、生理盐水、注射器等材料和用具,设计一个实验来探究褪黑素具有一定的催眠作用。简要写出实验设计思路。_____________________________________。
【答案】①微量和高效;②通过体液运输;③作用于靶器官、靶细胞 脾淋巴细胞、NK淋巴细胞、抗体生成细胞 手机或电脑的光线抑制了褪黑素的分泌,进而影响睡眠 细胞 低 T淋巴细胞的生长、发育和淋巴因子的产生 褪黑素通过促进脾淋巴细胞增殖、提高NK淋巴细胞活性和促进抗体生成细胞数量增多来增强机体免疫能力 将若干健康且生理状态相同的大白鼠随机均分为甲乙两组,甲组口服(注射)一定剂量的褪黑素制剂,乙组口服(注射)等量的生理盐水,观察两组大白鼠的睡眠情况
【分析】
1、在淋巴细胞中含有特异性褪黑素受体,说明褪黑素可以与相应的受体发生特异性结合,(直接)作用于淋巴细胞,从而影响免疫力。
2、褪黑素具有调整睡眠的作用,晚上分泌的多,白天分泌的少,分泌具有昼夜节律性。长期熬夜玩手机或电脑,手机或电脑的光线抑制了褪黑素的分泌,进而影响睡眠,扰乱了生物钟。
【详解】
(1)激素调节的特点有①微量和高效;②通过体液运输;③作用于靶器官、靶细胞;据表中信息分析,添加一定剂量的褪黑素,小鼠的脾淋巴细胞增殖能力、NK淋巴细胞活性和抗体生成细胞数量均有所增加,所以可能存在褪黑素受体的细胞有脾淋巴细胞、NK淋巴细胞、抗体生成细胞;
(2)长期熬夜玩手机或电脑,手机或电脑的光线抑制了褪黑素的分泌,进而影响睡眠,扰乱了生物钟;
(3)体内的NK淋巴细胞能够识别并消除肿瘤或病毒感染的细胞,说明B淋巴细胞能参与细胞免疫过程,且低剂量组NK淋巴细胞活性更高,所以低剂量组更有利;
(4)分析题意可知,该实验目的是探究褪黑素具有一定的催眠作用,故自变量为是否有褪黑素,因变量为睡眠情况,故可设计实验如下:将若干健康且生理状态相同的大白鼠随机均分为甲乙两组,甲组口服(注射)一定剂量的褪黑素制剂,乙组口服(注射)等量的生理盐水,观察两组大白鼠的睡眠情况。
【点睛】
本题考查了动物生命活动调节的有关知识,要求考生能够根据实验数据判断褪黑素分泌的调节方式,结合所学知识回答问题。
47.公鸡具有鲜红突出的鸡冠、啼鸣和求偶行为等雄性性征,若体内雄激素含量急剧减少,公鸡的雄性性征会明显消失。为验证睾丸产生的雄激素的功能,某同学用睾丸摘除法进行实验。回答下列问题。
(1)请完善下面的实验步骤:
①将若干只公鸡随机均分为A、B两组后进行处理,A组(对照组)的处理是___________。B组的处理是___________。
②将上述两组公鸡置于相同的适宜条件下用普通饲料饲养;
③___________。
(2)实验分析:
有同学认为上述实验过程不能达到实验目的,应该在原实验基础之上继续进行饲养,那么,A组和B组应继续分别用___________和___________饲养,再通过对照才能达到实验目的。
【答案】手术但不摘除睾丸 摘除睾丸 一段时问后,观察两组公鸡是否具有雄性性征 普通饲料 添加雄激素的等量普通饲料
【分析】
由题干信息分析可知,本实验的实验目的是研究睾丸对机体产生雄激素的作用,则实验中的自变量是有无睾丸,因变量是公鸡的雄性性征,实验中的无关变量要相同且适宜。解题的关键在于准确找到相关变量,并结合实验单一设计原则对试题进行分析解答。
【详解】
(1)由分析可知,本实验的自变量是有无睾丸,因此对照组A组的处理是不摘除睾丸,但进行手术,用于排除手术因素对实验结果的影响,B组实验组则为摘除睾丸处理。处理结束后,将上述两组公鸡置于相同的适宜条件下用普通饲料饲养,一段时间后观察两组公鸡是否具有雄性性征。
(2)上述实验设计只能证明睾丸对公鸡雄性性征的影响,但是不是睾丸产生的雄性激素的功能,则还需要进一步进行实验设计,可在原有实验的基础上,对A组继续采用普通饲料喂养,而B组改为添加雄激素的等量普通饲料进行喂养,一段时间后继续观察两组公鸡的雄性性征,则可最终达到实验目的。
【点睛】
