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2023届高考生物二轮复习设计类实验学案含答案
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这是一份2023届高考生物二轮复习设计类实验学案含答案，共33页。
第三讲 设计类实验
1．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。
2．三段法分析实验原理
(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。
3．实验变量控制原则
(1)自变量的控制原则——单一变量原则。
(2)无关变量控制原则——等量适宜原则。
(3)因变量的控制原则——可观测性原则。
4．“四步法”规范书写实验步骤
(1)取材分组编号(设置对照实验)。
(2)对不同的对象施以不同的处理(控制自变量)。
(3)给以相同且适宜的条件(控制无关变量)。
(4)实验结果的观察与记录(因变量的预测)。
5．实验结果的预测
(1)探究性实验结果的预测对应假设，常需分类讨论，实验结论要根据可能的实验结果进行分析。
(2)验证性实验的结果与相应结论只需考虑一种情况。一般只有一个结果和一个相应的结论，且结论就在题目中，如“验证……”“证明……”等。实验结论对应实验目的应得出肯定结论。
6．“五看法”评价实验设计题
核心考点一 阐述实验原理
考题解密
1．(2021·1月浙江选考)1897年德国科学家毕希纳发现，利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵；还有研究发现，乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助。某研究小组为验证上述结论，利用下列材料和试剂进行了实验。
材料和试剂：酵母菌、酵母汁、A溶液(含有酵母汁中的各类生物大分子)、B溶液(含有酵母汁中的各类小分子和离子)、葡萄糖溶液、无菌水。
实验共分6组，其中4组的实验处理和结果如下表。
组别
实验处理
实验结果
①
葡萄糖溶液＋无菌水
－
②
葡萄糖溶液＋酵母菌
＋
③
葡萄糖溶液＋A溶液
－
④
葡萄糖溶液＋B溶液
－
注：“＋”表示有乙醇生成，“－”表示无乙醇生成
回答下列问题：
(1)除表中4组外，其他2组的实验处理分别是： 葡萄糖溶液＋酵母汁 ； 葡萄糖溶液＋A溶液＋B溶液 。本实验中，这些起辅助作用的小分子和离子存在于酵母菌、 酵母汁和B溶液 。
(2)若为了确定B溶液中是否含有多肽，可用 双缩脲 试剂来检测。若为了研究B溶液中离子M对乙醇发酵是否是必需的，可增加一组实验，该组的处理是 葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了离子M的B溶液 。
(3)制备无细胞的酵母汁，酵母菌细胞破碎处理时需加入缓冲液，缓冲液的作用是 保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH ，以确保酶的活性。
(4)如何检测酵母汁中是否含有活细胞？(写出2项原理不同的方法及相应原理) 染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透过性；酵母汁接种培养观察，原理是酵母菌可以繁殖 。
【解析】 (1)结合分析可知：为验证上述无细胞的酵母汁可以进行“乙醇发酵”及“乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助”的结论，还需要加设两组实验，一组为葡萄糖溶液＋酵母汁(预期实验结果为有乙醇生成)，另外一组为葡萄糖溶液＋A溶液(含有酵母汁中的各类生物大分子，包括相关酶)＋B溶液(含有酵母汁中的各类小分子和离子)，此组预期结果为有乙醇生成；本实验中，起辅助作用的小分子和离子可在酵母菌(细胞中含有各类物质)、酵母汁和B溶液(含有酵母汁中的各类小分子和离子)中存在。(2)多肽用双缩脲试剂进行检测；据题干信息可知，M离子存在于B溶液中，故为验证M对乙醇发酵是否为必需的，则应加设一组实验，即葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了离子M的B溶液；若有乙醇生成，则证明M不是必须的，若无乙醇生成，则证明M是必须的。(3)酶的作用条件温和，需要适宜的温度和pH等条件，实验中缓冲液的作用是保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH。(4)检测酵母汁中是否含有活细胞的方法有：染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透过性，若为死细胞，则能被染色；酵母汁接种培养观察，原理是酵母菌可以繁殖，一段时间后若酵母菌数量增加，则含有活细胞。
变式突破
1．(2021·全国甲卷高考真题)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA－Pα～Pβ～Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链)，对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。
回答下列问题：
(1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是 dATP脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成DNA的原料之一 。
(2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品，在混合操作之前去除了样品中的RNA分子，去除RNA分子的目的是 防止RNA分子与染色体DNA的W基因片段发生杂交 。
(3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合，需要通过某种处理使样品中的染色体DNA 解旋 。
(4)该研究人员在完成上述实验的基础上，又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测，在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA，这种酶是 DNA酶 。
【解析】 (1)dA－Pα～Pβ～Pγ脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成DNA的原料之一。因此研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P。(2)RNA分子也可以与染色体DNA进行碱基互补配对，产生杂交带，从而干扰32P标记的DNA片段甲与染色体DNA的杂交，故去除RNA分子，可以防止RNA分子与染色体DNA的W基因片段发生杂交。(3)DNA分子解旋后的单链片段才能与32P标记的DNA片段甲进行碱基互补配对，故需要使样品中的染色体DNA解旋。(4)DNA酶可以水解DNA分子从而去除了样品中的DNA。
2．果蝇的眼色伊红、淡色和乳白分别由复等位基因e、t和i控制，复等位基因不位于Y染色体上。研究小组做了如下杂交实验。
P：淡色眼(♀)×伊红眼(♂)→F1：伊红眼(♀)：乳白眼(♂)：淡色眼(♂)＝2：1：1。
据此回答问题：
(1)基因e、t和i之间的显隐性关系为 基因e对基因t为完全显性，基因t对基因i为完全显性，基因e对基因i为完全显性 ，若只考虑眼色的遗传，雄果蝇基因型有 3 种。
(2)F1中雄果蝇出现乳白眼和淡色眼两种表型的原因是 亲本雌果蝇产生了Xt和Xi两种雌配子，则F1中雄果蝇基因型为XtY和XiY 。
(3)如图表示某雄果蝇某一时期的细胞分裂图像，图中细胞的名称是 次级精母细胞 。如果图中M染色体某一位置上的基因为e，N染色体相同位置上的基因为E，其原因是 精原细胞发生了基因突变 。
【解析】 (1)杂交亲本为“淡色眼(♀)×伊红眼(♂)”，F1表型及比例为“伊红眼(♀)：乳白眼(♂)：淡色眼(♂)＝2：1：1”，说明发生了性状分离，子代中出现亲本中没有的性状(乳白眼)为隐性性状，即乳白眼相对于淡色眼和伊红眼是隐性性状；使F1中伊红眼占2份，说明伊红眼相对于淡色眼为显性，因此基因e、t和i之间的显隐性关系为基因e对基因t为完全显性，基因t对基因i为完全显性，基因e对基因i为完全显性。由于F1中眼色性状有明显的性别差异，且试题已经给出相关基因不在Y染色体上，则三个与眼色有关的基因只位于X染色体上。只考虑眼色的遗传，雄果蝇的基因型有3种：XeY、XtY、XiY。(2)亲本中雌果蝇的基因型为XtXi，产生的卵细胞有Xt和Xi两种，则F1中雄果蝇的基因型为XtY和XiY，表型分别为淡色眼和乳白眼。或者表述为“亲本雌果蝇产生了Xt和Xi两种配子”。(3)图中所示细胞的姐妹染色单体已经分开成为2条染色体，且共有8条染色体(果蝇体细胞中有8条染色体)，故该细胞处于减数第二次分裂的后期，处于此时期的雄果蝇体内细胞的名称是次级精母细胞；图中M染色体某一位置上的基因为e，N染色体相同位置上的基因为E，二者为等位基因，由于染色体片段没有发生互换(Y染色体上无相关基因)，出现这一现象的原因就只能是发生了基因突变(不能回答“突变”，因为突变包括基因突变和染色体变异)，基因突变最可能发生在精原细胞DNA复制期。
核心考点二 实验思路与实验步骤的设计
考题解密
2．(2022·浙江6月，30)为研究物质X对高血糖症状的缓解作用，根据提供的实验材料，完善实验思路，预测实验结果，并进行分析与讨论。
实验材料：适龄、血糖正常的健康雄性小鼠若干只，药物S(用生理盐水配制)，物质X(用生理盐水配制)，生理盐水等。(要求与说明：实验中涉及的剂量不作具体要求。小鼠血糖值>11.1 mmol/L，定为高血糖模型小鼠。饲养条件适宜)
回答下列问题：
(1)完善实验思路：
①适应性饲养：选取小鼠若干只，随机均分成甲、乙、丙3组。正常饲养数天，每天测量小鼠的血糖，计算平均值。
②药物S处理：
甲组：每天每只小鼠腹腔注射一定量生理盐水
乙组：每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S
丙组： 每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S
连续处理数天，每天测量小鼠的血糖，计算平均值，直至建成高血糖模型小鼠。
③物质X处理：
甲组： 每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水
乙组：每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水
丙组： 每天每只小鼠灌胃一定量物质X
连续处理若干天，每天测量小鼠的血糖，计算平均值。
(2)预测实验结果：
设计一张表格，并将实验各阶段的预期实验结果填入表中。
(3)分析与讨论：
已知药物S的给药途径有腹腔注射和灌胃等，药物S的浓度和给药途径都会影响高血糖模型小鼠的建模。若要研究使用药物S快速建成高血糖模型小鼠，则可通过 设置一系列浓度梯度的药物S，每个浓度进行不同的给药途径，比较不同组合建模成功所需的时间 ，以确定快速建模所需药物S的适宜浓度和给药途径的组合。
【答案】 (2)
组别
实验阶段
适应性饲养
药物S处理
物质X处理
甲组
正常
正常
正常
乙组
正常
逐渐升高至>
11．1 mmol/L
>11.1mmol/L
丙组
正常
逐渐升高至>
11．1 mmol/L
逐渐下降，但高
于正常水平
【解析】 (1)适应性饲养使小鼠适应实验环境，正常饲养小鼠数天，甲乙丙三组的血糖值正常。药物S处理时甲组：每天每只小鼠腹腔注射一定量生理盐水，则甲组作为对照组。该实验的目的是研究物质X对高血糖症状的缓解作用，需要药物处理乙组和丙组使小鼠出现高血糖症状，因此药物S处理时乙组和丙组：每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S。在物质X处理时乙组作为对照组，丙组作为实验组，一组给物质X，一组没有物质X，以探究物质X对高血糖症状的缓解作用。物质X处理时，遵循实验单一变量，乙组给药途径是灌胃，则甲组作为空白对照，甲组每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水；乙组：每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水；丙组：每天每只小鼠灌胃一定量物质X。(2)该实验将小鼠分为甲、乙、丙3组，进行三个阶段实验，即适应性饲养阶段、药物S处理、物质X处理，记录血糖值变化。正常饲养数天，甲乙丙三组的血糖值正常。甲组作为对照组，均是生理盐水处理，因此甲组在药物S处理和物质X处理时所测得的血糖值正常；乙小鼠血糖值>11.1 mmol/L，定为高血糖模型小鼠，药物S处理阶段，乙组小鼠腹腔注射一定量药物S，会使血糖升高，逐渐升高至>11.1 mmol/L；物质X处理阶段乙组小鼠灌胃一定量生理盐水，不会缓解高血糖症状，血糖值依然>11.1 mmol/L；药物S处理阶段，丙组小鼠腹腔注射一定量药物S，会使血糖升高，逐渐升高至>11.1 mmol/L；如果物质X对高血糖症状有缓解作用，则物质X处理阶段丙组小鼠的血糖值逐渐下降，但高于正常水平。实验各阶段的预期实验结果如表所示(实验各阶段的小鼠血糖值变化)
组别
实验阶段
适应性饲养
药物S处理
物质X处理
甲组
正常
正常
正常
乙组
正常
逐渐升高至>
11．1 mmol/L
>11.1mmol/L
丙组
正常
逐渐升高至>
