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专题10 实验专题
(一) 实验关键提能练
一、选择题
1.(2023·长沙一中模拟)H2O2能够参与激素信号的转导,科研人员以蚕豆为实验材料,研究了乙烯对外源H2O2诱导气孔关闭的影响,获得下图实验结果,图中CK为空白对照组,H+E为H2O2和乙烯处理组,H+DPI(H2O2合成抑制剂)为H2O2和DPI处理组。下列说法错误的是( )
A.比较CK组和H2O2组,说明外源H2O2能诱导气孔关闭
B.比较CK组、H2O2组和H+E组,说明乙烯能抑制外源H2O2诱导的气孔关闭
C.比较CK组、H2O2组和H+DPI组,说明DPI能抑制外源H2O2诱导的气孔关闭
D.该实验设计还需要排除乙烯本身对气孔关闭的影响才更有说服力
解析:选C 分析题图可知,CK空白对照组的气孔孔径比H2O2组的大,由此可知,外源H2O2能诱导气孔关闭;H+E组的气孔孔径比H2O2组的大,比CK组小,由此可知,乙烯能抑制外源H2O2诱导的气孔关闭,A、B正确。DPI能够抑制H2O2的合成,但不能降解外源H2O2,所以DPI不能抑制外源H2O2诱导的气孔关闭,C错误。分析题图可知,该实验不能排除乙烯本身对气孔关闭的影响,故还需要补充乙烯(E)处理组,D正确。
2.(2023·北京三模)为探究油菜素内酯(BRs)对低温胁迫下油菜幼苗抗氧化能力的影响,科研人员对油菜幼苗进行了相应处理,一段时间后测得的结果如下图所示(注:CAT为过氧化氢酶,可催化过氧化氢分解)。下列相关叙述不合理的是( )
A.低温胁迫导致油菜幼苗中过氧化氢含量升高
B.BRs可提高低温胁迫下油菜幼苗的CAT活性
C.随着温度的下降,CAT活性逐渐升高
D.BRs可缓解低温胁迫对油菜幼苗的损害
解析:选C 由图1中对照组和4 ℃处理组比较可知,低温胁迫导致油菜幼苗中过氧化氢含量升高,A正确;由4 ℃处理组和BRs+4 ℃组比较可知,BRs可提高低温胁迫下油菜幼苗的CAT活性,来缓解低温胁迫对油菜幼苗的损害,B、D正确;本实验只进行了4 ℃处理,无法推知随着温度的下降,CAT活性逐渐升高,C错误。
3.科研人员利用茎尖培育脱毒马铃薯,测得马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响如图。下列叙述正确的是( )
A.该实验中存在1个自变量和2个因变量
B.培育脱毒苗的过程中需要制备原生质体
C.根据本实验可知,大规模生产脱毒苗时茎尖越小越好
D.经培养获得的脱毒苗具有较强的抗病毒的能力
解析:选A 该实验中存在1个自变量(茎尖大小)和2个因变量(成苗率和脱毒率),A正确;培育脱毒苗的过程是植物组织培养的过程,不需要制备原生质体,B错误;根据本实验可知,大规模生产脱毒苗时茎尖大小适宜且成苗率和脱毒率均相对较高时最好,茎尖过小,成苗率过低,C错误;经培养获得的脱毒苗是自身含病毒极少或不带病毒,但不具有抗病毒的能力,D错误。
4.(2023·广州三模)在对照实验中,控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。与常态比较,人为增加某种影响因素的称为“加法原理”,人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。下列实验中,采用“加法原理”的是( )
A.“探究性激素对高等动物第二性征的影响”的实验中,对实验组公鸡切除睾丸
B.“探究甲状腺激素对高等动物生长发育的影响”的实验中,给实验组饲喂含甲状腺激素的饲料
C.“探究某种新病毒遗传物质种类”的实验中,实验组分别用DNA酶和RNA酶处理
D.“探究某种物质的运输方式”的实验中,向实验组中加入适量的呼吸酶抑制剂