本题考查动物激素的调节,要求考生识记相关知识,意在考查考生对实验设计原则的理解和掌握,能够从题干信息中获取有效信息准确答题。
48.某同学为研究甲状腺的功能,用甲状腺切除法进行实验。在实验过程中,以耗氧量和体长变化作为检测指标。回答下列问题:
(1)完善实验思路:
①将若干只___________(填“成年”或“未成年”)小鼠分为2组,甲组(对照组)的处理是___________, 乙组的处理是___________
②将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。
③_____________________________。
④对所得数据进行统计处理与分析。
(要求与说明:耗氧量用单位时间的氧气消耗量表示;实验持续时间合适;实验条件均适宜。)
请回答:
(2)预测实验结果(在以下坐标系中用耗氧量和体长变化的示意曲线表示)
_________
(3)分析与讨论
①用耗氧量作为检测指标的依据是_____________。
②切除甲状腺后,小鼠体长变化的原因是______________________。
③上述分组时,还可增设丙组作为实验组,丙组:______________________。
【答案】未成年 手术但不切除甲状腺 切除甲状腺 实验开始时和实验中每隔一段时间,分别测定每只小鼠的耗氧量和体长,并记录 甲状腺激素促进新陈代谢,此过程需要消耗氧 甲状腺激素缺乏,小鼠生长发育停滞 切除甲状腺、给予甲状腺激素(或不切除甲状腺、给予甲状腺激素)
【分析】
根据题意分析可知:实验要测定每只小鼠的耗氧量和体长,所以可推测实验的目的是研究甲状腺激素对小鼠新陈代谢和生长发育(或耗氧量和体长)的影响。切除了甲状腺,则体内没有甲状腺激素,机体耗氧量降低,代谢缓慢,生长停滞。甲状腺激素促进新陈代谢,加速体内物质的氧化分解,有氧呼吸增强,耗氧量增加。可设一组对照实验,即切除甲状腺后并给予甲状腺激素,测定小鼠的耗氧量和体长。
【详解】
(1)本题的自变量是甲状腺激素的有无,因变量为小鼠的新陈代谢和生长发育情况,检测指标是小鼠的耗氧量和体长。故实验目的是探究甲状腺激素对未成年小鼠新陈代谢和生长发育(或耗氧量和体长)的影响。将未成年小鼠分为两组,甲组(对照组)的处理是手术但不切除甲状腺, 乙组的处理是切除甲状腺。将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。实验开始时和实验中每隔一段时间,分别测定每只小鼠的耗氧量和体长,并记录;
(2)甲组小鼠有甲状腺分泌甲状腺激素,甲组小鼠的新陈代谢正常,故甲组耗氧量不变;乙组小鼠因切除甲状腺缺乏甲状腺激素,故乙组小鼠耗氧量有所下降。甲状腺激素还能促进幼年动物的生长发育,故具有甲状腺的甲组小鼠体长能有所增加,切除甲状腺的乙组小鼠不能正常生长发育,体长不再增加。预测实验结果如图:
(3)①甲状腺激素促进新陈代谢,此过程需要消耗氧,所以用耗氧量作为检测指标;
②甲状腺激素缺乏,小鼠生长发育停滞,所以切除甲状腺后,小鼠体长不再增加;
③本实验还可增加切除甲状腺后给予甲状腺激素的实验组,也可以是不切除甲状腺、给予甲状腺激素的实验组,以便进一步确定是甲状腺激素在发挥作用。
【点睛】
本题考查了探究甲状腺激素作用的实验,解题的关键是充分理解探究甲状腺激素作用的实验的步骤,要求学生具备一定的综合运用能力。
49.1969年,道格·科曼将实验室中的两类体型异常肥硕的小鼠(分别称为db鼠和ob鼠)分别与正常鼠进行了连体实验。连体实验指将两只鼠从肩膀到盆腔之间的皮肤连在一起,让两者的血液循环连通。请回答下列问题:
(1)实验前,科曼曾设想两只小鼠肥胖的原因是血液中缺乏某种可以抑制食欲的物质,若设想成立,则连体小鼠中的肥胖鼠的摄食量应________。
(2)连体小鼠经过一段时间恢复后,得到实际实验结果如表:
实验处理
实验结果
db鼠和正常鼠连体
db鼠摄食量变化不大,正常鼠摄食量明显减少
ob鼠和正常鼠连体
ob鼠摄食量明显减少,正常鼠摄食量变化不大