11．1 mmol/L
逐渐下降，但高
于正常水平
(3)要使用药物S快速建成高血糖模型小鼠，需要明确快速建模成功所需的药物S浓度，同时也需要确定哪种给药途径能快速建模成功，因此将具体的药物S浓度和给药途径组合起来以确定快速建模成功所需的时间，可通过设置一系列浓度梯度的药物S，每个浓度进行不同的给药途径，比较不同组合建模成功所需的时间，以确定快速建模所需药物S的适宜浓度和给药途径的组合。
变式突破
3．(2022·武威模拟)固氮过程主要是在共生体植物根部特化的结构——根瘤中进行的。根瘤菌可以侵染根部表层细胞，诱导苜蓿根部根瘤的形成。有植物生理学家推测，根瘤菌产生细胞分裂素诱导了根瘤的形成。请以提供的苜蓿幼苗、根瘤菌、清水、适宜浓度的细胞分裂素溶液等，写出能验证该推测的实验思路、预期实验结果和结论。
(1)实验思路： 将苜蓿苗平均分成甲、乙、丙、丁四组；甲组接种一定数量根瘤菌，乙组用培养过根瘤菌的培养液处理，丙组用适宜浓度的细胞分裂素处理，丁组用清水处理；相同时间后记录根瘤的产生情况 。
(2)预期的实验结果及结论： 若甲、乙、丙组根瘤的产生情况相近，丁组不产生根瘤，说明推测合理；若甲产生根瘤，乙、丙、丁都没有产生，说明推测不合理 。
【解析】 (1)实验思路：将苜蓿幼苗平均分成甲、乙、丙、丁四组；甲组接种一定数量根瘤菌，乙组用培养过根瘤菌的培养液处理，丙组用适宜浓度的细胞分裂素处理，丁组用清水处理；相同时间后记录根瘤的产生情况。(2)预期的实验结果及结论：若甲、乙、丙组根瘤的产生情况相近，丁组不产生根瘤，说明推测合理；若甲产生根瘤，乙、丙、丁都没有产生，说明推测不合理。
4．(2022·马鞍山模拟)研究发现GTSE1基因在原发性肝癌细胞中表达量的明显升高会导致肝癌细胞对化疗药物5-氟尿嘧啶(5-FU)的敏感性下降。为了验证上述结论，某同学进行了如下实验。实验材料：肝癌细胞株Hep-G2，培养液，siRNA(可与GTSE1的mRNA形成双链)，5-氟尿嘧啶(5-FU)溶液，卡式瓶，比浊计，生理盐水等。
(说明：实验条件适宜；每隔24 h测定一次，连续培养48 h；siRNA转入和相关物质含量测定具体方法不作要求)
(1)实验思路：
①取卡式瓶若干， 平均分为三组，编号甲、乙、丙，分别加入等量的肝癌细胞株Hep-G2和培养液，同时测定各组中混浊度和GTSE1蛋白含量 。
②分组处理如下：甲组加入适量生理盐水， 乙组加入等量的5-FU溶液，丙组用siRNA转染后再加入等量的5-FU溶液 。
③将各组材料置于CO2培养箱中培养48 h，测定各组混浊度和GTSE1蛋白含量。
④统计并分析实验数据。
(2)预测实验结果。(以柱形图的形式呈现，初始值直接标注于坐标轴上)
(3)分析与讨论：
①5-FU作为常用的抗癌药物，可直接作为 RNA合成(或转录) 的原料，也可转变为氟尿嘧啶脱氧核苷酸，进而影响 DNA复制 。
②siRNA抑制肝癌细胞增殖的机理可能是 与GTSE1的mRNA结合导致无法翻译出GTSE1蛋白 。
【答案】 (2)
【解析】 (1)实验思路：①取卡式瓶若干，平均分为三组，编号甲、乙、丙，分别加入等量的肝癌细胞株Hep-G2和培养液，同时测定各组中混浊度和GTSE1蛋白含量。②分组处理如下：甲组加入适量生理盐水，乙组加入等量的5-FU溶液，丙组用siRNA转染后再加入等量的5-FU溶液。③将各组材料置于CO2培养箱中培养48 h，测定各组混浊度和GTSE1蛋白含量。④统计并分析实验数据。(2)预测实验结果：甲组作为对照，GTSE1蛋白含量多，又缺少5-氟尿嘧啶(5-FU)溶液的作用，导致该组混浊度最高。乙组虽然GTSE1蛋白含量和甲一样多，但是有5-氟尿嘧啶(5-FU)溶液的作用，所以其浑浊度比甲组的低。丙组用siRNA转染后又加入等量的5-FU溶液，GTSE1蛋白含量最少，所以混浊度最低(图示见答案)。(3)分析与讨论：①5-FU作为常用的抗癌药物，可直接作为RNA合成(或转录)的原料，从而影响翻译过程，也可转变为氟尿嘧啶脱氧核苷酸，进而影响DNA复制。②siRNA可与GTSE1的mRNA形成双链，siRNA抑制肝癌细胞增殖的机理可能是与GTSE1的mRNA结合，导致GTSE1的mRNA无法翻译出GTSE1蛋白，使肝癌细胞对5-氟尿嘧啶(5-FU)敏感，抑制它的增殖。
核心考点三 准确表达实验结果和实验结论
考题解密
3．(2021·湖北，21)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合，酶的活性能恢复)；另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。
实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋(人工合成半透膜)，试管，烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。
(1)实验设计思路
取 2 支试管(每支试管代表一个组)，各加入等量的酶A溶液，再分别加等量 甲物质溶液、乙物质溶液 ，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。
(2)实验预期结果与结论
若出现结果①： 透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高 。
结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②： 透析前后，两组的酶活性均不变 。
结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③： 加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变 。
结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④： 加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高 。
结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。
【解析】 (1)分析题意可知，实验目的为探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，则实验的自变量为甲乙物质的有无，因变量为酶A的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：
取2支试管各加入等量的酶A溶液，再分别加入等量甲物质溶液、乙物质溶液(单一变量和无关变量一致原则)；一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。(2)据题意可知，物质甲和物质乙对酶A的活性有抑制，但作用机理未知，且透析前有物质甲和乙的作用，透析后无物质甲和物质乙的作用，前后对照可推测两种物质的作用机理，可能的情况有：①若甲、乙均为可逆抑制剂，则酶的活性能恢复，故透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高。②若甲、乙均为不可逆抑制剂，则两组中酶的活性均不能恢复，故透析前后，两组的酶活性均不变。③若甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂，则甲组中酶的活性可以恢复，而乙组不能恢复，故加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变。④若甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂，则甲组中酶的活性不能恢复，而乙组能恢复，故加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高。
变式突破
5．(2022·梧州模拟)有些果实在生长结束、成熟开始时，会出现呼吸强度突然升高的现象，称为“呼吸峰值”。请回答下列有关植物代谢的问题：
(1)植物的生长发育过程，从根本上讲是 基因组在一定时间和空间上程序性表达 的结果。
(2)研究发现在果实成熟过程中，细胞呼吸速率发生变化出现“呼吸峰值”，与乙烯有关。若利用乙烯的合成抑制剂进一步验证该激素与出现“呼吸峰值”的关系，进行如下实验，请补充实验步骤，并预测实验结果：
①挑选足量的无破损、生理状态一致的苹果，随机均分成A、B两组；
②A组(对照组)在 蒸馏水 中浸泡，B组在 等量一定浓度的乙烯合成抑制剂 中浸泡，处理相同时间后取出；
③从A、B两组中取出等量的苹果，分别放入两个相同的密闭容器内；
④利用仪器监测实验开始及之后每隔一小时容器内 CO2浓度 的变化，记录数据并进行比较。
实验结果： 与对照组(A组)相比，实验组(B组)的“呼吸峰值”出现延迟 。
【解析】 (1)植物的生长发育过程，从根本上讲是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果。(2)在果实成熟过程中，细胞呼吸速率发生变化出现“呼吸峰值”，与乙烯有关。可设计如下实验。实验步骤：①挑选足量的无破损、生理状态一致的苹果，随机均分成A、B两组；②A组在蒸馏水中浸泡，B组在等量一定浓度的乙烯合成抑制剂中浸泡，处理相同时间后取出；③从A、B两组中取出等量的苹果，分别放入两个相同的密闭容器内；测定CO2浓度，记录数据并进行比较。实验结果：与对照组(A组)相比，实验组(B组)的“呼吸峰值”出现延迟。
6．(2022·郑州模拟)为了解不同害虫防治策略对梨园土壤线虫的影响，科研人员将某梨园划分为三个区进行一年的实验研究。实验处理如下：
常规区：频繁化学防治，喷施化学杀虫药剂9次；
实验1区：农药减施防治，喷施化学杀虫药剂4次；
实验2区：植物源药剂防治，喷施药剂4次。
(1)为调查土壤线虫数量以及种类，科研人员在梨园中 随机 选择若干取样点，采用 取样器取样 法进行调查。
(2)三个区线虫数量统计结果如图所示。该实验结果说明 在0～20 cm土壤中，减施防治有利于线虫生存，植物源药剂防治效果优于农药防治；＞20 cm土壤中，不同措施对土壤线虫无显著影响 。
(3)科研人员又根据线虫的生活习性和取食特点，将土壤线虫划分为4个营养类群，再根据调查得到的线虫种类，计算得到各营养类群的相对丰度如表。
相对丰度
营养类群
0～20 cm
＞20 cm
常规区
实验1区
实验2区
常规区
实验1区
实验2区
食细菌线虫
79.92
80.05
79.71
77.45
60.94
66.39
食真菌线虫
6.54
6.33
7.45
2.69
2.56
2.59
杂食—捕食线虫
5.77
5.68
5.52
4.45
4.42
4.20
植物寄生线虫
7.77
7.94
7.32
15.41
32.08
26.82
①梨园中的细菌、真菌、线虫和植物等各种生物共同构成了 生物群落 ，各种线虫在土壤中的分层现象，体现了群落 垂直 的结构。
②在0～20 cm土层中，各营养类群线虫相对丰度在3个区之间均无显著性差异，而在＞20 cm土层中，实验区 食细菌线虫相对丰度下降，植物寄生线虫相对丰度升高 ，其余均无显著性差异，群落结构发生了改变。
③土壤线虫食性多样化，使土壤生态系统营养结构更加复杂，这对提高生态系统的 抵抗力稳定性(或自我调节能力) 具有重要意义。
(4)综合上述实验结果，在农药胁迫较重的土壤浅层，土壤线虫各营养类群均受到影响，导致不同处理间差异主要体现在土壤线虫 数量 上，而在农药胁迫相对较轻的土壤深层，由于 植物寄生 线虫可能对农药更敏感，导致不同处理间的差异主要体现在线虫的相对丰度上。
【解析】 (1)土壤线虫数量以及种类的调查常用取样器取样的方法，取样时需要随机选择若干取样点。(2)分析数据，在0～20 cm的土层中频繁化学防治，使线虫数量明显降低，而植物源药剂防治区域的线虫的数量最多，所以得出结论：减施防治有利于线虫生存，植物源药剂防治效果优于农药防治，而超过20 cm的土层中，不同措施对土壤线虫无显著影响。(3)①同一地点全部的生物称为生物群落，不同生物在土壤中的分层现象体现了群落的垂直结构。②分析表格中的数据，在＞20 cm土层中，实验区食细菌线虫相对丰度下降，植物寄生线虫相对丰度升高。③生态系统营养结构越复杂，生态系统的抵抗力稳定性或自我调节能力越强。(4)从(3)结果看出在土壤表层，常规区频繁化学防治导致土壤线虫的数量明显下降，而深层中实验组的农药胁迫较轻，植物寄生线虫数量明显增加，说明其对农药更加敏感。
核心考点四 评价实验设计方案和实验操作步骤
考题解密
4．(2021·福建，20)长期酗酒会使肠道E球菌大量滋生，影响肠道菌群的组成，同时还会增加肠道壁的通透性，导致肠道细菌及其产物向肝脏转移，引起肝脏炎症。根据能否分泌外毒C(一种蛋白质毒素)，可将E球菌分为E＋(分泌外毒素C)和E－(不分泌外毒素C)。回答下列问题：
(1)科研人员对携带E＋和E－球菌的酒精性肝炎临床重症患者的生存率进行统计结果，如图1所示。推测外毒素C 会 (填“会”或“不会”)加重酒精性肝炎病情。
(2)为进一步探究外毒素C与酒精性肝炎的关系，科研人员进行了相关实验。
Ⅰ.体外实验将分离培养的无菌小鼠肝脏细胞等分为A、B两组。在A组的培养液中加入外毒素C，B组的培养液中加入等量的生理盐水，培养相同时间后，检测肝脏细胞的存活率。若实验结果为 A组的肝脏细胞存活率低于B组 ，则可以推测外毒素C对体外培养的小鼠肝脏细胞具有毒性作用。
Ⅱ.体内实验：将无菌小鼠分为6组进行相关实验，检测小鼠血清中谷丙转氨酶(ALT)的水平(ALT水平越高，肝脏损伤越严重)及统计肝脏E球菌的数量。实验分组和结果如图2所示。
①结果表明外毒素C能加重实验小鼠酒精性肝炎症状，灌胃I和Ⅱ的实验材料分别选用 C 和 B 。