解析:选B “探究性激素对高等动物第二性征的影响”的实验中,对实验组公鸡切除睾丸,属于减法原理,A错误;“探究甲状腺激素对高等动物生长发育的影响”的实验中,给实验组饲喂含甲状腺激素的饲料,属于加法原理,B正确;“探究某种新病毒遗传物质种类”的实验中,实验组分别用DNA酶和RNA酶处理是分别将DNA和RNA水解,属于减法原理,C错误;“探究某种物质的运输方式”的实验中,向实验组中加入适量的呼吸酶抑制剂是抑制呼吸,属于减法原理,D错误。
5.(2023·重庆模拟)生长激素在前体脂肪细胞体外诱导分化为成熟的脂肪细胞的过程中具有一定的抑制作用。研究表明,生长激素可抑制脂肪细胞中FAS和FABP等基因的转录,使脂肪合成酶类的含量降低,从而抑制脂肪代谢。胰岛素和生长激素在脂肪细胞分化中是否起协同作用,现要对这一作用进行验证。首先设置添加一定量生理盐水的对照组,下列对实验的分析,错误的是( )
A.该实例说明,激素可通过影响基因的表达而影响细胞代谢
B.应另外设置两个组别,在培养液中分别添加等量且适量的生长激素和胰岛素
C.和生长激素组比,只添加生理盐水的组别中FAS和FABP基因转录水平较高
D.本实验的检测指标可为脂肪合成酶类含量的高低
解析:选B 由题干信息“生长激素可抑制脂肪细胞中FAS和FABP等基因的转录,使脂肪合成酶类的含量降低,从而抑制脂肪代谢”可知,激素可通过影响基因的表达而影响细胞代谢,A正确;本实验目的是验证胰岛素和生长激素在脂肪细胞分化中是否起协同作用,实验首先设置添加一定量生理盐水的空白对照组,此外还应另外设置三个实验组,在培养液中分别添加等量且适量的生长激素、胰岛素、同时添加生长激素和胰岛素,B错误;分析题意可知,生长激素可抑制脂肪细胞中FAS和FABP等基因的转录,故和添加生长激素组相比,只添加生理盐水的组别中FAS和FABP基因转录水平较高,C正确;本实验是验证胰岛素和生长激素在脂肪细胞分化中是否起协调作用,故实验的因变量是脂肪代谢情况,检测指标可为脂肪合成酶类含量的高低,D正确。
6.鸢尾素是运动时释放的一种小分子肽类激素。为研究鸢尾素与学习认知之间的关系,科学家构建了鸢尾素基因敲除小鼠,运动训练或静止后,记录小鼠在水迷宫不同平台上停留的时间(在目标平台上停留时间与学习记忆能力呈正相关),结果如图。下列相关叙述不正确的是( )
A.实验自变量是不同平台,因变量是小鼠在不同平台停留的时间
B.运动后基因敲除小鼠在目标平台停留时间明显少于野生型小鼠
C.运动能提高小鼠体内的鸢尾素含量进而提高学习和记忆的能力
D.鸢尾素需与相应受体结合后才能发挥调节神经系统功能的作用
解析:选A 实验自变量为是否运动和是否敲除鸢尾素基因,因变量是小鼠在不同平台停留的时间,A错误;由题图可知,运动后基因敲除小鼠在目标平台停留的时间明显少于野生型小鼠,B正确;由题意可知,在目标平台上停留时间与学习记忆能力呈正相关,通过比较发现,运动能提高小鼠在目标平台停留的时间,是因为运动能提高体内的鸢尾素含量进而提高学习和记忆的能力,C正确;鸢尾素是一种激素,激素需与相应受体结合后才能发挥调节神经系统功能的作用,D正确。
7.某生物小组为研究遮阴处理对菠菜光合作用的影响,将一株菠菜置于一密闭容器内,给予自然光照(对照组)和50%的自然光照(遮阴组),在容器内放置一定浓度的CO2缓冲液,照射一段时间后测定数据绘制成图。下列说法正确的是( )
A.容器中CO2浓度基本保持不变,可通过测定容器内CO2浓度的变化速率绘制曲线
B.对照组9~11时与13~17时净光合速率下降的主要影响因素是光照强度的减弱
C.遮阴组11~13时与15~17时光合速率小于呼吸速率
D.据图分析,遮阴组一天的光合作用有机物积累量小于对照组
