第6讲 素养提升课——破译新情境·系统实验知能·增分主观大题
一、破译新情境——抽象、理性的学科情境要读懂
新情境问题(一) 神经肌肉接头形成机制
[科普科研材料]
神经肌肉接头是神经控制骨骼肌收缩的关键结构,其形成机制见图。神经末梢释放的蛋白A与肌细胞膜蛋白I结合形成复合物,该复合物与膜蛋白M结合触发肌细胞内信号转导,使神经递质乙酰胆碱(ACh)的受体(AChR)在突触后膜成簇组装,最终形成成熟的神经肌肉接头。
[内蕴知识融通]
(1)兴奋传至神经末梢,神经肌肉接头突触前膜 内流,随后Ca2+内流使神经递质ACh以 的方式释放,ACh结合AChR使骨骼肌细胞兴奋,产生收缩效应。
(2)重症肌无力是一种神经肌肉接头功能异常的自身免疫疾病,研究者采用抗原抗体结合方法检测患者AChR抗体,大部分呈阳性,少部分呈阴性。为何AChR抗体阴性者仍表现出肌无力症状 为探究该问题,研究者作出假设并进行探究。
①假设一:此类型患者AChR基因突变,不能产生 ,使神经肌肉接头功能丧失,导致肌无力。
为验证该假设,以健康人为对照,检测患者AChR基因,结果显示基因未突变,在此基础上作出假设二。
②假设二:此类型患者存在 的抗体,造成 ,从而不能形成成熟的神经肌肉接头,导致肌无力。
为验证该假设,以健康人为对照,对此类型患者进行抗体检测,抗体检测结果符合预期。
③若想采用实验动物验证假设二提出的致病机制,你的研究思路是
。
[迁移创新训练]
1.神经肌肉接头处的 A I M复合蛋白对突触后膜上乙酰胆碱(ACh)受体(AChR)的组装有重要作用。重症肌无力是一种神经肌肉接头功能异常的自身免疫疾病,研究者采用抗原—抗体结合方法检测该病患者 AChR 抗体,多数患者呈阳性,少数患者呈阴性,且患者 AChR 基因未突变。下列分析正确的是 ( )
A.神经肌肉接头处的突触后膜是由神经细胞的胞体膜或树突膜组成的
B.抗体阳性重症肌无力产生的原因可能是自身产生的抗体攻击了 AChR
C.乙酰胆碱与突触后膜上的受体(AChR)结合,相应的离子通道关闭
D.在抗体阴性重症肌无力患者神经肌肉接头处注射 AChR,症状能得到缓解
2.肌萎缩侧索硬化(ALS)是一种神经肌肉退行性疾病,患者神经肌肉接头示意图如下。ALS的发生及病情加重与补体C5(一种蛋白质)的激活相关,患者体内的C5被激活后裂解为C5a和C5b,两者发挥不同作用:C5a与受体C5aR1结合后激活巨噬细胞,巨噬细胞攻击运动神经元而致其损伤;C5b与其他补体在突触后膜上形成膜攻击复合物,引起Ca2+和Na+内流进入肌细胞,导致肌细胞破裂。下列分析错误的是 ( )
A.突触前膜释放的ACh作用于突触后膜引起肌细胞兴奋
B.抑制AChE的活性,可能会引起肌肉细胞持续性收缩
C.对患者使用C5a的抗体,可能延缓ALS的发生及病情加重
D.ALS患者肌细胞破裂与肌细胞内的渗透压过低有关
新情境问题(二) 疫苗与免疫预防
[科普科研材料]
S蛋白是某病毒识别并感染靶细胞的重要蛋白,作为抗原被宿主免疫系统识别并应答,因此S蛋白是该病毒疫苗研发的重要靶点。下表是该病毒不同类型疫苗的研发策略:
类型 研发策略
灭活疫苗 病毒经培养、增殖,用理化方法灭活后制成疫苗
腺病毒载体疫苗 利用改造后无害的腺病毒作为载体,携带S蛋白基因,制成疫苗。接种后,S蛋白基因启动表达
亚单位疫苗 通过基因工程,在体外合成S蛋白,制成疫苗
核酸疫苗 将编码S蛋白的核酸包裹在纳米颗粒中,制成疫苗。接种后,在人体内产生S蛋白
减毒流感病毒载体疫苗 利用减毒流感病毒作为载体,携带S蛋白基因,并在载体病毒表面表达S蛋白,制成疫苗
[内蕴知识融通]
(1)自身不含S蛋白抗原的疫苗是 ;除了灭活疫苗外,通常不引发细胞免疫的疫苗是 。
(2)腺病毒载体疫苗接种后,对人体具有保护作用的原因是
。
(3)与新型的腺病毒载体疫苗相比,传统灭活疫苗仍然具有优势的原因是
。
(4)有人认为,某些变异病毒有可能使以上疫苗失去保护作用。你是否赞同他的观点 请说明理由。
。
[迁移创新训练]
1.(2025·西安模拟)减毒活疫苗是在人工条件下使病原体丧失致病性,但仍保留其繁殖能力和免疫原性;亚单位疫苗是用化学方法获得病原体的某些具有免疫原性的成分。某高校研发的某病毒疫苗的制备流程大致如下:将该病毒S蛋白的基因导入草地夜蛾细胞(sf9细胞)内,然后提取S蛋白后制成用于注射的疫苗,用于获得抗体和记忆细胞。以下叙述正确的是 ( )
A.该疫苗属于亚单位疫苗,其免疫持久性不如减毒活疫苗
B.S蛋白基因导入sf9细胞的过程使sf9细胞发生了基因突变
C.注射该疫苗后,疫苗经吞噬细胞处理后被直接传递给B细胞
D.该病毒再次入侵机体时,记忆细胞会迅速增殖分化并同时产生大量抗体
2.第三代前沿疫苗包括DNA疫苗和mRNA疫苗,就是将编码某种抗原蛋白的病毒基因(DNA或RNA)片段导入动物体细胞内(疫苗注射到人体),并通过宿主细胞的蛋白质合成系统产生抗原蛋白,诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答,以达到预防疾病的目的。下列叙述正确的是 ( )
A. mRNA疫苗和DNA疫苗都是抗原
B.提纯某病毒相关抗原的RNA,直接将其注入人体即可诱发免疫反应
C.注射疫苗后,辅助性T细胞能分泌细胞因子,增强淋巴细胞的免疫能力
D.注射mRNA疫苗后,可引起体内产生大量记忆B细胞,在相关病毒入侵人体时产生大量抗体以对抗感染
二、系统实验知能——实验设计各环节的突破方法
探究环节1——实验目的的确定
(1)基本方法:由实验的自变量和因变量决定。
(2)书写格式
“探究(验证)×××(自变量)对×××(因变量)的影响”或“探究(验证)×××(自变量)与×××(因变量)的关系”等。
探究环节2——提出假设
(1)假设是指用来说明某种现象但未经证实的论题,是对研究结果的预测,是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想。
(2)假设是研究者对研究结果预先赋予的答案,是一种可能的解释和说明。
(3)探究性实验假设包括各种可能的情况。
探究环节3——实验原理的确认与书写
(1)实验原理的确认
实验原理就是进行实验的理论依据,包括选择实验材料的依据、作出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象结果的依据和确定检测指标的依据等。
(2)书写实验原理需包含的内容
①自变量作用的科学依据。
②因变量的获得。
③因变量的检测指标。
探究环节4——实验思路确定的三个关键
(1)关键1:根据实验目的、实验提供的材料和用具等信息找到自变量。
(2)关键2:合理分组,通过分组来设置对照,注意既要保证单一变量的操作,又要确保无关变量相同且适宜。
(3)关键3:关注因变量的检测。一般来说,一个实验只有一个因变量,也就只需要一个检测指标,有些实验可能有多个检测指标。
探究环节5——实验步骤“三部曲”
注意:实验步骤不同于实验思路,实验步骤是实验思路的具体实施,更加具体,重视操作。
探究环节6——实验结果与结论
(1)实验结果的呈现方式
除用文字叙述呈现实验结果外,还可用表格或统计图的形式对实验结果进行呈现,使之更为简捷、直观。
①利用表格呈现实验结果
表格的设计应当从自变量和因变量上展开。
②利用统计图(曲线图、柱状图等)呈现实验结果
以统计图的形式呈现时,通常横坐标表示自变量,纵坐标表示因变量,并在坐标轴上标注单位或符号,如果是两个或多个自变量,要在图例中注明。
(2)实验结果的分析方式
验证性 实验 结果和结论是唯一的,依据自变量与因变量的关系,可用逆推法,由结论推出相应的结果
