高考生物二轮复习大题练实验设计与分析含答案

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(1)植物光合作用所需的CO2来自 。
(2)关于气孔开闭的假说之一是:在光下,保卫细胞内由于 ,引起pH升高,淀粉转化为葡萄糖,细胞中葡萄糖浓度增高,保卫细胞 (填“吸水”或“失水”)导致气孔开放。黑暗时,由于 ,使pH降低,葡萄糖转化为淀粉,保卫细胞内葡萄糖浓度降低,改变了水分扩散方向,气孔关闭。
(3)TOR激酶在气孔开闭的调节中发挥重要作用,欲研究TOR激酶在调节中的作用机制,研究者利用拟南芥展开了相关研究。以光照12 h/黑暗12 h为光照周期进行实验,结果如图1、2所示:
①本实验利用 (填“加法”或“减法”)原理控制实验变量。
②图1结果显示,野生型植株保卫细胞中的淀粉在开始光照 h内迅速降解,随后又开始积累,达到峰值又开始缓慢降解。
③图1、2所示的结果说明:TOR激酶通过 ;TOR激酶在 条件下作用效果显著。
2.(2023·山东烟台二模)研究胰岛素分泌的调节机制,有助于了解其在维持稳态中的作用。进食可刺激小肠的K细胞分泌一种多肽(GIP)。GIP可作用于胰岛B细胞和脂肪细胞,引起血糖浓度降低,作用机理如图所示(①~④代表细胞膜上的结构)。
(1)进食后,GIP和胰岛素通过结构①②作用于脂肪细胞,均可促进 ,从而降低血糖浓度,可见,胰岛素和GIP在血糖调节中具有 作用。
(2)GIP运输到靶细胞发挥作用的调节方式属于 。若给家兔口服或静脉注射适量葡萄糖,让二者血糖浓度变化相当,与注射相比,口服后家兔血浆中胰岛素水平 (填“更高”“更低”或“相等”),原因是 。
(3)研究发现,GIP是一种葡萄糖依赖信号分子,在高血糖水平下可显著促进胰岛素的分泌,在低血糖水平下不能促进胰岛素分泌。请选择以下实验材料验证GIP的作用,写出实验思路及结果。
实验材料及用具:GIP溶液、饥饿的健康小鼠若干、进食不久的健康小鼠若干、高浓度葡萄糖溶液、必需的检测设备。
3.(2023·湖北武汉一模)科研人员研究了周期节律对拟南芥光合作用的影响。
(1)科研人员使用化学诱变剂处理野生型拟南芥,筛选得到周期节律改变的纯合突变体Z和T,在正常光照条件下测定突变体和野生型植株的气孔导度(气孔开放程度),得到图1所示结果。据图可知,突变体Z的生物钟周期比野生型 (填“短”或“长”)。
图1
(2)研究者推测植物生物钟周期与环境昼夜周期可能共同影响光合作用。
①科研人员检测了野生型拟南芥在T20(光照和黑暗各10 h)、T24(光照和黑暗各12 h)和T28(光照和黑暗各14 h)条件下叶片的叶绿素含量(图2),结果表明 周期长于或短于 周期均导致拟南芥叶片叶绿素含量减少。
图2
图3
②科研人员继续进行了图3所示的实验,该实验目的是探究 。该实验方案有不足之处,请写出对该实验的改进措施: (写一点)。
4.(2023·福建泉州模拟)慢性疼痛是常见的临床病症,常见的镇痛药物副作用大。已有研究发现绿光可以缓解小鼠的慢性疼痛。绿光对坐骨神经慢性收缩损伤(CCI)引起的神经性疼痛模型小鼠镇痛的中枢机制如下图。请回答下列问题。
(1)坐骨神经损伤后,兴奋通过传入神经传导到小鼠的痛觉中枢,使小鼠产生痛觉,痛觉中枢位于 (填“V2M”或“ACC”)。
(2)据图分析,神经元b释放的GABA导致神经元c产生的动作电位 (填“峰值降低”“峰值升高”“频率减小”或“频率增加”);绿光镇痛的可能机制是 。
