专项提升03 实验分析与探究（1大模板）-2025年高考生物答题技巧与模板构建试题（含答案）

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模板01 “一个模板”应对对照实验设计
【核心】套用四步走逻辑，解决所有对照实验设计
除遗传的实验设计外，所有对照实验设计类题目描述的思路都是一致的。之所以能形成高度的一致性，是因为实验的本质就是排除无关变量，分析自变量和因变量的因果关系。
第一步：审“实验目的”-找“四素”：实验性质（验证性或探究性）-预期结果及结论是否唯一
实验变量（自变量）-决定分组（单变量至少两组）
实验对象（实验材料）-有时“材料及用具”中会给出
反应变量（因变量）-选择合适的“观测指标”
第二步：思“对照类型”-判断“组数”
第三步：创“实验条件”-排除无关变量干扰
第四步：写“实验思路”-答题要点：①自变量的操纵；②注意实验条件；③观测指标的检测
【补充】探究性实验与验证性实验的比较

技巧01 “一个模板”应对对照实验设计
（2025·河南·模拟预测）帕金森病（PD）是一种神经退行性疾病，由脑中黑质内多巴胺能神经元损伤所致，为研究A药物对PD的治疗效果及机制，研究人员用M物质制备PD模型大鼠并分组处理，结果如图所示。

回答下列问题。
(1)多巴胺能神经元合成的神经递质常储存在突触小泡中，通过 的方式释放，被突触后膜上的相关受体识别并结合，可使突触后神经元产生兴奋，兴奋部位细胞膜两侧的电位表现为 （填“内负外正”或“内正外负”）。
(2)实验发现A药物对PD模型大鼠有一定的治疗效果，据图分析得出该结论的依据是 。
(3)星形胶质细胞（一种神经胶质细胞）膜上存在TRPV1受体，为验证A药物通过该受体发挥治疗作用，研究人员设置了④、⑤处理组。在图中虚线框内，以柱状图的形式画出相应的预期结果 。
(4)A药物促使星形胶质细胞可能通过以下两条通路保护多巴胺能神经元：通过产生神经营养因子C与多巴胺能神经元上的C受体结合发挥保护作用（通路1）：通过P蛋白与多巴胺能神经元之间形成连接发挥保护作用（通路2）。为探究A药物发挥作用的通路机制，以PD模型大鼠为材料，使用C受体的抗体、P蛋白的抑制剂设计实验。写出实验思路及预期结果 。
【答案】(1) 胞吐 内正外负
(2)A药物处理组的多巴胺能神经元数量比模型组多
(3)
(4)实验思路：将PD模型大鼠分为三组，第一组用A药物处理，第二组用A药物和C受体抗体处理，第三组用A药物和P蛋白抑制剂处理，观察多巴胺能神经元数量。
预期结果：若药物A通过通路1起作用，则二组＜三组=一组；若三组＜二组=一组，则说明药物A通过通路2起作用；若药物A通过通路1和2起作用，则二组、三组＜一组
【思路详解】（1）多巴胺能神经元合成的神经递质常储存在突触小泡中，通过胞吐的方式释放，该过程依赖膜的流动性实现，需要消耗细胞代谢产生的ATP，多巴胺被突触后膜上的相关受体识别并结合，可使突触后神经元产生兴奋，表现为钠离子内流，使兴奋部位细胞膜两侧的电位表现为“内正外负”。
（2）图示实验结果中②组模型鼠中多巴胺能神经元数量减少，而使用A药物后实验鼠多巴胺能神经元数量上升，但多巴胺能神经元的数量低于对照组，因此，该实验结果说明A药物对PD模型大鼠有一定的治疗效果。
（3）星形胶质细胞（一种神经胶质细胞）膜上存在TRPV1受体，本实验的目的是验证A药物通过该受体发挥治疗作用，因此实验设计中的自变量为是否表达该受体，因此，研究人员设置了④、⑤处理组。由于本实验为验证性实验，即药物A是通过TRPV1受体发挥了治疗作用，但④组模型鼠缺乏TRPV1受体，因而无法起到治疗作用，则其体内多巴胺能神经元的数量与模型鼠基本相同，⑤组中TRPV1受体不受影响，因而药物A能起到治疗作用，则该组小鼠的多巴胺能神经元的数量有所增加，等同于③组，则相应的实验结果可表示如下：