探究性 实验 结果和结论是不确定的,应先把自变量与因变量所对应的各种关系都考虑到,然后用逆推法描述出各种可能出现的结果
[专题提能训练]
1.机体对胰岛素作用的敏感性降低会导致胰岛素抵抗从而产生高血糖,动物摄食会导致胃内分泌细胞分泌的G蛋白下降,G蛋白水平下降会降低饥饿感,进而调节摄食行为。高脂饮食能诱发胰岛素抵抗,对G蛋白分泌的影响与正常饮食无明显差异。研究发现有氧运动能缓解高脂饮食诱发的胰岛素抵抗,升高G蛋白的含量。为了验证上述结论,请根据以下实验材料完善实验思路,并预测结果及分析。
材料与用具:生长状况相同的正常小鼠若干只。普通饲料、高脂饲料、血糖测定仪、胰岛素分析仪、胃组织G蛋白分析仪。
要求与说明:血糖、胰岛素和胃组织G蛋白测定的具体操作不作要求。实验条件适宜。
(1)完善实验思路:
①分别测定各实验鼠的空腹血糖、空腹胰岛素、胃组织G蛋白的含量。
②实验分组与处理:将生长状况相同的实验鼠均分为3组。
甲组:18周普通饲料;
乙组:12周普通饲料+ ;
丙组: 。
③在相同且适宜的条件下按上述实验分组培养18周,每周定时测量各实验鼠的空腹血糖、空腹胰岛素、胃组织G蛋白的含量,计算各物质的相对含量。
(2)预测实验结果(设计一个坐标,用柱形图表示第18周的检测结果,设甲组各指标水平均为1)。
(3)讨论与分析:
①根据题干分析,甲组小鼠摄入普通饲料后血糖升高时,小鼠机体限制血糖显著升高的机制是 (答出2点)。
②从分子水平分析,胰岛素抵抗产生的原因可能是 ,导致机体细胞对胰岛素作用的敏感性降低,最终引发高血糖。
2.糖尿病会引起人的认知障碍及大脑神经生理和结构的改变,引发糖尿病脑病。糖原合成酶激酶 3(GSK3β)是参与肝糖原代谢的关键酶,可磷酸化Tau蛋白,Tau蛋白过度磷酸化会引起轴突病变,从而造成神经元损伤。当GSK3β被磷酸化后,不再有磷酸化Tau蛋白的功能。
(1)为探究小檗碱(黄连的有效成分)对缓解糖尿病脑病的治疗作用,
科研人员进行了相关实验,并分别检测了正常和糖尿病脑病模型大鼠(模型组)中GSK3β、p Tau等物质的含量,结果如图。
由图可知,糖尿病脑病以及小檗碱不影响GSK3β的表达量,但模型大鼠体内p GSK3β含量 。据结果分析,小檗碱缓解糖尿病脑病的机制是
。
(2)模型大鼠的中枢神经系统长时间代谢紊乱导致出现抗炎因子减少、促炎因子升高等炎症反应,从而持续损伤神经元,引起认知功能下降。请设计实验验证小檗碱可抑制模型大鼠的炎症反应,以减缓认知功能下降,简要写出实验设计思路,并预期实验结果。给药方式为灌胃。
实验设计思路:
。
预期实验结果:
。
三、增分主观大题——稳态与调节类主观题的题点考法集训
稳态与平衡观是重要的生命观念之一,人和动物生命活动的进行离不开稳态,神经—体液—免疫调节网络是维持内环境稳态的主要调节机制,稳态调节类问题是高考的必考点。神经调节中兴奋的产生和传导是高频考点,常结合实例考查静息电位和动作电位的产生,或以信息题的形式考查神经冲动在突触间的传递,如毒品成瘾的机理、某些农药或毒素的作用特点等,试题注重考查学生的信息获取和加工能力,以及利用科学推理、模型和建模等解决实际问题的关键能力。血糖调节、体温调节和水盐调节类试题主要考查考生运用生命观念解释人体稳态的调节机制,试题情境常贴近生活实际,渗透科学实验与探究,考查考生信息获取和加工能力、模型与建模的能力等。免疫调节类试题情境多立足于人体健康和实验与探究,充分体现学科核心素养,突出考查考生的信息获取和加工能力、科学推理能力、模型与建模能力和科学探究能力等。
1.(2024·贵州高考)每当中午放学时、同学们结伴而行,有说有笑走进食堂排队就餐。回答下列问题:
(1)同学们看到喜欢吃的食物时,唾液的分泌就会增加,这一现象属于 (选填“条件”或“非条件”)反射。完成反射的条件有 。
(2)食糜进入小肠后,可刺激小肠黏膜释放的激素是 ,使胰液大量分泌。为验证该激素能促进胰腺大量分泌胰液,以健康狗为实验对象设计实验。写出实验思路:
。
2.(2024·黑吉辽高考)“一条大河波浪宽,风吹稻花香两岸……”,熟悉的歌声会让人不由自主地哼唱。听歌和唱歌都涉及人体生命活动的调节。回答下列问题:
(1)听歌跟唱时,声波传入内耳使听觉感受细胞产生 ,经听神经传入神经中枢,再通过中枢对信息的分析和综合后,由 支配发声器官唱出歌声,该过程属于神经调节的 (填“条件”或“非条件”)反射活动。
(2)唱歌时,呼吸是影响发声的重要因素,需要有意识地控制“呼”与“吸”。换气的随意控制由 和低级中枢对呼吸肌的分级调节实现。体液中CO2浓度变化会刺激中枢化学感受器和外周化学感受器,从而通过神经系统对呼吸运动进行调节。切断动物外周化学感受器的传入神经前后,让动物短时吸入CO2(5%CO2和95%O2),检测肺通气量的变化,结果如图1。据图分析,得出的结论是
。
(3)失歌症者先天唱歌跑调却不自知,为检测其对音乐的感知和学习能力,对正常组和失歌症组进行“前测—训练—后测”的实验研究,结果如图2。从不同角度分析可知,与正常组相比,失歌症组 (答出2点);仅分析失歌症组后测和前测音乐感知准确率的结果,可得出的结论是 ,因此,应该鼓励失歌症者积极学习音乐和训练歌唱。
3.(2024·江西高考)人体水盐代谢平衡是内环境稳态的重要方面。研究人员为了探究运动中机体维持水盐平衡的机制,让若干名身体健康的志愿者以10 km/h的速度跑步1 h,采集志愿者运动前、中和后的血液与尿液样本,测定相关指标(下表)。回答下列问题:
状态 指标
血浆渗 透压/ (mOsm/L) 血浆Na+ 浓度/ (mmol/L) 血浆K+ 浓度/ (mmol/L) 尿渗透 压/ (mOsm/L) 尿Na+ 浓度/ (mmol/L) 尿K+ 浓度/ (mmol/L)
运动前 289.1 139.0 4.3 911.2 242.4 40.4
运动中 291.0 141.0 4.4 915.4 206.3 71.1
运动后 289.2 139.1 4.1 1 005.1 228.1 72.3
(1)上表中的数据显示,与尿液相比,血浆的各项指标相对稳定。原因是血浆属于内环境,机体可通过 、体液调节和 维持内环境的稳态。
(2)参与形成人体血浆渗透压的离子主要是Na+和 。
(3)运动中,尿液中Na+浓度降低、K+浓度升高,是因为 (从“肾小球”“肾小管”“肾小囊”和“集合管”中选2项)加强了保钠排钾的作用,同时也加强了对 的重吸收,使得尿液渗透压升高。
(4)为探究上表数据变化的原因,测定了自运动开始2 h内血浆中醛固酮(由 分泌)和抗利尿激素(由 释放)的浓度。结果发现,血浆中2种激素的浓度均呈现先上升后下降的趋势,分析激素浓度下降的可能原因包括
(答出2点即可)。
(5)进一步实验发现,与运动前相比,运动后血容量(参与循环的血量)减少,并引起一系列生理反应。由此可知,机体水盐平衡调节途径为 (将以下选项排序:①醛固酮和抗利尿激素分泌增多;②肾脏的重吸收等作用增强;③血容量减少;④尿液浓缩和尿量减少),使血浆渗透压维持相对稳定。
4.(2022·湖南高考,节选)若下丘脑体温调节中枢损毁,机体体温不能维持稳定。已知药物A作用于下丘脑体温调节中枢调控体温。现获得A的结构类似物M,为探究M是否也具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温,将A、M分别用生理盐水溶解后,用发热家兔模型进行了以下实验,请完善实验方案并写出实验结论。
分组 处理方式 结果
甲 发热家兔模型+生理盐水 发热
乙 发热家兔模型+A溶液 退热
丙 发热家兔模型+M溶液 退热
丁 ① 发热
②由甲、乙、丙三组实验结果,得出结论 。
