2025版高考生物一轮复习真题精练第十二章实验与探究第43练实验设计及分析课件

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1[2021北京·8,2分,难度★★★☆☆]为研究毒品海洛因的危害,将受孕7天的大鼠按下表随机分组进行实验,结果如表。以下分析不合理的是(　　)A.低剂量海洛因即可严重影响胚胎的正常发育B.海洛因促进Bax含量提高会导致脑细胞凋亡C.对照组胚胎的发育过程中不会出现细胞凋亡D.结果提示孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险
【解析】 由表可知,低剂量海洛因即可明显降低活胚胎数占胚胎总数的百分比、明显增加脑畸形胚胎数占活胚胎数的百分比,A项正确;海洛因可以使脑中促凋亡蛋白Bax含量提高,从而导致脑细胞凋亡,B项正确;细胞凋亡普遍发生在胚胎发育的各个时期,对照组胚胎发育过程中也会出现细胞凋亡,C项错误;海洛因可明显增加脑畸形胚胎数与活胚胎数的百分比,推测孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险,D项正确。
2[2022湖北·15,2分,难度★★★☆☆]纳米氧化亚铜是一种纳米材料。为了探究纳米氧化亚铜对贴壁生长细胞活性的影响,研究者在培养基中添加一定量的纳米氧化亚铜,8小时后观察到细胞萎缩、体积变小,细胞核变大、细胞膜内侧出现纳米氧化亚铜富集现象,培养瓶中大量贴壁细胞脱落,出现细胞悬浮。根据该实验现象,能得出的正确结论是(　　)A.纳米氧化亚铜改变了细胞贴壁生长习性B.纳米氧化亚铜对该细胞生长有抑制作用C.纳米氧化亚铜能通过自由扩散进入细胞D.纳米氧化亚铜不影响细胞的新陈代谢
【解析】 由题中信息“研究者在……细胞悬浮”可知,纳米氧化亚铜对该细胞生长有抑制作用,会影响细胞的新陈代谢,而非改变了细胞贴壁生长习性,A、D项错误,B项正确;由“细胞膜内侧出现纳米氧化亚铜富集现象”可知,纳米氧化亚铜可以进入细胞,但其进入细胞的方式不是自由扩散,C项错误。
3[2019海南·27,10分,难度★★★★☆]在适宜条件下,测得的某植物根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示(a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率)。回答下列问题。(1)根据实验结果发现a是通过自由扩散方式跨膜运输的。自由扩散的含义是　　　　　　　 　　。 (2)实验结果表明:当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率不再增加。可能的原因是　　 　　　。 (3)王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输,李同学认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的判断是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
【参考答案】　(1)物质通过简单的扩散作用进出细胞(2分)(2)载体数量有限(2分)(3)实验思路:将长势相同的某植物根细胞平均分为两组,甲组放在有氧条件下,乙组放在无氧条件下,将甲乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段时间后,分别测定根细胞对b物质的吸收速率。(2分)结果及结论:若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组,则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输(2分);若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同,则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散(2分)。
