2020浙江高考生物二轮讲义：第17讲　实验设计与分析

第17讲　实验设计与分析

　对实验目的的考查

　现有与某种植物种子萌发有关的4组实验处理，如表。

尝试通过表格信息书写不同组别对照实验的实验目的：

(1)仅做Ⅰ组与Ⅱ组实验，其实验目的是_______________________________________

________________________________________________________________________。

(2)仅做Ⅰ组与Ⅲ组实验，其实验目的是______________________________________

________________________________________________________________________。

(3)仅做Ⅱ组与Ⅳ组实验，其实验目的是_______________________________________

________________________________________________________________________。

(4)仅做Ⅱ组与Ⅲ组实验，能否获取确切的实验目的？为什么？________________________________________________________________________。

[解析]　解答本题的关键在于通过对照实验，确定自变量(实验中必须保持单一性)，在此基础上分析说明因变量的变化缘由。由表格及题干可知本题是探究自变量对种子萌发的影响，即实验中的因变量为种子的萌发情况。通过Ⅰ组与Ⅱ组对照可知，自变量为种皮的完整性，故实验目的可描述为：探究机械破损种皮对该种子萌发的影响；通过Ⅰ组与Ⅲ组对照可知，自变量为种皮完整条件下有无赤霉素，故实验目的可描述为：探究种皮完整条件下，赤霉素对该种子萌发的影响；通过Ⅱ组与Ⅳ组对照可知，自变量为机械破损条件下有无赤霉素，故实验目的可描述为：探究机械破损条件下，赤霉素对该种子萌发的影响；通过Ⅱ组与Ⅲ组分析发现自变量不具有单一性，故无法形成对照。

[答案]　(1)探究机械破损种皮对该种子萌发的影响

(2)探究种皮完整条件下，赤霉素对该种子萌发的影响　(3)探究机械破损条件下，赤霉素对该种子萌发的影响

(4)不能，Ⅱ组与Ⅲ组对照，自变量不单一

(1)实验目的书写

实验目的的总体格式为“验证＋自变量＋研究对象＋因变量＋确切关系”或“探究＋自变量＋研究对象＋因变量＋产生的影响(作用)”等。

(2)变量法寻找实验目的

①根据题目信息，直接写出实验目的。

此类题目中往往含有“验证×××”或“探究×××”的字眼，此即为该实验的目的。

②根据实验装置或实验现象，推断实验目的。

此类试题首先应确定实验的自变量和因变量，再寻找自变量和因变量之间的关系，此即实验的目的。　

[题组突破]

1．某生物兴趣小组做了一系列的实验后，得到的结果如图所示。

请回答：实验目的是_____________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：据图分析，组1和组2、组4和组5的自变量是赤霉素的有无，组2和组3、组5和组6的自变量是赤霉素合成抑制剂的有无，组1和组4、组2和组5、组3和组6的自变量都是光照时间。该实验的自变量是光照时间、赤霉素和赤霉素合成抑制剂的有无，而因变量是茎的伸长情况，所以实验目的是探究光照时间、赤霉素和赤霉素合成抑制剂对某种植物茎伸长的影响。

答案：探究光照时间、赤霉素和赤霉素合成抑制剂对某种植物茎伸长的影响

2．为了探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：

①取卡氏瓶若干个，分组如下：

甲组：动物细胞培养液＋小鼠血管平滑肌细胞＋生理盐水。

乙组：动物细胞培养液＋小鼠血管平滑肌细胞＋一定浓度的胰岛素溶液(用生理盐水配制而成)。

每组设置若干个重复样品。

②测定培养液中的葡萄糖浓度和细胞数目，求每组平均值并进行统计分析。

③将各样品在适宜条件下培养合适时间后，测定培养液中的葡萄糖浓度和细胞数目，求每组平均值并进行统计分析。(说明：实验所用小鼠血管平滑肌细胞是经传代培养能增殖的细胞。)

请回答：实验目的是_______________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：本实验是探究胰岛素对提高细胞克隆形成率的作用，通过测定培养液中葡萄糖浓度和细胞数目来反映胰岛素的作用。观察指标1“葡萄糖浓度”对应于胰岛素的作用1“细胞摄取葡萄糖”；观察指标2“细胞数目”对应于胰岛素的作用2“细胞增殖”，故实验目的为探究胰岛素在细胞克隆过程中对细胞摄取葡萄糖和促进细胞增殖的作用。

答案：探究胰岛素在细胞克隆过程中对细胞摄取葡萄糖和促进细胞增殖的作用

　对实验原理的考查

　为了验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关，请用所给的实验材料，完成下列实验步骤并回答问题：