（4）本实验的目的是探究A药物发挥作用的通路机制，即药物A是通过通路1，还是通路2起作用，则实验的自变量为通路存在的不同类型，因变量为多巴胺能神经元的数量，因此实验设计的思路为：：将PD模型大鼠分为三组，第一组用A药物处理，第二组用A药物和C受体抗体处理，第三组用A药物和P蛋白抑制剂处理，观察多巴胺能神经元数量。
预期结果：若药物A通过通路1起作用，则二组＜三组=一组；若三组＜二组=一组，则说明药物A通过通路2起作用；若药物A通过通路1和2起作用，则二组、三组＜一组
（2024·浙江绍兴·一模）脊髓灰质炎是由脊髓灰质炎病毒所致的急性传染病，严重时可导致轻重不等的迟缓性瘫痪。给小儿服用小儿麻痹疫苗糖丸（脊髓灰质炎减活疫苗）或注射脊髓灰质炎灭活疫苗是预防脊髓灰质炎的有效手段。回答下列问题：
(1)儿童被脊髓灰质炎病毒侵染常引起食欲减退，摄食减少，此时胰岛 细胞分泌的 增多，从而促进 以维持血糖水平。感染引发动物内环境改变，导致支配胃肠的 神经活动占据优势，胃肠蠕动及消化腺分泌减弱，此过程属于 反射。
(2)感染脊髓灰质炎病毒后通常会引起体温升高，体温升高的直接原因是 。此时适当增加饮水，可降低血浆 ，使垂体释放的 减少，最终使尿量增加，利于散热。
(3)分析小儿麻痹疫苗糖丸（脊髓灰质炎减活疫苗）和脊髓灰质炎灭活疫苗这两种疫苗的制备方式，可以推知： （填“减活”或“灭活”）疫苗接种后对人体的作用更接近自然感染过程，但两种疫苗都可作为 引起机体产生特异性免疫。
(4)某实验动物被脊髓灰质炎病毒侵染后，发生了肢体运动障碍。为判断该动物的肢体运动障碍是否为脊髓灰质炎病毒直接引起的骨骼肌功能损伤所致，以电刺激的方法设计实验，实验思路是 ，预期实验结果和结论是 。
1．为研究药物D对机体生理功能的影响和药物Z对细胞增殖的影响，某同学进行以下实验并提出一个实验方案。回答下列问题：
给一组大鼠隔日注射药物D，每隔一定时间，测定该组大鼠的血糖浓度和尿糖浓度。
实验结果：血糖浓度增加，出现尿糖且其浓度增加。
(1)①由上述实验结果推测，药物D损伤了大鼠的 细胞，大鼠肾小管中葡萄糖含量增加，会使其尿量 。同时大鼠的进食量增加，体重下降，原因是 。
②检测尿中是否有葡萄糖，可选用的试剂是 。
(2)为验证药物Z对肝癌细胞增殖有抑制作用，但对肝细胞增殖无抑制作用，根据以下材料和用具，完善实验思路，预测实验结果。
材料和用具：若干份细胞数为N的大鼠肝癌细胞悬液和肝细胞悬液、细胞培养液、药物Z、细胞培养瓶、CO2培养箱、显微镜等。
（说明与要求：细胞的具体计数方法不作要求，不考虑加入药物Z对培养液体积的影响，实验条件适宜。）
①完善实验思路。
i．取细胞培养瓶，分为A、B、C、D四组，分别加入细胞培养液。
i i． 。
i i i． 。
i i i i． 。
②预测实验结果 （设计一个坐标，用柱形图表示最后一次检测结果）。
2．使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂（与酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可逆抑制剂（与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复）。已知甲、乙两种物质（能通过透析袋）对酶A的活性有抑制作用。
实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋（人工合成半透膜），试管，烧杯等为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。
(1)实验设计思路
取 支试管（每支试管代表一个组），各加入等量的酶A溶液，再分别加等量 ，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。
(2)实验预期结果与结论
若出现结果①： 。
结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②： 。
结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③： 。
结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④： 。
结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。
3．通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。
注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。
回答下列问题：
