2024届高考生物一轮复习大题专练【配套新教材】（18）实验与探究

这是一份2024届高考生物一轮复习大题专练【配套新教材】（18）实验与探究，共11页。试卷主要包含了以洋葱和新鲜菠菜为材料进行实验等内容，欢迎下载使用。
1.生物科学是一门实验科学，请对下列生物学实验进行结果预测或分析与讨论。
（1）①小白鼠是常用的生物学实验动物，若以小白鼠活动状况为观察指标，在验证胰岛素具有降低血糖浓度作用的实验设计中，注射胰岛素溶液和注射葡萄糖溶液的顺序应是_____。
②在不同生理状况下，人体血液中胰岛素与胰高血糖素的含量比值是不同的，当机体处于饥饿状况时，该比值_____，此时机体物质代谢的变化是_____（答出2点即可）。
（2）为从小白鼠血清中提取高浓度的某一特异性抗体，技术人员分两次对小白鼠注射_____（填“相同”或“不同”）的抗原，这是因为与初次免疫不同，当抗原再次进入机体时，会_____，从而产生大量的抗体。
2.ATP发光法常用于检测食品中的微生物数量，原理如下：提取食品样品中微生物的ATP，加入荧光素—荧光素酶复合物。荧光素酶催化ATP水解释放能量使荧光素发出荧光，通过测定样品中的荧光强度推算出ATP浓度，进而推算出活菌数。请回答下列相关问题：
（1）在检测前，要对食品样品进行预处理，其中一项操作是对样品中原有的ATP水解酶进行灭活，简述相应的理由：_____。
（2）为减少荧光素—荧光素酶复合物的使用量，应用1×10-8ml/LATP标准液、缓冲溶液、浓度分别为10、20、30、40、50、60mg·L-1的荧光素—荧光素酶复合物溶液等，在严格控制无关变量的情况下，进行了相应的实验，实验结果如图。
①实验材料中，缓冲溶液的作用是_____。
②由图推测，图中_____点所对应的荧光素—荧光素酶复合物浓度为所需的最佳浓度。
③为使结果更加科学准确，应增设一组_____作为对照。
④题目所述严格控制的“无关变量”有_____（写出两点即可）。
（3）用ATP发光法测定食品样品中细菌的ATP总含量，进而推算出细菌的数量，判断食品污染程度。推算的前提是每个细菌细胞中ATP的含量_____。
3.药物X和药物Y都能促进动物生长，且两者具有协同作用。为了验证此结论，请根据提供的实验材料与用具，完善实验思路、预测实验结果并进行分析。
材料与用具：生理状态、体型等基本一致的正常幼年小鼠若干只，药物X溶液、药物Y溶液、生理盐水、饲料等。
（要求与说明：所用溶液的浓度符合实验要求；具体实验操作过程不做要求；实验条件适宜）
（1）实验思路：
①实验分组及处理：
A组：每天注射药物X溶液一次，连续注射一周。
B组：每天注射药物Y溶液一次，连续注射一周。
C组：每天注射_____一次，连续注射一周。
D组：每天注射生理盐水一次，连续注射一周。
②在整个饲养过程中，每天喂以适量且等量的饲料，一段时间后测量各组中每只幼鼠的体重（g），记录并_____。
（2）预测实验结果（设计一个坐标，用柱形图表示可能的实验结果）：
（3）分析与讨论：
①实验中注射到小鼠体内的药物可通过_____运输到全身各个部位。
②垂体分泌的生长激素能促进小鼠生长，生长激素的作用是_____（答出两点）。为了进一步研究药物X和药物Y是否通过作用于垂体发挥药效，还需要增加实验组别的处理是_____。
4.目前临床研究和动物实验均证实六味地黄丸能有效改善胰岛素抵抗，增加细胞对胰岛素的敏感性,对于胰岛素抵抗导致的糖尿病具有一定的治疗作用，但其剂量与体重的关系尚不明确。科研人员采用不同剂量六味地黄丸对高脂饮食诱导的胰岛素抵抗小鼠进行干预,初步探讨不同剂量六味地黄丸在糖代谢与体重增幅之间的关系，为临床药物的选择提供实验依据。回答下列问题：