【解题思路】　(1)物质通过简单的扩散作用进出细胞,叫自由扩散,该过程不需要载体和能量。(2)由图可知,b可能是通过协助扩散或主动运输方式跨膜运输的,当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率不再增加,可能的原因是载体数量有限。(3)协助扩散与主动运输的区别在于前者不需要消耗能量,后者需要消耗能量。有氧呼吸产生的能量较多,无氧呼吸产生的能量较少,故实验的自变量是有无氧气,因变量是细胞对b的吸收速率。实验思路如下:将长势相同的某植物根细胞平均分为两组,甲组放在有氧条件下,乙组放在无氧条件下,将甲乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段时间后,分别测定根细胞对b物质的吸收速率。结果及结论:若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组,则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输;若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同,则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散。
【题型风向】　　在近几年的高考题中,对“简要写出实验思路、预期结果和结论”的考查力度增大,此类试题综合考查考生的实验探究能力,考生在复习备考过程中要注重对实验探究类试题的训练。
4[2019浙江4月·33,10分,难度★★★★☆]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　　　　 　　　　　。
【参考答案】　(1)①分别测定每只小鼠的血糖浓度,并记录(1分);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(1分);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(1分);④对每组所得数据进行统计分析(1分)。(2)如图(3分)(3)①胰岛素促进肾小管对过滤液中葡萄糖的吸收(1分)②胰岛β细胞分泌胰岛素增加,胰岛α细胞分泌胰高血糖素减少(1分)　抑制氨基酸等物质转化为葡萄糖(1分)
【解题思路】　(1)本实验的目的是验证胰岛素的生理作用,所以实验的自变量是有无胰岛素,实验材料中有提供葡萄糖溶液,可将实验分两组,实验组用胰岛素处理,对照组用生理盐水处理,实验组出现低血糖症状后还需给实验组注射葡萄糖溶液,对照组注射生理盐水,反向验证胰岛素的作用。具体实验思路见参考答案。(2)注射胰岛素组的实验结果是血糖浓度下降,接着注射葡萄糖,血糖浓度又会上升;注射生理盐水组血糖浓度变化不大。注意本题要求画柱形图,图中需有图注,横坐标需标注两次注射。(3)①正常人体内的胰岛素可以促进肾小管对过滤液中葡萄糖的吸收,故在尿液中检测不到葡萄糖。②当机体血糖水平升高时会引起胰岛β细胞分泌胰岛素增加,胰岛α细胞分泌胰高血糖素减少。胰岛素具有促进对葡萄糖的摄取、贮存和利用以及抑制氨基酸等物质转化为葡萄糖的作用。
5[2021浙江1月·30,10分,难度★★★★☆]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,参与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表。 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:　　　　 　 　　 　;　 。　　　 。本实验中,这些起辅助作用的小分子和离子存在于酵母菌、　　　　　 　　　中。 (2)若为了确定B溶液中是否含有多肽,可用　　　 　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　　　 　　　　　　　　　　　　　。 (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　　　 　　　,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)
【参考答案】　(1)葡萄糖溶液+酵母汁(1分)　葡萄糖溶液+A溶液+B溶液(1分)　酵母汁和B溶液(1分)(2)双缩脲(1分)　葡萄糖溶液+A溶液+去除了离子M的B溶液(2分)(3)保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH(2分)(4)染色后镜检,原理是细胞膜具有选择透性;酵母汁接种培养观察,原理是酵母菌可以繁殖。(2分)