(3)研究人员通过位置偏好实验验证绿光缓解CCI小鼠的神经性疼痛,实验装置如下图所示,小鼠可在每个隔间自由移动。实验方案是:实验装置放置在安静的地方,将CCI小鼠放置在中间隔间,视频统计小鼠在不同箱子的停留时间,实验的前15 min绿光关闭,后15 min绿灯打开。该实验方案不完善,需补充一组实验。完善下图所示实验处理。
5.(2023·山东潍坊模拟)研究人员用化学致癌剂甲基胆蒽(MCA)诱导小鼠形成肿瘤后,将肿瘤分别移植给切除肿瘤的同品系小鼠(A组)、未免疫的正常同品系小鼠(B组)、注射射线灭活肿瘤细胞进行免疫的同品系小鼠(C组),过程如图1。
图1 同种肿瘤移植实验(实验1)
图2 同种肿瘤移植实验(实验2)
(1)A组小鼠发生免疫排斥的主要原因是 。
(2)C组小鼠无肿瘤生长的原因是 ;综合实验1和实验2,说明特异性免疫具有 性和 性的特点。
(3)下表是验证A、C两组小鼠发生的免疫排斥现象主要是细胞免疫应答导致的设计方案。
T淋巴细胞转移实验
①对照组X处注射的液体为 ,该实验的检测指标Y是 。
②该实验预期的实验结果是 。
6.(2023·陕西西安三模)为探讨油茶叶片的光合特性与叶龄的相关性,某研究小组对油茶新梢不同叶位、叶龄叶片(下图1)的部分形态生理特征指标和光合功能指标进行了观测,实验结果见下图2(注:d是单位“天”,a是单位“年”)。
图1 油茶新梢叶位示意图
图2 不同叶龄叶片的净光合速率
(1)研究小组发现不同叶位叶片的含水量不同,且第1~6位叶细胞的含水量均超过第7位叶细胞,从细胞生命历程来看,这与细胞的 有关。第1位叶细胞的自由水比例大于第3位叶细胞,原因是 。
(2)图2显示油茶不同叶龄会影响油茶叶片的光合作用,可能是因为随着叶龄的增大,叶片中的 等物质增多,从而促进叶片的光合作用。
(3)为进一步探究叶龄对气孔导度(气孔开放度)和胞间CO2浓度的影响,研究小组发现第2~7位叶的气孔导度和胞间CO2均无明显差异,而第1位叶的气孔导度明显小于第2位叶,胞间CO2浓度明显大于第2位叶。从影响光合作用因素的角度分析,推测原因是 。
答案：
1.答案 (1)外界环境(大气)和细胞呼吸
(2)光合速率大于呼吸速率导致细胞内CO2浓度降低 吸水 进行细胞呼吸(或有氧呼吸)释放CO2
(3)①减法 ②1 ③促进(保卫细胞内)淀粉(迅速)降解,(使细胞内渗透压升高,细胞吸水,)使气孔开放 光照
解析 (1)植物光合作用所需的CO2来自外界环境和细胞呼吸产生的CO2。(2)在光下,保卫细胞的光合速率大于呼吸速率,导致细胞内CO2浓度降低,引起pH升高,淀粉转化为葡萄糖,细胞中葡萄糖浓度增高,细胞内液的渗透压增加,保卫细胞吸水导致气孔开放。黑暗时,保卫细胞进行细胞呼吸释放CO2,使pH降低,葡萄糖转化为淀粉,保卫细胞里葡萄糖浓度低,细胞内液的渗透压降低,改变了水分扩散方向,气孔关闭。(3)①实验控制中的减法原理是设法排除某种因素对实验对象的干扰,用TOR激酶抑制剂抑制TOR激酶的作用,是利用减法原理控制实验变量。②在图1中,野生型植株保卫细胞中的淀粉在开始光照后1 h内迅速降解,随后又开始积累,达到峰值又开始缓慢降解。③图2中,开始光照时,对照组和抑制剂处理组保卫细胞气孔开闭情况一致,光照1 h和3 h后,对照组保卫细胞气孔增大,抑制剂处理组保卫细胞气孔打开程度基本无明显变化,结合图1、2所示的结果,可得出的结论是TOR激酶通过促进保卫细胞中淀粉的迅速降解,使细胞内渗透压升高,细胞吸水,气孔打开,TOR激酶在光照条件下作用效果显著。
2.答案 (1)葡萄糖进入细胞并转化为脂肪 协同