(1)科研人员选择72只体重为16-18g同一品种雄性小鼠构建实验中使用的模型小鼠,这样操作的目的是_____在饲养过程中具体的饲养方法是_____，最后获得48只符合实验要求的小鼠，与正常组小鼠比较，这些模型小鼠应具有的特点是_____。
(2)将72只小鼠分为六组，分别为六味地黄丸小、中、大剂量组，吡格列酮组、模型组和正常组,在药物干预前需要测量各组小鼠的_____。实验组采用灌胃给药的方式，正常组采取的措施是_____，连续灌胃8周,在各组小鼠饲养上存在的差异是_____。
(3)糖尿病患者的管理非常强调对体重的控制，在改善血糖的同时不增加体重或减轻体重。实验结果发现，小剂量组的实验效果最好，具体表现是_____胰岛素的敏感性增加可有效降低血糖,机理是_____。
(4)研究发现，小鼠的体重增幅与胰岛素抵抗程度存在明显的正相关，具体表现在_____，因此增加胰岛素的敏感性可控制体重的增幅。
5.以洋葱和新鲜菠菜为材料进行实验。回答下列问题：
(1)欲判断临时装片中的洋葱鳞片叶外表皮细胞是否为活细胞，可在盖玻片的一侧滴入质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，用吸水纸从另一侧吸水，重复几次后，可根据是否发生__________现象来判断。
(2)取新鲜菠菜叶片烘干粉碎，若提取光合色素时，甲组未加入碳酸钙，与加入碳酸钙的乙组相比，甲组的提取液会偏__________色。分离光合色素时，由于不同色素在层析液中的溶解度不同及在滤纸上的吸附能力不同，导致4种色素随层析液在滤纸条上的__________不同而出现色素带分层的现象。若用不同波长的光照射叶绿素a提取液，测量并计算叶绿素a对不同波长光的吸收率，可绘制出该色素的__________。
(3)在洋葱根尖细胞分裂旺盛的时段，切取根尖制作植物细胞有丝分裂临时装片，经染色后，__________有利于根尖细胞的分散。制作染色体组型图时，通常选用处于有丝分裂__________期细胞的染色体，原因是__________。
6.果蝇的红眼（R）对白眼（r）为显性，相关基因位于X染色体上：灰身（B）对黑身（b）为显性，但不确定相关基因是在X染色体上还是在常染色体上。回答下列问题。
（1）现有一只黑身雄果蝇与一只灰身雌果蝇杂交，F1果蝇中灰身：黑身=1;1据此____（填“能”或“不能”）确定亲本中灰身雌果蝇为杂合子。请从F1中选取两只果蝇进行一次杂交实验，以便确定控制体色的基因是在X染色体上还是在常染色体上。
①杂交组合：____（填表型）。
②预期结果：若子代中雌果蝇____则控制体色的基因在常染色体上：若子代中雄果蝇____，则控制体色的基因在X染色体上。
（2）如果控制体色的基因也在X染色体上。现有甲、乙（白眼雄性）两只果蝇杂交，子代果蝇中红眼：白眼=1;1，灰身：黑身=3;1为了确定甲果蝇的基因型，观察子代黑身果蝇的眼色。
①如果子代黑身果蝇全为白眼，则甲的基因型为____。
②如果子代黑身果绳全为红眼，则甲的基因型为____。
（3）如果控制体色的基因在常染色体上。现用纯合的灰身红眼雌果蝇与黑身白眼雄果蝇杂交，再让F1个体间杂交得到F2，则F2的基因型有____种。