③由甲、乙、丙、丁四组实验结果,得出结论 。
5.(2023·山东高考)研究显示,糖尿病患者由于大脑海马神经元中蛋白Tau过度磷酸化,导致记忆力减退。细胞自噬能促进过度磷酸化的蛋白Tau降解,该过程受蛋白激酶cPKCγ的调控。为探究相关机理,以小鼠等为材料进行了以下实验。
实验Ⅰ:探究高糖环境和蛋白激酶cPKCγ对离体小鼠海马神经元自噬的影响。配制含有5 mmol/L葡萄糖的培养液模拟正常小鼠的体液环境。将各组细胞分别置于等量培养液中,A组培养液不处理,B组培养液中加入75 mmol/L的X试剂1 mL,C组培养液中加入75 mmol/L葡萄糖溶液1 mL。实验结果见图甲。
实验Ⅱ:通过水迷宫实验检测小鼠的记忆能力,连续5天测量4组小鼠的逃避潜伏期,结果见图乙。逃避潜伏期与记忆能力呈负相关,实验中的糖尿病记忆力减退模型小鼠(TD小鼠)通过注射药物STZ制备。
(1)人体中血糖的来源有 (答出2个方面的来源即可)。已知STZ是通过破坏某种细胞引起了小鼠血糖升高,据此推测,这种细胞是 。
(2)实验Ⅰ的C组中,在含5 mmol/L葡萄糖的培养液中加入75 mmol/L葡萄糖溶液后,细胞吸水、体积变大,说明加入该浓度葡萄糖溶液后培养液的渗透压 (填“升高”或“降低”),B组实验结果可说明渗透压的变化对C组结果 (填“有”或“没有”)干扰。图甲中A组和C组的实验结果说明蛋白激酶cPKCγ对海马神经元自噬水平的影响是 。
(3)图乙中a、b两条曲线所对应的实验动物分别是 (填标号)。
①正常小鼠 ②敲除cPKCγ基因的小鼠
③TD小鼠 ④敲除cPKCγ基因的TD小鼠
(4)对TD小鼠进行干预后,小鼠的记忆能力得到显著提高。基于本研究,写出2种可能的干预思路: 。
第6讲 素养提升课
一、破译新情境——抽象、理性的学科情境要读懂
新情境问题(一)
[内蕴知识融通]
(1)Na＋ 胞吐 (2)①AChR ②肌细胞膜蛋白Ⅰ(或膜蛋白M或蛋白A) 肌细胞无法完成信号转导 ③取生长状况相同、题述类型肌无力小鼠若干，随机均分为甲、乙两组，给甲组小鼠注射适量肌细胞膜蛋白Ⅰ抗体的抗体(或膜蛋白M抗体的抗体或蛋白A抗体的抗体)，乙组注射等量的生理盐水，一段时间后观察两组小鼠的症状，若与乙组相比，甲组小鼠的肌无力症状有所缓解，说明假设二正确
[迁移创新训练]
1．选B 神经肌肉接头处的突触后膜是由肌肉细胞的细胞膜组成的，A 错误；抗体阳性重症肌无力患者，体内存在AChR 的抗体，可能会攻击突触后膜上的受体(AChR)，使乙酰胆碱(ACh)不能与受体(AChR)正常结合，导致反射不能正常完成，B正确；乙酰胆碱与突触后膜上的受体(AChR)结合，会使相应离子内流，有关离子通道打开，C错误；阴性患者 AChR基因未突变，即能合成AChR，体内不存在 AChR 的抗体，很可能因神经肌肉接头处的 A I M 复合蛋白损伤造成AChR 不能在突触后膜组装，注射 AChR，症状不会得到缓解，D错误。
2．选D 患者神经肌肉接头处突触小泡释放的ACh是兴奋性神经递质， ACh作用于突触后膜，引起突触后膜产生膜电位，使肌细胞兴奋，A正确；AChE能降解ACh，抑制AChE的活性，可能会引起肌肉细胞持续性收缩，B正确；C5a与受体C5aR1结合后激活巨噬细胞，后者攻击运动神经元而致其损伤，若使用C5a的抗体，C5a的抗体能与C5a受体竞争性结合C5a，从而使C5a不能与受体C5aR1正常结合，不能激活巨噬细胞，减少对运动神经元的攻击而造成的损伤，延缓ALS的发生及病情加重，C正确；据题意可知，C5b与其他补体在突触后膜上形成膜攻击复合物，Ca2＋和Na＋内流进入肌细胞，会增加肌细胞内的渗透压，导致肌细胞大量吸水使细胞破裂，D错误。
新情境问题(二)
[内蕴知识融通]
(1)核酸疫苗和腺病毒载体疫苗 亚单位疫苗 (2)接种腺病毒载体疫苗后的机体可产生S蛋白，S蛋白能刺激机体产生相应的抗体和记忆B细胞。当携带S蛋白的病毒侵入机体后，该抗体能够识别该病毒的S蛋白，并与之结合，可以抑制病毒的增殖或对人体细胞的黏附；记忆B细胞能迅速增殖分化，分化后的浆细胞快速产生大量抗体 (3)灭活疫苗中的病毒已被杀死，安全性较高；灭活疫苗抗原种类多，刺激人体产生的抗体和记忆B细胞种类多，病毒发生变异后仍可能有效 (4)赞同。理由：若变异病毒的S蛋白基因发生突变，表达出的S蛋白与疫苗的S蛋白结构差异过大，会导致人体注射疫苗后产生的抗体或记忆细胞无法识别新病毒，故疫苗失去保护作用
[迁移创新训练]
1．选A 减毒活疫苗保留了病毒的繁殖能力和免疫原性，注射后可在人体内持续发挥作用，而该研发疫苗是直接注射抗原蛋白，属于亚单位疫苗，免疫持久性较弱，A正确；将S蛋白基因导入sf9细胞的过程中sf9细胞发生了基因重组，B错误；疫苗经吞噬细胞处理后，会将抗原呈递在细胞表面，然后传递给辅助性T细胞，C错误；当同种病毒再次入侵时，抗体是由B细胞和记忆B细胞增殖分化所形成的浆细胞产生的，D错误。
2．选C mRNA疫苗和DNA疫苗表达产生的蛋白质才是抗原，A错误；某病毒相关抗原的RNA需要经过翻译表达抗原后才可诱发免疫反应，B错误；注射疫苗后，人体产生免疫反应，辅助性T细胞分泌细胞因子促进B细胞和细胞毒性T细胞的增殖、分化，C正确；抗体由浆细胞产生，D错误。
二、系统实验知能——实验设计各环节的突破方法
1．解析：(1)本实验要验证有氧运动能缓解高脂饮食诱发胰岛素抵抗和提高G蛋白量，自变量为是否添加高脂饲料和是否进行有氧运动，因变量为血糖浓度、胰岛素和胃组织G蛋白的含量；饲喂普通饲料组为空白对照组，饲喂高脂饲料组和饲喂高脂饲料并有氧运动组为实验组，无关变量要相同且适宜，故实验分组如下，甲组：18周普通饲料；乙组(培养时间要相同)：12周普通饲料＋6周高脂饲料；丙组：12周普通饲料＋6周高脂饲料且有氧运动。
(2)高脂饮食能诱发胰岛素抵抗，血糖会升高，其胰岛素含量增加，但高脂饮食对G蛋白分泌的影响与正常饮食无明显差异，相比甲组，乙组中的血糖和胰岛素含量更高，但G蛋白量相等。由于有氧运动能缓解高脂饮食诱发胰岛素抵抗和提高G蛋白量，相比乙组，血糖和胰岛素含量都有所下降(但高于甲组)，G蛋白量更多。实验结果图示见答案。
(3)①甲组小鼠摄入普通饲料后血糖升高时，会引起胰岛素分泌增加，降低血糖浓度，而且摄食会引起胃组织G蛋白水平下降，降低了饥饿感，减少了摄食量，从而限制血糖进一步升高；②胰岛素可降低血糖浓度，但要与靶细胞膜上受体结合才能起作用，从分子水平分析，胰岛素抵抗产生的原因可能是细胞膜上胰岛素受体结构改变或胰岛素受体数量减少，导致机体细胞对胰岛素作用的敏感性降低，最终引发高血糖。
答案：(1)6周高脂饲料 12周普通饲料＋6周高脂饲料且有氧运动
(2)验证有氧运动能缓解高脂饮食诱发胰岛素抵抗和提高G蛋白含量的实验结果图
(3)①血糖升高引起胰岛素分泌增加，降低血糖浓度；摄食引起胃组织G蛋白水平下降，降低了饥饿感，减少了摄食量，从而限制血糖进一步升高 ②细胞膜上胰岛素受体结构改变或胰岛素受体数量减少
2．解析：(1)结合图示可知，四组的GSK3β的表达量相近，说明糖尿病脑病以及小檗碱不影响GSK3β的表达量，但是与正常组相比，模型大鼠体内GSK3β的磷酸化水平(p GSK3β)含量较低。题图中第三、四列结果分别表示小檗碱低剂量、高剂量组结果，对比正常组、不加小檗碱的模型大鼠组(第一列、第二列)可知，小檗碱低剂量、高剂量组的GSK3β的磷酸化水平比不加小檗碱的模型大鼠(第二列)高，高剂量组的GSK3β的磷酸化水平甚至接近于正常组，因此小檗碱提高了模型大鼠的GSK3β的磷酸化水平。对比正常组的p Tau，不加小檗碱的模型大鼠(第二列)的p Tau较高，而小檗碱低剂量、高剂量组的p Tau较低，因此小檗碱降低了Tau的过度磷酸化，Tau蛋白过度磷酸化会引起轴突病变，从而造成神经元损伤，故小檗碱能缓解糖尿病脑病。