A．生理盐水 B．E＋菌液 C．E－菌液 D．灭活的E＋菌液
E．灭活的E－菌液
②根据图2结果，外毒素C 不会 (填“会”或“不会”)影响实验小鼠肠道壁通透性，判断依据是 E和F组小鼠肝脏的E球菌数量基本相同 。
(3)目前尚无治疗酒精性肝炎的特效药。在上述研究的基础上，科研人员还利用专门寄生于E球菌的噬菌体有效治疗了酒精性肝炎模型小鼠，该实验的研究意义是 用噬菌体疗法有效治疗了小鼠酒精性肝炎，可为人类治疗酒精性肝炎提供一种新思路 。
【解析】 (1)据题图可知，E＋患者的180天生存率显著低于E－患者，而E＋可以分泌外毒素C，故推测外毒素C会加重酒精性肝炎病情，从而导致生存率下降。(2)Ⅰ.体外实验将分离培养的无菌小鼠肝脏细胞等分为A、B两组，实验设计应遵循单一变量原则，在A组的培养液中加入外毒素C，B组的培养液中加入等量的生理盐水，若外毒素C对体外培养的小鼠肝脏细胞具有毒性作用，则加入外毒素C的A组的肝脏细胞存活率低于B组。Ⅱ.①体内实验中检测指标为血清中谷丙转氨酶(ALT)的水平，实验设计应遵循对照与单一变量原则，由于是在体内进行的试验，故应选择E球菌进行实验，根据能否分泌外毒素C可分为E＋和E－，结合实验设计的单一变量原则及实验结果中F组的ALT水平最高可知，灌胃I和Ⅱ的实验材料分别选用E－菌液和E＋菌液。②若外毒素C能影响小鼠肠道壁通透性，则E球菌数量会有差异，据图可知，E和F组小鼠肝脏的E球菌数量基本相同，故推测外毒素C不会影响实验小鼠肠道壁通透性。(3)由于目前尚无治疗酒精性肝炎的特效药，而用噬菌体疗法有效治疗了小鼠酒精性肝炎，可为人类治疗酒精性肝炎提供一种新思路。
变式突破
7．某科研小组进行了不同碘摄入水平对Wistar大鼠甲状腺功能影响的实验，步骤如下：
第一步：取Wistar大鼠，随机分为六组。即低碘组，正常碘组，5倍、10倍、50倍、100倍高碘组；
第二步：低碘组饲喂低碘饲料，正常碘组饲喂等量正常饲料，后四组饲喂等量饲料且饲料中碘含量分别为正常组的5倍、10倍、50倍、100倍；
第三步：将六组Wistar大鼠在适宜条件下饲养6、12个月后分别测定各组鼠的甲状腺激素含量并记录。
回答下列问题：
(1)甲状腺激素具有 促进生长发育(包括中枢神经系统的发育)，提高神经系统的兴奋性 (最少答出两点)的功能。正常Wistar大鼠体内甲状腺激素浓度不会持续升高，主要原因是甲状腺激素过多会抑制下丘脑和垂体对TRH和TSH的分泌，这属于 负反馈 调节。
(2)改正实验步骤中的两处不妥当之处：① 取性别、年龄、体重和生理状况相同的Wistar大鼠 ；② 饲养3个月，每周测定各组Wistar大鼠的甲状腺激素含量，记录并计算平均值 。
(3)实验结果：与正常组相比较，低碘组大鼠血清甲状腺激素水平明显降低，而高碘组大鼠随着饲喂时间的延长和摄入碘量的增加，血清甲状腺激素水平出现逐渐降低趋势。
实验结论： 碘缺乏或碘过量均可导致大鼠甲状腺功能下降，分泌甲状腺激素减少 。
【解析】 (1)甲状腺激素具有促进代谢活动，促进生长发育(包括中枢神经系统的发育)，提高神经系统的兴奋性的功能。正常Wistar大鼠体内甲状腺激素浓度不会持续升高，主要原因是甲状腺激素过多会抑制下丘脑和垂体对TRH和TSH的分泌，这属于负反馈调节。(2)本实验步骤中有两处不妥当之处：①对实验鼠的性别、年龄、体重和生理状况缺乏无关变量控制的描述；②对实验结果测定的选择不合理。(3)实验结果：与正常组相比较，低碘组大鼠血清甲状腺激素水平明显降低，而高碘组大鼠随着饲喂时间的延长和摄入碘量的增加，血清甲状腺激素水平出现逐渐降低趋势。实验结论为碘缺乏或碘过量均可导致大鼠甲状腺功能下降，分泌甲状腺激素减少。
8．帕金森病是一种影响中枢神经系统的慢性神经退行性疾病，主要影响运动神经系统。它的症状通常随时间推移而缓慢出现，早期明显的症状为静止性震颤、肌肉僵直、运动迟缓和步态异常，也可能有认知和行为问题。
(1)正常情况下，在突触小体内，多巴胺的储存场所是 突触小泡 。
(2)有一种观点认为，帕金森病的致病机理是脑部多巴胺能神经元的变性死亡，而引起死亡的原因之一是多巴胺能神经元胞外多巴胺的浓度过高。请结合图中的两种载体对多巴胺能神经元的这一死亡原因作进一步阐释： 多巴胺运载体被抑制，单胺运载体正常，导致突触间隙多巴胺浓度过高，引起多巴胺能神经元的变性死亡 。
(3)传统中药人参中的人参皂苷Rg1可以有效缓解帕金森病。某同学以小鼠作为实验材料，设计了如表方案，最终通过技术手段统计多巴胺能神经元细胞的死亡数目。
模型组
人参皂苷Rg1治疗组
步骤1
注射1 mL溶于生理盐水的MPTP，注射4次，每次间隔2小时
注射1 mL生理盐水，注射4次，每次间隔2小时
步骤2
每天注射1 mL生理盐水，连续3天
每天注射1 mL溶于生理盐水的人参皂苷Rg1，连续3天
注：MPTP能诱导多巴胺能神经元的变性死亡，使患者出现帕金森病症状。科学家常用MPTP诱导帕金森动物模型。
①该实验方案有两处错误，请你加以修正：(简要写出修正思路即可)
修正一： 设置一组健康鼠作为对照 ；
修正二： 人参皂苷Rg1治疗组步骤1应与模型组相同 。
②本实验的预期实验结果是： 多巴胺能神经元细胞的死亡数目：模型组＞人参皂苷Rg1治疗组＞对照组 。
【解析】 (1)在突触小体内，多巴胺储存在突触小泡中。(2)据图分析可知，引起多巴胺能神经元死亡的原因是：多巴胺能神经元胞外多巴胺的浓度过高，多巴胺运载体被抑制，单胺运载体正常，导致突触间隙多巴胺浓度过高，引起多巴胺能神经元的变性死亡。(3)①修正一：设置一组健康鼠作为对照；修正二：人参皂苷Rg1治疗组步骤1应与模型组相同。②本实验的预期实验结果是多巴胺能神经元细胞的死亡数目：模型组＞人参皂苷Rg1治疗组＞对照组。
1．(2022·山东模拟预测)紫色洋葱鳞片叶富含还原糖，鳞片叶外表皮呈紫色，内表皮无色透明，而管状叶呈绿色。因分布广泛，易于取材，洋葱常作为生物学实验材料。下列说法错误的是( A )
A．将洋葱鳞片叶组织样液中加入斐林试剂，随即便可观察到砖红色沉淀
B．在观察植物细胞的失水和吸水实验中，宜用紫色洋葱鳞片叶外表皮
C．探究洋葱管状叶中光合色素的种类时，可用纸层析法对色素进行分离
D．在低温诱导染色体数目变化的实验中，常用卡诺氏液固定洋葱根尖细胞形态
【解析】 将洋葱鳞片叶组织样液中加入斐林试剂，还需水浴加热才能看到砖红色沉淀，A错误；在观察植物细胞的失水和吸水实验中，宜用紫色洋葱鳞片叶外表皮，因为它是成熟的植物细胞，有紫色大液泡，便于观察质壁分离和质壁分离复原现象，B正确；探究洋葱管状叶中光合色素的种类时，可用纸层析法对色素进行分离，在层析液中溶解度大的色素随层析液扩散速度快，反之则慢，C正确；低温诱导染色体数目变化的实验中，在低温处理后，常用卡诺氏液固定洋葱根尖细胞形态，D正确。
2．生物学研究用到多种科学方法，下列叙述正确的是( C )
A．由于土壤动物体型微小、活动能力差，可用样方法调查土壤动物的丰富度
B．利用模型建构法探究酵母菌种群数量变化时，无须设置空白对照和重复实验
C．摩尔根用假说—演绎法证明基因在染色体上
D．卡尔文利用同位素标记法，将18O标记的C18O2供小球藻利用，最终发现了卡尔文循环
【解析】 对土壤小动物丰富度的调查常用取样器取样法，样方法用于蚜虫等活动能力极弱的动物和植物的种群密度的调查，A错误；探究酵母菌种群数量变化实验中为了获得准确的实验数据，必须进行重复实验，B错误；摩尔根用假说—演绎法证明基因在染色体上，C正确；卡尔文在研究光合作用过程时，用14C标记的14CO2进行了相关研究，D错误。
3．(2022·丹东模拟)某实验小组做了探究酵母菌种群数量变化的实验，结果如图。下列说法错误的是( A )
A．若计数室中有气泡，计数的结果必然会偏高
B．ab段酵母菌的增长速率是先增加后降低
C．bc段酵母菌的数量基本不变，此时出生率与死亡率基本相等
D．cd段种群数量的下降可能与营养物质减少、种内竞争加剧有关
【解析】 气泡会占据计数室的空间，导致计数室中的菌体数目偏小，最后导致计数结果偏小；计数室内的气泡，可影响菌液的随机分布，使计数产生误差，A错误；ab段曲线的斜率先增加后减小，所以酵母菌的增长速率是先增加后降低，B正确；bc段酵母菌的数量保持动态平衡，此时出生率与死亡率基本相等，C正确；cd段种群数量的下降可能与营养物质减少、代谢物的积累和种内竞争加剧有关，D正确。
4．(2021·北京，13)关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学相关实验，叙述错误的是( C )
A．研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液
B．利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNA
C．依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离
D．利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质
【解析】 肝脏细胞中存在过氧化氢酶，故需要破碎细胞制成肝脏研磨液来获得过氧化氢酶的粗提液，A正确；不同物质在酒精溶液中的溶解度不同，DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一原理可粗提取DNA，B正确；依据光合色素在层析液中的溶解度不同，对光合色素进行纸层析分离，C错误；蛋白质与双缩脲试剂会发生紫色反应，可以利用颜色变化的反应来鉴定蛋白质，D正确。
5．(2022·海口模拟)将新鲜的萝卜切成长度为6 cm、粗细相同的萝卜条，再将它们分别放入四组不同浓度的蔗糖溶液以及一组硝酸钾溶液中，一段时间后测得萝卜条长度如表所示。下列相关叙述错误的是( D )
组别
蔗糖
溶液a
蔗糖
溶液b
蔗糖
溶液c
蔗糖
溶液d
硝酸
钾溶液
长度
6.1 cm
5.8 cm
5.5 cm
5.5 cm
5.8 cm
A．该萝卜细胞液的渗透压处于a与b之间
B．c溶液中萝卜细胞的细胞液浓度增大，吸水能力增强
C．d溶液中萝卜细胞可能因失水过多而死亡
D．实验结束时，硝酸钾溶液与b溶液中萝卜细胞液的渗透压相同
【解析】 根据表格可知，萝卜条在a与b溶液之间正好处于吸水与失水之间，因此萝卜细胞液浓度在a与b之间，A正确；c溶液中的萝卜细胞失水，发生质壁分离，细胞液浓度增大，吸水能力增强，B正确；根据表格可知，d溶液中细胞质壁分离程度与c相同，细胞可能失水过多而死亡，C正确；实验结束时，无法判断硝酸钾溶液中萝卜细胞是正处于失水还是吸水过程，也就无法判断细胞液浓度大小，D错误。
6．(2022·丹东模拟)在40 ℃条件下，测得某淀粉酶的活性为a，为了解40 ℃与该淀粉酶最适温度的关系，进行了相关实验，下列叙述不合理的是( D )
A．若在小于40 ℃条件下进行实验，酶活性大于a，则可判断40 ℃大于该酶的最适温度
B．若在小于40 ℃条件下进行实验，酶活性等于a，则可判断40 ℃大于该酶的最适温度
C．若在大于40 ℃条件下进行实验，酶活性等于a，则可判断40 ℃小于该酶的最适温度
D．若在大于40 ℃条件下进行实验，酶活性小于a，则可判断40 ℃小于该酶的最适温度
【解析】 在小于40 ℃条件下进行实验，酶活性大于a，说明40 ℃超过了该酶的最适温度，温度降低，酶活性增强，故可判断40 ℃大于该酶的最适温度，A正确；若在小于40 ℃条件下进行实验，酶活性等于a，说明最适温度在实验温度和40 ℃之间，故可判断40 ℃大于该酶的最适温度，B正确；若在大于40 ℃条件下进行实验，酶活性等于a，说明最适温度在实验温度和40 ℃之间，且实验温度＞40 ℃，故可判断40 ℃小于该酶的最适温度，C正确；若在大于40 ℃条件下进行实验，酶活性比a小，且超过最适温度后，随着温度的升高，酶活性降低，说明该酶的最适温度低于或等于40 ℃，D错误。
7．(2022·昆明安宁一中模拟)在普通光镜下观察北苍术根尖细胞有丝分裂，观察到如图①～⑤的图像。对观察结果的分析，正确的是( C )
A．制作根尖临时装片的步骤依次是解离—染色—漂洗—制片
B．在细胞①和②中DNA的数目和染色体数目均加倍
C．观察染色体形态、数目的最佳时期为细胞③所处时期
D．联会后同源染色体的相互分离发生在细胞④和⑤中
【解析】 制作根尖临时装片的步骤依次是解离—漂洗—染色—制片，A错误；在细胞①和②中DNA的数目加倍，染色体数目在④时加倍，B错误；图中③是有丝分裂中期的细胞，是观察染色体形态、数目的最佳时期，C正确；图示表示有丝分裂的过程，减数分裂过程中才有联会与同源染色体的分离，D错误。
8．(2022·锦州一模)某兴趣小组为探究不同浓度的生长素类调节剂对植物插条生根数的影响，进行了相关实验，结果如图所示。下列分析错误的是( C )
A．浓度X、Y、Z之间的大小关系可能为Y＜X＜Z
B．植物插条的生理状况对实验结果也有影响
C．将浓度Z溶液稀释后重复上述实验，其生根数不可能大于浓度Y的生根数
D．实验结果体现了生长素类调节剂对植物插条生根的作用具有两重性
【解析】 与蒸馏水对照，Z的作用是抑制，浓度为高浓度，X、Y起促进作用，为低浓度，Y浓度促进作用更强，在生长素类调节剂最适浓度的左侧或右侧，则Y大于X或X大于Y，因此可能存在Y＜X＜Z，A正确；植物插条的生理状况属于无关变量，也会对实验结果造成影响，因此实验过程中应保证各组植物插条的生理状况相同，B正确；Z的浓度过高，稀释后可能处于促进生根的最适生长素类调节剂浓度范围，则稀释后生根数可能大于浓度Y的生根数，C错误；生长素类调节剂的浓度为X、Y时，插条的生根数大于对照组，为促进作用，当浓度为Z时，插条的生根数低于对照组，即具有抑制作用，体现了生长素类调节剂对植物插条生根的作用具有两重性，D正确。