7.神经细胞外的Ca2+能竞争性结合Na+载体，对Na+内流具有抑制作用，称为膜屏障作用。适宜的血钙浓度对保持神经系统的正常兴奋性发挥着重要作用，当血钙浓度低于2.25mml/L时，机体会发生抽搐或肌肉痉挛（俗称抽筋）；当高于2.75mml/L时会患高钙血症，患者表现出肌无力等症状。
（1）在血钙浓度过低时，肌肉发生抽筋的病理原因是____；高钙血症患者表现出肌无力的原因是____由此可见，维持内环境稳态的意义是____。
（2）为验证膜屏障作用，请简要写出实验思路，并预测实验结果。
实验材料及试剂：正常Ca2+浓度任氏液（含有Na+、K+、Ca2+、Cl-等）浸润中的蛙坐骨神经—腓肠肌标本，生物信号采集仪（能记录电极处的电位变化）等。可根据实验需要对任氏液中相关离子浓度进行调整。
实验思路：________。
实验结果（绘制膜电位变化的大致曲线图）：________。
（3）为使实验结果更可靠、更准确，实验中还需测定________进一步验证。
8.研究种群数量的变化在实践中有重要应用。下图1表示种群数量的变化曲线，图2是“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验时，通过显微镜观察到的将1mL酵母菌培养液稀释103倍后的计数结果，图3是某同学用血细胞计数板计数细胞时进行的操作。请回答问题：
（1）用标记重捕法对某池塘内鲫鱼数量进行调查时，第一次捕获200条，全部进行标记后放回，第二次捕获160条，其中带标记的鲫鱼有10条，由于重捕过程中操作不当，重捕的个体中标记的个体死亡了2条，则该池塘内的鲫鱼约为_________条。
（2）在_________、没有天敌和其他竞争物种等条件下，种群数量变化符合图1中“J”形曲线。
（3）图1中甲曲线是一个生物小组对一个锥形瓶培养液中的酵母菌数量统计后绘制成的曲线，在一定时间内为“S”形曲线，a点后引起酵母菌数量继续下降的原因是_________。整个培养过程中，酵母菌种群数量不断变化，种群的环境容纳量_________（填“变大”或“变小”或“不变”）。
（4）用血细胞计数板计数细胞时进行如图3所示的操作，统计出来的数据比实际值偏__________。
（5）根据图2可知，在计数过程中，正确的计数方法是选择_________个中方格计数，再求平均值进行计算。假设所有中格内酵母菌数相等，则此时酵母菌种群密度为_________。
答案以及解析
1.答案：（1）①先注射胰岛素溶液，后注射葡萄糖溶液；②下降；肝糖原分解加强、脂肪分解加速，非糖物质转化为血糖的速率加快等
（2）相同；刺激记忆细胞增殖、分化，快速产生大量的浆细胞
解析：（1）本题考查血糖调节、人体免疫系统在维持稳态中的作用的相关知识。①在验证胰岛素具有降低血糖浓度作用的实验设计中，若以小鼠活动状况为观察指标，应先注射胰岛素溶液，降低血糖浓度，小鼠休克，后注射葡萄糖溶液，血糖浓度恢复，小鼠苏醒。②胰岛素降低血糖，胰高血糖素升高血糖，当机体处于低血糖状况时，胰高血糖素分泌增加，胰岛素分泌减少，胰岛素与胰高血糖素的含量比值明显下降，此时肝糖原分解加强，脂肪分解加速，非糖物质转化为血糖的速率加快等。
（2）由于首次注射某种抗原时，机体通过体液免疫产生抗体和记忆细胞，抗体与抗原特异性结合；再次注射同种抗原时，记忆细胞会迅速增殖分化产生浆细胞，浆细胞产生大量的抗体，因此欲获得某一种较高浓度的抗体，关键是需对小鼠进行两次或多次注射相同抗原。
2.答案：（1）ATP水解酶具有催化ATP水解的功能，对样品中原有的ATP水解酶进行灭活，可以减少其对实验结果的干扰