(2)为验证小檗碱可抑制模型大鼠的炎症反应，以减缓神经元损伤，该实验的自变量为是否含有小檗碱，观察指标为炎症因子含量以及认知功能是否正常。实验设计思路及预期实验结果见答案。
答案：(1)较低 通过提高p GSK3β含量(GSK3β的磷酸化水平)，降低Tau过度磷酸化，缓解轴突病变 (2)设置A(健康大鼠)、B(模型大鼠)和C(模型大鼠)三组实验，A、B组作为对照组，C组作为实验组，分别灌胃等量的生理盐水、生理盐水和小檗碱溶液，检测三组大鼠的炎症反应(炎症因子含量)和认知功能情况 A组大鼠正常；B组大鼠的抗炎因子减少、促炎因子升高，炎症反应明显，认知功能降低；与B组相比，C组大鼠的抗炎因子升高、促炎因子减少，炎症反应降低，认知功能基本正常
三、增分主观大题——稳态与调节类主观题的题点考法集训
1．解析：(1)题中所述现象属于条件反射，是后天形成的；完成反射的条件除需要经过完整的反射弧，还要有适宜的刺激，当刺激达到一定的强度时，才会引起反射。
(2)食糜进入小肠后，可刺激小肠黏膜释放的激素是促胰液素，该物质通过体液运输作用于胰腺，引起胰腺分泌胰液，这属于激素调节。为验证该激素能促进胰腺大量分泌胰液，以健康狗为实验对象设计实验，遵循对照原则，可写出实验思路(参见答案)。
答案：(1)条件 需要完整的反射弧和适宜的刺激
(2)促胰液素 将生理状态相同的若干只未进食的狗随机均分为A、B两组，A组静脉注射促胰液素，B组注射等量的生理盐水，检测比较两组狗的胰液分泌量
2．解析：(1)听觉感受细胞的作用是感受外界刺激(声波)并产生兴奋，经听神经传入神经中枢，再通过中枢对信息的分析和综合后，由传出神经支配发声器官唱出歌声，因为该过程是后天通过学习和训练而形成的，所以属于神经调节的条件反射活动。
(2)大脑皮层是许多低级中枢活动的高级调节者，换气的随意控制由大脑皮层和低级中枢对呼吸肌的分级调节实现。体液中CO2浓度变化会刺激中枢化学感受器和外周化学感受器，从而通过神经系统对呼吸运动进行调节。切断动物外周化学感受器的传入神经前后，让动物短时吸入CO2，由题图1可知，该动物肺通气量出现一定幅度的下降，但幅度较小，说明肺通气量主要受中枢化学感受器控制。
(3)由题图2可知，与正常组相比，失歌症组对音乐的感知准确率低，但是训练对其音乐感知准确率的提升比正常组要明显。仅分析失歌症组后测和前测音乐感知准确率的结果，发现后测高于前测，说明训练可以提升失歌症者对音乐的感知准确率，因此，应该鼓励失歌症者积极学习音乐和训练歌唱。
答案：(1)兴奋(或神经冲动) 传出神经 条件 (2)大脑皮层 肺通气量主要受中枢化学感受器控制 (3)对音乐的感知准确率低，但是训练对其音乐感知准确率的提升比正常组要明显 训练可以提升失歌症者对音乐的感知准确率
3．解析：(1)内环境相对稳定的状态需要依靠机体通过神经调节、体液调节和免疫调节共同维持。
(2)参与形成人体血浆渗透压的离子主要是Na＋和Cl－。
(3)运动中，尿液中Na＋浓度降低、K＋浓度升高，是因为肾小管、集合管加强了保钠排钾的作用，同时也加强了对水的重吸收，使得尿液渗透压升高。
(4)醛固酮由肾上腺皮质分泌；抗利尿激素由下丘脑分泌、垂体释放。通过机体的调节作用，内环境渗透压和离子浓度逐渐恢复正常，肾上腺皮质分泌的醛固酮减少，垂体释放的抗利尿激素也减少；同时两种激素一经靶细胞接受并起作用后就失活了，因此两种激素的浓度下降。
(5)与运动前相比，运动后血容量(参与循环的血量)减少，机体为了维持内环境渗透压的稳定，醛固酮和抗利尿激素分泌增多，促进肾脏的重吸收等作用，进而引起尿液浓缩和尿量减少，使血浆渗透压维持相对稳定。因此排序是③①②④。
答案：(1)神经调节 免疫调节 (2)Cl－ (3)肾小管、集合管 水 (4)肾上腺皮质 (神经)垂体 通过机体的调节作用，内环境渗透压和离子浓度逐渐恢复正常，两种激素的释放量减少；激素一经靶细胞接受并起作用后就失活了 (5)③①②④
4．①损毁下丘脑的发热家兔模型＋M溶液 ②M与药物A一样也具有解热作用 ③M与药物A一样具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温
5．解析：(1)人体中的血糖可通过进食、肝糖原水解、脂肪等非糖物质转化为葡萄糖来提供。某种细胞被破坏后引起血糖升高，说明胰岛素分泌不足，推测这种细胞为胰岛B细胞。
(2)在含5 mmol/L葡萄糖的培养液中加入75 mmol/L葡萄糖溶液后，细胞吸水、体积变大，说明加入该浓度葡萄糖溶液后培养液的渗透压降低。较A组而言，B组渗透压也降低了，但自噬水平相对值不变，说明渗透压的变化对C组结果没有干扰。由题意可知，细胞自噬能促进过度磷酸化的蛋白Tau降解，该过程受蛋白激酶cPKCγ的调控，A组和C组的实验结果说明正常葡萄糖浓度下，蛋白激酶cPKCγ对海马神经元自噬没有影响；高糖环境下，蛋白激酶cPKCγ促进海马神经元自噬。
(3)由题意可知，逃避潜伏期与记忆能力呈负相关，则图乙中各曲线的记忆力强弱为d>c>b>a，而题中实验动物的记忆力强弱为①>②>③>④，所以a、b两条曲线所对应的实验动物分别为④③。
(4)由题意可知，由于糖尿病导致小鼠记忆力减退，而蛋白激酶cPKCγ能通过促进海马神经元自噬抑制小鼠的记忆力减退，所以可通过降低血糖使小鼠记忆力得到提高，即通过注射胰岛素或使cPKCγ基因过量表达，达到提升记忆力的作用。
答案：(1)进食、肝糖原水解、脂肪等非糖物质转化为葡萄糖 胰岛B细胞 (2)降低 没有 正常葡萄糖浓度下，蛋白激酶cPKCγ对海马神经元自噬没有影响；高糖环境下，蛋白激酶cPKCγ促进海马神经元自噬 (3)④③ (4)①注射胰岛素；②使cPKCγ基因过量表达(共64张PPT)
素养提升课——破译新情境 系统实验知能 增分主观大题
第6讲
一、破译新情境——抽象、理性的
学科情境要读懂
[科普科研材料]
神经肌肉接头是神经控制骨骼肌收缩的关键结构，其形成机制见图。神经末梢释放的蛋白A与肌细胞膜蛋白I结合形成复合物，该复合物与膜蛋白M结合触发肌细胞内信号转导，使神经递质乙酰胆碱(ACh)的受体(AChR)在突触后膜成簇组装，最终形成成熟的神经肌肉接头。
新情境问题(一) 神经肌肉接头形成机制
[内蕴知识融通]
(1)兴奋传至神经末梢，神经肌肉接头突触前膜________内流，随后Ca2+内流使神经递质ACh以________的方式释放，ACh结合AChR使骨骼肌细胞兴奋，产生收缩效应。
Na+
胞吐
(2)重症肌无力是一种神经肌肉接头功能异常的自身免疫疾病，研究者采用抗原抗体结合方法检测患者AChR抗体，大部分呈阳性，少部分呈阴性。为何AChR抗体阴性者仍表现出肌无力症状 为探究该问题，研究者作出假设并进行探究。
①假设一：此类型患者AChR基因突变，不能产生_______，使神经肌肉接头功能丧失，导致肌无力。
为验证该假设，以健康人为对照，检测患者AChR基因，结果显示基因未突变，在此基础上作出假设二。
AChR
②假设二：此类型患者存在的抗体___________________________
________，造成________________________，从而不能形成成熟的神经肌肉接头，导致肌无力。
为验证该假设，以健康人为对照，对此类型患者进行抗体检测，抗体检测结果符合预期。
肌细胞膜蛋白Ⅰ(或膜蛋白M
或蛋白A)
肌细胞无法完成信号转导
③若想采用实验动物验证假设二提出的致病机制，你的研究思路是
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