①根据实验结果,小鼠肥胖的原因并不一定是血液中缺乏某种抑制食欲的物质,科曼重新作出假设:db鼠血液中存在能抑制食欲的物质且比正常鼠血液中浓度高,但________________________________,从而导致肥胖;而ob鼠肥胖的原因可能是缺乏抑制食欲的物质。
②新的假设能合理解释实验结果,为进一步验证,可将db鼠和ob鼠进行连体,若实施实验后发现________________________,说明新的假设成立。
③为排除手术等对实验结果的影响,实验中还需增设________________________作为对照。
(3)后来,这种能够抑制食欲的化学物质终于被确认且被命名为瘦素。某研究小组分别将两组小鼠做切除甲状腺及假手术处理,发现切除甲状腺导致血清瘦素水平上升。欲利用切除甲状腺的小鼠继续实验证明甲状腺激素能抑制瘦素的分泌,请写出简要方案:
①分组:实验组处理:______________________;对照组处理:_________________。
②培养与检测:________________________________。
(4)已知高脂饮食及年龄增长都可引起瘦素分泌增多。若持续给两组正常幼鼠分别喂食普通饲料和高脂饲料,请预测血清瘦素(pg/mL)水平的变化并在一个坐标图中用曲线表示出来_______________。
【答案】减少 db鼠不能识别抑制食欲的物质 ob鼠摄食量下降,db鼠摄食量变化不大 正常鼠的连体实验 给切除甲状腺的小鼠注射适量的甲状腺激素 给切除甲状腺的小鼠注射等量的生理盐水 在相同且适宜的环境中培养,测定血清瘦素含量
【分析】
分析表格正常小鼠与db鼠连体共生,正常饲喂一段时间后,正常小鼠摄食量明显减少,说明db小鼠肥胖的原因可能是不能识别抑制食欲的物质;正常小鼠与ob小鼠连体共生,正常饲喂一段时间后,正常小鼠无变化,ob小鼠摄食量略微减少,说明ob小鼠肥胖的原因可能是抑制食欲的物质分泌不足引起的。
【详解】
(1)如果两只小鼠肥胖的原因是血液中缺乏某种可以抑制食欲的物质,和正常小鼠连体后,正常小鼠可以产生抑制食欲的物质,通过血液传递给肥胖鼠,则肥胖鼠的摄食量应减少。
(2)①若db鼠血液中存在能抑制食欲的物质且比正常鼠血液中浓度高,但还是大量饮食,说明db鼠不能识别抑制食欲的物质。
②根据①的假设,db鼠不能识别抑制食欲的物质,而ob鼠缺乏抑制食欲的物质,所以将db鼠和ob鼠进行连体,则ob鼠可以获得该物质,ob鼠摄食量下降,db鼠摄食量变化不大。
③实验需要增加正常鼠的连体实验排除手术等对实验结果的影响。
(3)实验目的是验证甲状腺激素能抑制瘦素的分泌,所以自变量是有无甲状腺激素,因变量是瘦素的含量,实验思路如下:
①分组,实验组处理:给切除甲状腺的小鼠注射适量的甲状腺激素;对照组处理:给切除甲状腺的小鼠注射等量的生理盐水。
②培养与检测:在相同且适宜的环境中培养,测定血清瘦素含量。
(4)根据题干信息可知高脂饲料及年龄增长都可引起瘦素分泌增多,因此变化曲线为:
【点睛】
本题是一个实验题,要求考生从表格中找到实验的自变量和因变量进而得出实验结论,难点是对自变量的分析。
50.内环境中血糖相对稳定是细胞进行正常生命活动的必要条件。请回答:
(1)胰岛素的生理功能是__________。
(2)人体内影响胰岛B细胞分泌胰岛素的物质有_______________________(列举2例)。
(3)为了研究胰岛素对提高细胞克隆形成率的作用,研究者提出了以下实验思路。请根据以下提供的实验材料,完善实验思路。预测实验结果并进行分析与讨论。
实验材料:培养瓶、动物细胞培养液,小鼠血管平滑肌细胞,葡萄糖测定仪、显微镜、血细胞计数板等。(说明:实验条件适宜,实验所用小鼠血管平滑肌细胞是经培养的能增殖的细胞。)
请完善实验思路:
①取培养瓶若干个,分组如下:
甲组:动物细胞培养液+小鼠血管平滑肌细胞+_________;