（2）①维持培养液pH的相对稳定；②d；③浓度为0mg·L-1的荧光素—荧光素酶复合物溶液；④温度、PH、反应时间（写出两点即可）
（3）大致相同
解析：（1）本题考查实验探究能力。由题意可知，ATP发光法是通过提取食品样品中微生物的ATP，加入荧光素—荧光素酶复合物催化ATP水解释放能量使荧光素发出荧光，通过测定样品中的荧光强度推算出ATP浓度，进而推算出活菌数，为防止在检测过程中样品中含有的ATP水解酶对ATP分解，干扰实验结果，要对其进行灭活处理。
（2）①实验中加入缓冲溶液是为了维持培养液pH的相对稳定；②由图可知，最佳发光浓度为d点所对应的浓度，此浓度对应的发光强度大，且所需浓度低于e、f两点对应浓度；③通过图形分析：本实验的自变量为荧光素—荧光素酶复合物的浓度，因变量是发光强度不同，为了排除无关变量的影响，本实验应设置浓度为0mg·L-1的荧光素—荧光素酶复合物溶液为对照；④无关变量对实验结果会造成影响，但不是该实验研究对象的一些因素，如pH、温度、反应时间等。
（3）用ATP发光法判断食品污染程度的前提是每个细菌细胞中ATP的含量大致相同，否则无法计算。
3.答案：（1）①药物X和药物Y的混合溶液；②求平均值
（2）如图（趋势合理即可）
（3）①体液或血液；②刺激蛋白质合成和组织生长；减少糖的利用，增加糖元生成；促进脂肪分解（答出两点即可）；先对幼鼠实施垂体切除手术，再注射药物X或药物Y
解析：（1）欲验证药物X和药物Y具有协同作用，可设置四组实验，A组注射药物X溶液，B组注射药物Y溶液，C组注射药物X和药物Y混合溶液，D组注射生理盐水作为对照，通过比较四组幼鼠的体重，可得出相关结论。实验过程中为了避免偶然因素对实验结果产生影响，每组均需要测量若干只小鼠的体重，最后求平均值。
（2）药物X和药物Y都能促进动物生长，所以A组和B组幼鼠的体重均大于D组；药物X和药物Y具有协同作用，所以C组幼鼠的体重大于A组和B组。
（3）①注射到小鼠体内的药物可通过体液或血液运输到全身各个部位。②生长激素的作用是：刺激蛋白质合成和组织生长；减少糖的利用，增加糖元生成；促进脂肪分解。为了进一步研究药物X和药物Y是否通过作用于垂体发挥药效，可先对幼鼠实施垂体切除手术，再注射药物X或药物Y，最后观察幼鼠的体重变化情况。
4.答案：（1）避免实验材料的差异对实验结果的影响（或保持实验材料的一致性）；与正常组小鼠一起在相同且适宜的条件下饲养，且进行一定时间的高脂饲养；血糖浓度比正常组高、血液中胰岛素含量比正常组高
（2）血糖含量和体重；灌胃等量的生理盐水；正常组小鼠进行普通饲料喂养，其他组选择高脂饲料喂养
（3）该组小鼠的血糖含量与正常组相当，体重的增幅小于其他剂量组与吡格列酮组；胰岛素能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，从而使血糖水平降低
（4）随着胰岛素抵抗程度的增加，小鼠的体重增幅逐渐增大
解析：（1）实验设计的无关变量应保持一致，本实验中选择72只体重为16~18g同一品种雄性小鼠构建实验中使用的模型小鼠，这样操作的目的是避免实验材料的差异对实验结果的影响（保持实验材料的一致性）；实验设计还应遵循单一变量原则，故在饲养过程中具体的饲养方法是与正常组小鼠在相同且适宜的条件下饲养，且进行一定时间的高脂饲养，最后获得48只符合实验要求的小鼠：与正常组小鼠比较，这些模型小鼠应具有的特点是血糖浓度比正常组高、血液中胰岛素含量比正常组高。