解析:选D 容器中CO2浓度基本保持不变,不可通过测定容器内CO2浓度的变化速率绘制曲线,可通过测定容器内O2浓度的变化速率绘制曲线,A错误。9~11时,光照强度增强,净光合速率下降,光照强度不是净光合速率下降的影响因素,可能是CO2吸收速率降低;13~17时,净光合速率下降的主要影响因素是光照强度,B错误。遮阴组11~13时与15~17时净光合速率均大于0,光合速率均大于呼吸速率,C错误。净光合作用积累量可代表光合作用有机物积累量,由题图可知,遮阴组曲线与横坐标围成的面积小于对照组,说明遮阴组一天的光合作用有机物积累量小于对照组,D正确。
二、非选择题
8.(2023·日照模拟)高血压是中风、心梗、心衰竭及外周动脉疾病的主要危险因素。下图为肾性高血压发生的部分机制示意图。缬沙坦是一种血管紧张素Ⅱ受体的拮抗剂,可用于肾性高血压的治疗。请回答下列问题:
(1)由图可知,能够引起外周血管收缩的信息分子有____________________________。
(2)实验发现,注射抗利尿激素会导致高血压加重,原因是______________________________________________________
______________________________________________________。
(3)临床研究表明,高血压患者过量服用降压药缬沙坦后,会出现高血钾的症状,原因是______________________________________________________
______________________________________________________。
(4)部分高血压患者在服用缬沙坦后,血压仍不能有效降低,进一步研究发现肾交感神经过度兴奋通过途径2升高血压。为此,科研人员设计实验进行了验证,大致过程如下:首先制备能在肾交感神经上特异性表达的膜通道蛋白ChR2的转基因小鼠,当蓝色激光照射小鼠时,膜离子通道打开,Na+大量内流,引起交感神经兴奋。进行分组实验并得到了下图所示结果。
请根据实验目的和结果完善实验设计(写出各组的实验处理)。
解析:(1)由题图可知,直接使外周血管收缩的信号分子有血管紧张素Ⅱ和交感神经系统通过途径2分泌的神经递质。(2)抗利尿激素可以促进肾小管和集合管对水分的重吸收,导致尿量减少,高血压患者若注射抗利尿激素,血容量上升,会使高血压症状加重。(3)缬沙坦是血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂,能阻滞血管紧张素Ⅱ与受体结合,一方面能使外周血管舒张,使血压下降;另一方面能减少肾上腺皮质分泌醛固酮,醛固酮具有吸钠排钾的作用,醛固酮分泌减少,所以血钾浓度会上升。(4)交感神经兴奋时,细胞膜对Na+的通透性增大,Na+内流。根据题意,实验的目的是验证肾交感神经可以通过途径2升高血压。结合题意可知,实验的自变量是有无蓝色激光照射实验小鼠和实验小鼠有无注射缬沙坦,因变量是血压相对值大小。根据实验的单一变量原则,实验设计如下:A组(空白对照)不用蓝色激光照射转基因小鼠,不注射缬沙坦;B组用蓝色激光照射转基因小鼠,不注射缬沙坦(血压相对值应最高);C组不用蓝色激光照射转基因小鼠,注射缬沙坦(血压相对值应最低);D组用蓝色激光照射转基因小鼠,注射缬沙坦(血压相对值应高于对照组低于B组)。
答案:(1)神经递质、血管紧张素Ⅱ (2)抗利尿激素促进肾小管和集合管对水分进行重吸收,使血容量上升,导致高血压加重 (3)服用缬沙坦后,其阻碍了血管紧张素Ⅱ与肾上腺皮质细胞受体的结合,醛固酮分泌量下降,使其吸钠排钾的作用下降,血钾浓度上升 (4)A组不用蓝色激光照射转基因小鼠,不注射缬沙坦;B组用蓝色激光照射转基因小鼠,不注射缬沙坦;C组不用蓝色激光照射转基因小鼠,注射缬沙坦;D组用蓝色激光照射转基因小鼠,注射缬沙坦。
