2023高中生物选择性必修1人教版新教材 第3章 体液调节 专题强化练2 与激素相关的实验设计及分析

专题强化练2　与激素相关的实验设计及分析

1.(2022山东临沂河东期中)下丘脑、垂体和甲状腺功能的调节系统如图所示,某兴趣小组为了探究图中虚线所示情况是否存在,利用健康且生理状态相同的小鼠设计了甲、乙两组实验,下列有关甲、乙两组实验的设计合理的组合是(　　)

①甲组手术切除甲状腺,乙组手术但不切除甲状腺

②甲乙两组均手术切除甲状腺

③甲乙两组均不切除甲状腺

④甲组注射适量的TSH,乙组注射等量的生理盐水

⑤甲乙两组均注射等量且适量的TSH

⑥检测甲乙两组小鼠血液中TRH的含量

A.①④⑥　　　　　B.②④⑥

C.③⑤⑥　　　　　D.③④⑥

2.(2022湖北仙桃中学、天门中学月考)科学家为了研究性激素在胚胎生殖系统发育中所起的作用进行了如下实验:在家兔胚胎生殖系统分化之前,通过手术摘除即将发育为卵巢或睾丸的组织。当幼兔生下来之后,观察它们的性染色体组成及外生殖器的表现,结果如下。有关说法正确的是(　　)

A.家兔的性别分化仅与性染色体组成有关,与性激素无关

B.性染色体组成为XY的家兔手术后发育为雌性,性染色体组成变为XX

C.雄性器官的分化需要来自睾丸的性激素信号,若缺失此信号则胚胎发育出雌性器官

D.雌性器官的分化需要来自卵巢的性激素信号,若缺失此信号则胚胎发育出雄性器官

3.(2022安徽合肥六中月考)有三个均表现为低甲状腺激素的病人,他们分别患有甲状腺、垂体和下丘脑功能缺陷症。给这些病人及健康人静脉注射促甲状腺激素释放激素(TRH),注射前30 min和注射后30 min分别测定每个人的促甲状腺激素(TSH)浓度,结果如表。

下列对实验结果的分析中,不正确的是(　　)

A.病人丙的甲状腺功能缺陷,注射TRH或TSH都不能治愈

B.病人甲的下丘脑功能缺陷,应直接注射TRH进行治疗

C.病人乙的垂体功能缺陷,该类病人体内的TRH浓度较高

D.TRH是由下丘脑分泌的一种信息分子,被定向运送到垂体细胞而发挥调节作用

4.(2021河北石家庄正定中学月考)向小白鼠体内注射促甲状腺激素,会使其下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素减少。对此现象的解释有两种不同的假说:

(1)假说一:该现象是促甲状腺激素直接对下丘脑进行反馈调节的结果。

假说二:该现象是通过促进　　　　　　　　　　　　　,进而对下丘脑进行反馈调节的结果。 

为了验证哪一假说与实际情况相符,进行了如下实验:

材料与用具:生理状态相同的A、B两组小白鼠、适宜浓度的促甲状腺激素溶液、手术器械等。

(2)实验步骤:

①测定两组小白鼠血液中的　　　　　　　　　　的含量。 

②　　　　　　　　　　,B组小白鼠做相同的外科手术,但不切除此器官。 

③给两组小白鼠注射　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

④在相同且适宜的环境条件下饲养A、B两组小白鼠一段时间。

⑤测定两组小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素的含量。

(3)预期实验结果及结论:

若A组小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素的含量　　　　,B组小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素的含量　　　　,则支持假说一。 

若A组小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素的含量　　　　,B组小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素的含量　　　　,则支持假说二。 

5.(2022河北衡水十四中月考)哺乳动物(包括人类)的食欲受到下丘脑的综合调节,从而使机体得以维持自身的能量稳定。食欲素是一种由下丘脑分泌的、可促进动物摄食的神经肽,能使动物产生进食欲望并刺激特定神经元进一步分泌食欲素。瘦素是动物体内另一种控制食欲的激素,它由脂肪组织分泌,通过监控体内的血糖水平来调节分泌水平,以抑制食欲,同时瘦素也能抑制食欲素的分泌。

(1)研究发现,大多数肥胖者血清瘦素水平比非肥胖者高,其体内出现瘦素抵抗现象,即瘦素虽然分泌很多,但是发挥不了作用,出现该现象的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)高原缺氧的条件会使人食欲下降、体重减轻,科学家推测可能是氧气浓度较低时食欲素的分泌受到抑制,现要通过观察大鼠摄食和体重的变化情况来验证其推测。他们选取性别、年龄、体重相近的健康大鼠若干,平均分为A、B、C三组。请完善表格中的实验步骤并预期实验结果。

预期实验结果:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　。 

6.(2020山东青岛考试改编)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细胞对葡萄糖的摄取、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作要求):　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②用曲线图的形式预测实验结果。