（2）本实验中各组小鼠可形成自身前后对照，故在药物干预前需要测量各组小鼠的血糖含量和体重，以便与后续实验结果形成对照；实验组采用灌胃给药的方式，正常组采取的措施是灌胃等量的生理盐水，以保证单一变量：连续灌胃8周，在各组小鼠饲养上存在的差异是正常组小组进行普通饲料喂养，其他组选择高脂饲料喂养。
（3）由于本实验的预期假设是六味地黄丸能有效改善胰岛素抵抗，增加细胞对胰岛素的敏感性，故若小剂量组的实验效果最好，则该组小鼠的血糖含量应与正常组相当，体重的增幅小于其他剂量组与吡格列酮组：胰岛素能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，从而使血糖水平降低，故胰岛素的敏感性增加可有效降低血糖。
（4）若小鼠的体重增幅与胰岛素抵抗程度存在明显的正相关，则应表现为随着胰岛素抵抗程度的增加，小鼠的体重增幅逐渐增大。
5.答案：(1)质壁分离
(2)黄；移动速率；吸收光谱
(3) 轻压盖玻片；中；中期的染色体缩短到最小的程度，最便于观察和研究
解析：(1)本题主要考查观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原、光合色素的提取与分离、制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片，意在考查考生对教材实验活动的掌握程度，要求考生针对实验步骤、现象等进行原因分析，主要考查的核心素养是科学思维、科学探究。质壁分离实验的应用有:①判断植物细胞是否为活细胞；②判断植物细胞液的浓度范围等。
(2)提取光合色素的实验中，添加的碳酸钙的作用是保护叶绿素，因此未加碳酸钙组(甲组)中叶绿素含量相对较少，类胡萝卜素含量相对较多，提取液偏黄色。4种色素在层析液中的溶解度和在滤纸上的吸附力不同，导致其在滤纸条上移动的速率不同而分离开，最终在滤纸条上出现4条色素带，由上至下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。利用不同波长的光照射叶绿素a提取液可测得并计算叶绿素a对不同波长光的吸收率，从而绘制出该色素的吸收光谱。
(3)制作植物根尖细胞有丝分裂临时装片的流程是解离→漂洗→染色和制片，制片时在载玻片上加一盖玻片，用手指轻压盖玻片，有利于根尖细胞分散开。制作染色体组型图时，通常选择处于有丝分裂中期的细胞观察染色体的形态和数目，因为中期的染色体缩短到最小的程度，染色体形态稳定、数目清晰，最便于观察和研究。
6.答案：（1）能
①黑身雌果蝇×灰身雄果蝇
②灰身：黑身=1:1；全为灰身
（2）XBRXbr；XBrXbR
（3）12
解析：（1）由于灰身（B）对黑身（b）为显性，但不确定相关基因是在X染色体上还是在常染色体上，黑身雄果蝇与灰身雌果蝇杂交，F1中灰身：黑身=1:1，亲本基因组成可能有两种情况：Bb（♀）×bb（♂）、XBXb×XbY，无论哪种情况，亲本中的雌果蝇均为杂合子。要确定控制体色的基因是位于X染色体上还是位于常染色体上，从F1中选取果蝇进行杂交实验时，应按照图示大招进行分析：
遗传图解分析如下：
若子代中雌果蝇灰身：黑身=1:1，则控制体色的基因在常染色体上；若子代中雌果蝇全为灰身，则控制体色的基因在X染色体上。
（2）已知乙是白眼雄性，则甲是雌性个体。控制眼色和体色的基因都位于X染色体上，且甲、乙杂交，子代果蝇中红眼：白眼=1:1，灰身：黑身=3:1，据此可分别写出眼色和体色的遗传图解如下：