(1)从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加 ，提高吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的 ；结合光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低 ，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据表中 的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。
(2)植物的光合产物主要以 形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮阴处理下，植株优先将光合产物分配至 中。
(3)与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均 。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为 （A．4小时），才能获得较高的花生产量。
4．玉米是我国栽培面积最大的农作物，籽粒大小是决定玉米产量的重要因素之一，研究籽粒的发育机制，对保障粮食安全有重要意义。
(1)研究者获得矮秆玉米突变株，该突变株与野生型杂交，F1表型与 相同，说明矮秆是隐性性状。突变株基因型记作rr。
(2)观察发现，突变株所结籽粒变小。籽粒中的胚和胚乳经受精发育而成，籽粒大小主要取决于胚乳体积。研究发现，R基因编码DNA去甲基化酶，亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用。突变株的R基因失活，导致所结籽粒胚乳中大量基因表达异常，籽粒变小。野生型及突变株分别自交，检测授粉后14天胚乳中DNA甲基化水平，预期实验结果为 。
(3)已知Q基因在玉米胚乳中特异表达，为进一步探究R基因编码的DNA去甲基化酶对Q基因的调控作用，进行如下杂交实验，检测授粉后14天胚乳中Q基因的表达情况，结果如表1。
表1
综合已有研究和表1结果，阐述R基因对胚乳中Q基因表达的调控机制 。
(4)实验中还发现另外一个籽粒变小的突变株甲，经证实，突变基因不是R或Q。将甲与野生型杂交，F1表型正常，F1配子的功能及受精卵活力均正常。利用F1进行下列杂交实验，统计正常籽粒与小籽粒的数量，结果如表2。
表2
已知玉米子代中，某些来自父本或母本的基因，即使是显性也无功能。
①根据这些信息，如何解释基因与表2中小籽粒性状的对应关系？请提出你的假设 。
②若F1自交，所结籽粒的表型及比例为 ，则支持上述假设。
5．簇生稻具有多稻粒着生成簇的特点。为确定调控簇生表型的基因，我国科研人员用叠氮化钠（NaN3）处理簇生稻（三粒一簇）种子，获得大量诱变株（M1），并从M1自交后代M2中筛选出2个非簇生稻突变体株系开展相关研究，最终确定BRD3基因参与调控簇生表型，部分流程如图所示。
回答下列问题：
(1)用NaN3处理簇生稻种子的目的是 。M2的突变株中仅筛选出2个非簇生稻突变体株系，说明基因突变具有 特点。
(2)将筛选出的非簇生稻和簇生稻杂交，获得F1均为弱簇生稻（两粒一簇），F1自交获得F2。若将F1弱簇生稻与非簇生稻杂交，后代的表型及比例是 。
(3)已知花梗中的油菜素甾醇含量调控稻粒着生性状的形成。非簇生稻突变株中，BRD3蛋白失活。在稻穗发育阶段，非簇生稻突变株花梗中的油菜素甾醇含量显著高于簇生稻。推测BRD3蛋白在水稻簇生表型形成中的作用机制是 。结合该机制分析F2性状分离比是1∶2∶1，而不是3∶1的原因是 。
(4)一般情况下水稻穗粒数和粒重之间呈负相关。本研究发现簇生稻穗粒数增多，但粒重与非簇生稻基本相同。综合上述信息，提出一种利用该簇生稻提高其他品系水稻产量的思路 。
6．机体心血管活动和血压的相对稳定受神经、体液等因素的调节。血压是血管内血液对单位面积血管壁的侧压力。人在运动、激动或受到惊吓时血压突然升高，机体会发生减压反射（如下图）以维持血压的相对稳定。回答下列问题。
(1)写出减压反射的反射弧 。
(2)在上述反射活动过程中，兴奋在神经纤维上以 形式传导，在神经元之间通过 传递。
(3)血压升高引起的减压反射会使支配心脏和血管的交感神经活动 。
(4)为了探究神经和效应器细胞之间传递的信号是电信号还是化学信号，科学家设计了如下图所示的实验：①制备A、B两个离体蛙心，保留支配心脏A的副交感神经，剪断支配心脏B的全部神经；②用适当的溶液对蛙的离体心脏进行灌流使心脏保持正常收缩活动，心脏A输出的液体直接进入心脏B。
刺激支配心脏A的副交感神经，心脏A的收缩变慢变弱（收缩曲线见下图）。预测心脏B收缩的变化，补全心脏B的收缩曲线，并解释原因： 。
7．为了高效纯化超氧化物歧化酶（SOD），科研人员将ELP50片段插入pET-SOD构建重组质粒pET-SOD-ELP50，以融合表达SOD-ELP50蛋白，过程如图1。其中，ELP50是由人工合成的DNA片段，序列为：限制酶a识别序列-（GTTCCTGGTGTTGGC）50-限制酶b识别序列，50为重复次数。请回答下列问题：