实验材料：具有2片真叶且长势相同的该品种大豆幼苗若干，完全培养液，蒸馏水，适宜浓度的赤霉素溶液，喷壶等。

(1)实验步骤：

①将上述大豆幼苗平均分成A、B两组，A组为对照组，B组为实验组，分别置于等量的完全培养液中培养。

②用喷壶分别将________和__________________________________________________

喷洒在A、B两组幼苗上。

③将两组幼苗置于相同且适宜的温度和光照等条件下培养，一段时间后，测定两组植株的高度。

(2)该实验原理是：________________________________________________________

________________________________________________________________________。

[解析]　此题是一个验证性实验，结论是已知的，要求给出实验原理。因此可以根据赤霉素对植株的作用特点，通过仔细阅读题中的实验步骤写出实验原理。由于赤霉素有促进细胞伸长的作用，根据题目步骤③中“一段时间后，测定两组植株的高度”，可以写出实验原理：赤霉素处理植株→植株的高度增加→验证该大豆品种矮化特性与赤霉素的含量有关。

[答案]　(1)②蒸馏水　适宜浓度的赤霉素溶液

(2)赤霉素有促进细胞伸长使植株增高的作用。用赤霉素处理植株后，可以显著增加植株的高度，据此可以验证该大豆品种矮化特性与赤霉素的含量有关

三段法分析实验原理

(1)实验原理一般由三段组成。自变量和因变量的关系＋因变量的观测指标＋实验具体过程描述。

(2)自变量的作用(反应)原理，即“为什么这么做”。要密切关注实验目的及题干信息，注意充分利用题干的提示或联系教材基础知识进行准确描述。

(3)因变量的检测原理(或操作原理、现象原理)，即“为什么出现这样的现象”。可参考题中相关实验步骤。　

[题组突破]

1．为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠的活动状况为观察指标设计实验。某同学的实验方案如下：①将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。②A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组小鼠注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组小鼠活动状况无变化。③A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组小鼠活动状况无变化。

该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。

请回答：

该实验的原理：__________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案：胰岛素具有降低血糖的作用。体内胰岛素含量过高引起血糖下降，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解

2．有丝分裂实验被广泛用于环境监测和染色体变化的监测。研究表明：温度、秋水仙素和高尔基体等都会影响细胞正常的有丝分裂。某同学为验证低温能诱导蚕豆(2n＝12)根尖细胞染色体数目加倍，开展了相关研究。据此回答下列问题：

(1)材料与用具：蚕豆、冰箱、显微镜、盖玻片、载玻片等显微操作器材，另外还需要的化学试剂有____________等。

(2)实验原理：低温处理根尖细胞，能够抑制________以致着丝粒分裂后染色体不能移向细胞两极，使染色体数目加倍。据研究显示，在分裂末期破坏高尔基体的结构会影响细胞分裂，也会使细胞内染色体数目加倍，两者染色体数目加倍原理的区别是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)若要观察植物细胞有丝分裂中染色体的变化需进行解离、漂洗、染色、制片四个步骤，其中所需的化学试剂有解离使用的盐酸以及染色所用的龙胆紫溶液(或醋酸洋红溶液)。(2)实验目的：验证低温能诱导蚕豆(2n＝12)根尖细胞染色体数目加倍。题干信息中提示低温处理导致了着丝粒分裂后染色体不能移向两极，使染色体数目加倍。根据从课本所学知识，从题干信息及实验目的中寻找两者之间的联系。染色体的移动是由纺锤丝来牵引的，所以低温处理是通过抑制纺锤体的形成最终实现染色体数目加倍的。同样题干信息中提示分裂末期破坏高尔基体的结构也会使细胞内染色体数目加倍。高尔基体与植物细胞质分裂有关，所以高尔基体通过抑制细胞质分裂使得染色体数目加倍。

答案：(1)盐酸和龙胆紫溶液(或醋酸洋红溶液)(缺一不可)

(2)纺锤体的形成　前者是抑制细胞核分裂，后者是抑制细胞质分裂

　对实验步骤、结果和结论的考查

　(2019·浙江4月选考)欲验证胰岛素的生理作用，根据以下提供的实验材料与用具，提出实验思路，预测实验结果并进行分析。

材料与用具：小鼠若干只，胰岛素溶液，葡萄糖溶液，生理盐水，注射器等。

(要求与说明：血糖浓度的具体测定方法及过程不作要求，实验条件适宜)

(1)实验思路：

①

⋮

(2)预测实验结果(设计一个坐标，用柱形图表示至少3次的检测结果)；

(3)分析与讨论：

①正常人尿液中检测不到葡萄糖，其原因是___________________________________

________________________________________________________________________。

②当机体血糖水平升高时，胰岛中的内分泌细胞及其分泌的激素变化是________________________________________________________________________。

此时，机体细胞一方面增加对葡萄糖的摄取、贮存和利用，另一方面________________________________________________________________________。

[答案]　(1)①分别测定每只小鼠的血糖浓度，并记录；

②将小鼠分为A、B两组，A组注射胰岛素，B组注射生理盐水。每隔一段时间，分别测定两组小鼠的血糖浓度，并记录；

③当出现低血糖症状后，A组注射葡萄糖溶液，B组注射生理盐水。每隔一段时间，分别测定两组小鼠的血糖浓度，并记录；

④对每组所得数据进行统计分析。

(2)