乙组:动物细胞培养液+小鼠血管平滑肌细胞+一定浓度的用生理盐水配制的胰岛素溶液;每组设置若干个重复样品。
②__________________。
③将各样品在相同且适宜条件下培养合适时间后,测定培养液中葡萄糖浓度和细胞数目,求每组平均值并进行统计分析。
实验结果分析与讨论:
Ⅰ. 若胰岛素对上述变量均发挥效应,请预测实验结果:___________________(在以下坐标系中用柱形图表示葡萄糖浓度和细胞数目变化。甲、乙两组初始葡萄糖浓度和细胞数目无显著差异。)
Ⅱ. 若胰岛素对上述变量均不发挥效应,请分析原因:___________________。
【答案】促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖,从而使血糖降低 葡萄糖、神经递质、胰高血糖素 生理盐水 测定培养液中葡萄糖浓度和细胞数目,求每组平均值并进行统计分析 小鼠血管平滑肌细胞膜上缺少胰岛素受体或胰岛素受体被破坏
【分析】
血糖的含义:血浆中的葡萄糖含量。(正常人空腹时浓度为0.8~1.2 g/L)。
血糖的来源:食物中糖类的消化吸收、肝糖原分解和脂肪等非糖物质转化;血糖的去路:细胞氧化分解为二氧化碳释放能量、合成肌糖原和肝糖原、转化为脂肪等非糖物质。
调节血糖的激素:(1)胰岛素(降血糖)分泌部位:胰岛B细胞。作用机理:①促进血糖进入组织细胞,并在组织细胞内氧化分解、合成糖原、转变成脂肪等非糖物质。②抑制肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖(促进3个去路,抑制2个来源)。(2)胰高血糖素(升血糖)分泌部位:胰岛A细胞。作用机理:促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖(促进2个来源)。
【详解】
(1)胰岛素的生理功能是促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖,从而使血糖降低。
(2)胰岛B细胞的细胞膜表面存在葡萄糖、神经递质和胰高血糖素三者的特异性受体,因此这些物质均能影响胰岛B细胞分泌胰岛素。
(3)①实验中要遵循单一变量原则,在乙组加了一定浓度的用生理盐水配制的胰岛素溶液,甲组作为对照组就需加生理盐水;
需要知道实验的初始葡萄糖浓度,所以步骤②为测定培养液中葡萄糖浓度和细胞数目,求每组平均值并进行统计分析;
若胰岛素对上述变量均发挥效应,则乙组的葡萄糖浓度会低于甲组,所以实验结果为:
;
激素作用于靶细胞,若小鼠血管平滑肌细胞膜上缺少胰岛素受体或胰岛素受体被破坏,则会导致胰岛素不发挥效应。
【点睛】本题考查胰岛素的作用,通过检测细胞培养液中糖的浓度判断胰岛素的作用,对实验目的、实验变量的分析和结果预期也是本题考查的重点。
51.高等动物的甲状旁腺可分泌一种由84个氨基酸组成的多肽——甲状旁腺激素(PTH),研究发现PTH与动物血钙浓度密切相关。某同学为了进一步研究PTH对血钙浓度的影响,设计了如下的一组实验,请回答相关问题:
实验材料:大小和生理状态相近的白兔若干只、适宜浓度的PTH溶液、白兔用生理盐水、血钙测定仪器等。
(1)实验步骤:
①将若干只白兔随机均分为甲、乙、丙3组,___________设置为对照组,___________设置为实验组。
②甲组不摘除甲状旁腺(作假手术处理),乙组和丙组摘除甲状旁腺。
③在相同且适宜的条件下饲养,一段时间后____________________________________________。
④_______________________________________________________。
(2)分析与推测:
假手术处理指手术但不切除甲状旁腺,该处理的目的是___________________。血钙浓度过高或者过低均不利于动物体维持稳态,若实验结果表明PTH可以提高血钙浓度,请推测:血钙浓度上升通常会___________(填“促进”或“抑制”)PTH的分泌,该现象反映了稳态调节中的___________机制。