取生长状况相同、题述类型肌无力小鼠若干，随机均分为甲、乙两组，给甲组小鼠注射适量肌细胞膜蛋白Ⅰ抗体的抗体(或膜蛋白M抗体的抗体或蛋白A抗体的抗体)，乙组注射等量的生理盐水，一段时间后观察两组小鼠的症状，若与乙组相比，甲组小鼠的肌无力症状有所缓解，说明假设二正确
[迁移创新训练]
1.神经肌肉接头处的 A-I-M复合蛋白对突触后膜上乙酰胆碱(ACh)受体(AChR)的组装有重要作用。重症肌无力是一种神经肌肉接头功能异常的自身免疫疾病，研究者采用抗原—抗体结合方法检测该病患者 AChR 抗体，多数患者呈阳性，少数患者呈阴性，且患者AChR基因未突变。下列分析正确的是( )
A.神经肌肉接头处的突触后膜是由神经细胞的胞体膜或树突膜组成的
B.抗体阳性重症肌无力产生的原因可能是自身产生的抗体攻击了 AChR
C.乙酰胆碱与突触后膜上的受体(AChR)结合，相应的离子通道关闭
D.在抗体阴性重症肌无力患者神经肌肉接头处注射 AChR，症状能得到缓解
√
解析：神经肌肉接头处的突触后膜是由肌肉细胞的细胞膜组成的，A 错误；抗体阳性重症肌无力患者，体内存在AChR 的抗体，可能会攻击突触后膜上的受体(AChR)，使乙酰胆碱(ACh)不能与受体(AChR)正常结合，导致反射不能正常完成，B正确；乙酰胆碱与突触后膜上的受体(AChR)结合，会使相应离子内流，有关离子通道打开，C错误；阴性患者 AChR 基因未突变，即能合成AChR，体内不存在 AChR 的抗体，很可能因神经肌肉接头处的 A-I-M 复合蛋白损伤造成AChR 不能在突触后膜组装，注射 AChR，症状不会得到缓解，D错误。
2.肌萎缩侧索硬化(ALS)是一种神经肌肉退行性疾病，患者神经肌肉接头示意图如下。ALS的发生及病情加重与补体C5(一种蛋白质)的激活相关，患者体内的C5被激活后裂解为C5a和C5b，两者发挥不同作用：C5a与受体C5aR1结合后激活巨噬细胞，巨噬细胞攻击运动神经元而致其损伤；C5b与其他补体在突触后膜上形成膜攻击复合物，引起Ca2+和Na+内流进入肌细胞，导致肌细胞破裂。下列分析错误的是 ( )
A.突触前膜释放的ACh作用于突触后膜引起肌细胞兴奋
B.抑制AChE的活性，可能会引起肌肉细胞持续性收缩
C.对患者使用C5a的抗体，可能延缓ALS的发生及病情加重
D.ALS患者肌细胞破裂与肌细胞内的渗透压过低有关
√
解析：患者神经肌肉接头处突触小泡释放的ACh是兴奋性神经递质， ACh作用于突触后膜，引起突触后膜产生膜电位，使肌细胞兴奋，A正确；AChE能降解ACh，抑制AChE的活性，可能会引起肌肉细胞持续性收缩，B正确；C5a与受体C5aR1结合后激活巨噬细胞，后者攻击运动神经元而致其损伤，若使用C5a的抗体，C5a的抗体能与C5a受体竞争性结合C5a，从而使C5a不能与受体C5aR1正常结合，不能激活巨噬细胞，减少对运动神经元的攻击而造成的损伤，延缓ALS的发生及病情加重，C正确；据题意可知，C5b与其他补体在突触后膜上形成膜攻击复合物，Ca2+和Na+内流进入肌细胞，会增加肌细胞内的渗透压，导致肌细胞大量吸水使细胞破裂，D错误。
新情境问题(二) 疫苗与免疫预防
[科普科研材料]
S蛋白是某病毒识别并感染靶细胞的重要蛋白，作为抗原被宿主免疫系统识别并应答，因此S蛋白是该病毒疫苗研发的重要靶点。下表是该病毒不同类型疫苗的研发策略：
类型 研发策略
灭活疫苗 病毒经培养、增殖，用理化方法灭活后制成疫苗
腺病毒 载体疫苗 利用改造后无害的腺病毒作为载体，携带S蛋白基因，制成疫苗。接种后，S蛋白基因启动表达
亚单位疫苗 通过基因工程，在体外合成S蛋白，制成疫苗
核酸疫苗 将编码S蛋白的核酸包裹在纳米颗粒中，制成疫苗。接种后，在人体内产生S蛋白
减毒流感 病毒载体 疫苗 利用减毒流感病毒作为载体，携带S蛋白基因，并在载体病毒表面表达S蛋白，制成疫苗
续表
[内蕴知识融通]
(1)自身不含S蛋白抗原的疫苗是___________________________；除了灭活疫苗外，通常不引发细胞免疫的疫苗是___________。
核酸疫苗和腺病毒载体疫苗
亚单位疫苗
(2)腺病毒载体疫苗接种后，对人体具有保护作用的原因是
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
接种腺病毒载体疫苗后的机体可产生S蛋白，S蛋白能刺激机体产生相应的抗体和记忆B细胞。当携带S蛋白的病毒侵入机体后，该抗体能够识别该病毒的S蛋白，并与之结合，可以抑制病毒的增殖或对人体细胞的黏附；记忆B细胞能迅速增殖分化，分化后的浆细胞快速产生大量抗体
(3)与新型的腺病毒载体疫苗相比，传统灭活疫苗仍然具有优势的原因是_______________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)有人认为，某些变异病毒有可能使以上疫苗失去保护作用。你是否赞同他的观点 请说明理由。
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
。
灭活疫苗中的病毒已被杀死，安全性较高；灭活疫苗抗原种类多，刺激人体产生的抗体和记忆B细胞种类多，病毒发生变异后仍可能有效
赞同。理由：若变异病毒的S蛋白基因发生突变，表达出的S蛋白与疫苗的S蛋白结构差异过大，会导致人体注射疫苗后产生的抗体或记忆细胞无法识别新病毒，故疫苗失去保护作用
[迁移创新训练]
1.(2025·西安模拟)减毒活疫苗是在人工条件下使病原体丧失致病性，但仍保留其繁殖能力和免疫原性；亚单位疫苗是用化学方法获得病原体的某些具有免疫原性的成分。某高校研发的某病毒疫苗的制备流程大致如下：将该病毒S蛋白的基因导入草地夜蛾细胞(sf9细胞)内，然后提取S蛋白后制成用于注射的疫苗，用于获得抗体和记忆细胞。以下叙述正确的是( )
A.该疫苗属于亚单位疫苗，其免疫持久性不如减毒活疫苗
B.S蛋白基因导入sf9细胞的过程使sf9细胞发生了基因突变
C.注射该疫苗后，疫苗经吞噬细胞处理后被直接传递给B细胞
D.该病毒再次入侵机体时，记忆细胞会迅速增殖分化并同时产生大量抗体
√
解析：减毒活疫苗保留了病毒的繁殖能力和免疫原性，注射后可在人体内持续发挥作用，而该研发疫苗是直接注射抗原蛋白，属于亚单位疫苗，免疫持久性较弱，A正确；将S蛋白基因导入sf9细胞的过程中sf9细胞发生了基因重组，B错误；疫苗经吞噬细胞处理后，会将抗原呈递在细胞表面，然后传递给辅助性T细胞，C错误；当同种病毒再次入侵时，抗体是由B细胞和记忆B细胞增殖分化所形成的浆细胞产生的，D错误。
2. 第三代前沿疫苗包括DNA疫苗和mRNA疫苗，就是将编码某种抗原蛋白的病毒基因(DNA或RNA)片段导入动物体细胞内(疫苗注射到人体)，并通过宿主细胞的蛋白质合成系统产生抗原蛋白，诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答，以达到预防疾病的目的。下列叙述正确的是 ( )
A.mRNA疫苗和DNA疫苗都是抗原
B.提纯某病毒相关抗原的RNA，直接将其注入人体即可诱发免疫反应
C.注射疫苗后，辅助性T细胞能分泌细胞因子，增强淋巴细胞的免疫能力
D.注射mRNA疫苗后，可引起体内产生大量记忆B细胞，在相关病毒入侵人体时产生大量抗体以对抗感染
√
解析： mRNA疫苗和DNA疫苗表达产生的蛋白质才是抗原,A错误;某病毒相关抗原的RNA需要经过翻译表达抗原后才可诱发免疫反应，B错误；注射疫苗后，人体产生免疫反应，辅助性T细胞分泌细胞因子促进B细胞和细胞毒性T细胞的增殖、分化，C正确；抗体由浆细胞产生，D错误。