(3)①胰岛素促进肾小管对过滤液中葡萄糖的吸收

②胰岛B细胞分泌胰岛素增加，胰岛A细胞分泌胰高血糖素减少　抑制氨基酸等物质转化为葡萄糖

(1)实验思路的设计

①实验步骤与实验思路的区别：实验步骤的操作性强，而实验思路的概括性强。

②实验设计的思路

a．首先确定实验目的，判断是验证性实验还是探究性实验。

b．运用所学知识，找准实验原理，并要做到对原理理解透彻。

c．根据实验原理，对照实验目的，通过初步分析，确认变量。

d．结合实验所给的条件，选取适当的方法(简便性原则)，开始草拟具体步骤、方案，设计具体步骤后，要顺藤摸瓜，通过对实验结果(现象)的判断，分析综合得出实验结论。

e．实验设计中反应变量的确定和控制

设计实验时，应该根据实验目的和实验原理来确定对实验结果有影响的反应变量。同时，对其他无关变量或非研究变量应进行控制。对变量的控制所要遵循的原则是对照原则。

f．回归检验

看看自己设计的实验是否遵循科学性原则，紧扣实验原理来进行分析；是否有遗漏的地方；是否还有其他可能性存在，即检验实验的严密性、科学性。实验设计的检验过程最终应该对照实验原理，回归实验目的。

(2)实验步骤的分析纠错

步骤及操作错误分析主要有以下情况：

①漏做或顺序颠倒某个实验步骤；

②操作方法错误；

③有没有设置对照，如果有，看对照设计是否合理；

④实验是否遵循了单一变量原则；

⑤实验是否具有偶然性；

⑥有无更为简单的实验方案；

⑦实验能否顺利完成；

⑧实验的安全性如何。　

(3)实验步骤的完整书写

(4)实验结果的记录与分析

①柱形图的绘制方法

②表格的设计方法

③曲线图的绘制方法

 [题组突破]

考向一　实验思路的设计

1．(完善类)中药中所含的小檗碱降血糖效果明显，但人们对小檗碱的降糖机制尚有不同见解。为探究不同浓度小檗碱对降低血糖的作用和对胰岛素分泌量的影响，研究者提出了实验思路。请完善实验思路：

(1)取高血糖症小鼠若干只，随机分为A、B、C、D 4组。

(2)________________________________________________________________________。

(3)给A、B、C组小组分别饲喂125 mg/(kg·d)、100 mg/(kg·d)、75 mg/(kg·d)的小檗碱和等量不含小檗碱的饲料；给D组小鼠饲喂_________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)________________________，得出结论。

解析：根据实验目的“探究不同浓度小檗碱对降低血糖的作用和对胰岛素分泌量的影响”可知，自变量为小檗碱浓度，因变量为①对降低血糖的作用和②对胰岛素分泌量的影响。两个因变量分别转换成两个观察指标：①血糖浓度和②胰岛素分泌量。实验思路中缺少前测和后测(测量4组小鼠的血糖浓度和胰岛素分泌量)，缺少空白对照(饲喂等量不含小檗碱的饲料)，后测之后缺少“统计分析所得的数据”。

答案：(2)测量4组小鼠的血糖浓度和胰岛素分泌量

(3)等量不含小檗碱的饲料

(4)测量4组小鼠的血糖浓度和胰岛素分泌量

(5)统计分析所得的数据

2．(纠错类)某同学由温度能影响酶的活性联想到温度能否影响甲状腺激素的活性。为了探究这一问题，他做了一个实验。在实验步骤(1)(2)(3)中各有一处错误或不妥之处，请改正。

实验步骤：

(1)取三只相同的洁净玻璃缸，编上号，分别装上等量的蒸馏水、河水、自来水。

(2)取发育状况不同的15只蝌蚪，分成三等份，分别放入1、2、3号三只玻璃缸中，三只玻璃缸放在相同的适宜外界条件下培养。

(3)每天同时向1、2、3号玻璃缸中分别投入普通饲料、甲状腺激素制剂拌匀的饲料、用60 ℃温水处理1小时的甲状腺激素制剂拌匀的饲料。

(4)过几天比较蝌蚪的发育状况。

解析：(1)取三只相同的洁净玻璃缸，编上号，分别装上等量的河水。(2)取发育状况相同的15只蝌蚪，分成三等份，分别放入1、2、3号玻璃缸中，三只玻璃缸放在相同的适宜外界条件下培养。(3)每天同时向1、2、3号玻璃缸中分别投入等量的普通饲料、甲状腺激素制剂拌匀的饲料、用60 ℃温水处理1小时的甲状腺激素制剂拌匀的饲料。

答案：(1)“蒸馏水、河水，自来水”改为“河水”。

(2)“不同”改为“相同”。

(3)“投入”后加“等量”。

3．(2016·浙江4月选考)为研究某生物制剂(W)具有促进细菌B增殖的作用，请根据以下提供的实验材料，以细胞数变化为检测指标，提出实验思路，并预测实验结果。

实验材料：培养瓶若干个、液体培养基、W、细菌B、血细胞计数板、显微镜等。

(要求与说明：不考虑加入W后的体积变化等因素；细胞计数的具体操作过程不作要求；培养过程中不更换培养液；培养液成分变化不利于细菌B生长不作要求；实验条件适宜)