(3)请以表格的形式记录实验结果(要求写出表格的名称)。_____________________
【答案】甲组 乙组和丙组 测量每组白兔血钙浓度 给丙组注射适量且浓度适宜的PTH溶液,甲组和乙组注射等量的白兔用生理盐水,然后在相同且适宜的条件下饲养,一段时间后测量每组白兔血钙浓度 排除手术的影响,控制无关变量 抑制 (负)反馈调节 探究PTH对血钙浓度影响实验结果记录表
甲组
乙组
丙组
第一次处理后的血钙浓度
第二次处理后的血钙浓度
【解析】
【分析】
甲状旁腺激素:PTH是甲状旁腺分泌的一种激素,它是调节血钙水平的最重要激素,它有升高血钙和降低血磷含量的作用。将动物的甲状旁腺摘除后,血钙浓度逐渐降低,而血磷含量则逐渐升高,直至动物死亡。在人类,由于外科切除甲状腺时不慎,误将甲状旁腺摘除,可引起严重的低血钙。钙离子对维持神经和肌肉组织正常兴奋性起重要作用,血钙浓度降低时,神经和肌肉的兴奋性异常增高,可发生低血钙性手足搐搦,严重时可引起呼吸肌痉挛而造成窒息。
【详解】
(1)对照组和实验组只能存在单一变量,设计实验时要注意控制变量。由实验步骤中的②可知,甲组不摘除甲状旁腺(作假手术处理),乙组和丙组摘除甲状旁腺,故甲组为对照组,乙组和丙组为实验组。根据实验目的,实验中的测量指标为白兔血钙浓度,所以三组进行处理后,在相同且适宜的条件下饲养,一段时间后测量每组白兔血钙浓度。为了进一步研究PTH对血钙浓度的影响,需给丙组注射适量且浓度适宜的PTH溶液,甲组和乙组注射等量的白兔用生理盐水,然后在相同且适宜的条件下饲养,一段时间后测量每组白兔血钙浓度。
(2)假手术处理指手术但不切除甲状旁腺,该处理的目的是排除手术的影响,控制无关变量。血钙浓度过高或者过低均不利于动物体维持稳态,若实验结果表明PTH可以提高血钙浓度,则机体为了维持稳态,血钙浓度上升通常会抑制PTH的分泌,该现象反映了稳态调节中的(负)反馈调节机制。
(3)实验中要两次测量每组白兔血钙浓度,形成前后对照,从而研究PTH对血钙浓度的影响,探究PTH对血钙浓度影响实验结果记录表:
【点睛】
本题主要考查神经体液调节在维持稳态中的作用,意在考查考生的分析能力,把握知识间内在联系的能力;能运用所学知识,对生物学问题作出准确的判断。
52.盐酸普萘洛尔和肾上腺素都可以影响心脏的活动。普萘洛尔是治疗心律失常、心绞痛、高血压等常见心脑血管疾病的常见药物,可减慢心率、抑制心脏收缩力与传导、循环血量减少、心肌耗氧量降低,现用盐酸普萘洛尔和肾上腺素开展有关的实验研究。
实验目的:
(1)探究盐酸普萘洛尔和肾上腺素对小鼠耗氧量的影响
材料用具:小鼠着干只、注射器、检测耗氧量装置(如图)、生理盐水、肾上腺素溶液和盐酸普萘洛尔溶液(均用生理盐水配制)。
方法步骤:
(2)选取_________________________________的小鼠80只,均分为四组,分别标记为A、B、C、D,每组按照实验要求注射一定剂量的药剂(见表),其中A组为对照组,需要注射_____________。
组别
普萘洛尔
肾上腺素
A
—
—
B
①
②
C
③
④
D
⑤
⑥
(3)将每只小鼠分别放入检测耗氧量装置中(如下图所示),开始时大烧杯内外的液面等高。装置放在相同环境中,10分钟后通过观察________________并记录实验结果。
(4)在上述实验的同时,需设置一个怎样的对照装置?_______________,设置的目的是_____________。
(5)结果分析:
①下图为小鼠耗氧量的实验结果,各组数据是通过怎样的数据处理方法得到的?________________。
若对照装置中测得施内气体增加了0.3单位,C组的实际耗氧量应为____________单位。
②若用“+”表示注射液中加入表中物质,根据实验所得数据,在表中填写“+”的数字编号应有____________。