(2)体液调节(激素调节) 更高 葡萄糖刺激小肠K细胞分泌的GIP还能促进胰岛素分泌
(3)设计思路:取饥饿的健康小鼠若干,编号为甲组,进食不久的健康小鼠若干均分为乙、丙两组,分别测定胰岛素浓度并作记录;甲组静脉注射适量GIP溶液,乙组静脉注射等量高浓度葡萄糖溶液,丙组静脉注射等量高浓度葡萄糖溶液和GIP溶液;一段时间后,分别测定甲、乙、丙组小鼠的胰岛素浓度并计算平均值。
预期实验结果:丙组胰岛素浓度最高,甲组最低。
解析 (1)分析题图可知,GIP和胰岛素通过作用于脂肪细胞上的受体,促进葡萄糖进入细胞并转化为脂肪,从而降低血糖浓度;GIP和胰岛素均可降低血糖,故两者在血糖调节中具有协同作用。(2)GIP是一种激素,激素通过体液运输到靶细胞发挥作用的调节方式属于体液调节(激素调节)。由图可知,血糖浓度升高和GIP均能促进胰岛细胞分泌胰岛素,给大鼠口服或静脉注射适量葡萄糖,与注射相比,口服后胰岛素水平更高,原因是口服葡萄糖刺激小肠K细胞分泌的GIP还能促进胰岛素分泌。(3)分析题意,本实验目的是验证GIP的作用,根据所给实验材料可知,实验的自变量是血糖浓度(通过老鼠类型进行控制)及GIP的有无,实验设计应遵循对照与单一变量原则,故实验设计思路为:取饥饿的健康小鼠若干,编号为甲组,进食不久的健康小鼠若干均分为乙、丙两组,分别测定胰岛素浓度并作记录;甲组静脉注射适量GIP溶液,乙组静脉注射等量高浓度葡萄糖溶液,丙组静脉注射等量高浓度葡萄糖溶液和GIP溶液;一段时间后,分别测定甲、乙、丙组小鼠的胰岛素浓度并计算平均值。由于预期假设是“GIP是一种葡萄糖依赖信号分子,在高血糖水平下可显著促进胰岛素的分泌,在低血糖水平下不能促进胰岛素分泌”,故预期实验结果为丙组胰岛素浓度最高,甲组最低。
3.答案 (1)短
(2)①环境昼夜 植物生物钟 ②植物生物钟周期与环境昼夜周期之间匹配程度是否通过影响叶绿素含量而影响光合作用 补充突变体Z和T在T24条件下的实验
解析 (1)突变体Z的节律周期为16 h左右,突变体T的节律周期为28 h左右,野生型的节律周期为24 h,与野生型相比,突变体Z的节律周期较短,而突变体T的节律周期则变长。(2)①T24的叶绿素含量最高,T20叶绿素含量次之,T28的叶绿素含量最低,说明植物生物钟周期长于或短于环境周期均导致拟南芥叶片叶绿素含量减少。②根据图3分析可知,该实验的自变量是突变体的种类(生物周期不同)、环境昼夜周期,因变量是叶绿素含量,因此该实验的目的是探究植物生物钟周期与环境昼夜周期之间匹配程度是否通过影响叶绿素含量而影响光合作用。该实验环境昼夜周期只有T20、T28,而没有T24,所以应该补充突变体Z和T在T24条件下的实验。
4.答案 (1)ACC
(2)频率减小 绿光刺激视觉感受器产生兴奋,兴奋通过传入神经传到V2M中的a神经元,神经元a释放GLU作用于ACC中的神经元b,神经元b释放GABA作用于神经元c,导致神经元c产生的动作电位频率减小,疼痛减轻
(3)红光 CCI(或蓝光、CCI,或绿光、正常等)
解析 (1)据图可知,V2M将兴奋传递给ACC,ACC可以接收多个神经元传来的信号,并进一步作用于神经元c产生动作电位,据此推测ACC是痛觉中枢。(2)分析题图,CCI+绿光处理下,与CCI处理对比,动作电位的峰值不变,但频率降低,据此分析,绿光镇痛的作用机理可能是刺激视觉感受器(眼睛)产生兴奋,兴奋通过传入神经传到V2M中的神经元a,神经元a释放兴奋性递质GLU作用于ACC中的神经元b,神经元b释放抑制性递质GABA作用于神经元c,导致神经元c产生的动作电位频率减小,疼痛减轻。(3)分析题意,实验目的是验证绿光缓解CCI小鼠的神经性疼痛,则实验的自变量应是光的类型(正常为绿光),因变量是神经性疼痛的情况,可通过统计小鼠在不同箱子的停留时间进行测定,据实验设计可知,该实验方案不完善,还应补充一组对照,即开红光,其余设计与绿光组一致。