请回答：

实验思路：

解析：本实验的自变量是有无生物制剂W，所以实验中应分两组。实验中每组培养液的量要相等，实验组加一定量的生物制剂W。实验的因变量是细菌的数量，细菌的数量需要使用显微镜和血细胞计数板进行统计。因实验涉及数据分析，所以需要遵循实验的重复性原则，每组的实验数据需要至少测定三次然后取平均值。

答案：①取细菌B，经稀释后得到菌液，在显微镜下用血细胞计数板进行计数，并记录。

②取菌液分别接种于以下两组培养瓶中，每组若干瓶。

甲组：液体培养基

乙组：液体培养基＋W

③将上述两组样品培养一段时间后，分别取上述两组中的培养瓶内的菌液，在显微镜下用血细胞计数板分别进行计数，并记录。

④每隔一段时间重复③。

⑤对实验数据进行分析与处理。

考向二　实验结果的记录、分析与预测

4．(曲线类)(2018·浙江4月选考)对下列生物学实验进行结果预测或分析与讨论。

(1)在用血细胞计数板计数兔红细胞时，见到压在方格线上的细胞只计左线和上线上的细胞，以避免________，减少误差。

(2)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，注射胰岛素溶液和葡萄糖溶液的顺序应是__________________________________________。

②人体血液中胰岛素与胰高血糖素的摩尔比值，在不同生理状况下是不同的。当机体处于________状况时，该比值明显下降，此时机体物质代谢的变化是_______________________

________________________________________________________________________(答出2点即可)。

(3)某同学进行切除甲状腺对小鼠体长影响的实验，观测到切除甲状腺的幼年组小鼠体长增加明显低于未切除组，其机理是_________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)以某种实验小鼠为材料制备抗血清。

①欲获得某一种较高浓度的抗体，在你的实验思路中，关键是需对小鼠进行________________________________________________________________________。

为什么？________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②预测实验结果(以坐标曲线图形式表示实验结果)：

答案：(1)重复计数

(2)①先注射胰岛素溶液，后注射葡萄糖溶液

②低血糖　肝糖元(糖原)分解加强、脂肪分解加速

(3)切除甲状腺后，甲状腺激素浓度下降，导致物质代谢与能量转换下降

(4)①两次或多次注射相同抗原　因第二次或更多次注射相同抗原，会使小鼠产生更多的浆细胞，从而产生更多的抗体

②

5．(柱形图类)胰岛β细胞合成的胰岛素暂时储存在细胞内，当细胞受到信号刺激时才通过囊泡分泌到细胞外。为验证上述观点，请利用下列提供的材料用具，设计实验思路，预测实验结果，并进行相关分析与讨论。

材料用具：培养箱、培养瓶、胰岛β细胞、培养液、生理盐水、蛋白质合成抑制剂M、细胞内囊泡运输抑制剂N。

(要求与说明：培养液中葡萄糖浓度采用150 mg/dL的作用是作为刺激信号；M和N都是用生理盐水配制而成的；细胞培养和检测胰岛素含量的具体方法不作要求；实验条件适宜。)

设计一个坐标系，并用柱形图预测实验结果：

答案：实验思路：①取培养瓶若干个，分组如下：甲组：培养液＋胰岛β细胞＋生理盐水；乙组：培养液＋胰岛β细胞＋蛋白质合成抑制剂M；丙组：培养液＋胰岛β细胞＋细胞内囊泡运输抑制剂N。每组设置若干个重复样品。②各组样品在培养箱中培养一段合适的时间后，各取其中的几个样品，测定各组培养液中胰岛素的含量。③统计并分析所得数据。

预测实验结果：

6．(表格类)蜂毒素是工蜂毒腺分泌的多肽，有报道称蜂毒素对多种癌细胞具有强烈的杀伤作用。癌细胞在适宜的条件下进行体外培养，能够无限增殖。请依据所给条件完成以下实验设计。

实验材料：人乳腺癌组织、蜂毒素提取物制剂、胰蛋白酶制剂、细胞培养液等(其他材料、器具自定)。

实验思路：

①用胰蛋白酶消化乳腺癌组织中的_____________________________________________，

获得单细胞悬浮。

⋮

(1)写出本实验目的：探究___________________________________________________。

(2)补充实验思路。

(3)设计表格记录实验结果。

(4)若要研究蜂毒素对活体中癌细胞的作用，不能采用直接口服的方法，原因是________。

解析：(1)题干中“蜂毒素对多种癌细胞具有强烈的杀伤作用”是提示信息，只需将这句话稍加改动，使语句对题目的针对性加强即可作为答案。(2)①动物细胞间依靠胶原纤维和其他糖蛋白粘连在一起，要将其分开，需要用胰蛋白酶将其消化。②实验目的为探究蜂毒素的杀伤性，因此需要对加蜂毒素前后的细胞数目进行计数。③A组作为实验组，要额外添加蜂毒素制剂，B组为对照组，需添加等量细胞培养液。④计数细胞常用血细胞计数板计数法。(3)一个完整的表格应该包含表头、行含义和列含义。一般把实验目的稍加改动即可作为表头，行一般用组别或自变量定义，列一般用观测指标或因变量定义。本实验涉及两次计数，因此需额外将列再进行分隔。(4)蛋白质进入消化道会被分解失活，从而失去效用，因此蛋白质类药物均不能直接口服。