③据实验结果分析。盐酸普萘洛尔和肾上腺素影响心脏的效应是___________(填“拮抗”或“协同”)关系。
【答案】大小、生长状况相同且健康 等量的生理盐水 大烧杯内液面上升高度(或大烧杯液面高度变化、大烧杯液面高度、大烧杯液面的刻度读数) 对照装置设置和图甲相同,只是不放小鼠 为了排除无关变量的影响,消除非生物因素或物理因素对实验结果的影响 求取平均值 2.8 ①④⑤⑥ 拮抗
【分析】
1、生物实验中的变量:实验过程中可以变化的因素称为变量,包括自变量、因变量和无关变量;自变量是想研究且可人为改变的变量称为自变量;因变量是随着自变量的变化而变化的变量称为因变量; 无关变量是在实验中,除了自变量外,实验过程中存在一些可变因素,能对实验结果造成影响,这些变量称为无关变量。
2、生物实验设计应遵循单一变量原则和对照原则;生物实验中的无关变量应保持相同且适宜。
3、注射普萘洛尔的小鼠耗氧量降低,注射肾上腺素的小鼠耗氧量升高,故普萘洛尔和肾上腺素的作用分别是降低耗氧量和提高耗氧量。
4、肾上腺素是一种神经递质,存在于突触小体的突触小泡内,由突触前膜释放,作用的靶细胞为心肌细胞。
【详解】
(2)实验分组时要保证无关变量的相同且适宜,故对实验对象的处理要选取大小、生长状况相同且健康的小鼠80只,均分为四组,分别标记为A、B、C、D,每组按照实验要求注射一定剂量的药剂,其中A组为对照组,对照组需要注射等量的生理盐水。
(3)实验中的自变量是给小鼠注射两种不同浓度的药物,因变量是耗氧量装置的气压的变化,小鼠呼吸作用产生的二氧化碳被氢氧化钠吸收后气压减小,可以用烧杯上的刻度变化来表示.所以观察的结果是大烧杯内液面上升高度(或大烧杯液面高度变化、大烧杯液面高度、大烧杯液面的刻度读数)的变化。
(4)对照装置设置和A组相同,只是不放小鼠;设置对照是为了排除无关变量的影响,用于消除误差,可以使测得的数值更精确(或排除无关变量的影响、消除非生物因素或物理因素对实验结果的影响等)。
(5)①为避免偶然误差,各组数据是通过求取平均值得到的;不放入小鼠的对照装置测得瓶内气体增加了0.3单位,C组的实际耗氧量应为2.5+0.3=2.8单位。
②只注射普萘洛尔的小鼠耗氧量降低,只注射肾上腺素的小鼠耗氧量升高,注射普萘洛尔和肾上腺素的小鼠耗氧量与对照组相同,据图2和表中数据分析可知,图2实验所得数据,在表中填写“+”的数字编号是①④⑤⑥。
③普萘洛尔和肾上腺素的作用分别是降低耗氧量和提高耗氧量,所以二者对心脏的效应是拮抗作用。
【点睛】
本题结合检测小鼠耗氧量装置、各组小鼠耗氧量柱状图、各组小鼠所注射的药剂的表格,考查实验设计和激素调节的知识,考生明确实验设计的原则(对照原则和单一变量原则)、掌握实验设计的方法、通过阅读题干中的信息完善实验步骤是解题的关键。
53.研究人员欲研究药物W的作用,进行了如下实验:
将生理状况一致的大鼠____________________________为甲乙两组,给甲组大鼠注射适量的药物W,乙组大鼠注射___________,在___________的环境下饲养一段时间后,测定两组大鼠相关生理指标。实验结果表明:乙组大鼠无显著变化;与乙组大鼠相比,甲组大鼠的血糖浓度升高,尿中葡萄糖含量增加,进食量增加,体重下降。回答下列问题:
(1)补充完整实验方案:
(2)由上述实验结果可推测,药物W破坏了胰腺中的________________细胞,使细胞失去功能,从而导致血糖浓度升高。该细胞产生的激素作用于肝脏,可抑制_________________,作用于组织细胞,可促进__________运进细胞。
(3)由上述实验结果还可推测,甲组大鼠肾小管液中的葡萄糖含量增加,导致肾小管液的渗透压比正常时的_____________, 从而使该组大鼠的排尿量_____________。
(4)实验中测量到甲组大鼠体重下降,推测体重下降的原因是________________。
(5)若上述推测都成立,那么该实验的研究意义是________________(答出1点即可)。