答案全解全析

1.B　根据实验目的(探究垂体分泌的TSH是否对下丘脑分泌TRH有抑制作用)分析出实验的自变量(TSH的有无)和因变量(TRH的分泌量),并排除无关变量(甲状腺激素对下丘脑的影响)是解题的关键。为排除无关变量的影响,应将两组小鼠的甲状腺切除,实验组小鼠注射一定量的TSH,对照组小鼠注射一定量的生理盐水,若TSH对下丘脑分泌TRH有抑制作用,则实验组小鼠的TRH分泌量少于对照组的,否则甲乙两组小鼠的TRH分泌量相同,B符合题意。

2.C　性染色体组成为XY的家兔在手术后外生殖器表现为雌性,说明家兔的性别分化与性激素有关,手术只是使家兔不能产生性激素,从而导致外生殖器发生变化,但不改变其性染色体组成,A、B错误;性染色体组成为XX的家兔手术后外生殖器不发生变化,对比表格信息分析可知,C正确,D错误。

3.D　病人乙注射促甲状腺激素释放激素后,促甲状腺激素的含量与注射前相比无变化,说明促甲状腺激素释放激素不能作用于垂体,即病人乙为垂体功能缺陷,该类病人体内的TRH浓度较高;病人丙在注射促甲状腺激素释放激素后,促甲状腺激素的含量与注射前相比更多,有可能病人丙失去了甲状腺激素的反馈调节,甲状腺功能缺陷,注射TRH或TSH都不能治愈;病人甲可能患下丘脑功能缺陷症,可通过注射促甲状腺激素释放激素进行治疗,A、B、C正确。TRH是由下丘脑合成并分泌的一种激素,随血液循环运送到全身,D错误。

4.答案　(1)甲状腺分泌甲状腺激素　(2)促甲状腺激素释放激素　切除A组小白鼠的甲状腺　等量且适宜浓度的促甲状腺激素溶液　(3)下降　下降　基本不变(或上升)　下降

解析　该实验为探究性实验,探究性实验一般结合实验目的分析出自变量和因变量,再根据实验的单一变量原则和对照原则等梳理实验步骤,最后根据自变量对因变量的影响写出实验结论。(1)该实验是根据注射促甲状腺激素,会使小白鼠下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素减少这一实验现象,探究促甲状腺激素释放激素减少是促甲状腺激素直接对下丘脑进行反馈调节的结果,还是通过促进甲状腺分泌甲状腺激素,进而对下丘脑进行反馈调节的结果。(2)该实验的自变量为甲状腺激素的有无(通过切除甲状腺来体现),因变量为促甲状腺激素释放激素含量的变化,因此实验时要先测定两组小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素的含量。甲状腺激素由甲状腺合成和分泌,要探究促甲状腺激素释放激素减少是促甲状腺激素直接对下丘脑进行反馈调节的结果,需要将甲状腺切除,以防止甲状腺激素对实验结果的干扰,因此切除A组小白鼠的甲状腺,B组做相同的外科手术,但不切除此器官,然后给两组小白鼠注射等量且适宜浓度的促甲状腺激素溶液。(3)若支持假说一,即促甲状腺激素直接对下丘脑进行反馈调节,则切不切除甲状腺对该调节没有影响,因此A、B两组小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素的含量均下降;若支持假说二,即促甲状腺激素通过促进甲状腺分泌甲状腺激素,进而对下丘脑进行反馈调节,A组小白鼠切除了甲状腺,不会对下丘脑进行反馈调节,即A组小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素含量基本不变(或上升);而B组小白鼠有甲状腺,甲状腺激素(含量增多后)对下丘脑进行反馈调节,即B组小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素含量下降。

5.答案　(1)瘦素受体减少或瘦素受体被破坏　(2)①低氧　②生理盐水　③2 mL(等量)食欲素溶液　④2 mL(等量)生理盐水　与A组大鼠相比,B组大鼠第一次检测时摄食减少、体重减轻,第二次检测时有所缓解;C组大鼠两次检测均表现为摄食减少、体重减轻

解析　(1)瘦素虽然分泌很多,但是发挥不了作用,说明瘦素可正常分泌但无法被靶器官、靶细胞识别,出现该现象的原因可能是瘦素受体减少或瘦素受体被破坏等。(2)本实验的实验目的是证明低氧条件下大鼠摄食减少、体重减轻是由食欲素分泌减少引起的,因此实验设计应先让大鼠在低氧条件下出现摄食减少、体重减轻等症状,再注射食欲素溶液,若大鼠恢复摄食和体重,则证明其症状是由食欲素分泌减少引起的。预期实验结果:与A组大鼠相比,B组大鼠第一次检测时摄食减少、体重减轻,第二次检测时有所缓解;C组大鼠两次检测均表现为摄食减少、体重减轻,从而证明上述推测。

6.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,向两组培养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,测定两组小鼠的胰岛素浓度,然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的血糖浓度,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,实验思路见答案。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。