备课素材知识点：激素实验切除法的应用 高中生物人教版选择性必修1

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先看一道试题：
生长激素对软骨细胞生长有促进作用，调节过程如下图。回答以下问题：
（1）根据示意图，可以确定软骨细胞具有 （填“GH受体〞“IGF-1受体〞或“GH受体和IGF-1受体〞）。（2）研究人员将正常小鼠和IGF-1基因缺失小鼠分组饲养后，检测体内GH水平。据图预测，IGF-1基因缺失小鼠体内GH水平应 （填“低于〞“等于〞或“高于”）正常小鼠，理由是 。（3）研究人员拟以无生长激素受体的小鼠软骨细胞为实验材料，在细胞培养液中添加不同物质分组离体培养，验证生长激素可通过IGF-1促进软骨细胞生长。实验设计如表所示，A组为对照组。
实验结果预测及分析：①与A组比拟,在B、C和D组中，软骨细胞生长无明显变化的是 组。②假设E组培养的软骨细胞较A组生长明显加快，结合本实验目的，推测E组培养液中添加物质是 。
答案：（1）GH受体和IGF-1受体（2）高于 IGF-1基因缺失小鼠不能产生IGF-1，不能抑制垂体分泌GH
（3）①B、D ②正常小鼠的血清
解析：（1）据图可知，生长激素（GH）和胰岛素样生长因子1（IGF-1）均可作用于软骨细胞，可知软骨细胞外表具有GH受体和IGF-1受体。
（2）据图可知，垂体分泌的GH可促进肝脏细胞分泌IGF-1，IGF-1过多时会抑制垂体分泌生长激素，IGF-1基因缺失小鼠不能产生IGF-1，不能抑制垂体分泌GH，故IGF-1基因缺失小鼠体内GH含量高于正常小鼠。
（3）以无生长激素受体的小鼠软骨细胞为实验材料，验证生长激素可通过IGF-1促进软骨细胞生长，实验的自变量应为GH的有无以及IGF-1的有无。
①以无生长激素受体的小鼠软骨细胞为实验材料，那么B组培养液中添加GH，不能促进软骨细胞生长。D组正常小鼠去垂体后，血清中不含GH，那么也不含有肝脏细胞分泌的IGF-1，软骨细胞也不能生长。C组培养液中添加IGF-1，可促进软骨细胞生长。综上可知,与A组比较，软骨细胞生长无明显变化的是B、D组。
②E组培养的软骨细胞较A组生长明显加快，推测E组培养液中添加的物质中应含有IGF-1，结合D组可知，添加的物质是正常小鼠的血清，通过B、C、D、E4组对照，说明没有垂体分泌的GH或GH不能发挥作用，均不能促进软骨细胞生长，有了IGF-1，软骨细胞才能生长，可验证生长激素可通过IGF-1促进软骨细胞生长。
这道试题是有关生长激素的生理作用研究实验，材料中选择“生长状况相似的正常幼鼠若干”和“生长状况相似的经垂体切除的幼鼠若干”，应该选择前者，而许多学生选择的是后者，因为按照一般教辅用书认为：研究激素生理功能的基本方法是：饲喂法——在饲料中添加激素；切除法——切除相应腺体；注射法——向动物体内注射某激素。其中，饲喂法的激素要求小分子物质，如性激素、甲状腺激素等，而胰岛素、生长激素等蛋白质激素不能用饲喂法，只能用注射法。研究动物激素功能的一般思路：某种方法处理实验动物→出现相应病理症状→添加某种激素后恢复正常→推知相应激素生理功能。
激素实验中，是不是都可以用切除法？
激素能不能切除法，也需要考虑实际操作情况，以及激素之间生理作用的相互关联。例如，前段时间推文的胰岛素生理作用研究，用切除法显然是不符合实际情况，因为胰岛是分散在胰腺中的很多岛屿，一方面很难切除；另一方面切除胰腺的话会影响小鼠的其他生理活动，甚至危及生命，因为胰腺既是外分泌腺，影响鼠的消化吸收功能，也是内分泌腺，具有多项生理活动。据资料，尽管一开始科学家研究采用的是切除法，但切除的是局部，也就是胰岛分布较多的区域，如通过手术切除实验动物的胰腺钩突及体尾部。因此，后来科学家用药物法制备糖尿病鼠是比较好的方法。又如，垂体分泌的生长激素生理作用的研究，也不能用切除法（模拟试题经常出现，高考试题没有出现过，下面的湖南高考试题也没有出现切除垂体的做法），一方面是垂体在脑有底部，很难切除（也许现在有更加科学的方法，如激光）；另一方面，垂体还可以产生更多的促激素，如促甲状腺激素，从而作用于甲状腺产生甲状腺激素，也会影响生长发育，如果再注射适量的生长激素完成的自身对照实验，实验也不明显，因为不能分泌甲状腺激素，会使生长发育停滞。
综上所述，有些规律和方法，也需要结合实际情况，不能一概而论。在命制实验试题时，也需要考虑适切性，也可以通过增加实验的要求与说明（浙江省的实验试题总是有要求和说明），使选拔性考试更客观，不会因为考生一个错误大量失分。