【答案】随机均分 等量的生理盐水 相同且适宜条件下 胰岛B 肝糖原分解
葡萄糖
高
增加 甲组大鼠胰岛素缺乏,使机体不能充分利用葡萄糖来获得能量,导致机体脂肪和蛋白质的分解增加 获得了因胰岛素缺乏而患糖尿病的动物,这种动物可以作为实验材料用于研发治疗这类糖尿病的药物
【分析】
机体内血糖平衡调节过程如下:当血糖浓度升高时,血糖会直接刺激胰岛B细胞引起胰岛素的合成并释放,同时也会引起下丘脑的某区域的兴奋发出神经支配胰岛B细胞的活动,使胰岛B细胞合成并释放胰岛素,胰岛素促进组织细胞对葡萄糖的摄取、利用和贮存,从而使血糖下降;当血糖下降时,血糖会直接刺激胰岛A细胞引起胰高血糖素的合成和释放,同时也会引起下丘脑的另一区域的兴奋发出神经支配胰岛A细胞的活动,使胰高血糖素合成并分泌,胰高血糖素通过促进肝糖原的分解和非糖物质的转化从而使血糖上升,并且下丘脑在这种情况下也会发出神经支配肾上腺的活动,使肾上腺素分泌增强,肾上腺素也能促进血糖上升。
【详解】
(1)实验设计遵循对照原则和单因素变量原则。通过做到无关变量保持相同且适宜。故欲研究药物W的作用,将生理状况一致的大鼠随机均分为甲乙两组,给甲组大鼠注射适量的药物W,乙组大鼠注射等量生理盐水,在相同且适宜的环境下饲养一段时间后,测定两组大鼠相关生理指标。
(2)甲组大鼠注射药物W后,血糖浓度升高,可推知药物W破坏了胰腺中的胰岛B细胞,导致胰岛素的分泌量减少,从而导致血糖浓度升高。胰岛B细胞产生的胰岛素作用于肝脏,可抑制肝糖原水解,胰岛素还可作用于组织细胞,促进葡萄糖运进细胞。
(3)由题干信息可知,甲组大鼠肾小管液中的葡萄糖含量增加,肾小管液的渗透压升高,吸水能力增强,因此肾小管、集合管对水分的重吸收减少,大鼠的排尿量增加。
(4)大鼠体重下降是体内的有机物减少导致的,胰岛素能促进细胞吸收并氧化分解葡萄糖,为细胞和生物体提供能量,甲组大鼠胰岛素缺乏, 机体不能充分利用葡萄糖来获得能量,导致机体自身脂肪、蛋白质等物质分解增加,体重下降。
(5)该实验使用药物W破坏了胰腺中的胰岛B细胞,使大鼠因胰岛素分泌不足而患糖尿病,利用这种动物作实验材料,可以帮助人们研发治疗这类糖尿病的药物。
【点睛】
本题考查血糖平衡、水盐平衡、胰岛素的作用以及实验探究能力。
54.科学家在研究性激素在胚胎生殖系统发育中所起的作用时,提出如下假说:
假说1:发育出雄性生殖器官需要来自睾丸提供的激素信号,当这一信号缺失时,胚胎发育出雌性生殖器官;
假说2:发育出雌性生殖器官需要来自卵巢提供的激素信号,当这一信号缺失时,胚胎发育出雄性生殖器官。
为验证假说的正确性,科学家设计了如下实验:在家兔胚胎生殖系统分化之前,通过手术摘除即将发育为卵巢或睾丸的组织。当幼兔生下来之后,观察它们的性染色体组成及外生殖器的表现。实验结果如下表,回答下列问题:
性染色体组成
外生殖器表现
未做手术
手术后
XY
雄性
雌性
XX
雌性
雌性
(1)睾丸和卵巢分泌的性激素属于________类物质,本研究可验证性激素具有_________的作用。
(2)实验结果验证了假说__________。如另一个假说成立,关键性的实验结果应为__________。为进一步验证上述假说的正确性,还应再设置一组对照:手术摘除即将发育为卵巢或睾丸出组织的同时,给予一定剂量的__________刺激。则性染色体组成为 XY 的胚胎将发育为__________(填“雌性”或“雄性”),性染色体组成 XX 的胚胎将发育为__________(填“雌性”或“雄性”)。
【答案】固醇 促进生殖器官发育 1 性染色体组成为XX的家兔胚胎,手术后发育为雄性 雄性激素 雄性 雄性
【分析】
1、性激素可根据雌雄不同,分为雄性激素和雌性激素,雄性激素能够促进雄性生殖器官的发育和雄性生殖细胞的发生,维持雄性第二性征,同理雌性激素能够促进雌性生殖器官的发育和雌性生殖细胞的发生,维持雌性第二性征。
