生物选择性必修1第3章 体液调节本章综合与测试课堂检测

专题强化练2　与激素相关的实验设计

1.(2020安徽芜湖高二上期末,)选取同种且年龄与生长状况相同的健康大鼠若干只,对其实施切除手术,一段时间后随机等分成四组,分别注射激素及生理盐水30天,结果如下图所示,下列叙述正确的是(　　)

A.该实验需要切除大鼠的胰腺和下丘脑以排除内源性激素的干扰

B.该实验中大鼠的性别、年龄、初始体重是无关变量,对实验结果没有影响

C.实验结果表明胰岛素与生长激素相互拮抗的效应大于它们单独作用之和

D.实验结果表明胰岛素和生长激素均能促进大鼠的生长

2.(2020山东枣庄八中高二上期中,)内环境中性激素的含量保持相对稳定主要与性激素的反馈调节和分级调节有关。为探究垂体分泌的促性腺激素对下丘脑分泌促性腺激素释放激素是否存在反馈调节,下列对实验组和对照组小白鼠的处理恰当的是(　　)

①注射适量的促性腺激素　②进行手术并切除性腺　③不手术　④注射适量的生理盐水　⑤进行手术不切除性腺　⑥不注射

A.实验组:②①;对照组:④⑤

B.实验组:②①;对照组:②④

C.实验组:①③;对照组:⑥③

D.实验组:④⑤;对照组:①⑤

3.()甲状腺激素有T4和T3两种形式,在脱碘酶的作用下T4转变为T3并发挥生理作用。碘摄入过多可造成高碘性甲状腺肿,通常认为是由碘阻断效应导致的,长期摄入高碘对T4转化为T3有抑制作用。科研人员为探究硒对长期摄入高碘造成的危害的影响,进行了如下实验:取生理状态相同的小鼠若干,随机分为3组,进行不同的处理,在相同且适宜的环境中饲养4个月后,测定的T4、T3和TSH(促甲状腺激素)浓度如表。请分析回答下列问题:

 (1)表中横线处为　　　　,实验过程中应分别取各组小鼠的　　　　,测定T4、T3和TSH的浓度。 

(2)由表中数据分析,高碘摄入导致甲状腺肿发生的原因是　。 

(3)据表分析,补硒对长期摄入高碘危害的影响是　　　　　　　,结合题干信息,推测硒的主要作用机理是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)甲状腺激素能够通过促进神经营养因子BDNF的合成,影响学习记忆能力。研究表明神经营养因子BDNF能够增强兴奋,请从突触的结构和兴奋传递过程推测,神经营养因子BDNF可能的作用途径是　　　　　　　　　　　　　(请从两个方面加以说明)。 

4.(2020山东青岛高三上开学考试改编,)近年来由于生活水平的提高、饮食结构的改变以及多坐少动的生活方式等,全球糖尿病发病率增长迅速。研究发现,亚麻籽油中的α-亚麻酸能提高靶细胞对胰岛素的敏感度,从而增强胰岛素对血糖的调节作用。实验小组将生理状况相同的健康小鼠随机均分为甲、乙两组,甲组每天补充一定量的α-亚麻酸,乙组不补充,在相同且适宜的条件下饲养。请回答下列问题:

(1)饲养3周后,测定两组小鼠胰岛素浓度,然后给两组小鼠分别灌喂等量的葡萄糖溶液,并立即开始计时。1小时内每隔15分钟测定两组小鼠胰岛素浓度1次。记录实验数据,并预测实验结果(用坐标曲线图表示)。

(2)胰岛素能使血糖浓度降低,其原因是　　　　　　　　　　　　　。实验中给小鼠灌喂葡萄糖的最终目的是　　　　　　　　　   　。 

(3)若将实验中的“测定两组小鼠胰岛素浓度”改为“测定两组小鼠血糖浓度”,实验过程需将“给两组小鼠分别灌喂等量的葡萄糖溶液”修改为　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)研究发现,靶细胞膜上的胰岛素受体(InR)能影响葡萄糖转运载体(GLUT)的活性和细胞内炎症因子的活性,且细胞内炎症因子对GLUT有抑制作用。请推测α-亚麻酸有助于糖尿病人血糖降低的作用机制是

　                                                      。 

(5)研究发现,荔枝核皂苷可能是荔枝核产生降糖、改善胰岛素敏感性作用的主要有效成分,可用于改善2型糖尿病。胰岛素敏感性可通过检测组织对葡萄糖的摄取、利用情况进行判断。某兴趣小组设计实验验证荔枝核皂苷具有改善小鼠脂肪细胞胰岛素敏感性的作用。

材料与用具:患2型糖尿病小鼠成熟的脂肪细胞悬液、添加高糖的含胰岛素的动物细胞完全培养液、一定浓度的荔枝核皂苷溶液、生理盐水、移液器、CO2培养箱、培养瓶若干等。

①写出实验思路(要求与说明:具体实验操作过程和用量不做要求)　                                               。 

②用曲线图的形式预测实验结果。

答案全解全析

1.D　分析题图可知,本实验中给大鼠注射的激素有胰岛素和生长激素,胰岛素由胰岛B细胞分泌,生长激素由垂体分泌,故该实验需要切除大鼠的胰腺和垂体以排除内源性激素的干扰,A错误;该实验中大鼠的性别、年龄、初始体重是无关变量,无关变量应保持相同且适宜,若无关变量不统一,会造成实验结果不准确,B错误;据实验结果分析可知,与对照组(生理盐水组)相比,胰岛素和生长激素均能促进大鼠的生长,且胰岛素与生长激素同时使用的效应大于它们单独作用之和,两者之间的关系应为协同作用,C错误,D正确。