9.(2023·成都模拟)单胺氧化酶(MAO)是一种能降解单胺类神经递质的酶,研究发现MAO能催化去甲肾上腺素(NE)的降解,从而导致机体出现抑郁症。研究小组为了研究药物X的抗抑郁作用,将30只小鼠随机均分为空白对照组、抑郁模型组(采用慢性温和的刺激方法构建抑郁模型)和药物X组(作用对象是抑郁模型小鼠),并测量了各组小鼠的NE和MAO的量,结果如下表所示,请回答下列问题:
NE/(mg·kg-1) MAO/(mg·kg-1)
空白对照组 231 394
模型组 a b
药物X组 226 387
(1)NE是一种兴奋性神经递质,NE作用于突触后膜后会使膜电位变为________。神经递质为小分子化合物,但仍以胞吐方式释放,你推测这种方式对于兴奋传递的意义可能是______________________________________________________
______________________________________________________。
(2)NE也可以作为激素参与机体生命活动的调节,试比较神经递质和激素在信息传递过程中的共同点包括:______________________________________________________
______________________________________________________。
(3)该实验中设计空白对照组的目的是_____________________________________
______________________________________________________,
请预测与空白对照组的相应数值相比,模型组中a、b的大小变化趋势分别为________________________________。
(4)分析实验结果可知,药物X具有一定的抗抑郁作用,其机理是______________________________________________________
______________________________________________________。
解析:(1)NE是一种兴奋性神经递质,NE与突触后膜上的特异性受体结合,会使膜上的Na+通道打开,Na+内流,形成内正外负的动作电位;神经递质为小分子化合物,以胞吐的方式释放到突触间隙,这种方式对于兴奋传递的意义:有利于神经递质的快速传递(短时间内可以释放大量神经递质)。(2)在神经调节与体液调节过程中,神经递质和激素都是信息分子,都直接与受体结合起作用,都具有特异性。(3)分析题意,本实验目的是研究药物X的抗抑郁作用,模型组和空白对照组均为对照组,药物X组为实验组,其中设计空白对照组的目的是提供正常状态下小鼠体内NE、MAO的量,以确定抑郁模型小鼠是否建立成功;分析题意可知,MAO能催化去甲肾上腺素(NE)的降解,从而导致机体出现抑郁症,据此可预测模型组与空白对照组相比,a的含量下降、b的含量上升。(4)分析题意可知,当NE被降解,含量降低时,会出现抑郁症。实验结果显示:药物X组MAO的量低于空白对照组。由此可见,药物X具有一定的抗抑郁作用,其机理是药物X通过降低MAO的量,减少NE的降解量,使NE的含量恢复到一定程度,从而抗抑郁。
答案:(1)内正外负 有利于神经递质的快速传递(短时间内可以释放大量神经递质) (2)都直接与受体结合起作用;都具有特异性;都是信息分子 (3)得到正常状态下小鼠体内NE、MAO的量(以确定抑郁模型小鼠是否建立成功) a下降(或变小),b上升(或变大) (4)药物X通过降低MAO的量,减少NE的降解量,使NE的含量恢复,从而抗抑郁
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