二、系统实验知能——实验设计各环节的突破方法
探究环节1——实验目的的确定
(1)基本方法：由实验的自变量和因变量决定。
(2)书写格式
“探究(验证)×××(自变量)对×××(因变量)的影响”或“探究(验证)×××(自变量)与×××(因变量)的关系”等。
探究环节2——提出假设
(1)假设是指用来说明某种现象但未经证实的论题，是对研究结果的预测，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想。
(2)假设是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。
(3)探究性实验假设包括各种可能的情况。
探究环节3——实验原理的确认与书写
(1)实验原理的确认
实验原理就是进行实验的理论依据，包括选择实验材料的依据、作出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象结果的依据和确定检测指标的依据等。
(2)书写实验原理需包含的内容
①自变量作用的科学依据。
②因变量的获得。
③因变量的检测指标。
探究环节4——实验思路确定的三个关键
(1)关键1：根据实验目的、实验提供的材料和用具等信息找到自变量。
(2)关键2：合理分组，通过分组来设置对照，注意既要保证单一变量的操作，又要确保无关变量相同且适宜。
(3)关键3：关注因变量的检测。一般来说，一个实验只有一个因变量，也就只需要一个检测指标，有些实验可能有多个检测指标。
探究环节5——实验步骤“三部曲”
注意：实验步骤不同于实验思路，实验步骤是实验思路的具体实施，更加具体，重视操作。
探究环节6——实验结果与结论
(1)实验结果的呈现方式
除用文字叙述呈现实验结果外，还可用表格或统计图的形式对实验结果进行呈现，使之更为简捷、直观。
①利用表格呈现实验结果
表格的设计应当从自变量和因变量上展开。
②利用统计图(曲线图、柱状图等)呈现实验结果
以统计图的形式呈现时，通常横坐标表示自变量，纵坐标表示因变量，并在坐标轴上标注单位或符号，如果是两个或多个自变量，要在图例中注明。
(2)实验结果的分析方式
验证性 实验 结果和结论是唯一的，依据自变量与因变量的关系，可用逆推法，由结论推出相应的结果
探究性 实验 结果和结论是不确定的，应先把自变量与因变量所对应的各种关系都考虑到，然后用逆推法描述出各种可能出现的结果
[专题提能训练]
1.机体对胰岛素作用的敏感性降低会导致胰岛素抵抗从而产生高血糖，动物摄食会导致胃内分泌细胞分泌的G蛋白下降，G蛋白水平下降会降低饥饿感，进而调节摄食行为。高脂饮食能诱发胰岛素抵抗，对G蛋白分泌的影响与正常饮食无明显差异。研究发现有氧运动能缓解高脂饮食诱发的胰岛素抵抗，升高G蛋白的含量。为了验证上述结论，请根据以下实验材料完善实验思路，并预测结果及分析。
(1)完善实验思路：
①分别测定各实验鼠的空腹血糖、空腹胰岛素、胃组织G蛋白的含量。
②实验分组与处理：将生长状况相同的实验鼠均分为3组。
甲组：18周普通饲料；
乙组：12周普通饲料+____________；
丙组：_____________________________________。
③在相同且适宜的条件下按上述实验分组培养18周，每周定时测量各实验鼠的空腹血糖、空腹胰岛素、胃组织G蛋白的含量，计算各物质的相对含量。
6周高脂饲料
12周普通饲料+6周高脂饲料且有氧运动
解析：本实验要验证有氧运动能缓解高脂饮食诱发胰岛素抵抗和提高G蛋白量，自变量为是否添加高脂饲料和是否进行有氧运动，因变量为血糖浓度、胰岛素和胃组织G蛋白的含量；饲喂普通饲料组为空白对照组，饲喂高脂饲料组和饲喂高脂饲料并有氧运动组为实验组，无关变量要相同且适宜，故实验分组如下，甲组：18周普通饲料；乙组(培养时间要相同)：12周普通饲料+6周高脂饲料；丙组：12周普通饲料+6周高脂饲料且有氧运动。
(2)预测实验结果(设计一个坐标，用柱形图表示第18周的检测结果，设甲组各指标水平均为1)。
答案：验证有氧运动能缓解高脂饮食诱发胰岛素抵抗和提高G蛋白含量的实验结果图
解析：高脂饮食能诱发胰岛素抵抗，血糖会升高，其胰岛素含量增加，但高脂饮食对G蛋白分泌的影响与正常饮食无明显差异，相比甲组，乙组中的血糖和胰岛素含量更高，但G蛋白量相等。由于有氧运动能缓解高脂饮食诱发胰岛素抵抗和提高G蛋白量，相比乙组，血糖和胰岛素含量都有所下降(但高于甲组)，G蛋白量更多。实验结果图示见答案。
(3)讨论与分析：
①根据题干分析，甲组小鼠摄入普通饲料后血糖升高时，小鼠机体限制血糖显著升高的机制是___________________________________
____________________________________________________________________________________________(答出2点)。
②从分子水平分析，胰岛素抵抗产生的原因可能是_____________
______________________________________，导致机体细胞对胰岛素作用的敏感性降低，最终引发高血糖。
血糖升高引起胰岛素分泌增加，降低血糖浓度；摄食引起胃组织G蛋白水平下降，降低了饥饿感，减少了摄食量，从而限制血糖进一步升高
细胞膜上胰岛素受体结构改变或胰岛素受体数量减少
解析：①甲组小鼠摄入普通饲料后血糖升高时，会引起胰岛素分泌增加，降低血糖浓度，而且摄食会引起胃组织G蛋白水平下降，降低了饥饿感，减少了摄食量，从而限制血糖进一步升高；②胰岛素可降低血糖浓度，但要与靶细胞膜上受体结合才能起作用，从分子水平分析，胰岛素抵抗产生的原因可能是细胞膜上胰岛素受体结构改变或胰岛素受体数量减少，导致机体细胞对胰岛素作用的敏感性降低，最终引发高血糖。
2.糖尿病会引起人的认知障碍及大脑神经生理和结构的改变，引发糖尿病脑病。糖原合成酶激酶-3(GSK3β)是参与肝糖原代谢的关键酶，可磷酸化Tau蛋白，Tau蛋白过度磷酸化会引起轴突病变，从而造成神经元损伤。当GSK3β被磷酸化后，不再有磷酸化Tau蛋白的功能。
(1)为探究小檗碱(黄连的有效成分)对缓解糖尿病脑病的治疗作用，科研人员进行了相关实验，并分别检测了正常和糖尿病脑病模型大鼠(模型组)中GSK3β、p-Tau等物质的含量，结果如图。
由图可知，糖尿病脑病以及小檗碱不影响GSK3β的表达量，但模型大鼠体内p-GSK3β含量______。据结果分析，小檗碱缓解糖尿病脑病的机制是__________________________________________________________
____________________。
较低
通过提高p-GSK3β含量(GSK3β的磷酸化水平)，降低Tau过度磷
酸化，缓解轴突病变
解析：结合图示可知，四组的GSK3β的表达量相近，说明糖尿病脑病以及小檗碱不影响GSK3β的表达量，但是与正常组相比，模型大鼠体内GSK3β的磷酸化水平(p-GSK3β)含量较低。题图中第三、四列结果分别表示小檗碱低剂量、高剂量组结果，对比正常组、不加小檗碱的模型大鼠组(第一列、第二列)可知，小檗碱低剂量、高剂量组的GSK3β的磷酸化水平比不加小檗碱的模型大鼠(第二列)高，高剂量组的GSK3β的磷酸化水平甚至接近于正常组，因此小檗碱提高了模型大鼠的GSK3β的磷酸化水平。对比正常组的p-Tau，不加小檗碱的模型大鼠(第二列)的p-Tau较高，而小檗碱低剂量、高剂量组的p-Tau较低，因此小檗碱降低了Tau的过度磷酸化，Tau蛋白过度磷酸化会引起轴突病变，从而造成神经元损伤，故小檗碱能缓解糖尿病脑病。