2.B　实验组和对照组的小白鼠均应切除性腺,以排除性腺分泌的性激素对下丘脑分泌促性腺激素释放激素的影响,为遵循单一变量和等量原则,实验组注射促性腺激素,对照组应注射等量的生理盐水,再观察促性腺激素释放激素的含量变化。

3.答案　(1)正常组　血液(血清、血浆)　(2)高碘摄入导致T3合成减少,通过反馈调节使垂体分泌TSH增多,导致甲状腺肿的发生　(3)能缓解高碘导致的甲状腺激素含量的减少　提高脱碘酶的活性　(4)BDNF可引起突触后膜Na+通道开放、促进突触前膜释放神经递质

解析　(1)本实验探究硒对长期摄入高碘造成的危害的影响,所以自变量是有无硒,高碘作为无关变量,表格中的横线处为正常组,作为空白对照,由于各种激素都主要通过血液运输,所以实验过程中应分别取各组小鼠的血液(血浆),测定T4、T3和TSH的浓度。(2)从表中数据看出,高碘组的T3浓度低于正常组,由此可推测高碘摄入导致T3合成减少,通过反馈调节使垂体分泌TSH增多,导致甲状腺肿的发生。(3)高碘组的T3和T4浓度均低于正常组,而加入硒后,二者含量上升,所以补硒能缓解高碘导致的甲状腺激素含量的减少;根据题干信息“在脱碘酶的作用下T4转变为T3并发挥生理作用”,硒的功能可能是提高脱碘酶的活性,促进T4转变为T3。(4)根据题干中的“神经营养因子BDNF能够增强兴奋”,推测BDNF可引起突触后膜Na+通道开放、促进突触前膜释放神经递质。

4.答案　(1)

(2)胰岛素能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖(胰岛素能抑制肝糖原的分解和脂肪酸等非糖物质的转化)　引起机体产生较多的胰岛素　(3)给两组小鼠分别注射等量的胰岛素溶液　(4)α-亚麻酸能提高靶细胞膜上的胰岛素受体(InR)的活性,进而提高葡萄糖转运载体(GLUT)的活性,促进血糖进入组织细胞氧化分解,同时抑制细胞内炎症因子的活性,最终有利于血糖浓度降低　(5)①将若干培养瓶平均分为两组,编号为甲、乙,向两组瓶中分别加入等量且适量添加高糖的含胰岛素的动物细胞完全培养液和患2型糖尿病小鼠成熟的脂肪细胞悬液;甲组添加适量一定浓度的荔枝核皂苷溶液,乙组添加等量生理盐水,将两组培养瓶置于温度适宜的CO2培养箱中培养;每隔一段时间检测培养液中的葡萄糖含量,记录数据并进行统计分析

②

解析　(1)根据题意可知,α-亚麻酸能提高靶细胞对胰岛素的敏感度,甲组每天补充一定量的α-亚麻酸,乙组不补充,饲养3周后,给两组小鼠灌喂等量的葡萄糖溶液,1小时内每隔15分钟测定两组小鼠胰岛素浓度1次,可以推测甲组小鼠的胰岛素浓度会比乙组低。实验结果坐标曲线见答案。(2)胰岛素一方面促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖,另一方面能抑制肝糖原的分解和脂肪酸等非糖物质的转化,从而降低血糖浓度。实验中给小鼠灌喂葡萄糖的目的是引起机体产生较多的胰岛素,从而使实验结果更明显。(3)若将实验中的“测定两组小鼠胰岛素浓度”改为“测定两组小鼠血糖浓度”,则实验的因变量变为小鼠血糖浓度,给小鼠注射的胰岛素的量为无关变量,应该保证其相同且适宜,故实验过程需将“给两组小鼠分别灌喂等量的葡萄糖溶液”修改为“给两组小鼠分别注射等量的胰岛素溶液”。(4)据题干可推测,α-亚麻酸能提高靶细胞膜上的胰岛素受体(InR)的活性,进而提高葡萄糖转运载体(GLUT)的活性,促进血糖进入组织细胞氧化分解,同时抑制细胞内炎症因子的活性,最终有利于血糖浓度降低。(5)①要通过实验验证荔枝核皂苷具有改善小鼠脂肪细胞胰岛素敏感性的作用,实验的自变量是有无荔枝核皂苷,因变量是培养液中葡萄糖的含量,实验步骤及思路如下:将若干培养瓶平均分为两组,编号为甲、乙,向两组瓶中分别加入等量且适量添加高糖的含胰岛素的动物细胞完全培养液和患2型糖尿病小鼠成熟的脂肪细胞悬液;甲组添加适量一定浓度的荔枝核皂苷溶液,乙组添加等量生理盐水,将两组培养瓶置于温度适宜的CO2培养箱中培养;每隔一段时间检测培养液中的葡萄糖含量,记录数据并进行统计分析。②该实验为验证实验,实验结果是确定的,甲组添加一定浓度的荔枝核皂苷溶液,葡萄糖含量下降较明显,结果见答案。