20届高考生物二轮复习第1部分专题4热点题型7动物生理实验题的补充与完善

(2018·全国Ⅱ，29)为研究垂体对机体生长发育的作用，某同学用垂体切除法进行实验。在实验过程中，用幼龄大鼠为材料，以体重变化作为生长发育的检测指标。回答下列问题：(1)请完善下面的实验步骤：①将若干只大鼠随机分为A、B两组后进行处理，A组(对照组)的处理是__________________，B组的处理是________________。②将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。③_____________________________________________________________________________。④对所得数据进行统计处理与分析。(2)实验结果与分析：B组大鼠生长发育的状况不如A组，出现这种差异的原因是由于B组的处理使大鼠缺失了来源于垂体的________激素和____________激素。答案(1)①手术但不切除垂体切除垂体③每隔一定时间，测定并记录两组大鼠的体重(2)生长促甲状腺解析(1)依题意可知：本实验的自变量是垂体的有无，因变量是通过检测幼龄大鼠的体重变化来反映其生长发育的状况，其他对实验结果有影响的因变量应控制相同且适宜。据此结合题意所示的实验方法(切除法)、不完善的实验步骤和实验设计应遵循的原则可知，①A组(对照组)手术但不切除垂体，B组(实验组)切除垂体；③的内容为“每隔一定时间，测定并记录两组大鼠的体重”。(2)垂体分泌的促甲状腺激素可促进甲状腺的正常生长发育，调节甲状腺激素的合成和分泌。垂体分泌的生长激素和甲状腺分泌的甲状腺激素都有促进生长发育的作用，但前者主要促进生长，后者主要促进发育，二者共同协调，机体才能正常生长发育。可见，若B组大鼠生长发育的状况不如A组，则是由于B组的处理使大鼠缺失了来源于垂体的生长激素和促甲状腺激素。1．补充完善类实验的解题方法(1)补充实验原理类深入分析题目中与实验原理有关的内容，如对照组实验、重要实验步骤、重要实验装置、实验所用的方法等，在此基础上，联系教材中相关的原理、知识点进行知识迁移，归纳其原理。(2)补充实验步骤类根据实验目的确定实验变量，审读所提供的信息中是否准确控制了实验变量，是否遵循对照原则、单一变量原则等，在此基础上，根据已有的实验步骤写出需要补充的内容。(3)预测实验结果类认真分析实验目的，辨别实验是属于验证性实验还是探究性实验。验证性实验具有明确的结果；探究性实验的现象和结果是未知的或不确定的，应针对各种可能性分别加以考虑和分析，得到相关结论。2．动物实验中的注意事项(1)动物分组的基本要求：选择性别、年龄、体重、生理状况相似的动物平均分组，每组要有数量相等的多只动物。(2)实验设计中注意实验动物的选择和处理，如观察胰岛素、胰高血糖素功能的实验动物一般是先饥饿处理，经实验变量处理后的观察指标是动物的生活状况。(3)注射时，对照组可注射等量的生理盐水或用来溶解激素的溶液，切不可注射蒸馏水。1．(2019·天津，8)人类心脏组织受损后难以再生。该现象可追溯到哺乳动物祖先，随着它们恒温状态的建立，心脏组织再生能力减弱。(1)哺乳动物受到寒冷刺激后，通过__________________________________________________(神经/体液/神经—体液)调节促进甲状腺激素分泌，使机体产生更多热量以维持体温。(2)活跃分裂的动物细胞多是二倍体细胞，多倍体细胞通常不能分裂。①对比不同动物心脏中二倍体细胞所占比例及其甲状腺激素水平，结果如图。恒温动物的心脏组织因二倍体细胞比例________，再生能力较差；同时体内甲状腺激素水平________。由此表明甲状腺激素水平与心脏组织再生能力呈负相关。②制备基因工程小鼠，使其心脏细胞缺乏甲状腺激素受体，导致心脏细胞不受______________调节。与正常小鼠相比，基因工程小鼠体内的甲状腺激素水平正常，心脏组织中二倍体细胞数目却大幅增加。由此证明甲状腺激素________正常小鼠心脏组织再生能力。③以斑马鱼为材料进一步研究。将成年斑马鱼分成A、B两组，分别饲养在不同水箱中，A组作为对照，B组加入甲状腺激素。若___组斑马鱼心脏组织受损后的再生能力比另一组弱，则证明甲状腺激素对变温动物斑马鱼心脏组织再生能力的影响与对恒温动物小鼠的影响一致。答案(1)神经—体液(2)①低高②甲状腺激素抑制③B解析(1)哺乳动物受到寒冷刺激后，相应的神经冲动传到下丘脑，下丘脑会分泌促甲状腺激素释放激素，促甲状腺激素释放激素运输到垂体，促使垂体分泌促甲状腺激素，促甲状腺激素通过血液运输并作用于甲状腺，促使甲状腺激素的合成和分泌增加，使机体产生更多热量以维持体温，这种调节方式为神经—体液调节。(2)①活跃分裂的动物细胞多是二倍体细胞，多倍体细胞通常不分裂。分析题图可知，恒温动物心脏中二倍体细胞的比例低，细胞分裂不活跃，再生能力较差，同时恒温动物体内甲状腺激素水平高。由此表明，甲状腺激素水平与心脏组织再生能力呈负相关。②甲状腺激素只能与相应的特异性受体结合后才能发挥调节作用。制备基因工程小鼠，使其心脏细胞缺乏甲状腺激素受体，会使心脏细胞不受甲状腺激素的调节。与正常小鼠相比，基因工程小鼠体内的甲状腺激素水平正常，心脏组织中二倍体细胞数目却大幅增加，说明转基因小鼠心脏组织再生能力较强，可证明甲状腺激素能抑制正常小鼠心脏组织再生能力。