9．(2022·瑞安市瑞祥中学模拟)S型肺炎链球菌有荚膜、菌落光滑、致病，对青霉素敏感。在多代培养的S型菌中分离出了两种突变型，一种是R型，无荚膜、菌落粗糙、不致病；另一种是抗青霉素的S型(记为PenrS型)。现用PenrS型菌和R型菌进行实验。下列对其结果分析最合理的是( B )
A．甲组部分小鼠患败血症，注射青霉素治疗均可恢复健康
B．乙组可观察到两种菌落，加入青霉素后只有一种菌落继续生长
C．丙组培养基中含有青霉素，所以生长的菌落是PenrS型菌
D．丁组的DNA被水解而无转化因子，所以无菌落产生
【解析】 甲实验中能转化形成抗青霉素的S型细菌，所以部分小鼠患败血症，注射青霉素治疗不能恢复健康，A错误；乙实验中能转化形成抗青霉素的S型细菌，因此乙组可观察到两种菌落，结合S型细菌可以抗青霉素，但是R型细菌不能抗青霉素，因此加青霉素后只有一种菌落继续生长，B正确；由于R型菌在含有青霉素的培养基中不能生长，所以不能转化出PenrS型细菌，C错误；丁组中因为DNA被水解而无转化因子，所以没有PenrS型细菌的生长，但R型菌的菌落能正常生长，D错误。
9．(不定项)(2022·东营模拟)在研究生命活动过程时，可用同位素标记法追踪物质在生命活动过程中的轨迹。科学家解决下列问题时应用该方法的是( ABC )
A．赫尔希和蔡斯探究噬菌体的DNA能不能从亲代传递给子代
B．验证子代DNA的一条链是重新合成的，一条链来自亲代DNA
C．科学家探索分泌蛋白合成和运输过程中经过哪些细胞结构
D．鲍森·詹森探索胚芽鞘尖端产生的某种“影响”能否向下传递
【解析】 赫尔希和蔡斯分别用35S、32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，追踪亲代噬菌体蛋白质和DNA的去向，证实了DNA是噬菌体的遗传物质，A正确；科学家用15N标记亲代DNA的两条链，证实了DNA的复制方式是半保留复制，B正确；科学家将3H标记的亮氨酸注射到豚鼠胰腺腺泡细胞中，发现了分泌蛋白合成和运输过程中经过了核糖体、内质网、高尔基体等结构，C正确；鲍森·詹森没有确定尖端产生的某种“影响”是什么物质，也就无法使用同位素标记法追踪“影响”的轨迹，D错误。
10．(2022·济宁模拟)为研究光合色素提取实验中二氧化硅颗粒大小(目值越大，表示颗粒越细)对叶绿素提取量的影响，某研究小组利用新鲜的菠菜叶片进行了一系列的色素提取与定量测定实验，实验结果如下表。下列有关叙述错误的是( B )
二氧化硅
叶绿素种类
颗粒大小(目)
0
20
50
100
200
叶绿素a(mg/g)
0.25
0.53
0.61
0.48
0.47
叶绿素b(mg/g)
0.16
0.08
0.09
0.11
0.12
A．提取色素利用的原理是光合色素易溶于有机溶剂
B．加入二氧化硅对叶绿素a和叶绿素b的提取均有益
C．据表可知，用50目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量最多
D．若叶片研磨过程中未加入碳酸钙，则表中数据均减小
【解析】 色素提取的原理是光合色素可以溶于有机溶剂，A正确；加入二氧化硅会使叶绿素b的含量减少，故对叶绿素b的提取无益，加入二氧化硅使叶绿素a的含量增加，对叶绿素a的提取有益，B错误；分析数据可知，二氧化硅为50目时叶绿素总量最高，C正确；碳酸钙可保护叶绿素，防止叶绿素在酸性条件下被分解，因此若叶片在研磨过程中未加入碳酸钙，则提取的叶绿素变少，表中数据均减小，D正确。
10．(不定项)(2022·聊城三模)科研工作者为探究明日叶查尔酮(AC)是否对Ⅱ型糖尿病具有疗效，利用小鼠进行了连续四周的实验，每天测定血糖、胰岛素和肝细胞胰岛素受体表达相对值，结果如下表。下列分析正确的是( BC )
组别
空腹血糖
(mmol/L)
空腹胰岛
素(IU/L)
肝细胞胰岛素受
体表达相对值
正常对
照组
4.50
25.20
0.448
糖尿病
对照组
17.36
38.28
0.375
低剂量
AC组
16.55
37.04
0.376
中剂量
AC组
16.12
35.45
0.378
高剂量
AC组
7.00
29.50
0.402
A．Ⅱ型糖尿病是由于胰岛素分泌不足造成的血糖含量高
B．实验表明AC具有降血糖作用，且随着剂量的增大，降血糖能力增强
C．AC是通过增强胰岛素受体的表达，增强胰岛素的敏感性来降低血糖的
D．胰岛素和AC均具有降血糖的能力，两者起作用的原理相同
【解析】 由表可知，Ⅱ型糖尿病的胰岛素含量高于对照组，而胰岛素受体表达值相对比较低，因此Ⅱ型糖尿病是由于受体减少造成的，A错误；由实验数据可知，高、中、低剂量的AC具有降低血糖的作用，且随着剂量的增大，降血糖能力增强，B正确；AC是通过增强胰岛素受体的表达，增强胰岛素的敏感性来降低血糖的，C正确；胰岛素和AC均具有降血糖的能力，但两者起作用的原理不相同，D错误。
11．重金属离子会导致蛋白质分子变性。为探究铜离子能否使唾液淀粉酶失活，某同学进行了实验，实验步骤如下(已知SO对实验结果没有影响)，回答下列问题：
(1)实验步骤
实验步骤
试管甲
试管乙
步骤1
加入1%CuSO4溶液和pH为6.8的缓冲液各1 mL
加入A
步骤2
各加入1%唾液淀粉酶溶液1 mL，混匀后放置一段时间
步骤3
各加入1%淀粉溶液1 mL，B
步骤4
取出试管，各加入1%碘溶液3滴，观察颜色变化
(2)讨论与分析
①实验中设置试管乙的目的是 对照 ，表中A处应为 蒸馏水和pH为6.8的缓冲液各1 mL ；
B处为 适宜温度(37 ℃)下保温一段时间 。
②若铜离子能使唾液淀粉酶失活，理论上两支试管最可能的实验结果是试管甲中溶液 变蓝 ，试管乙中溶液 不变蓝 (两空均填“变蓝”或“不变蓝”)。
③实验中加入缓冲液的作用是 维持反应液pH的稳定 。
④有同学提出由于CuSO4溶液呈蓝色，用上述步骤的检测方法可能会对实验结果产生干扰，请你提出另外一种结果检测方法并预测实验结果。
a．检测方法： 用斐林试剂检验两支试管中是否含有还原糖 。
b．若铜离子能使唾液淀粉酶失活，预测实验结果应该是试管甲中 无砖红色沉淀产生 ；试管乙中 出现砖红色沉淀 。
【解析】 (2)①实验需要遵循对照原则，实验中设置试管乙的目的是与试管甲进行对照，实验过程中需要控制单一变量，因此试管乙中添加的是蒸馏水和pH为6.8的缓冲液各1 mL。B处应控制温度，放入37 ℃恒温水浴保温一段时间。②若铜离子能使唾液淀粉酶失活，则试管甲中的淀粉不能被分解，加入碘液会变(深)蓝色；试管乙中的唾液淀粉酶可将淀粉水解成还原糖，加入碘液后不变蓝色。③加入缓冲液的作用是维持反应液pH的相对稳定。④由于CuSO4溶液呈蓝色，用上述步骤的检测方法可能会对实验结果产生干扰，应用斐林试剂检测，试管甲中的淀粉不能被分解，因淀粉为非还原糖，所以试管甲加入斐林试剂水浴加热后不会呈砖红色(呈蓝色)；试管乙中的淀粉酶可将淀粉水解成还原糖，加入斐林试剂水浴加热后会反应出现砖红色沉淀。
12．向小白鼠注射促甲状腺激素(TSH)，会使下丘脑的促甲状腺激素释放激素(TRH)分泌减少。对此现象的解释有两种观点，观点一：TSH直接对下丘脑进行反馈调节；观点二：TSH促进甲状腺分泌甲状腺激素，甲状腺激素对下丘脑进行反馈调节。两种观点孰是孰非？某学习小组进行了如下探究实验。回答下列问题：
(1)实验步骤：
①将生理状态相同的小白鼠随机分为A、B小组，测定两组动物血液中 促甲状腺激素释放激素(TRH) 的含量。
②用手术器械将A组小白鼠的 甲状腺 (填器官名称)切除，B组 做相同的外科手术，但不切除甲状腺 。
③向A组小白鼠注射适量的一定浓度的 促甲状腺激素(TSH) (填激素名称)，向B组小白鼠 注射等量的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一段时间后，测定A、B两组小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素(TRH)的含量。
(2)实验结果及结论：
①若A组小白鼠血液中TRH不减少(或增加)，B组小白鼠血液中TRH减少，则观点 二 正确；
②若A组小白鼠和B组小白鼠血液中TRH减少的量相等，则另一观点正确。
(3)现科学家已证实观点二是正确的。由此可知，下丘脑细胞膜上应含有识别 甲状腺激素 的受体。
【解析】 观点一的核心思想为“TSH→下丘脑”，观点二的核心思想为“TSH→甲状腺→甲状腺激素→下丘脑”，两种观点的主要区别为是否经过“甲状腺→甲状腺激素”这一环节(此为自变量)。所以，实验组(A组)应切除小白鼠的甲状腺，对照组(B组)不切除；为了排除手术本身的干扰，对照组应做相同的外科手术但不切除甲状腺操作。实验要验证的是促甲状腺激素(TSH)导致下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素(TRH)量的减少原因，所以两组都应注射促甲状腺激素(TSH)，且两组注射量相等。该实验的因变量为血液中TRH的含量变化，所以实验前后需分别对此进行测定并比较。假如观点一正确，即不经过“甲状腺→甲状腺激素”这一环节，则无论是否切除甲状腺，TRH的分泌量均减少；假如观点二正确，即经过“甲状腺→甲状腺激素”这一环节，则切除甲状腺之后(A组)TSH将不能发挥负反馈调节的作用，TRH的分泌量不减少(或增加)。科学家已证实观点二正确，说明下丘脑细胞膜上含有识别甲状腺激素的受体。
13．(2022·恩施高三模拟)某生态茶场依靠“以草养虫”“以草肥田”及生物防治等生产措施，多年来坚持不打农药、不施化肥和除草剂，获得了良好的经济效益和生态效益。请回答下列问题：
(1)该茶场生态系统的基石是 茶树和杂草 。茶场工人在每年4月、7月和10月各进行一次人工除草。从种间关系分析，人工除草的目的主要是 减轻茶树与杂草间的竞争 。从物质循环的角度分析，人工除草能加快物质循环利用，草秆为茶树提供 无机盐(或无机盐、CO2) 。
(2)茶场及周边优美的生态环境吸引了游人前来观光、休闲，体现了生物多样性的 直接 价值。茶园弃荒的过程中，茶树下首先出现一年生杂草，再逐步演替到灌木阶段。在灌木阶段，茶园内很少有一年生草本植物生长，原因是 一年生草本植物与灌木在争夺阳光和空间等的竞争中被淘汰 。
(3)反硝化细菌能将硝酸盐转化成氨和氮，施用磷肥能促进土壤反硝化细菌的繁殖，进而导致土壤氮损失。请设计实验验证茶园氮损失是否由反硝化细菌数量增加引起(仅写设计思路)。 将样本土壤分为相同的两组并检测含氮量，一组不做处理，一组施用适量磷肥。一段时间后测量并比较两组土壤中反硝化细菌的数量和剩余氮量 。
【解析】 (1)该茶场生态系统的基石(生产者)是茶树和杂草；从种间关系分析，人工除草的目的主要是减轻茶树与杂草间的竞争。从物质循环的角度分析，人工除草能加快物质循环利用，草秆为茶树提供无机盐。(2)茶场及周边优美的生态环境吸引了游人前来观光、休闲，体现了生物多样性的直接价值。在灌木阶段，茶园内很少有一年生草本植物生长，原因是一年生草本植物与灌木在争夺阳光和空间等的竞争中被淘汰。(3)验证茶园氮损失是否由反硝化细菌数量增加引起，本实验的自变量是是否施加磷肥，因变量是反硝化细菌的数量，据此设计实验：将样本土壤分为相同的两组并检测含氮量，一组不做处理，一组施用适量磷肥。一段时间后测量并比较两组土壤中反硝化细菌的数量和剩余氮量。
14．(2022·山东青州期末)我国研究人员发现，伤害性感觉神经元能选择性地高表达一种非分泌型成纤维细胞生长因子(简称FGF13)，将小鼠背根节(简称DRG)伤害性感觉神经元中的FGF13基因特异性敲除后，这些小鼠完全丧失了对伤害性热刺激的反应，同时发现这些小鼠对组胺引起的抓挠次数(痒觉反应)显著下降。组胺激活胞内信号通路需要先结合相应的受体H1R，H1R与组胺结合后能激活FGF13参与的下游信号通路。进一步研究表明，FGF13对H1R并没有物理上或功能上的直接作用。下图是组胺引起痒觉反应的示意图，其中NaV1.7是一种钠离子通道蛋白。
(1)生理学上把伤害性热刺激引起小鼠产生的规律性应答称为 反射 ；FGF13缺失小鼠对伤害性热刺激无反应，原因是完成这一活动的结构基础中， 传入神经(感觉神经) 的功能受损。
(2)注射组胺后正常小鼠会出现痒觉反应，据图判断，FGF13在这一过程中的作用可能是 与NaV1.7结合，引起NaV1.7打开，Na＋内流产生动作电位 。
(3)有研究人员提出问题：非组胺类致痒剂引起的痒觉反应是否也与FGF13有关？为探究这一问题，请选用下列材料设计实验。写出最简单的实验思路及预期实验现象和结论。
材料：FGF13缺失小鼠若干，正常小鼠若干、五羟色胺5-HT(非组胺类致痒剂)注射液、组胺注射液等。
【答案】 (3)实验思路：给FGF13缺失小鼠和正常小鼠分别注射相同剂量的五羟色胺5-HT(非组胺类致痒剂)注射液，观察小鼠抓挠次数。
预期实验现象和结论：若FGF13缺失小鼠抓挠次数少于正常小鼠，则FGF13与非组胺类致痒剂引起的痒觉反应有关；若FGF13缺失小鼠抓挠次数与正常小鼠相当，则FGF13与五羟色胺5-HT(非组胺类致痒剂)引起的痒觉反应无关。
【解析】 (1)在中枢神经系统参与下，机体对外界或内部的各种刺激产生的规律性应答称为反射。神经调节的基本方式是反射，反射的结构基础是反射弧。根据题意，将小鼠背根节(简称DRG)伤害性感觉神经元中的FGF13基因特异性敲除后，这些小鼠完全丧失了对伤害性热刺激的反应，是反射弧中的感觉神经部分出现了问题导致无反应。(2)据图可知，胞内的FGF13与NaV1.7相互作用形成复合物，引起NaV1.7打开，Na＋内流产生动作电位。(3)为探究“非组胺类致痒剂引起的痒觉反应是否也与FGF13有关？”这一问题。实验设计思路：构建“FGF13缺失小鼠”，设置对照实验，给FGF13缺失小鼠和正常小鼠分别注射相同剂量的五羟色胺5-HT(非组胺类致痒剂)注射液，观察小鼠抓挠次数。预期结果与结论：若FGF13缺失小鼠抓挠次数少于正常小鼠，则FGF13与非组胺类致痒剂引起的痒觉反应有关；若FGF13缺失小鼠抓挠次数与正常小鼠相当，则FGF13与五羟色胺5-HT(非组胺类致痒剂引)起的痒觉反应无关。