(2)模型大鼠的中枢神经系统长时间代谢紊乱导致出现抗炎因子减少、促炎因子升高等炎症反应，从而持续损伤神经元，引起认知功能下降。请设计实验验证小檗碱可抑制模型大鼠的炎症反应，以减缓认知功能下降，简要写出实验设计思路，并预期实验结果。给药方式为灌胃。
实验设计思路：____________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
设置A(健康大鼠)、B(模型大鼠)和C(模型大鼠)三组实验，A、B组作为对照组，C组作为实验组，分别灌胃等量的生理盐水、生理盐水和小檗碱溶液，检测三组大鼠的炎症反应(炎症因子含量)和认知功能情况
预期实验结果：___________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：为验证小檗碱可抑制模型大鼠的炎症反应，以减缓神经元损伤，该实验的自变量为是否含有小檗碱，观察指标为炎症因子含量以及认知功能是否正常。实验设计思路及预期实验结果见答案。
A组大鼠正常；B组大鼠的抗炎因子减少、促炎因子升高，炎症反应明显，认知功能降低；与B组相比，C组大鼠的抗炎因子升高、促炎因子减少，炎症反应降低，认知功能基本正常
三、增分主观大题——稳态与调节类主观题的题点考法集训
稳态与平衡观是重要的生命观念之一，人和动物生命活动的进行离不开稳态，神经—体液—免疫调节网络是维持内环境稳态的主要调节机制，稳态调节类问题是高考的必考点。神经调节中兴奋的产生和传导是高频考点，常结合实例考查静息电位和动作电位的产生，或以信息题的形式考查神经冲动在突触间的传递，如毒品成瘾的机理、某些农药或毒素的作用特点等，试题注重考查学生的信息获取和加工能力，以及利用科学推理、模型和建模等解决实际问题的关键能力。血糖调节、体温调节和水盐调节类试题主要考查考生运用生命观念解释人体稳态的调节机制，试题情境常贴近生活实际，渗透科学实验与探究，考查考生信息获取和加工能力、模型与建模的能力等。免疫调节类试题情境多立足于人体健康和实验与探究，充分体现学科核心素养，突出考查考生的信息获取和加工能力、科学推理能力、模型与建模能力和科学探究能力等。
1.(2024·贵州高考)每当中午放学时、同学们结伴而行，有说有笑走进食堂排队就餐。回答下列问题：
(1)同学们看到喜欢吃的食物时，唾液的分泌就会增加，这一现象属于_______ (选填“条件”或“非条件”)反射。完成反射的条件有
________________________________。
解析：题中所述现象属于条件反射，是后天形成的；完成反射的条件除需要经过完整的反射弧，还要有适宜的刺激，当刺激达到一定的强度时，才会引起反射。
条件
需要完整的反射弧和适宜的刺激
(2)食糜进入小肠后，可刺激小肠黏膜释放的激素是_________，使胰液大量分泌。为验证该激素能促进胰腺大量分泌胰液，以健康狗为实验对象设计实验。写出实验思路：__________________________
________________________________________________________________________________________________________。
解析：食糜进入小肠后，可刺激小肠黏膜释放的激素是促胰液素，该物质通过体液运输作用于胰腺，引起胰腺分泌胰液，这属于激素调节。为验证该激素能促进胰腺大量分泌胰液，以健康狗为实验对象设计实验，遵循对照原则，可写出实验思路(参见答案)。
促胰液素
将生理状态相同的若干只未进食的狗随机均分为A、B两组，A组静脉注射促胰液素，B组注射等量的生理盐水，检测比较两组狗的胰液分泌量
2.(2024·黑吉辽高考)“一条大河波浪宽，风吹稻花香两岸……”，熟悉的歌声会让人不由自主地哼唱。听歌和唱歌都涉及人体生命活动的调节。回答下列问题：
(1)听歌跟唱时，声波传入内耳使听觉感受细胞产生_______________，经听神经传入神经中枢，再通过中枢对信息的分析和综合后，由________支配发声器官唱出歌声，该过程属于神经调节的_____ (填“条件”或“非条件”)反射活动。
解析：听觉感受细胞的作用是感受外界刺激(声波)并产生兴奋，经听神经传入神经中枢，再通过中枢对信息的分析和综合后，由传出神经支配发声器官唱出歌声，因为该过程是后天通过学习和训练而形成的，所以属于神经调节的条件反射活动。
兴奋(或神经冲动)
传出神经
条件
(2)唱歌时，呼吸是影响发声的重要因素，
需要有意识地控制“呼”与“吸”。换气的随意控制
由__________和低级中枢对呼吸肌的分级调节实
现。体液中CO2浓度变化会刺激中枢化学感受器
和外周化学感受器，从而通过神经系统对呼吸运
动进行调节。切断动物外周化学感受器的传入神经前后，让动物短时吸入CO2(5%CO2和95%O2)，检测肺通气量的变化，结果如图1。据图分析，得出的结论是____________________________________。
大脑皮层
肺通气量主要受中枢化学感受器控制
解析：大脑皮层是许多低级中枢活动的高级调节者，换气的随意控制由大脑皮层和低级中枢对呼吸肌的分级调节实现。体液中CO2浓度变化会刺激中枢化学感受器和外周化学感受器，从而通过神经系统对呼吸运动进行调节。切断动物外周化学感受器的传入神经前后，让动物短时吸入CO2，由题图1可知，该动物肺通气量出现一定幅度的下降，但幅度较小，说明肺通气量主要受中枢化学感受器控制。
(3)失歌症者先天唱歌跑调却不自知，为检测
其对音乐的感知和学习能力，对正常组和失歌症
组进行“前测—训练—后测”的实验研究，结果
如图2。从不同角度分析可知，与正常组相比，
失歌症组_________________________________
______________________________________ (答出2点)；仅分析失歌症组后测和前测音乐感知准确率的结果，可得出的结论是_____________
_____________________________，因此，应该鼓励失歌症者积极学习音乐和训练歌唱。
对音乐的感知准确率低，但是训练对其音乐感知准确率的提升比正常组要明显
训练可以提升失歌症者对音乐的感知准确率
解析：由题图2可知，与正常组相比，失歌症组对音乐的感知准确率低，但是训练对其音乐感知准确率的提升比正常组要明显。仅分析失歌症组后测和前测音乐感知准确率的结果，发现后测高于前测，说明训练可以提升失歌症者对音乐的感知准确率，因此，应该鼓励失歌症者积极学习音乐和训练歌唱。
3.(2024·江西高考)人体水盐代谢平衡是内环境稳态的重要方面。研究人员为了探究运动中机体维持水盐平衡的机制，让若干名身体健康的志愿者以10 km/h的速度跑步1 h，采集志愿者运动前、中和后的血液与尿液样本，测定相关指标(下表)。回答下列问题：
状态 指标
血浆渗透压 /(mOsm/L) 血浆Na+浓度/(mmol/L) 血浆K+浓度/(mmol/L) 尿渗透压/(mOsm/L) 尿Na+浓度/(mmol/L) 尿K+浓度
/(mmol/L)
运动前 289.1 139.0 4.3 911.2 242.4 40.4
运动中 291.0 141.0 4.4 915.4 206.3 71.1
运动后 289.2 139.1 4.1 1 005.1 228.1 72.3
(1)下表中的数据显示，与尿液相比，血浆的各项指标相对稳定。原因是血浆属于内环境，机体可通过_________、体液调节和_________维持内环境的稳态。
解析：内环境相对稳定的状态需要依靠机体通过神经调节、体液调节和免疫调节共同维持。