2、性激素的分级反馈调节:下丘脑通过释放促性腺激素释放激素,来促进垂体合成和分泌促性腺激素,促性腺激素则可以促进性腺的活动,合成和释放性激素,当性激素达到一定浓度后,这个信息又会反馈给下丘脑和垂体,从而抑制两者的活动,这样性激素就可以维持在相对稳定水平。
【详解】
(1)性激素属于固醇类物质。根据实验结果可知,XY型的做手术后会表现为雌性,说明性激素可以促进生殖器官的发育。
(2)根据实验结果可知,XY型的做手术后会表现为雌性,说明假说1正确;而XX型的做手术前后均表现为雌性,说明假说2不成立;若假说2成立,XX型的做手术后应该发育成雄性。根据假说1,XY型的需要睾丸提供的雄性激素的作用,才会发育出雄性生殖器官,若缺乏雄性激素,则会发育出雌性生殖器官;即生殖器官发育的前提是有相应性激素的刺激,故为了验证上述假说,对照组应该在手术摘除即将发育为卵巢或睾丸组织的同时,给予一定剂量的雄性激素的刺激,预期的结果:在雄性激素的刺激下,XY型和XX型的胚胎都将会发育出雄性生殖器官,即都将发育成雄性。
【点睛】
本题的难点在于对实验结果的分析和对照组的设计和结果的预测,需要考生根据两种假说做出合理的分析。
55.I型糖尿病为胰岛素绝对缺乏引起,为探究植物蓝树头水提物(WET)对I型糖尿病患者血糖的影响进行如下相关实验。回答下列问题,
(一)实验步骤:
(1)步骤:取20只1型糖尿病模型小鼠均分为两组,一组灌喂蒸馏水,另一组准胃灌喂适量浓度的WET,另设置两组对照组,其处理方式分别为_____________。
(2)步骤2:分别对实验第0、7.14、21天小鼠_____(填“禁食不禁水”“禁食禁水”或“禁水不禁食”12 h后,并测定小鼠血糖。
(3)步骤3:测量每组小鼠相应时间段内胰岛素、胰高血糖素含量。测定胰高血糖素含量的原因是_____________________。
(二)结果与分析:
(1)结果表明,WET能显著降低血糖,试分析其降低I型糖尿病可能的机制为__________。
(2)欲进一步探究WET中何种物质具有降低血糖的效果,请你写出简单的实验探究思路:____________。
【答案】取生理状况正常的小鼠20只分为两组,一组灌胃等量蒸馏水;另一组灌胃等量同浓度的WET 禁食不禁水 胰岛素与胰高血糖素之间存在相互影响,且胰髙血糖素也能影响血糖,因此测定胰髙血糖素含量也会反映WET对血糖调节的作用 抑制胰岛B细胞的凋亡,促进胰岛B细胞分泌胰岛素,促进胰岛素对靶细胞的作用效果 分离提纯WET中各种化合物,单独实验观察其对Ⅰ型糖尿病小鼠血糖的影响
【分析】
1、血糖的调节正常具有三个来源:消化吸收、肝糖原分解、非糖物质转化;三个去路:氧化分解、合成糖原、转化为非糖物质。血糖过高会导致糖尿病。
2、I型糖尿病是由于胰岛B细胞受到破坏或免疫损伤导致的胰岛素绝对缺乏。
【详解】
(一)(1)设计实验时应该注意实验组与对照组的变量的控制,为了探究WET对I型糖尿病患者血糖的影响,取20只1型糖尿病模型小鼠均分为两组,一组灌胃蒸馏水,另一组灌胃适当浓度的WET,另设置两组对照组,其处理方式分别为取生理状况正常的小鼠20只分为两组,一组灌胃等量蒸馏水;另一组灌胃等量同浓度的WET;
(2)禁食是为了减少食物对药物的影响,不禁水是为了保证小鼠存活,所以分别对实验第0、7.14、21天小鼠禁食不禁水测定小鼠血糖;
(3)胰岛素与胰高血糖素之间存在相互影响,且胰髙血糖素也能影响血糖,因此测定胰髙血糖素含量也会反映WET对血糖调节的作用,所以要测定胰高血糖素含量;
(二)(1)WET抑制胰岛B细胞的凋亡,促进胰岛B细胞分泌胰岛素,促进胰岛素对靶细胞的作用效果,所以WET能显著降低I型糖尿病人的血糖;
(2)为了进一步探究WET中何种物质具有降低血糖的效果,分离提纯WET中各种化合物,单独实验观察其对Ⅰ型糖尿病小鼠血糖的影响。
【点睛】
本题结合糖尿病,考查学生对体液调节相关知识点的掌握,根据信息进行实验分析和预测实验结果是解答本题的关键。
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