第三讲 设计类实验
1．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。
2．三段法分析实验原理
(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。
3．实验变量控制原则
(1)自变量的控制原则——单一变量原则。
(2)无关变量控制原则——等量适宜原则。
(3)因变量的控制原则——可观测性原则。
4．“四步法”规范书写实验步骤
(1)取材分组编号(设置对照实验)。
(2)对不同的对象施以不同的处理(控制自变量)。
(3)给以相同且适宜的条件(控制无关变量)。
(4)实验结果的观察与记录(因变量的预测)。
5．实验结果的预测
(1)探究性实验结果的预测对应假设，常需分类讨论，实验结论要根据可能的实验结果进行分析。
(2)验证性实验的结果与相应结论只需考虑一种情况。一般只有一个结果和一个相应的结论，且结论就在题目中，如“验证……”“证明……”等。实验结论对应实验目的应得出肯定结论。
6．“五看法”评价实验设计题
核心考点一 阐述实验原理
考题解密
1．(2021·1月浙江选考)1897年德国科学家毕希纳发现，利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵；还有研究发现，乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助。某研究小组为验证上述结论，利用下列材料和试剂进行了实验。
材料和试剂：酵母菌、酵母汁、A溶液(含有酵母汁中的各类生物大分子)、B溶液(含有酵母汁中的各类小分子和离子)、葡萄糖溶液、无菌水。
实验共分6组，其中4组的实验处理和结果如下表。
组别
实验处理
实验结果
①
葡萄糖溶液＋无菌水
－
②
葡萄糖溶液＋酵母菌
＋
③
葡萄糖溶液＋A溶液
－
④
葡萄糖溶液＋B溶液
－
注：“＋”表示有乙醇生成，“－”表示无乙醇生成
回答下列问题：
(1)除表中4组外，其他2组的实验处理分别是： 葡萄糖溶液＋酵母汁 ； 葡萄糖溶液＋A溶液＋B溶液 。本实验中，这些起辅助作用的小分子和离子存在于酵母菌、 酵母汁和B溶液 。
(2)若为了确定B溶液中是否含有多肽，可用 双缩脲 试剂来检测。若为了研究B溶液中离子M对乙醇发酵是否是必需的，可增加一组实验，该组的处理是 葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了离子M的B溶液 。
(3)制备无细胞的酵母汁，酵母菌细胞破碎处理时需加入缓冲液，缓冲液的作用是 保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH ，以确保酶的活性。
(4)如何检测酵母汁中是否含有活细胞？(写出2项原理不同的方法及相应原理) 染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透过性；酵母汁接种培养观察，原理是酵母菌可以繁殖 。
【解析】 (1)结合分析可知：为验证上述无细胞的酵母汁可以进行“乙醇发酵”及“乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助”的结论，还需要加设两组实验，一组为葡萄糖溶液＋酵母汁(预期实验结果为有乙醇生成)，另外一组为葡萄糖溶液＋A溶液(含有酵母汁中的各类生物大分子，包括相关酶)＋B溶液(含有酵母汁中的各类小分子和离子)，此组预期结果为有乙醇生成；本实验中，起辅助作用的小分子和离子可在酵母菌(细胞中含有各类物质)、酵母汁和B溶液(含有酵母汁中的各类小分子和离子)中存在。(2)多肽用双缩脲试剂进行检测；据题干信息可知，M离子存在于B溶液中，故为验证M对乙醇发酵是否为必需的，则应加设一组实验，即葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了离子M的B溶液；若有乙醇生成，则证明M不是必须的，若无乙醇生成，则证明M是必须的。(3)酶的作用条件温和，需要适宜的温度和pH等条件，实验中缓冲液的作用是保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH。(4)检测酵母汁中是否含有活细胞的方法有：染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透过性，若为死细胞，则能被染色；酵母汁接种培养观察，原理是酵母菌可以繁殖，一段时间后若酵母菌数量增加，则含有活细胞。
变式突破
1．(2021·全国甲卷高考真题)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA－Pα～Pβ～Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链)，对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。
回答下列问题：
(1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是 dATP脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成DNA的原料之一 。
(2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品，在混合操作之前去除了样品中的RNA分子，去除RNA分子的目的是 防止RNA分子与染色体DNA的W基因片段发生杂交 。
(3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合，需要通过某种处理使样品中的染色体DNA 解旋 。
(4)该研究人员在完成上述实验的基础上，又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测，在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA，这种酶是 DNA酶 。
【解析】 (1)dA－Pα～Pβ～Pγ脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成DNA的原料之一。因此研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P。(2)RNA分子也可以与染色体DNA进行碱基互补配对，产生杂交带，从而干扰32P标记的DNA片段甲与染色体DNA的杂交，故去除RNA分子，可以防止RNA分子与染色体DNA的W基因片段发生杂交。(3)DNA分子解旋后的单链片段才能与32P标记的DNA片段甲进行碱基互补配对，故需要使样品中的染色体DNA解旋。(4)DNA酶可以水解DNA分子从而去除了样品中的DNA。
2．果蝇的眼色伊红、淡色和乳白分别由复等位基因e、t和i控制，复等位基因不位于Y染色体上。研究小组做了如下杂交实验。
P：淡色眼(♀)×伊红眼(♂)→F1：伊红眼(♀)：乳白眼(♂)：淡色眼(♂)＝2：1：1。
据此回答问题：
(1)基因e、t和i之间的显隐性关系为 基因e对基因t为完全显性，基因t对基因i为完全显性，基因e对基因i为完全显性 ，若只考虑眼色的遗传，雄果蝇基因型有 3 种。
(2)F1中雄果蝇出现乳白眼和淡色眼两种表型的原因是 亲本雌果蝇产生了Xt和Xi两种雌配子，则F1中雄果蝇基因型为XtY和XiY 。
(3)如图表示某雄果蝇某一时期的细胞分裂图像，图中细胞的名称是 次级精母细胞 。如果图中M染色体某一位置上的基因为e，N染色体相同位置上的基因为E，其原因是 精原细胞发生了基因突变 。
【解析】 (1)杂交亲本为“淡色眼(♀)×伊红眼(♂)”，F1表型及比例为“伊红眼(♀)：乳白眼(♂)：淡色眼(♂)＝2：1：1”，说明发生了性状分离，子代中出现亲本中没有的性状(乳白眼)为隐性性状，即乳白眼相对于淡色眼和伊红眼是隐性性状；使F1中伊红眼占2份，说明伊红眼相对于淡色眼为显性，因此基因e、t和i之间的显隐性关系为基因e对基因t为完全显性，基因t对基因i为完全显性，基因e对基因i为完全显性。由于F1中眼色性状有明显的性别差异，且试题已经给出相关基因不在Y染色体上，则三个与眼色有关的基因只位于X染色体上。只考虑眼色的遗传，雄果蝇的基因型有3种：XeY、XtY、XiY。(2)亲本中雌果蝇的基因型为XtXi，产生的卵细胞有Xt和Xi两种，则F1中雄果蝇的基因型为XtY和XiY，表型分别为淡色眼和乳白眼。或者表述为“亲本雌果蝇产生了Xt和Xi两种配子”。(3)图中所示细胞的姐妹染色单体已经分开成为2条染色体，且共有8条染色体(果蝇体细胞中有8条染色体)，故该细胞处于减数第二次分裂的后期，处于此时期的雄果蝇体内细胞的名称是次级精母细胞；图中M染色体某一位置上的基因为e，N染色体相同位置上的基因为E，二者为等位基因，由于染色体片段没有发生互换(Y染色体上无相关基因)，出现这一现象的原因就只能是发生了基因突变(不能回答“突变”，因为突变包括基因突变和染色体变异)，基因突变最可能发生在精原细胞DNA复制期。
核心考点二 实验思路与实验步骤的设计
考题解密
2．(2022·浙江6月，30)为研究物质X对高血糖症状的缓解作用，根据提供的实验材料，完善实验思路，预测实验结果，并进行分析与讨论。
实验材料：适龄、血糖正常的健康雄性小鼠若干只，药物S(用生理盐水配制)，物质X(用生理盐水配制)，生理盐水等。(要求与说明：实验中涉及的剂量不作具体要求。小鼠血糖值>11.1 mmol/L，定为高血糖模型小鼠。饲养条件适宜)
回答下列问题：
(1)完善实验思路：
①适应性饲养：选取小鼠若干只，随机均分成甲、乙、丙3组。正常饲养数天，每天测量小鼠的血糖，计算平均值。
②药物S处理：
甲组：每天每只小鼠腹腔注射一定量生理盐水
乙组：每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S
丙组： 每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S
连续处理数天，每天测量小鼠的血糖，计算平均值，直至建成高血糖模型小鼠。
③物质X处理：
甲组： 每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水
乙组：每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水
丙组： 每天每只小鼠灌胃一定量物质X
连续处理若干天，每天测量小鼠的血糖，计算平均值。
(2)预测实验结果：
设计一张表格，并将实验各阶段的预期实验结果填入表中。
(3)分析与讨论：
已知药物S的给药途径有腹腔注射和灌胃等，药物S的浓度和给药途径都会影响高血糖模型小鼠的建模。若要研究使用药物S快速建成高血糖模型小鼠，则可通过 设置一系列浓度梯度的药物S，每个浓度进行不同的给药途径，比较不同组合建模成功所需的时间 ，以确定快速建模所需药物S的适宜浓度和给药途径的组合。
【答案】 (2)
组别
实验阶段
适应性饲养
药物S处理
物质X处理
甲组
正常
正常
正常
乙组
正常
逐渐升高至>
11．1 mmol/L
>11.1mmol/L
丙组
正常
逐渐升高至>
11．1 mmol/L
逐渐下降，但高
于正常水平
【解析】 (1)适应性饲养使小鼠适应实验环境，正常饲养小鼠数天，甲乙丙三组的血糖值正常。药物S处理时甲组：每天每只小鼠腹腔注射一定量生理盐水，则甲组作为对照组。该实验的目的是研究物质X对高血糖症状的缓解作用，需要药物处理乙组和丙组使小鼠出现高血糖症状，因此药物S处理时乙组和丙组：每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S。在物质X处理时乙组作为对照组，丙组作为实验组，一组给物质X，一组没有物质X，以探究物质X对高血糖症状的缓解作用。物质X处理时，遵循实验单一变量，乙组给药途径是灌胃，则甲组作为空白对照，甲组每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水；乙组：每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水；丙组：每天每只小鼠灌胃一定量物质X。(2)该实验将小鼠分为甲、乙、丙3组，进行三个阶段实验，即适应性饲养阶段、药物S处理、物质X处理，记录血糖值变化。正常饲养数天，甲乙丙三组的血糖值正常。甲组作为对照组，均是生理盐水处理，因此甲组在药物S处理和物质X处理时所测得的血糖值正常；乙小鼠血糖值>11.1 mmol/L，定为高血糖模型小鼠，药物S处理阶段，乙组小鼠腹腔注射一定量药物S，会使血糖升高，逐渐升高至>11.1 mmol/L；物质X处理阶段乙组小鼠灌胃一定量生理盐水，不会缓解高血糖症状，血糖值依然>11.1 mmol/L；药物S处理阶段，丙组小鼠腹腔注射一定量药物S，会使血糖升高，逐渐升高至>11.1 mmol/L；如果物质X对高血糖症状有缓解作用，则物质X处理阶段丙组小鼠的血糖值逐渐下降，但高于正常水平。实验各阶段的预期实验结果如表所示(实验各阶段的小鼠血糖值变化)
组别
实验阶段
适应性饲养
药物S处理
物质X处理
甲组
正常
正常
正常
乙组
正常
逐渐升高至>
11．1 mmol/L
>11.1mmol/L
丙组
正常
逐渐升高至>
11．1 mmol/L
逐渐下降，但高
于正常水平
(3)要使用药物S快速建成高血糖模型小鼠，需要明确快速建模成功所需的药物S浓度，同时也需要确定哪种给药途径能快速建模成功，因此将具体的药物S浓度和给药途径组合起来以确定快速建模成功所需的时间，可通过设置一系列浓度梯度的药物S，每个浓度进行不同的给药途径，比较不同组合建模成功所需的时间，以确定快速建模所需药物S的适宜浓度和给药途径的组合。