答案：(1)蜂毒素对乳腺癌细胞增殖的影响(或蜂毒素对乳腺癌细胞是否有杀伤作用)　(2)①胶原纤维和细胞外其他成分　②将单细胞悬浮液均分为A、B两组，统计每组中的细胞数量。　③A组添加适量的细胞培养液和适量的蜂毒素提取物制剂，B组添加等量的细胞培养液。　④在适宜的条件下培养相同的时间，利用血细胞计数板计数的方法统计细胞数量。　(3)如表

蜂毒素对乳腺癌细胞作用结果记录表

(4)蜂毒素化学本质为多肽，直接口服会被消化道内的相关酶水解失去活性

考向三　实验结论的获得

7．镉(Cd)是一种毒性很大的重金属元素，对植物的生长会造成伤害，外源钙(Ca)能否缓解Cd的毒害？现以洋葱为材料进行有关研究。

(1)实验结果如图所示。

(2)实验分析与讨论：

①A1、B1、C1、D1四组实验结果说明_______________________________________

________________________________________________________________________。

②A、B组实验结果说明：在低镉浓度条件下，外源Ca对洋葱的生长无明显影响；而C、D组实验结果则说明在中、高镉浓度条件下，___________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

③进一步研究发现，Ca与Cd竞争细胞表面有限的离子通道，当溶液中Ca和Cd同时存在时，Ca可显著地________，从而减轻Cd的毒害。

解析：(2)①表中数据显示，A1、B1、C1、D1四组，钙处理的浓度均为0，镉处理的浓度依次增大，而柱状图显示A1、B1、C1、D1四组的平均株高依次减小，因此该四组的实验结果说明一定范围内，镉浓度升高，对洋葱生长的抑制作用增强。②表中数据显示，C、D组分别用中镉浓度(100 μmol/L)、高镉浓度(300 μmol/L)处理，而柱状图显示C、D两组的平均株高均随钙处理浓度的升高而升高，因此该实验结果说明外源Ca能缓解Cd对洋葱生长的抑制作用，且外源Ca浓度越高，缓解作用越明显。③已知Ca与Cd竞争细胞表面有限的离子通道，依题意并结合对②的分析可知，当溶液中Ca与Cd同时存在时，Ca可显著地降低细胞对Cd的吸收，从而减轻Cd的毒害。

答案：(2)①一定范围内，镉浓度升高，对洋葱生长的抑制作用增强

②外源Ca能缓解Cd对洋葱生长的抑制作用，且外源Ca浓度越高，缓解作用越强

③降低细胞对Cd的吸收

课后作业

1．试判断下列实验分别是属于什么对照类型？实验组和对照组分别是什么？

(1)在“探究影响酶活性的因素”实验中：1号试管加1 mL蒸馏水；2号试管加1 mL盐酸；3号试管加1 mL NaOH溶液。

(2)“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验。

(3)“肺炎双球菌转化实验”中以下两组实验：

①S型细菌DNA＋R型细菌S型菌落＋R型菌落；

②S型细菌DNA＋DNA水解酶＋R型细菌R型菌落。

(4)在“植物向重力性生长的向性”实验中，将玉米种子放置在不同的方向。

(5)在“动物激素饲喂小动物”的实验中，甲组饲喂甲状腺激素，乙组饲喂甲状腺激素抑制剂，丙组不饲喂药剂。

答案：(1)属于空白对照。对照组为1号试管，实验组为2号和3号试管。

(2)属于自身对照。实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实验组。

(3)属于条件对照。①为实验组，②为对照组。

(4)属于相互对照。没有单独的对照组，而是几个实验组相互对照。

(5)属于条件对照同时具备空白对照。甲组为实验组，乙组为条件对照，丙组为空白对照。

2．(2017·浙江11月选考)为了研究海拉细胞的细胞增殖，以总细胞数和细胞分裂指数(细胞群体中分裂细胞所占的百分比)为测定指标，完善实验思路，预测实验结果并进行分析与讨论。

(要求：细胞培养至培养液中营养物质不足。实验思路涉及的主要用具须写出，但具体操作过程不作要求。实验条件适宜)