将两对基因组合在一起，可能有两种情况：XBRXbr（甲）×XBrY（乙）或XBRXbr（甲）×XBrY（乙）。如果是XBRXbr×XBRY，则子代黑身果蝇（XbrY）全为白眼；如果是XBrXbR×XBrY，则子代黑身果蝇（XbRY）全为红眼。
（3）如果控制体色的基因在常染色体上，则纯合的灰身红眼雌果蝇和黑身白眼雄果蝇基因型分别为BBXRXR和bbXrY，两者杂交产生的F1基因型为BbXRXr、BbXRY，求F1个体间杂交得到的F2的基因型种类数时可将两种性状分开考虑：只考虑体色时，Bb×Bb,F2有3种基因型（BB、Bb、bb）；只考虑眼色时，XRXr×XRY,F2有4种基因型（XRXR、XRXr、XRY、XrY）。因此F2的基因型共有3×4=12（种）。
7.答案：（1）Ca2+对Na+内流的抑制作用减弱，神经细胞容易产生兴奋而使肌肉持续收缩表现出抽筋；Ca2+对Na+内流的抑制作用增强，神经细胞不易产生兴奋，无法完成肌肉正常收缩；保证机体进行正常的生命活动
（2）连接正常Ca2+浓度任氏液中的神经纤维与生物信号采集仪，对坐骨神经施加一定强度的刺激，记录采集仪所显示的电位变化；然后降低任氏液中Ca2+浓度，其他条件不变，重复实验（合理即可）；图示详见解析（合理即可）
（3）膜内外Na+含量的变化
解析：（1）血钙较低，肌肉易抽搐痉挛，其原因是Ca2+较少，对Na+内流的抑制作用减弱，神经细胞的兴奋性过强，很容易产生兴奋而使肌肉收缩；高钙血症患者表现出肌无力的原因是神经细胞不易产生兴奋，无法完成肌肉正常收缩；由此可见，维持内环境稳态的意义是保证机体进行正常的生命活动。
（2）动作电位的产生主要是钠离子内流的结果，分析题意可知，膜屏障是指神经细胞外的Ca2+能竞争性结合Na+载体，对Na+内流具有抑制作用，为验证膜屏蔽作用，则实验的自变量是细胞外Ca2+浓度，因变量是膜电位情况，可通过膜电位情况进行测定，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：连接正常Ca2+浓度任氏液中的神经纤维与生物信号采集仪，对坐骨神经施加一定刺激记录采集仪所显示的电位变化，然后降低任氏液中Ca2+浓度，其他条件不变，重复实验。
由于Ca2+浓度对Na+内流具有抑制作用，故降低钙离子浓度后膜电位升高，预期实验结果为。
（3）由于膜屏蔽的结果是钠离子内流情况，故为使实验结果更可靠、准确，实验中还需测定膜内外Na+含量的变化。
8.答案：（1）3200
（2）食物和空间条件充裕，气候适宜
（3）营养消耗、有害产物积累、pH变化等；变小
（5）4；1.6×109个/ml
解析：（1）重捕时标记个体死亡与否并不影响对总数的估计，因此该池塘内鲫鱼条数约为200×160÷10=3200条。
（2）种群增长的“J”形曲线：在理想条件下的种群，食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等。
（3）a点之后种群数量继续下降，是因为锥形瓶未更换培养液，导致营养消耗、有害产物积累、pH变化等。整个培养过程中，由于培养液不断消耗、代谢废物不断积累，导致种群环境容纳量变小。
（4）先滴加细胞悬液再盖盖玻片会由于表面张力导致计数室中液体体积偏大，最终统计值比实际值偏大。
（5）图2所示中方格中有25个小方格，因此为16×25规格的计数板，计数时选择大方格4个角的中方格中的酵母菌以估算酵母菌数，图2中中方格内及相邻两边和夹角中酵母菌数为10个，则酵母菌的种群密度为10÷25×400÷0.1×103×103=1.6×109个/mL。