变式突破
3．(2022·武威模拟)固氮过程主要是在共生体植物根部特化的结构——根瘤中进行的。根瘤菌可以侵染根部表层细胞，诱导苜蓿根部根瘤的形成。有植物生理学家推测，根瘤菌产生细胞分裂素诱导了根瘤的形成。请以提供的苜蓿幼苗、根瘤菌、清水、适宜浓度的细胞分裂素溶液等，写出能验证该推测的实验思路、预期实验结果和结论。
(1)实验思路： 将苜蓿苗平均分成甲、乙、丙、丁四组；甲组接种一定数量根瘤菌，乙组用培养过根瘤菌的培养液处理，丙组用适宜浓度的细胞分裂素处理，丁组用清水处理；相同时间后记录根瘤的产生情况 。
(2)预期的实验结果及结论： 若甲、乙、丙组根瘤的产生情况相近，丁组不产生根瘤，说明推测合理；若甲产生根瘤，乙、丙、丁都没有产生，说明推测不合理 。
【解析】 (1)实验思路：将苜蓿幼苗平均分成甲、乙、丙、丁四组；甲组接种一定数量根瘤菌，乙组用培养过根瘤菌的培养液处理，丙组用适宜浓度的细胞分裂素处理，丁组用清水处理；相同时间后记录根瘤的产生情况。(2)预期的实验结果及结论：若甲、乙、丙组根瘤的产生情况相近，丁组不产生根瘤，说明推测合理；若甲产生根瘤，乙、丙、丁都没有产生，说明推测不合理。
4．(2022·马鞍山模拟)研究发现GTSE1基因在原发性肝癌细胞中表达量的明显升高会导致肝癌细胞对化疗药物5-氟尿嘧啶(5-FU)的敏感性下降。为了验证上述结论，某同学进行了如下实验。实验材料：肝癌细胞株Hep-G2，培养液，siRNA(可与GTSE1的mRNA形成双链)，5-氟尿嘧啶(5-FU)溶液，卡式瓶，比浊计，生理盐水等。
(说明：实验条件适宜；每隔24 h测定一次，连续培养48 h；siRNA转入和相关物质含量测定具体方法不作要求)
(1)实验思路：
①取卡式瓶若干， 平均分为三组，编号甲、乙、丙，分别加入等量的肝癌细胞株Hep-G2和培养液，同时测定各组中混浊度和GTSE1蛋白含量 。
②分组处理如下：甲组加入适量生理盐水， 乙组加入等量的5-FU溶液，丙组用siRNA转染后再加入等量的5-FU溶液 。
③将各组材料置于CO2培养箱中培养48 h，测定各组混浊度和GTSE1蛋白含量。
④统计并分析实验数据。
(2)预测实验结果。(以柱形图的形式呈现，初始值直接标注于坐标轴上)
(3)分析与讨论：
①5-FU作为常用的抗癌药物，可直接作为 RNA合成(或转录) 的原料，也可转变为氟尿嘧啶脱氧核苷酸，进而影响 DNA复制 。
②siRNA抑制肝癌细胞增殖的机理可能是 与GTSE1的mRNA结合导致无法翻译出GTSE1蛋白 。
【答案】 (2)
【解析】 (1)实验思路：①取卡式瓶若干，平均分为三组，编号甲、乙、丙，分别加入等量的肝癌细胞株Hep-G2和培养液，同时测定各组中混浊度和GTSE1蛋白含量。②分组处理如下：甲组加入适量生理盐水，乙组加入等量的5-FU溶液，丙组用siRNA转染后再加入等量的5-FU溶液。③将各组材料置于CO2培养箱中培养48 h，测定各组混浊度和GTSE1蛋白含量。④统计并分析实验数据。(2)预测实验结果：甲组作为对照，GTSE1蛋白含量多，又缺少5-氟尿嘧啶(5-FU)溶液的作用，导致该组混浊度最高。乙组虽然GTSE1蛋白含量和甲一样多，但是有5-氟尿嘧啶(5-FU)溶液的作用，所以其浑浊度比甲组的低。丙组用siRNA转染后又加入等量的5-FU溶液，GTSE1蛋白含量最少，所以混浊度最低(图示见答案)。(3)分析与讨论：①5-FU作为常用的抗癌药物，可直接作为RNA合成(或转录)的原料，从而影响翻译过程，也可转变为氟尿嘧啶脱氧核苷酸，进而影响DNA复制。②siRNA可与GTSE1的mRNA形成双链，siRNA抑制肝癌细胞增殖的机理可能是与GTSE1的mRNA结合，导致GTSE1的mRNA无法翻译出GTSE1蛋白，使肝癌细胞对5-氟尿嘧啶(5-FU)敏感，抑制它的增殖。
核心考点三 准确表达实验结果和实验结论
考题解密
3．(2021·湖北，21)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合，酶的活性能恢复)；另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。
实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋(人工合成半透膜)，试管，烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。
(1)实验设计思路
取 2 支试管(每支试管代表一个组)，各加入等量的酶A溶液，再分别加等量 甲物质溶液、乙物质溶液 ，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。
(2)实验预期结果与结论
若出现结果①： 透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高 。
结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②： 透析前后，两组的酶活性均不变 。
结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③： 加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变 。
结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④： 加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高 。
结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。
【解析】 (1)分析题意可知，实验目的为探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，则实验的自变量为甲乙物质的有无，因变量为酶A的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：
取2支试管各加入等量的酶A溶液，再分别加入等量甲物质溶液、乙物质溶液(单一变量和无关变量一致原则)；一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。(2)据题意可知，物质甲和物质乙对酶A的活性有抑制，但作用机理未知，且透析前有物质甲和乙的作用，透析后无物质甲和物质乙的作用，前后对照可推测两种物质的作用机理，可能的情况有：①若甲、乙均为可逆抑制剂，则酶的活性能恢复，故透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高。②若甲、乙均为不可逆抑制剂，则两组中酶的活性均不能恢复，故透析前后，两组的酶活性均不变。③若甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂，则甲组中酶的活性可以恢复，而乙组不能恢复，故加甲物质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变。④若甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂，则甲组中酶的活性不能恢复，而乙组能恢复，故加甲物质溶液组，透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高。
变式突破
5．(2022·梧州模拟)有些果实在生长结束、成熟开始时，会出现呼吸强度突然升高的现象，称为“呼吸峰值”。请回答下列有关植物代谢的问题：
(1)植物的生长发育过程，从根本上讲是 基因组在一定时间和空间上程序性表达 的结果。
(2)研究发现在果实成熟过程中，细胞呼吸速率发生变化出现“呼吸峰值”，与乙烯有关。若利用乙烯的合成抑制剂进一步验证该激素与出现“呼吸峰值”的关系，进行如下实验，请补充实验步骤，并预测实验结果：
①挑选足量的无破损、生理状态一致的苹果，随机均分成A、B两组；
②A组(对照组)在 蒸馏水 中浸泡，B组在 等量一定浓度的乙烯合成抑制剂 中浸泡，处理相同时间后取出；
③从A、B两组中取出等量的苹果，分别放入两个相同的密闭容器内；
④利用仪器监测实验开始及之后每隔一小时容器内 CO2浓度 的变化，记录数据并进行比较。
实验结果： 与对照组(A组)相比，实验组(B组)的“呼吸峰值”出现延迟 。
【解析】 (1)植物的生长发育过程，从根本上讲是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果。(2)在果实成熟过程中，细胞呼吸速率发生变化出现“呼吸峰值”，与乙烯有关。可设计如下实验。实验步骤：①挑选足量的无破损、生理状态一致的苹果，随机均分成A、B两组；②A组在蒸馏水中浸泡，B组在等量一定浓度的乙烯合成抑制剂中浸泡，处理相同时间后取出；③从A、B两组中取出等量的苹果，分别放入两个相同的密闭容器内；测定CO2浓度，记录数据并进行比较。实验结果：与对照组(A组)相比，实验组(B组)的“呼吸峰值”出现延迟。
6．(2022·郑州模拟)为了解不同害虫防治策略对梨园土壤线虫的影响，科研人员将某梨园划分为三个区进行一年的实验研究。实验处理如下：
常规区：频繁化学防治，喷施化学杀虫药剂9次；
实验1区：农药减施防治，喷施化学杀虫药剂4次；
实验2区：植物源药剂防治，喷施药剂4次。
(1)为调查土壤线虫数量以及种类，科研人员在梨园中 随机 选择若干取样点，采用 取样器取样 法进行调查。
(2)三个区线虫数量统计结果如图所示。该实验结果说明 在0～20 cm土壤中，减施防治有利于线虫生存，植物源药剂防治效果优于农药防治；＞20 cm土壤中，不同措施对土壤线虫无显著影响 。
(3)科研人员又根据线虫的生活习性和取食特点，将土壤线虫划分为4个营养类群，再根据调查得到的线虫种类，计算得到各营养类群的相对丰度如表。
相对丰度
营养类群
0～20 cm
＞20 cm
常规区
实验1区
实验2区
常规区
实验1区
实验2区
食细菌线虫
79.92
80.05
79.71
77.45
60.94
66.39
食真菌线虫
6.54
6.33
7.45
2.69
2.56
2.59
杂食—捕食线虫
5.77
5.68
5.52
4.45
4.42
4.20
植物寄生线虫
7.77
7.94
7.32
15.41
32.08
26.82
①梨园中的细菌、真菌、线虫和植物等各种生物共同构成了 生物群落 ，各种线虫在土壤中的分层现象，体现了群落 垂直 的结构。
②在0～20 cm土层中，各营养类群线虫相对丰度在3个区之间均无显著性差异，而在＞20 cm土层中，实验区 食细菌线虫相对丰度下降，植物寄生线虫相对丰度升高 ，其余均无显著性差异，群落结构发生了改变。
③土壤线虫食性多样化，使土壤生态系统营养结构更加复杂，这对提高生态系统的 抵抗力稳定性(或自我调节能力) 具有重要意义。
(4)综合上述实验结果，在农药胁迫较重的土壤浅层，土壤线虫各营养类群均受到影响，导致不同处理间差异主要体现在土壤线虫 数量 上，而在农药胁迫相对较轻的土壤深层，由于 植物寄生 线虫可能对农药更敏感，导致不同处理间的差异主要体现在线虫的相对丰度上。
【解析】 (1)土壤线虫数量以及种类的调查常用取样器取样的方法，取样时需要随机选择若干取样点。(2)分析数据，在0～20 cm的土层中频繁化学防治，使线虫数量明显降低，而植物源药剂防治区域的线虫的数量最多，所以得出结论：减施防治有利于线虫生存，植物源药剂防治效果优于农药防治，而超过20 cm的土层中，不同措施对土壤线虫无显著影响。(3)①同一地点全部的生物称为生物群落，不同生物在土壤中的分层现象体现了群落的垂直结构。②分析表格中的数据，在＞20 cm土层中，实验区食细菌线虫相对丰度下降，植物寄生线虫相对丰度升高。③生态系统营养结构越复杂，生态系统的抵抗力稳定性或自我调节能力越强。(4)从(3)结果看出在土壤表层，常规区频繁化学防治导致土壤线虫的数量明显下降，而深层中实验组的农药胁迫较轻，植物寄生线虫数量明显增加，说明其对农药更加敏感。
核心考点四 评价实验设计方案和实验操作步骤
考题解密
4．(2021·福建，20)长期酗酒会使肠道E球菌大量滋生，影响肠道菌群的组成，同时还会增加肠道壁的通透性，导致肠道细菌及其产物向肝脏转移，引起肝脏炎症。根据能否分泌外毒C(一种蛋白质毒素)，可将E球菌分为E＋(分泌外毒素C)和E－(不分泌外毒素C)。回答下列问题：
(1)科研人员对携带E＋和E－球菌的酒精性肝炎临床重症患者的生存率进行统计结果，如图1所示。推测外毒素C 会 (填“会”或“不会”)加重酒精性肝炎病情。
(2)为进一步探究外毒素C与酒精性肝炎的关系，科研人员进行了相关实验。
Ⅰ.体外实验将分离培养的无菌小鼠肝脏细胞等分为A、B两组。在A组的培养液中加入外毒素C，B组的培养液中加入等量的生理盐水，培养相同时间后，检测肝脏细胞的存活率。若实验结果为 A组的肝脏细胞存活率低于B组 ，则可以推测外毒素C对体外培养的小鼠肝脏细胞具有毒性作用。
Ⅱ.体内实验：将无菌小鼠分为6组进行相关实验，检测小鼠血清中谷丙转氨酶(ALT)的水平(ALT水平越高，肝脏损伤越严重)及统计肝脏E球菌的数量。实验分组和结果如图2所示。
①结果表明外毒素C能加重实验小鼠酒精性肝炎症状，灌胃I和Ⅱ的实验材料分别选用 C 和 B 。
A．生理盐水 B．E＋菌液 C．E－菌液 D．灭活的E＋菌液
E．灭活的E－菌液
②根据图2结果，外毒素C 不会 (填“会”或“不会”)影响实验小鼠肠道壁通透性，判断依据是 E和F组小鼠肝脏的E球菌数量基本相同 。