5.答案 (1)A组小鼠的肿瘤细胞在切除前,就已经刺激活化细胞毒性T细胞产生细胞毒性T细胞和记忆T细胞,当切下的肿瘤重新移植给小鼠时,细胞毒性T细胞就会立刻启动对肿瘤细胞的杀伤过程
(2)肿瘤细胞上的信号分子(特异性抗原)与免疫细胞的受体结合,诱导了特异性免疫应答 记忆 特异
(3)①(不含经灭活的肿瘤的)缓冲液 小鼠的肿瘤的体积 ②实验组小鼠肿瘤体积明显缩小,对照组小鼠肿瘤体积继续变大
解析 (1)A组小鼠体内存在经肿瘤细胞刺激活化的细胞毒性T细胞,细胞毒性T细胞增殖、分化后形成记忆T细胞和细胞毒性T细胞。将切下的肿瘤重新移植给小鼠时,细胞毒性T细胞就会与肿瘤细胞密切接触,使之裂解死亡;而记忆T细胞遇到相同抗原后也会快速、高效地增殖、分化为更多的记忆T细胞和细胞毒性T细胞,引发二次免疫应答,从而排斥肿瘤。(2)C组是注射射线灭活肿瘤细胞进行免疫的同品系小鼠,在注射射线灭活肿瘤细胞后,体内的细胞毒性T细胞被激活,增殖分化后形成记忆T细胞和细胞毒性T细胞,在相同的抗原第二次进入机体时,肿瘤细胞上的信号分子(特异性抗原)与记忆T细胞的受体结合,记忆T细胞快速、高效地增殖、分化为更多的记忆T细胞和细胞毒性T细胞,引发二次免疫应答,相当于诱导了特异性免疫应答。(3)由于假设A组和C组小鼠发生的免疫排斥现象主要是由细胞免疫应答导致的,实验设计方案中,实验组注射的是灭活的肿瘤缓冲液,以引起小鼠的细胞免疫反应,因此对照组应为空白对照,X处注射的液体为(不含灭活的肿瘤的)缓冲液;根据假设灭活的肿瘤缓冲液会引起小鼠的细胞免疫,因此提取出来的T细胞应能识别肿瘤细胞并对患肿瘤的小鼠有治疗作用,会引起肿瘤体积的缩小,因此检测指标应为小鼠的肿瘤的体积;由于实验组小鼠注射的是已免疫小鼠提取出来的T细胞,而对照组小鼠注射的是未免疫的小鼠提取出来的T细胞,因此该实验预期的实验结果是实验组小鼠肿瘤体积明显缩小,对照组小鼠肿瘤体积继续变大。
6.答案 (1)衰老 第1位叶的叶龄小于第3位叶的叶龄,同一生物组织中幼嫩细胞的细胞代谢旺盛,自由水比例更大
(2)叶绿素、酶
(3)第1位叶气孔未发育完全,气孔导度小;第1位叶绿素含量少,光合速率低,胞间CO2固定量少,CO2在胞间积累,导致浓度大
解析 (1)由图1可知,第7位叶的叶龄是1 a,明显大于其他位叶,第7位叶属于老叶,叶肉细胞衰老后细胞中的含水量降低。第1位叶细胞的含水量多于第3位叶,因为第1位叶的叶龄是0—10 d,第3位叶的叶龄是20—30 d,同一生物组织中幼嫩细胞的细胞代谢旺盛,自由水比例更大。(2)叶片净光合速率大于0的含义是叶片的光合速率大于呼吸速率。由图2可看出叶龄会影响油茶叶片的光合作用,从叶绿体角度分析,随着叶龄的增大,叶片中的叶绿素含量,以及与光合作用有关的酶含量增多,从而促进叶片的光合作用。(3)第2~7位叶的气孔导度和胞间CO2均无明显差异,而第1位叶的气孔导度明显小于第2位叶,胞间CO2明显大于第2位叶,从光合作用的过程分析影响第1位叶光合作用的原因是第1位叶的气孔并未发育完全,气孔导度小,而且叶绿体结构也发育不完善,第1位叶绿素含量少,光合速率低,胞间CO2固定量少,CO2在胞间积累,导致浓度大。组别
实验组
对照组
实验
过程
检测指标
Y