回答下列问题：

(1)完善实验思路：

①将已知细胞密度的海拉细胞悬液，用移液管加入各个含培养液的培养瓶中，然后置于CO2培养箱中培养。

②________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

③对所得数据进行统计与处理。

(2)预测实验结果(以坐标曲线图形式表示实验结果)：

(3)分析与讨论：

①细胞计数时，见到压在方格线上的细胞如何计数？__________________。

②若要得到大量的G1期细胞，可采用的方法是____________，原因是______________

________________________________________________________________________。

③若为了检测某种药物对该细胞的增殖有促进作用，可在培养液中加入同位素标记的物质是________________________________________________________________________，

原因是__________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案：(1)②每隔一段时间，用血细胞计数板在显微镜下计数并记录，同时制作临时装片，在显微镜下观察与计数分裂相细胞并记录

(2)

(3)①只计左线和上线上的细胞

②减少培养液中的营养物质成分　由于原料缺少使细胞合成有关物质如RNA和蛋白质等受阻，而停滞于G1期

③胸腺嘧啶脱氧核苷　胸腺嘧啶脱氧核苷是DNA合成的原料，其进入细胞的量可反映细胞的增殖情况

3．细胞分裂素溶液对离体绿色子叶的鲜重增加和保绿作用，可通过测定鲜重和叶绿素含量随时间的变化来衡量。为了验证5 μg·mL－1的细胞分裂素溶液具有该作用，请根据以下提供的实验材料和用具完善实验思路。

实验材料和用具：符合要求的离体黄瓜绿色子叶若干、5 μg·mL－1的细胞分裂素溶液、蒸馏水、培养皿等所需材料和用具。

(要求与说明：实验持续72 h，每24 h测定一次，具体操作过程和测定方法不作要求。)

实验思路：

①选大小、状态一致的黄瓜绿色子叶140片，先取其中20片子叶依次测定________，并记录。剩余120片均分为A、B两组，每组设三个培养皿，各放入20片子叶。

②A组各培养皿加入适量5 μg·mL－1的细胞分裂素溶液，B组各培养皿加入________。

③盖上培养皿盖，置于黑暗及其他适宜条件下培养。

④________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

⑤对所得实验数据进行分析与处理。

解析：根据实验目的“细胞分裂素溶液对离体绿色子叶的鲜重增加和保绿作用”可知，自变量为有无细胞分裂素，两个因变量为①鲜重增加和②保绿作用。根据题干信息可知，两个观察指标分别为①鲜重和②叶绿素含量。根据实验的逻辑顺序可知，必须先测定鲜重，后测定叶绿素含量。黄瓜绿色子叶140片，每组20片子叶，可以分成7组。取其中1组测定鲜重和叶绿素含量，作为空白对照组。另外6组都进行黑暗处理，其中A组(3组)加入细胞分裂素溶液，B组(另外3组)加入等量蒸馏水。根据要求与说明“实验持续72 h，每24 h测定一次”，每24 h从A、B组各取一个培养皿中的20片子叶，依次测定鲜重和叶绿素含量，并记录。

答案：①鲜重和叶绿素含量(次序不能调换)

②等量蒸馏水

④每24 h从A、B组各取一个培养皿中的20片子叶，依次测定鲜重和叶绿素含量，并记录

4．乙酰胆碱与学习记忆密切相关。回答下列问题：

(1)乙酰胆碱通过________方式从突触前膜释放，体现了细胞膜具有______________的结构特点。

(2)一氧化氮也是一类重要的化学递质，根据其化学特性，推测它的释放方式是________。

(3)一氧化氮合酶(NOS)能促进细胞内一氧化氮的合成。为探究DHA(“脑黄金”)增加学习记忆的分子机制，某科研团队制定了以下实验计划：

材料与试剂：DHA油脂，棕榈油(不含DHA)，普通饲料，初断乳大鼠。

实验步骤：

第一步：将初断乳大鼠随机分成4组，编号A，B，C，D。

第二步：每日经口灌胃食物，组成见表。

第三步：饲养8周后，测定脑组织中AChE、NOS活性，结果如下：

回答下列问题：

①完成第二步的实验步骤：_______________________________________________

________________________________________________________________________。

②实验中A组的作用是________________，实验中选用初断乳大鼠而不选用成熟大鼠的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

③根据结果绘制柱状图。

解析：(1)大分子物质进出细胞的方式是胞吞、胞吐，细胞膜的结构特点是具有流动性。(2)一氧化氮属于气体分子，进出细胞的方式属于扩散。(3)DHA位于油脂之中，为了排除油脂对实验的干扰，B组实验采用普通饲料＋棕榈油。A组实验为空白对照；成熟大鼠发育完全，学习记忆能力不易受外界因素影响。

答案：(1)胞吐　流动性　(2)扩散　(3)①普通饲料＋棕榈油　②空白对照　成熟大鼠发育完全，学习记忆能力不易受外界因素影响

③

5．(2018·浙江11月选考)以实验动物蛙为材料，开展神经系统结构与功能的研究。

(要求与说明：简要写出实验思路，具体实验操作过程不作要求，实验条件适宜)