(3)目前尚无治疗酒精性肝炎的特效药。在上述研究的基础上，科研人员还利用专门寄生于E球菌的噬菌体有效治疗了酒精性肝炎模型小鼠，该实验的研究意义是 用噬菌体疗法有效治疗了小鼠酒精性肝炎，可为人类治疗酒精性肝炎提供一种新思路 。
【解析】 (1)据题图可知，E＋患者的180天生存率显著低于E－患者，而E＋可以分泌外毒素C，故推测外毒素C会加重酒精性肝炎病情，从而导致生存率下降。(2)Ⅰ.体外实验将分离培养的无菌小鼠肝脏细胞等分为A、B两组，实验设计应遵循单一变量原则，在A组的培养液中加入外毒素C，B组的培养液中加入等量的生理盐水，若外毒素C对体外培养的小鼠肝脏细胞具有毒性作用，则加入外毒素C的A组的肝脏细胞存活率低于B组。Ⅱ.①体内实验中检测指标为血清中谷丙转氨酶(ALT)的水平，实验设计应遵循对照与单一变量原则，由于是在体内进行的试验，故应选择E球菌进行实验，根据能否分泌外毒素C可分为E＋和E－，结合实验设计的单一变量原则及实验结果中F组的ALT水平最高可知，灌胃I和Ⅱ的实验材料分别选用E－菌液和E＋菌液。②若外毒素C能影响小鼠肠道壁通透性，则E球菌数量会有差异，据图可知，E和F组小鼠肝脏的E球菌数量基本相同，故推测外毒素C不会影响实验小鼠肠道壁通透性。(3)由于目前尚无治疗酒精性肝炎的特效药，而用噬菌体疗法有效治疗了小鼠酒精性肝炎，可为人类治疗酒精性肝炎提供一种新思路。
变式突破
7．某科研小组进行了不同碘摄入水平对Wistar大鼠甲状腺功能影响的实验，步骤如下：
第一步：取Wistar大鼠，随机分为六组。即低碘组，正常碘组，5倍、10倍、50倍、100倍高碘组；
第二步：低碘组饲喂低碘饲料，正常碘组饲喂等量正常饲料，后四组饲喂等量饲料且饲料中碘含量分别为正常组的5倍、10倍、50倍、100倍；
第三步：将六组Wistar大鼠在适宜条件下饲养6、12个月后分别测定各组鼠的甲状腺激素含量并记录。
回答下列问题：
(1)甲状腺激素具有 促进生长发育(包括中枢神经系统的发育)，提高神经系统的兴奋性 (最少答出两点)的功能。正常Wistar大鼠体内甲状腺激素浓度不会持续升高，主要原因是甲状腺激素过多会抑制下丘脑和垂体对TRH和TSH的分泌，这属于 负反馈 调节。
(2)改正实验步骤中的两处不妥当之处：① 取性别、年龄、体重和生理状况相同的Wistar大鼠 ；② 饲养3个月，每周测定各组Wistar大鼠的甲状腺激素含量，记录并计算平均值 。
(3)实验结果：与正常组相比较，低碘组大鼠血清甲状腺激素水平明显降低，而高碘组大鼠随着饲喂时间的延长和摄入碘量的增加，血清甲状腺激素水平出现逐渐降低趋势。
实验结论： 碘缺乏或碘过量均可导致大鼠甲状腺功能下降，分泌甲状腺激素减少 。
【解析】 (1)甲状腺激素具有促进代谢活动，促进生长发育(包括中枢神经系统的发育)，提高神经系统的兴奋性的功能。正常Wistar大鼠体内甲状腺激素浓度不会持续升高，主要原因是甲状腺激素过多会抑制下丘脑和垂体对TRH和TSH的分泌，这属于负反馈调节。(2)本实验步骤中有两处不妥当之处：①对实验鼠的性别、年龄、体重和生理状况缺乏无关变量控制的描述；②对实验结果测定的选择不合理。(3)实验结果：与正常组相比较，低碘组大鼠血清甲状腺激素水平明显降低，而高碘组大鼠随着饲喂时间的延长和摄入碘量的增加，血清甲状腺激素水平出现逐渐降低趋势。实验结论为碘缺乏或碘过量均可导致大鼠甲状腺功能下降，分泌甲状腺激素减少。
8．帕金森病是一种影响中枢神经系统的慢性神经退行性疾病，主要影响运动神经系统。它的症状通常随时间推移而缓慢出现，早期明显的症状为静止性震颤、肌肉僵直、运动迟缓和步态异常，也可能有认知和行为问题。
(1)正常情况下，在突触小体内，多巴胺的储存场所是 突触小泡 。
(2)有一种观点认为，帕金森病的致病机理是脑部多巴胺能神经元的变性死亡，而引起死亡的原因之一是多巴胺能神经元胞外多巴胺的浓度过高。请结合图中的两种载体对多巴胺能神经元的这一死亡原因作进一步阐释： 多巴胺运载体被抑制，单胺运载体正常，导致突触间隙多巴胺浓度过高，引起多巴胺能神经元的变性死亡 。
(3)传统中药人参中的人参皂苷Rg1可以有效缓解帕金森病。某同学以小鼠作为实验材料，设计了如表方案，最终通过技术手段统计多巴胺能神经元细胞的死亡数目。
模型组
人参皂苷Rg1治疗组
步骤1
注射1 mL溶于生理盐水的MPTP，注射4次，每次间隔2小时
注射1 mL生理盐水，注射4次，每次间隔2小时
步骤2
每天注射1 mL生理盐水，连续3天
每天注射1 mL溶于生理盐水的人参皂苷Rg1，连续3天
注：MPTP能诱导多巴胺能神经元的变性死亡，使患者出现帕金森病症状。科学家常用MPTP诱导帕金森动物模型。
①该实验方案有两处错误，请你加以修正：(简要写出修正思路即可)
修正一： 设置一组健康鼠作为对照 ；
修正二： 人参皂苷Rg1治疗组步骤1应与模型组相同 。
②本实验的预期实验结果是： 多巴胺能神经元细胞的死亡数目：模型组＞人参皂苷Rg1治疗组＞对照组 。
【解析】 (1)在突触小体内，多巴胺储存在突触小泡中。(2)据图分析可知，引起多巴胺能神经元死亡的原因是：多巴胺能神经元胞外多巴胺的浓度过高，多巴胺运载体被抑制，单胺运载体正常，导致突触间隙多巴胺浓度过高，引起多巴胺能神经元的变性死亡。(3)①修正一：设置一组健康鼠作为对照；修正二：人参皂苷Rg1治疗组步骤1应与模型组相同。②本实验的预期实验结果是多巴胺能神经元细胞的死亡数目：模型组＞人参皂苷Rg1治疗组＞对照组。
1．(2022·山东模拟预测)紫色洋葱鳞片叶富含还原糖，鳞片叶外表皮呈紫色，内表皮无色透明，而管状叶呈绿色。因分布广泛，易于取材，洋葱常作为生物学实验材料。下列说法错误的是( A )
A．将洋葱鳞片叶组织样液中加入斐林试剂，随即便可观察到砖红色沉淀
B．在观察植物细胞的失水和吸水实验中，宜用紫色洋葱鳞片叶外表皮
C．探究洋葱管状叶中光合色素的种类时，可用纸层析法对色素进行分离
D．在低温诱导染色体数目变化的实验中，常用卡诺氏液固定洋葱根尖细胞形态
【解析】 将洋葱鳞片叶组织样液中加入斐林试剂，还需水浴加热才能看到砖红色沉淀，A错误；在观察植物细胞的失水和吸水实验中，宜用紫色洋葱鳞片叶外表皮，因为它是成熟的植物细胞，有紫色大液泡，便于观察质壁分离和质壁分离复原现象，B正确；探究洋葱管状叶中光合色素的种类时，可用纸层析法对色素进行分离，在层析液中溶解度大的色素随层析液扩散速度快，反之则慢，C正确；低温诱导染色体数目变化的实验中，在低温处理后，常用卡诺氏液固定洋葱根尖细胞形态，D正确。
2．生物学研究用到多种科学方法，下列叙述正确的是( C )
A．由于土壤动物体型微小、活动能力差，可用样方法调查土壤动物的丰富度
B．利用模型建构法探究酵母菌种群数量变化时，无须设置空白对照和重复实验
C．摩尔根用假说—演绎法证明基因在染色体上
D．卡尔文利用同位素标记法，将18O标记的C18O2供小球藻利用，最终发现了卡尔文循环
【解析】 对土壤小动物丰富度的调查常用取样器取样法，样方法用于蚜虫等活动能力极弱的动物和植物的种群密度的调查，A错误；探究酵母菌种群数量变化实验中为了获得准确的实验数据，必须进行重复实验，B错误；摩尔根用假说—演绎法证明基因在染色体上，C正确；卡尔文在研究光合作用过程时，用14C标记的14CO2进行了相关研究，D错误。
3．(2022·丹东模拟)某实验小组做了探究酵母菌种群数量变化的实验，结果如图。下列说法错误的是( A )
A．若计数室中有气泡，计数的结果必然会偏高
B．ab段酵母菌的增长速率是先增加后降低
C．bc段酵母菌的数量基本不变，此时出生率与死亡率基本相等
D．cd段种群数量的下降可能与营养物质减少、种内竞争加剧有关
【解析】 气泡会占据计数室的空间，导致计数室中的菌体数目偏小，最后导致计数结果偏小；计数室内的气泡，可影响菌液的随机分布，使计数产生误差，A错误；ab段曲线的斜率先增加后减小，所以酵母菌的增长速率是先增加后降低，B正确；bc段酵母菌的数量保持动态平衡，此时出生率与死亡率基本相等，C正确；cd段种群数量的下降可能与营养物质减少、代谢物的积累和种内竞争加剧有关，D正确。
4．(2021·北京，13)关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学相关实验，叙述错误的是( C )
A．研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液
B．利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNA
C．依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离
D．利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质
【解析】 肝脏细胞中存在过氧化氢酶，故需要破碎细胞制成肝脏研磨液来获得过氧化氢酶的粗提液，A正确；不同物质在酒精溶液中的溶解度不同，DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一原理可粗提取DNA，B正确；依据光合色素在层析液中的溶解度不同，对光合色素进行纸层析分离，C错误；蛋白质与双缩脲试剂会发生紫色反应，可以利用颜色变化的反应来鉴定蛋白质，D正确。
5．(2022·海口模拟)将新鲜的萝卜切成长度为6 cm、粗细相同的萝卜条，再将它们分别放入四组不同浓度的蔗糖溶液以及一组硝酸钾溶液中，一段时间后测得萝卜条长度如表所示。下列相关叙述错误的是( D )
组别
蔗糖
溶液a
蔗糖
溶液b
蔗糖
溶液c
蔗糖
溶液d
硝酸
钾溶液
长度
6.1 cm
5.8 cm
5.5 cm
5.5 cm
5.8 cm
A．该萝卜细胞液的渗透压处于a与b之间
B．c溶液中萝卜细胞的细胞液浓度增大，吸水能力增强
C．d溶液中萝卜细胞可能因失水过多而死亡
D．实验结束时，硝酸钾溶液与b溶液中萝卜细胞液的渗透压相同
【解析】 根据表格可知，萝卜条在a与b溶液之间正好处于吸水与失水之间，因此萝卜细胞液浓度在a与b之间，A正确；c溶液中的萝卜细胞失水，发生质壁分离，细胞液浓度增大，吸水能力增强，B正确；根据表格可知，d溶液中细胞质壁分离程度与c相同，细胞可能失水过多而死亡，C正确；实验结束时，无法判断硝酸钾溶液中萝卜细胞是正处于失水还是吸水过程，也就无法判断细胞液浓度大小，D错误。
6．(2022·丹东模拟)在40 ℃条件下，测得某淀粉酶的活性为a，为了解40 ℃与该淀粉酶最适温度的关系，进行了相关实验，下列叙述不合理的是( D )
A．若在小于40 ℃条件下进行实验，酶活性大于a，则可判断40 ℃大于该酶的最适温度
B．若在小于40 ℃条件下进行实验，酶活性等于a，则可判断40 ℃大于该酶的最适温度
C．若在大于40 ℃条件下进行实验，酶活性等于a，则可判断40 ℃小于该酶的最适温度
D．若在大于40 ℃条件下进行实验，酶活性小于a，则可判断40 ℃小于该酶的最适温度
【解析】 在小于40 ℃条件下进行实验，酶活性大于a，说明40 ℃超过了该酶的最适温度，温度降低，酶活性增强，故可判断40 ℃大于该酶的最适温度，A正确；若在小于40 ℃条件下进行实验，酶活性等于a，说明最适温度在实验温度和40 ℃之间，故可判断40 ℃大于该酶的最适温度，B正确；若在大于40 ℃条件下进行实验，酶活性等于a，说明最适温度在实验温度和40 ℃之间，且实验温度＞40 ℃，故可判断40 ℃小于该酶的最适温度，C正确；若在大于40 ℃条件下进行实验，酶活性比a小，且超过最适温度后，随着温度的升高，酶活性降低，说明该酶的最适温度低于或等于40 ℃，D错误。
7．(2022·昆明安宁一中模拟)在普通光镜下观察北苍术根尖细胞有丝分裂，观察到如图①～⑤的图像。对观察结果的分析，正确的是( C )
A．制作根尖临时装片的步骤依次是解离—染色—漂洗—制片
B．在细胞①和②中DNA的数目和染色体数目均加倍
C．观察染色体形态、数目的最佳时期为细胞③所处时期
D．联会后同源染色体的相互分离发生在细胞④和⑤中
【解析】 制作根尖临时装片的步骤依次是解离—漂洗—染色—制片，A错误；在细胞①和②中DNA的数目加倍，染色体数目在④时加倍，B错误；图中③是有丝分裂中期的细胞，是观察染色体形态、数目的最佳时期，C正确；图示表示有丝分裂的过程，减数分裂过程中才有联会与同源染色体的分离，D错误。
8．(2022·锦州一模)某兴趣小组为探究不同浓度的生长素类调节剂对植物插条生根数的影响，进行了相关实验，结果如图所示。下列分析错误的是( C )
A．浓度X、Y、Z之间的大小关系可能为Y＜X＜Z
B．植物插条的生理状况对实验结果也有影响
C．将浓度Z溶液稀释后重复上述实验，其生根数不可能大于浓度Y的生根数
D．实验结果体现了生长素类调节剂对植物插条生根的作用具有两重性
【解析】 与蒸馏水对照，Z的作用是抑制，浓度为高浓度，X、Y起促进作用，为低浓度，Y浓度促进作用更强，在生长素类调节剂最适浓度的左侧或右侧，则Y大于X或X大于Y，因此可能存在Y＜X＜Z，A正确；植物插条的生理状况属于无关变量，也会对实验结果造成影响，因此实验过程中应保证各组植物插条的生理状况相同，B正确；Z的浓度过高，稀释后可能处于促进生根的最适生长素类调节剂浓度范围，则稀释后生根数可能大于浓度Y的生根数，C错误；生长素类调节剂的浓度为X、Y时，插条的生根数大于对照组，为促进作用，当浓度为Z时，插条的生根数低于对照组，即具有抑制作用，体现了生长素类调节剂对植物插条生根的作用具有两重性，D正确。
9．(2022·瑞安市瑞祥中学模拟)S型肺炎链球菌有荚膜、菌落光滑、致病，对青霉素敏感。在多代培养的S型菌中分离出了两种突变型，一种是R型，无荚膜、菌落粗糙、不致病；另一种是抗青霉素的S型(记为PenrS型)。现用PenrS型菌和R型菌进行实验。下列对其结果分析最合理的是( B )
A．甲组部分小鼠患败血症，注射青霉素治疗均可恢复健康