③斑马鱼为变温动物，将成年斑马鱼分成A、B两组分别饲养在不同水箱中进行实验。由以上分析可知，甲状腺激素会抑制恒温动物心脏组织的再生能力，若甲状腺激素对变温动物斑马鱼心脏组织再生能力影响与对恒温动物小鼠的影响一致，则变温动物斑马鱼也会因加入甲状腺激素而使心脏组织受损后的再生能力变弱，即B组斑马鱼心脏受损后的再生能力比A组(未处理)弱。2．(2019·陕西西安模拟)欲研究甲状腺和甲状腺激素的生理作用，某研究小组进行了如下实验，请完善实验步骤并回答相关问题：(1)实验步骤：①将若干只身体状况相同的健康成年小鼠随机均分为甲、乙、丙、丁四组，其中甲、丙两组设置为实验组，乙、丁两组设置为对照组；②甲组小鼠手术切除甲状腺，乙组小鼠______________________________；丙组小鼠用适量的甲状腺激素溶液灌胃，丁组小鼠__________________________________________________。③在相同且适宜的条件下正常饲养，每隔一定时间测定各组小鼠的耗氧量(单位时间内单位体重的氧气消耗量)，记录数据并统计分析。(2)预测实验结果：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)甲状腺激素除了能够加速物质氧化分解外，还具有____________________的功能。通过服用放射性131I来检测甲状腺功能的依据是：__________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)②手术但不切除甲状腺用等量的生理盐水灌胃(2)甲组小鼠耗氧量减少，乙、丁两组小鼠耗氧量基本不变，丙组小鼠耗氧量增加(3)促进生长发育、提高神经系统的兴奋性131I是甲状腺合成甲状腺激素的原料之一，其放射性强度可被相关仪器测定解析根据题意，实验欲研究甲状腺和甲状腺激素的生理作用，故自变量是有无甲状腺或有无注射或服用甲状腺激素，因变量为小鼠的代谢水平即耗氧量；现将身体状况相同的健康成年小鼠随机均分为甲、乙、丙、丁四组，其中甲、丙两组设置为实验组，乙、丁两组设置为对照组；甲组小鼠手术切除甲状腺，丙组小鼠用适量的甲状腺激素溶液灌胃，故乙组小鼠应假手术处理，丁组小鼠应用等量生理盐水灌胃；甲状腺激素能促进机体代谢，甲组小鼠切除甲状腺，故耗氧量降低；丙组小鼠用适量的甲状腺激素溶液灌胃，耗氧量增加；乙组小鼠应假手术处理，丁组小鼠用等量生理盐水灌胃，两组的小鼠耗氧量几乎没有影响。(1)②甲组小鼠手术切除甲状腺，乙组小鼠手术但不切除甲状腺；丙组小鼠用适量的甲状腺激素溶液灌胃，丁组小鼠用等量的生理盐水灌胃。(2)预测实验结果：甲组小鼠耗氧量减少，乙、丁两组小鼠耗氧量基本不变，丙组小鼠耗氧量增加。(3)甲状腺激素除了能够加速物质氧化分解外，还具有促进生长发育、提高神经系统的兴奋性的功能；由于131I是甲状腺合成甲状腺激素的原料之一，其放射性强度可被相关仪器测定，故也可通过服用放射性131I来检测甲状腺功能。3．(2019·广州3月质检)效应T细胞可通过细胞膜上TCR受体识别肿瘤细胞上的相应抗原并进行攻击(如图1)，而肿瘤细胞可通过某种机制逃避机体免疫系统的识别攻击，以实现免疫逃逸。请据图回答下列问题：(1)图1体现了细胞间的信息交流。效应T细胞识别肿瘤细胞过程中发出信号的细胞是__________________；该图也体现了免疫系统的____________________功能。(2)研究发现，在肿瘤发展过程中肿瘤细胞表达出PD－L1蛋白与PD－1受体结合，从而抑制效应T细胞的免疫功能，实现了免疫逃逸(如图2)。①利用肿瘤移植技术、基因敲除技术(通过一定的途径使机体特定的基因失活或缺失的技术)，以健康小鼠为实验动物，设计实验验证该肿瘤细胞的免疫逃逸机制。请写出实验思路_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②为进一步验证该机制，可另设计一实验组，即对健康小鼠进行____________________，然后注射抗PD－L1抗体。实验中，注射该抗体的目的是_________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)肿瘤细胞监控和清除(2)①将敲除PD－L1基因和未敲除PD－L1基因的肿瘤细胞，通过肿瘤移植技术分别移植到两组健康小鼠体内，比较两组小鼠体内肿瘤的生长状况②肿瘤移植(该抗体与PD－L1蛋白特异性结合，)阻止PD－L1(蛋白)与PD－1(受体)结合解析(1)图1中，肿瘤细胞发出的信号抗原可以被效应T细胞表面的TCR受体识别，故肿瘤细胞是发出信号的细胞，该过程中效应T细胞可以发现并发挥免疫效应清除肿瘤细胞，体现了免疫系统的监控和清除功能。(2)①要利用肿瘤移植技术、基因敲除技术设计实验验证该肿瘤细胞通过表达出PD－L1蛋白的免疫逃逸机制，实验设计的自变量应该是肿瘤细胞是否敲除PD－L1基因，两组的共同处理是将两组肿瘤细胞分别移植到两组健康的小鼠体内，因变量应该是小鼠体内肿瘤的生长状况。②为进一步验证该机制，可对健康小鼠进行肿瘤移植后，注射抗PD－L1抗体，该抗体会与PD－L1蛋白特异性结合，从而阻止PD－L1(蛋白)与PD－1(受体)结合，若确实为该逃逸机制，小鼠的肿瘤细胞会被免疫系统清除掉。