回答下列问题：

(1)关于反射弧分析的实验及有关问题如下：为验证脊蛙屈腿反射(属于屈反射)的反射弧是完整的，实验思路是用1%H2SO4溶液刺激蛙一侧后肢的趾尖，出现屈腿，说明反射弧完整。验证刺激感受器与产生屈腿不是同时发生的实验思路是________________________________。刺激感受器与产生屈腿不是同时发生的主要原因有____________________________、____________________________。若某反射从刺激感受器到效应器出现反应的时间比屈腿反射的长，其主要原因是__________________________________。若用5%H2SO4溶液刺激蛙一侧后肢的趾尖后，再用1%H2SO4溶液刺激该趾尖，没有观察到屈腿其原因是____________________________。

(2)神经细胞和肌肉细胞的细胞内Na＋浓度均低于细胞外，K＋浓度均高于细胞外，但这两种细胞内的Na＋浓度不同，K＋浓度也不同。实验证明蛙下肢的一条肌肉直接与该肌肉相连的神经接触，引起该肌肉收缩，其主要原因是____________________________________。若取上述一段神经，用某种药物处理阻断了Na＋通道，然后刺激该神经，其动作电位将________。

(3)将蛙坐骨神经纤维置于生理溶液中，测得其静息膜电位为－70 mV，若在一定范围内增加溶液中的K＋浓度，并测量膜电位变化。预测实验结果(以坐标曲线图形式表示实验结果)。

解析：(1)要验证刺激感受器与产生屈腿不是同时发生，只需测定两者之间存在时间差即可，故实验思路为用1%H2SO4溶液刺激该蛙一侧后肢的趾尖，测定刺激感受器开始到出现屈腿的时间，有时间差，则验证两者不是同时发生。刺激感受器和效应器发生屈腿之间存在时间差的主要原因为：兴奋通过突触的传递需要时间，兴奋在神经元上的传导需要时间，而两者中前者的时间远大于后者。故若某反射从刺激感受器到效应器出现反应的时间比屈腿反射长，主要原因是该反射的反射弧中的突触比屈腿反射多，也就是说组成该反射弧的神经元级数(神经元数量)比屈腿反射的反射弧多。若用5%H2SO4溶液刺激蛙一侧后趾的趾尖后，再用1%H2SO4溶液刺激该趾尖，没有观察到屈腿，则考虑该反射的反射弧中的某环节受损。从实验处理可知，只有感受器可能出现了损伤(因H2SO4浓度过高，导致趾尖皮肤受损)。(2)实验结果表明蛙下肢的一条肌肉直接与该肌肉相连的神经接触，会引起肌肉收缩，也就是说肌肉细胞中会产生动作电位。而产生动作电位的直接条件为膜电位变小，达到阈电位。由题干可知，神经细胞和肌肉细胞的细胞内Na＋浓度不同、K＋浓度也不同，而神经细胞和肌肉细胞所处的内环境均为组织液，故细胞外的Na＋、K＋浓度相同。因此，两者静息电位不同。因为两者存在电位差，直接接触时相当于神经细胞和肌肉细胞之间形成了电突触，使肌肉细胞产生动作电位，从而肌肉兴奋收缩。(3)神经元未受刺激时，神经细胞膜对K＋的通透性大，K＋大量外流，导致膜内外电位表现为外正内负。神经元受刺激时，神经细胞膜对Na＋的通透性增大，Na＋大量内流，导致膜内外表现为外负内正，产生动作电位，也就是说Na＋通道的开放与动作电位的产生之间不仅有时间上先后的关系，还有因果上的联系。所以用某种药物阻断了Na＋通道，刺激该神经，其动作电位将无法产生。题干中的膜电位，指的是静息电位。静息电位与K＋的外流有关，又因为K＋的外流是易化扩散，故随着膜外(也就是溶液中)K＋浓度的增加，膜内外K＋的浓度差变小，从而影响K＋的外流，使静息电位的绝对值变小。又因为静息电位为负值，故随着溶液中K＋浓度的增大，静息电位变大，但始终小于0。

答案：(1)用1%H2SO4溶液刺激该蛙一侧后肢的趾尖，测定刺激感受器开始到出现屈腿的时间，有时间差，说明不是同时发生的　兴奋通过突触的传递需要时间　兴奋在神经元上的传导需要时间　组成该反射弧的神经元级数比屈腿反射的多　感受器受损

(2)神经和肌肉是两种不同的组织，存在电位差　无法产生

(3)

6．某同学为研究腺垂体的功能，提出以下实验思路：

①将若干健康的、生理状况相同的小鼠随机均分为2组。A组：每只小鼠注射适量且等量的促甲状腺激素；B组：每只小鼠注射适量且等量的促甲状腺激素抑制剂。

②实验开始时和实验中每隔一段时间，分别测定每只小鼠血液中甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素的浓度，并记录。

③对所测得的数据进行统计分析。

要求与说明：促甲状腺激素抑制剂能与促甲状腺激素结合使促甲状腺激素失去活性；实验持续时间合适；实验条件均适宜。

请回答下列问题：

(1)本实验的目的是____________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)预测实验结果(请在坐标系中绘出甲状腺激素浓度和促甲状腺激素释放激素浓度的变化曲线)：