神经调节
免疫调节
状态 指标
血浆渗透压 /(mOsm/L) 血浆Na+浓度/(mmol/L) 血浆K+浓度/(mmol/L) 尿渗透压/(mOsm/L) 尿Na+浓度/(mmol/L) 尿K+浓度
/(mmol/L)
运动前 289.1 139.0 4.3 911.2 242.4 40.4
运动中 291.0 141.0 4.4 915.4 206.3 71.1
运动后 289.2 139.1 4.1 1 005.1 228.1 72.3
(2)参与形成人体血浆渗透压的离子主要是Na+和_______。
解析：参与形成人体血浆渗透压的离子主要是Na+和Cl-。
Cl-
(3)运动中，尿液中Na+浓度降低、K+浓度升高，是因为_________
_______(从“肾小球”“肾小管”“肾小囊”和“集合管”中选2项)加强了保钠排钾的作用，同时也加强了对_____的重吸收，使得尿液渗透压升高。
解析：运动中，尿液中Na+浓度降低、K+浓度升高，是因为肾小管、集合管加强了保钠排钾的作用，同时也加强了对水的重吸收，使得尿液渗透压升高。
肾小管、
集合管
水
(4)为探究上表数据变化的原因，测定了自运动开始2 h内血浆中醛固酮(由___________分泌)和抗利尿激素(由__________释放)的浓度。结果发现，血浆中2种激素的浓度均呈现先上升后下降的趋势，分析激素浓度下降的可能原因包括_____________________________________
____________________________________________________________________________________ (答出2点即可)。
肾上腺皮质
(神经)垂体
通过机体的调节作用，内环境渗透压和离子浓度逐渐恢复正常，两种激素的释放量减少；激素一经靶细胞接受并起作用后就失活了
解析：醛固酮由肾上腺皮质分泌；抗利尿激素由下丘脑分泌、垂体释放。通过机体的调节作用，内环境渗透压和离子浓度逐渐恢复正常，肾上腺皮质分泌的醛固酮减少，垂体释放的抗利尿激素也减少；同时两种激素一经靶细胞接受并起作用后就失活了，因此两种激素的浓度下降。
(5)进一步实验发现，与运动前相比，运动后血容量(参与循环的血量)减少，并引起一系列生理反应。由此可知，机体水盐平衡调节途径为___________(将以下选项排序：①醛固酮和抗利尿激素分泌增多；②肾脏的重吸收等作用增强；③血容量减少；④尿液浓缩和尿量减少)，使血浆渗透压维持相对稳定。
解析：与运动前相比，运动后血容量(参与循环的血量)减少，机体为了维持内环境渗透压的稳定，醛固酮和抗利尿激素分泌增多，促进肾脏的重吸收等作用，进而引起尿液浓缩和尿量减少，使血浆渗透压维持相对稳定。因此排序是③①②④。
③①②④
4.(2022·湖南高考，节选)若下丘脑体温调节中枢损毁，机体体温不能维持稳定。已知药物A作用于下丘脑体温调节中枢调控体温。现获得A的结构类似物M，为探究M是否也具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温，将A、M分别用生理盐水溶解后，用发热家兔模型进行了以下实验，请完善实验方案并写出实验结论。
分组 处理方式 结果
甲 发热家兔模型+生理盐水 发热
乙 发热家兔模型+A溶液 退热
丙 发热家兔模型+M溶液 退热
丁 ① 发热
损毁下丘脑的发热家兔模型+M溶液
②由甲、乙、丙三组实验结果，得出结论__________________
___________。
③由甲、乙、丙、丁四组实验结果，得出结论______________
___________________________________________________。
M与药物A一样也具有解热作用
M与药物A一样具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温
5.(2023·山东高考)研究显示，糖尿病患者由于大脑海马神经元中蛋白Tau过度磷酸化，导致记忆力减退。细胞自噬能促进过度磷酸化的蛋白Tau降解，该过程受蛋白激酶cPKCγ的调控。为探究相关机理，以小鼠等为材料进行了以下实验。
实验Ⅰ：探究高糖环境和蛋白激酶cPKCγ
对离体小鼠海马神经元自噬的影响。配制含
有5 mmol/L葡萄糖的培养液模拟正常小鼠的
体液环境。将各组细胞分别置于等量培养液
中，A组培养液不处理，B组培养液中加入75 mmol/L的X试剂1 mL，C组培养液中加入75 mmol/L葡萄糖溶液1 mL。实验结果见图甲。
实验Ⅱ：通过水迷宫实验检测小鼠的记忆能力，连续5天测量4组小鼠的逃避潜伏期，结果见图乙。逃避潜伏期与记忆能力呈负相关，实验中的糖尿病记忆力减退模型小鼠(TD小鼠)通过注射药物STZ制备。
(1)人体中血糖的来源有____________________________________
____________(答出2个方面的来源即可)。已知STZ是通过破坏某种细胞引起了小鼠血糖升高，据此推测，这种细胞是____________。
解析：人体中的血糖可通过进食、肝糖原水解、脂肪等非糖物质转化为葡萄糖来提供。某种细胞被破坏后引起血糖升高，说明胰岛素分泌不足，推测这种细胞为胰岛B细胞。
进食、肝糖原水解、脂肪等非糖物质转
化为葡萄糖
胰岛B细胞
(2)实验Ⅰ的C组中，在含5 mmol/L葡萄糖的培养液中加入75 mmol/L葡萄糖溶液后，细胞吸水、体积变大，说明加入该浓度葡萄糖溶液后培养液的渗透压________ (填“升高”或“降低”)，B组实验结果可说明渗透压的变化对C组结果_______ (填“有”或“没有”)干扰。图甲中A组和C组的实验结果说明蛋白激酶cPKCγ对海马神经元自噬水平的影响是___________
________________________________________________________________________________________________。
降低
没有
正常葡萄糖浓度下，蛋白激酶cPKCγ对海马神经元自噬没有影响；高糖环境下，蛋白激酶cPKCγ促进海马神经元自噬
解析：在含5 mmol/L葡萄糖的培养液中加入75 mmol/L葡萄糖溶液后，细胞吸水、体积变大，说明加入该浓度葡萄糖溶液后培养液的渗透压降低。较A组而言，B组渗透压也降低了，但自噬水平相对值不变，说明渗透压的变化对C组结果没有干扰。由题意可知，细胞自噬能促进过度磷酸化的蛋白Tau降解，该过程受蛋白激酶cPKCγ的调控，A组和C组的实验结果说明正常葡萄糖浓度下，蛋白激酶cPKCγ对海马神经元自噬没有影响；高糖环境下，蛋白激酶cPKCγ促进海马神经元自噬。
(3)图乙中a、b两条曲线所对应的实验动物分别是______ (填标号)。
①正常小鼠 ②敲除cPKCγ基因的小鼠 ③TD小鼠 ④敲除cPKCγ基因的TD小鼠
解析：由题意可知，逃避潜伏期与记忆能力呈负相关，则图乙中各曲线的记忆力强弱为d>c>b>a，而题中实验动物的记忆力强弱为①>②>③>④，所以a、b两条曲线所对应的实验动物分别为④③。
④③
(4)对TD小鼠进行干预后，小鼠的记忆能力得到显著提高。基于本研究，写出2种可能的干预思路：___________________________
______________。
解析：由题意可知，由于糖尿病导致小鼠记忆力减退，而蛋白激酶cPKCγ能通过促进海马神经元自噬抑制小鼠的记忆力减退，所以可通过降低血糖使小鼠记忆力得到提高，即通过注射胰岛素或使cPKCγ基因过量表达，达到提升记忆力的作用。
①注射胰岛素；②使cPKCγ
基因过量表达