【解题思路】　(1)该实验的目的为验证无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵以及参与乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助,因此实验组别的设置为:葡萄糖溶液+酵母菌、葡萄糖溶液+酵母汁、葡萄糖溶液+A溶液、葡萄糖溶液+B溶液、葡萄糖溶液+A溶液+B溶液、葡萄糖溶液+无菌水。本实验中,起辅助作用的小分子和离子存在于酵母菌、酵母汁和B溶液中。(2)可用双缩脲试剂检测多肽。若为了研究B溶液中离子M对乙醇发酵是否是必需的,则需增加没有离子M的一组实验,其处理是葡萄糖溶液+A溶液+去除了离子M的B溶液。(3)制备无细胞的酵母汁时,需要对酵母菌细胞进行破碎处理,细胞破碎后原有的pH等条件会改变,为了保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH,破碎处理时需加入缓冲液。(4)检测活细胞可以使用染色后镜检的方法,原理是细胞膜具有选择透性;也可以使用酵母汁接种培养观察的方法,原理是酵母菌可以繁殖。
6[2022天津·14,10分,难度★★★★☆]为研究高脂饮食与肠道菌群及糖脂代谢的关系,进行如下实验:(1)建立糖脂代谢紊乱大鼠模型将20只大鼠随机平分为2组,分别饲喂高脂饲料(HFD组)和普通饲料(ND组)16周。①检测空腹血相关生理指标,结果如表。与ND组相比,HFD组　　　　　　 　　　　偏高,说明脂代谢紊乱,其他数据说明糖代谢紊乱,提示造模成功。
②检测粪便中4种典型细菌的含量,结果如图。HFD组粪便中乳杆菌、双歧杆菌相对含量　　　　(增加/减少)。 (2)探究肠道菌群对糖脂代谢的影响另取20只大鼠,喂以含　　　　的饮用水杀灭肠道中原有细菌,建立肠道无菌大鼠模型。分别收集(1)实验结束时HFD组和ND组粪便,制备成粪菌液,分别
移植到无菌大鼠体内,建立移植HFD肠菌组和移植ND肠菌组,均饲喂高脂饲料8周。检测空腹血相关生理指标,结果如下表。 该实验的自变量为　　　　　　　　　　 　　,结果显示两组均发生糖脂代谢紊乱,组间差异说明高脂饮食大鼠的肠道菌群可　　　 　(加剧/缓解)高脂饮食条件下的糖脂代谢紊乱。 (3)基于本研究的结果,为了缓解糖脂代谢紊乱,请说明可以采取的策略。　 。 。
【参考答案】　(除标明外,每空2分)(1)①总胆固醇、甘油三酯　②减少(1分)(2)抗生素　移植的肠道菌群类型　加剧(1分)(3)避免高脂饮食或设法增加肠道乳杆菌、双歧杆菌含量【解题思路】　(1)①胆固醇和甘油三酯都属于脂质,二者的含量可反映脂代谢情况,而血糖与胰岛素的含量可反映糖代谢情况,与ND组相比,HFD组总胆固醇和甘油三酯偏高,说明脂代谢紊乱。②比较两组大鼠粪便中不同菌种的相对含量可知,HFD组粪便中乳杆菌、双歧杆菌相对含量减少。(2)分析可知,实验材料是肠道无菌大鼠,给两组肠道无菌大鼠分别移植不同的肠道菌,均饲喂高脂饲料8周,由此可知,移植的肠道菌群类型为本实验的自变量。由表可知,移植HFD肠菌组糖脂代谢紊乱程度更高,进一步可得出高脂饮食大鼠的肠道菌群可加剧高脂饮食条件下的糖脂代谢紊乱。(3)综合分析可知,高脂饮食易引发体内糖脂代谢紊乱以及肠道菌群异常,肠道菌群异常会加剧高脂饮食条件下的糖脂代谢紊乱。因此为了缓解糖脂代谢紊乱,应避免高脂饮食,设法改善肠道菌群环境(如增加肠道乳杆菌、双歧杆菌含量)等。
7[2023湖北·21,16分,难度★★★★☆]我国科学家研制出的脊髓灰质炎减毒活疫苗,为消灭脊髓灰质炎作出了重要贡献。某儿童服用含有脊髓灰质炎减毒活疫苗的糖丸后,其血清抗体浓度相对值变化如图所示。回答下列问题:(1)该疫苗保留了脊髓灰质炎病毒的　　　　　　。 (2)据图判断,该疫苗成功诱导了机体的　　　　免疫反应,理由是　 。 (3)研究发现,实验动物被脊髓灰质炎病毒侵染后,发生了肢体运动障碍。为判断该动物的肢体运动障碍是否为脊髓灰质炎病毒直接引起的骨骼肌功能损伤所致,以电刺激的方法设计实验,实验思路是 　 , 预期实验结果和结论是 　。
(4)若排除了脊髓灰质炎病毒对该动物骨骼肌的直接侵染作用,确定病毒只侵染了脊髓灰质前角(图中部位①)。刺激感染和未感染脊髓灰质炎病毒的动物的感受器,与未感染动物相比,感染动物的神经纤维②上的信息传导变化是:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ,神经-肌肉接头部位③处的信息传递变化是:　　　　　　　　　　　　 。