(3)分析与讨论：

①用甲状腺激素浓度作为检测指标的依据是____________________________________

________________________________________________________________________。

②注射促甲状腺激素后，小鼠血液中促甲状腺激素释放激素浓度发生变化的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

③上述分组时，还可增设C组作为对照组，C组：_____________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)据题干和图示可知，本题结果测定的是每只小鼠血液中甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素的浓度，即因变量；两组注射的分别是促甲状腺激素和促甲状腺激素抑制剂，其中促甲状腺激素抑制剂可以使促甲状腺激素失活，故自变量是有无促甲状腺激素；所以实验目的是探究促甲状腺激素对小鼠甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素分泌的影响。(2)画图时注意促甲状腺激素释放激素浓度的变化要滞后于甲状腺激素浓度的变化，注射物失效后，4条曲线都需要向正常水平靠近(可以不到正常水平)。(3)①由于促甲状腺激素具有促进甲状腺合成与分泌甲状腺激素的功能，所以可用甲状腺激素的浓度作为检测指标。②小鼠注射促甲状腺激素后，甲状腺激素分泌增加，甲状腺激素通过负反馈调节作用，抑制下丘脑合成与分泌促甲状腺激素释放激素，导致血液中的促甲状腺激素释放激素浓度下降；当外源性促甲状腺激素失效后，甲状腺激素降到正常浓度，促甲状腺激素释放激素也随后上升到正常浓度。③实验需要设置空白对照，可增设C组，给C组中小鼠注射适量且等量的生理盐水。

答案：(1)探究促甲状腺激素对小鼠甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素分泌的影响　(2)如图所示

(3)①促甲状腺激素具有促进甲状腺合成与分泌甲状腺激素的功能　②小鼠注射促甲状腺激素后，甲状腺激素分泌增加，甲状腺激素通过负反馈调节作用，抑制下丘脑合成与分泌促甲状腺激素释放激素，导致血液中的促甲状腺激素释放激素浓度下降；当外源性促甲状腺激素失效后，甲状腺激素降到正常浓度，促甲状腺激素释放激素随后也上升到正常浓度　③每只小鼠注射适量且等量的生理盐水

7．为探究氧气浓度对呼吸作用强度的影响，某兴趣小组利用肝细胞培养液设计了如图所示的装置进行实验。实验前分别准备O2含量为5%、10%、15%、20%、25%的氧气瓶，按图进行安装，实验前关闭氧气阀。打开氧气阀向培养液通气，同时计时。30 min后，关闭氧气阀，取出广口瓶中的澄清石灰水溶液，经洗涤干燥称量后得到数据如表：

回答下列问题：

(1)本实验的实验原理是___________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)实验中的自变量是___________________，因变量是___________________________。

(3)为确保实验数据的可信度，应该将每组实验________________________，表中的沉淀质量应该代表________________________。

(4)能否用酵母菌细胞代替肝细胞进行实验？________，为什么？____________________

________________________________________________________________________。

(5)肝细胞培养一段时间后，发现细胞都呈___________________________________

生长状态，当细胞________________________________________时即停止生长。

(6)整个细胞培养过程需要在________条件下进行，温度控制在________±0.5 ℃。

解析：本题考查实验的误差校正、实验原理和变量控制，以及不同O2浓度对呼吸作用强度的影响。动物细胞的厌氧呼吸只能产生乳酸，没有CO2生成，需氧呼吸产生CO2和水，CO2与澄清的石灰水反应生成CaCO3沉淀，将溶液洗涤干燥称重可以得到沉淀的质量，CO2浓度不同，呼吸作用强度也不同，产生的沉淀质量也就不同，因此单位时间产生沉淀的量可以代表呼吸作用强度，这就是实验设计的原理。不同浓度的O2就是自变量，为消除系统误差，应保证温度、无菌、培养液的体积和浓度等无关变量一致；要校正偶然误差，必须重复进行至少3次实验，然后求平均值，以增加实验的可信度。动物细胞培养时一定要在无菌条件下进行，动物细胞生长总是贴着瓶壁生长，而且只有一层细胞，当细胞相互接触时就停止生长，即接触抑制，动物细胞培养的适宜温度在37 ℃左右。如果用酵母菌细胞代替肝细胞，在缺氧情况下进行厌氧呼吸也会产生CO2，增加了系统误差，降低了实验的可信度。

答案：(1)肝细胞厌氧呼吸产生乳酸，需氧呼吸产生CO2和水，CO2与澄清的石灰水反应生成CaCO3沉淀，相同时间内产生沉淀的多少代表呼吸作用强度的大小　(2)不同浓度的O2　单位时间内产生的CaCO3沉淀质量　(3)进行3次重复实验　多次实验的平均值　(4)不能　因为酵母菌进行厌氧呼吸也产生CO2，会对实验结果产生干扰　(5)单层贴壁　相互接触　(6)无菌　37