B．乙组可观察到两种菌落，加入青霉素后只有一种菌落继续生长
C．丙组培养基中含有青霉素，所以生长的菌落是PenrS型菌
D．丁组的DNA被水解而无转化因子，所以无菌落产生
【解析】 甲实验中能转化形成抗青霉素的S型细菌，所以部分小鼠患败血症，注射青霉素治疗不能恢复健康，A错误；乙实验中能转化形成抗青霉素的S型细菌，因此乙组可观察到两种菌落，结合S型细菌可以抗青霉素，但是R型细菌不能抗青霉素，因此加青霉素后只有一种菌落继续生长，B正确；由于R型菌在含有青霉素的培养基中不能生长，所以不能转化出PenrS型细菌，C错误；丁组中因为DNA被水解而无转化因子，所以没有PenrS型细菌的生长，但R型菌的菌落能正常生长，D错误。
9．(不定项)(2022·东营模拟)在研究生命活动过程时，可用同位素标记法追踪物质在生命活动过程中的轨迹。科学家解决下列问题时应用该方法的是( ABC )
A．赫尔希和蔡斯探究噬菌体的DNA能不能从亲代传递给子代
B．验证子代DNA的一条链是重新合成的，一条链来自亲代DNA
C．科学家探索分泌蛋白合成和运输过程中经过哪些细胞结构
D．鲍森·詹森探索胚芽鞘尖端产生的某种“影响”能否向下传递
【解析】 赫尔希和蔡斯分别用35S、32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，追踪亲代噬菌体蛋白质和DNA的去向，证实了DNA是噬菌体的遗传物质，A正确；科学家用15N标记亲代DNA的两条链，证实了DNA的复制方式是半保留复制，B正确；科学家将3H标记的亮氨酸注射到豚鼠胰腺腺泡细胞中，发现了分泌蛋白合成和运输过程中经过了核糖体、内质网、高尔基体等结构，C正确；鲍森·詹森没有确定尖端产生的某种“影响”是什么物质，也就无法使用同位素标记法追踪“影响”的轨迹，D错误。
10．(2022·济宁模拟)为研究光合色素提取实验中二氧化硅颗粒大小(目值越大，表示颗粒越细)对叶绿素提取量的影响，某研究小组利用新鲜的菠菜叶片进行了一系列的色素提取与定量测定实验，实验结果如下表。下列有关叙述错误的是( B )
二氧化硅
叶绿素种类
颗粒大小(目)
0
20
50
100
200
叶绿素a(mg/g)
0.25
0.53
0.61
0.48
0.47
叶绿素b(mg/g)
0.16
0.08
0.09
0.11
0.12
A．提取色素利用的原理是光合色素易溶于有机溶剂
B．加入二氧化硅对叶绿素a和叶绿素b的提取均有益
C．据表可知，用50目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量最多
D．若叶片研磨过程中未加入碳酸钙，则表中数据均减小
【解析】 色素提取的原理是光合色素可以溶于有机溶剂，A正确；加入二氧化硅会使叶绿素b的含量减少，故对叶绿素b的提取无益，加入二氧化硅使叶绿素a的含量增加，对叶绿素a的提取有益，B错误；分析数据可知，二氧化硅为50目时叶绿素总量最高，C正确；碳酸钙可保护叶绿素，防止叶绿素在酸性条件下被分解，因此若叶片在研磨过程中未加入碳酸钙，则提取的叶绿素变少，表中数据均减小，D正确。
10．(不定项)(2022·聊城三模)科研工作者为探究明日叶查尔酮(AC)是否对Ⅱ型糖尿病具有疗效，利用小鼠进行了连续四周的实验，每天测定血糖、胰岛素和肝细胞胰岛素受体表达相对值，结果如下表。下列分析正确的是( BC )
组别
空腹血糖
(mmol/L)
空腹胰岛
素(IU/L)
肝细胞胰岛素受
体表达相对值
正常对
照组
4.50
25.20
0.448
糖尿病
对照组
17.36
38.28
0.375
低剂量
AC组
16.55
37.04
0.376
中剂量
AC组
16.12
35.45
0.378
高剂量
AC组
7.00
29.50
0.402
A．Ⅱ型糖尿病是由于胰岛素分泌不足造成的血糖含量高
B．实验表明AC具有降血糖作用，且随着剂量的增大，降血糖能力增强
C．AC是通过增强胰岛素受体的表达，增强胰岛素的敏感性来降低血糖的
D．胰岛素和AC均具有降血糖的能力，两者起作用的原理相同
【解析】 由表可知，Ⅱ型糖尿病的胰岛素含量高于对照组，而胰岛素受体表达值相对比较低，因此Ⅱ型糖尿病是由于受体减少造成的，A错误；由实验数据可知，高、中、低剂量的AC具有降低血糖的作用，且随着剂量的增大，降血糖能力增强，B正确；AC是通过增强胰岛素受体的表达，增强胰岛素的敏感性来降低血糖的，C正确；胰岛素和AC均具有降血糖的能力，但两者起作用的原理不相同，D错误。
11．重金属离子会导致蛋白质分子变性。为探究铜离子能否使唾液淀粉酶失活，某同学进行了实验，实验步骤如下(已知SO对实验结果没有影响)，回答下列问题：
(1)实验步骤
实验步骤
试管甲
试管乙
步骤1
加入1%CuSO4溶液和pH为6.8的缓冲液各1 mL
加入A
步骤2
各加入1%唾液淀粉酶溶液1 mL，混匀后放置一段时间
步骤3
各加入1%淀粉溶液1 mL，B
步骤4
取出试管，各加入1%碘溶液3滴，观察颜色变化
(2)讨论与分析
①实验中设置试管乙的目的是 对照 ，表中A处应为 蒸馏水和pH为6.8的缓冲液各1 mL ；
B处为 适宜温度(37 ℃)下保温一段时间 。
②若铜离子能使唾液淀粉酶失活，理论上两支试管最可能的实验结果是试管甲中溶液 变蓝 ，试管乙中溶液 不变蓝 (两空均填“变蓝”或“不变蓝”)。
③实验中加入缓冲液的作用是 维持反应液pH的稳定 。
④有同学提出由于CuSO4溶液呈蓝色，用上述步骤的检测方法可能会对实验结果产生干扰，请你提出另外一种结果检测方法并预测实验结果。
a．检测方法： 用斐林试剂检验两支试管中是否含有还原糖 。
b．若铜离子能使唾液淀粉酶失活，预测实验结果应该是试管甲中 无砖红色沉淀产生 ；试管乙中 出现砖红色沉淀 。
【解析】 (2)①实验需要遵循对照原则，实验中设置试管乙的目的是与试管甲进行对照，实验过程中需要控制单一变量，因此试管乙中添加的是蒸馏水和pH为6.8的缓冲液各1 mL。B处应控制温度，放入37 ℃恒温水浴保温一段时间。②若铜离子能使唾液淀粉酶失活，则试管甲中的淀粉不能被分解，加入碘液会变(深)蓝色；试管乙中的唾液淀粉酶可将淀粉水解成还原糖，加入碘液后不变蓝色。③加入缓冲液的作用是维持反应液pH的相对稳定。④由于CuSO4溶液呈蓝色，用上述步骤的检测方法可能会对实验结果产生干扰，应用斐林试剂检测，试管甲中的淀粉不能被分解，因淀粉为非还原糖，所以试管甲加入斐林试剂水浴加热后不会呈砖红色(呈蓝色)；试管乙中的淀粉酶可将淀粉水解成还原糖，加入斐林试剂水浴加热后会反应出现砖红色沉淀。
12．向小白鼠注射促甲状腺激素(TSH)，会使下丘脑的促甲状腺激素释放激素(TRH)分泌减少。对此现象的解释有两种观点，观点一：TSH直接对下丘脑进行反馈调节；观点二：TSH促进甲状腺分泌甲状腺激素，甲状腺激素对下丘脑进行反馈调节。两种观点孰是孰非？某学习小组进行了如下探究实验。回答下列问题：
(1)实验步骤：
①将生理状态相同的小白鼠随机分为A、B小组，测定两组动物血液中 促甲状腺激素释放激素(TRH) 的含量。
②用手术器械将A组小白鼠的 甲状腺 (填器官名称)切除，B组 做相同的外科手术，但不切除甲状腺 。
③向A组小白鼠注射适量的一定浓度的 促甲状腺激素(TSH) (填激素名称)，向B组小白鼠 注射等量的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一段时间后，测定A、B两组小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素(TRH)的含量。
(2)实验结果及结论：
①若A组小白鼠血液中TRH不减少(或增加)，B组小白鼠血液中TRH减少，则观点 二 正确；
②若A组小白鼠和B组小白鼠血液中TRH减少的量相等，则另一观点正确。
(3)现科学家已证实观点二是正确的。由此可知，下丘脑细胞膜上应含有识别 甲状腺激素 的受体。
【解析】 观点一的核心思想为“TSH→下丘脑”，观点二的核心思想为“TSH→甲状腺→甲状腺激素→下丘脑”，两种观点的主要区别为是否经过“甲状腺→甲状腺激素”这一环节(此为自变量)。所以，实验组(A组)应切除小白鼠的甲状腺，对照组(B组)不切除；为了排除手术本身的干扰，对照组应做相同的外科手术但不切除甲状腺操作。实验要验证的是促甲状腺激素(TSH)导致下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素(TRH)量的减少原因，所以两组都应注射促甲状腺激素(TSH)，且两组注射量相等。该实验的因变量为血液中TRH的含量变化，所以实验前后需分别对此进行测定并比较。假如观点一正确，即不经过“甲状腺→甲状腺激素”这一环节，则无论是否切除甲状腺，TRH的分泌量均减少；假如观点二正确，即经过“甲状腺→甲状腺激素”这一环节，则切除甲状腺之后(A组)TSH将不能发挥负反馈调节的作用，TRH的分泌量不减少(或增加)。科学家已证实观点二正确，说明下丘脑细胞膜上含有识别甲状腺激素的受体。
13．(2022·恩施高三模拟)某生态茶场依靠“以草养虫”“以草肥田”及生物防治等生产措施，多年来坚持不打农药、不施化肥和除草剂，获得了良好的经济效益和生态效益。请回答下列问题：
(1)该茶场生态系统的基石是 茶树和杂草 。茶场工人在每年4月、7月和10月各进行一次人工除草。从种间关系分析，人工除草的目的主要是 减轻茶树与杂草间的竞争 。从物质循环的角度分析，人工除草能加快物质循环利用，草秆为茶树提供 无机盐(或无机盐、CO2) 。
(2)茶场及周边优美的生态环境吸引了游人前来观光、休闲，体现了生物多样性的 直接 价值。茶园弃荒的过程中，茶树下首先出现一年生杂草，再逐步演替到灌木阶段。在灌木阶段，茶园内很少有一年生草本植物生长，原因是 一年生草本植物与灌木在争夺阳光和空间等的竞争中被淘汰 。
(3)反硝化细菌能将硝酸盐转化成氨和氮，施用磷肥能促进土壤反硝化细菌的繁殖，进而导致土壤氮损失。请设计实验验证茶园氮损失是否由反硝化细菌数量增加引起(仅写设计思路)。 将样本土壤分为相同的两组并检测含氮量，一组不做处理，一组施用适量磷肥。一段时间后测量并比较两组土壤中反硝化细菌的数量和剩余氮量 。
【解析】 (1)该茶场生态系统的基石(生产者)是茶树和杂草；从种间关系分析，人工除草的目的主要是减轻茶树与杂草间的竞争。从物质循环的角度分析，人工除草能加快物质循环利用，草秆为茶树提供无机盐。(2)茶场及周边优美的生态环境吸引了游人前来观光、休闲，体现了生物多样性的直接价值。在灌木阶段，茶园内很少有一年生草本植物生长，原因是一年生草本植物与灌木在争夺阳光和空间等的竞争中被淘汰。(3)验证茶园氮损失是否由反硝化细菌数量增加引起，本实验的自变量是是否施加磷肥，因变量是反硝化细菌的数量，据此设计实验：将样本土壤分为相同的两组并检测含氮量，一组不做处理，一组施用适量磷肥。一段时间后测量并比较两组土壤中反硝化细菌的数量和剩余氮量。
14．(2022·山东青州期末)我国研究人员发现，伤害性感觉神经元能选择性地高表达一种非分泌型成纤维细胞生长因子(简称FGF13)，将小鼠背根节(简称DRG)伤害性感觉神经元中的FGF13基因特异性敲除后，这些小鼠完全丧失了对伤害性热刺激的反应，同时发现这些小鼠对组胺引起的抓挠次数(痒觉反应)显著下降。组胺激活胞内信号通路需要先结合相应的受体H1R，H1R与组胺结合后能激活FGF13参与的下游信号通路。进一步研究表明，FGF13对H1R并没有物理上或功能上的直接作用。下图是组胺引起痒觉反应的示意图，其中NaV1.7是一种钠离子通道蛋白。
(1)生理学上把伤害性热刺激引起小鼠产生的规律性应答称为 反射 ；FGF13缺失小鼠对伤害性热刺激无反应，原因是完成这一活动的结构基础中， 传入神经(感觉神经) 的功能受损。
(2)注射组胺后正常小鼠会出现痒觉反应，据图判断，FGF13在这一过程中的作用可能是 与NaV1.7结合，引起NaV1.7打开，Na＋内流产生动作电位 。
(3)有研究人员提出问题：非组胺类致痒剂引起的痒觉反应是否也与FGF13有关？为探究这一问题，请选用下列材料设计实验。写出最简单的实验思路及预期实验现象和结论。
材料：FGF13缺失小鼠若干，正常小鼠若干、五羟色胺5-HT(非组胺类致痒剂)注射液、组胺注射液等。
【答案】 (3)实验思路：给FGF13缺失小鼠和正常小鼠分别注射相同剂量的五羟色胺5-HT(非组胺类致痒剂)注射液，观察小鼠抓挠次数。
预期实验现象和结论：若FGF13缺失小鼠抓挠次数少于正常小鼠，则FGF13与非组胺类致痒剂引起的痒觉反应有关；若FGF13缺失小鼠抓挠次数与正常小鼠相当，则FGF13与五羟色胺5-HT(非组胺类致痒剂)引起的痒觉反应无关。
【解析】 (1)在中枢神经系统参与下，机体对外界或内部的各种刺激产生的规律性应答称为反射。神经调节的基本方式是反射，反射的结构基础是反射弧。根据题意，将小鼠背根节(简称DRG)伤害性感觉神经元中的FGF13基因特异性敲除后，这些小鼠完全丧失了对伤害性热刺激的反应，是反射弧中的感觉神经部分出现了问题导致无反应。(2)据图可知，胞内的FGF13与NaV1.7相互作用形成复合物，引起NaV1.7打开，Na＋内流产生动作电位。(3)为探究“非组胺类致痒剂引起的痒觉反应是否也与FGF13有关？”这一问题。实验设计思路：构建“FGF13缺失小鼠”，设置对照实验，给FGF13缺失小鼠和正常小鼠分别注射相同剂量的五羟色胺5-HT(非组胺类致痒剂)注射液，观察小鼠抓挠次数。预期结果与结论：若FGF13缺失小鼠抓挠次数少于正常小鼠，则FGF13与非组胺类致痒剂引起的痒觉反应有关；若FGF13缺失小鼠抓挠次数与正常小鼠相当，则FGF13与五羟色胺5-HT(非组胺类致痒剂引)起的痒觉反应无关。
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