【参考答案】　(除标明外,每空2分)(1)抗原性(2)体液　某儿童服用含有脊髓灰质炎减毒活疫苗的糖丸后,其血清中产生了抗体,抗体是在体液免疫过程中产生的(3)电刺激与骨骼肌相连的传出神经,观察骨骼肌是否收缩　如果骨骼肌不收缩,说明该动物的肢体运动障碍为脊髓灰质炎病毒直接引起的骨骼肌功能损伤所致;(2分)如果骨骼肌收缩,说明该动物的肢体运动障碍不是脊髓灰质炎病毒直接引起的骨骼肌功能损伤所致(2分)(共4分)(4)Na+内流减少(或没有Na+内流),兴奋的传导速度减慢(或兴奋停止传导)　突触前膜释放的神经递质减少(或突触前膜没有神经递质的释放)
【解题思路】　(1)减毒活疫苗是指病原体经过各种处理后,毒性减弱,但仍保留其抗原性,将其接种到体内,不会引起疾病的发生,但病原体可引发机体免疫反应,起到获得长期或终生保护的作用。(2)在体液免疫过程中可以产生抗体。据图分析可知,某儿童服用含有脊髓灰质炎减毒活疫苗的糖丸后,血清中产生了抗体,说明该疫苗成功诱导了体液免疫反应。(3)该实验的目的是探究该动物的肢体运动障碍是否为脊髓灰质炎病毒直接引起的骨骼肌功能损伤所致。以电刺激的方法设计实验。实验思路是电刺激与骨骼肌相连的传出神经,观察骨骼肌是否收缩。如果骨骼肌不收缩,说明该动物的肢体运动障碍为脊髓灰质炎病毒直接引起的骨骼肌功能损伤所致;如果骨骼肌收缩,说明该动物的肢体运动障碍不是脊髓灰质炎病毒直接引起的骨骼肌功能损伤所致。(4)由题意知,确定病毒只侵染了脊髓灰质前角(图中部位①),刺激感染和未感染脊髓灰质炎病毒的动物的感受器。未感染脊髓灰质炎病毒的动物,其脊髓灰质前角未被侵染,刺激其感受器,神经纤维②上发生Na+内流,产生兴奋,神经—肌肉接头(③)处突触前膜释放神经递质,肌肉收缩;感染脊髓灰质炎病毒的动物,其脊髓灰质前角被侵染,刺激其感受器,神经纤维②上Na+内流减少(或没有Na+内流),神经—肌肉接头(③)处突触前膜释放的神经递质减少(或突触前膜没有神经递质的释放),肌肉收缩减弱(或肌肉不收缩)。
8[2022辽宁·6,2分,难度★★★☆☆]以中医名方——柴胡疏肝散为载体考查实验分析能力,注重弘扬传统文化,倡导学以致用为研究中医名方——柴胡疏肝散对功能性消化不良大鼠胃排空(胃内容物进入小肠)的作用,科研人员设置4组实验,测得大鼠胃排空率见表。下列叙述错误的是(　　)A.与正常组相比,模型组大鼠胃排空率明显降低B.正常组能对比反映出给药组大鼠恢复胃排空的程度C.与正常组相比,柴胡疏肝散具有促进胃排空的作用D.柴胡疏肝散与药物A对患病大鼠促进胃排空的效果相似
【解析】 正常组为对照组,给药组大鼠与其对比可反映出药物对胃排空率的影响,B正确。与模型组相比,柴胡疏肝散具有促进胃排空的作用,C错误。
9[2021山东·23,9分,难度★★★★★]以过度紧张、焦虑等引起脱发、头发变白为情境,贴近生活实际,引导健康生活过度紧张、焦虑等刺激不仅会导致毛囊细胞数量减少引起脱发,也会导致黑色素细胞减少引起头发变白。利用黑毛小鼠进行研究得出的相关调节机制如图所示。(1)下丘脑通过垂体调节肾上腺分泌G的体液调节方式为　　　　　。 (2)研究发现,NE主要通过过程②影响MeSC,过程①作用很小。两过程中,NE作用于MeSC效果不同的原因可能是　　　　　　　　　、　　　　　　　、　。　　 　 。(答出3种原因即可) (3)已知长期束缚会引起小鼠过度紧张、焦虑。请设计实验验证上述调节机制中长期束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响。实验思路: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 实验现象: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
【参考答案】　(除标明外,每空2分)(1)分级调节(2)两过程NE的作用方式不同(或NE分别作为激素和神经递质起作用)(1分)　两过程NE的浓度不同(1分)　两过程NE运输到MeSC的时间不同(1分)(或其他合理答案如:MeSC上受体分布不同、两过程NE的活性不同等。以上三个空的答案顺序可颠倒)(3)实验思路:取生理状况相同的黑毛小鼠若干只,随机均分为A、B、C、D四组。A组不处理;B组切除肾上腺;C组束缚;D组切除肾上腺并束缚,其他条件相同且适宜,饲养一定时间后,观察并记录小鼠体毛数量(生长情况)和颜色的变化(2分)实验现象:A组小鼠的体毛无明显变化;B组小鼠的体毛增多(生长旺盛)、不变白;C组小鼠脱毛且体毛变白;D组小鼠体毛增多(生长旺盛)、变白(2分)(注:上述处理中A组做假手术处理,C组做假手术并束缚也可)