(1)步骤①双酶切时，需使用的限制酶a和限制酶b分别是 。
(2)步骤②转化时，科研人员常用 处理大肠杆菌，使细胞处于感受态；转化后的大肠杆菌采用含有 的培养基进行筛选。用PCR技术筛选成功导入pET-SOD-ELP50的大肠杆菌，应选用的一对引物是 。
(3)步骤③大肠杆菌中RNA聚合酶与 结合，驱动转录，翻译SOD-ELP50蛋白。已知蛋白质中氨基酸残基的平均相对分子质量约为0.11kDa，将表达的蛋白先进行凝胶电泳，然后用SOD抗体进行杂交，显示的条带应是 （从图2的“A~D”中选填）。

(4)步骤④为探寻高效纯化SOD-ELP50蛋白的方法，科研人员研究了温度、NaCl对SOD-ELP50蛋白纯化效果的影响，部分结果如图3。

（ⅰ）20℃时，加入NaCl后实验结果是 。
（ⅱ）100℃时，导致各组中所有蛋白都沉淀的原因是 。
（ⅲ）据图分析，融合表达SOD-ELP50蛋白的优点有 。探究性实验
验证性实验
实验目的
探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系
验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设
假设一般采用“如果A，则B”的形式表述，是根据现有的科学理论事实，对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释
因为结论是已知的，所以不存在假设问题
实验过程
应有的实验步骤，实际上并未完成，因探究内容而异
应有的实验步骤可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异
实验现象
未知，可以不描述
已知，应准确描述
实验结果预测
对应假设，分类谈论
无
实验结论
对应实验结果，作出对应结论
对应实验目的作出肯定结论
处理
指标
光饱和点（klx）
光补偿点（lx）
低于5klx光合曲线的斜率（mgCO2．dm-2．hr-1．klx-1）
叶绿素含量（mg·dm-2）
单株光合产量（g干重）
单株叶光合产量（g干重）
单株果实光合产量（g干重）
不遮阴
40
550
1.22
2.09
18.92
3.25
8.25
遮阴2小时
35
515
1.23
2.66
18.84
3.05
8.21
遮阴4小时
30
500
1.46
3.03
16.64
3.05
6.13
组别
杂交组合
Q基因表达情况
1
RRQQ（♀）×RRqq（♂）
表达
2
RRqq（♀）×RRQQ（♂）
不表达
3
rrQQ（♀）×RRqq（♂）
不表达
4
RRqq（♀）×rrQQ（♂）
不表达
组别
杂交组合
正常籽粒：小籽粒
5
F1（♂）×甲（♀）
3：1
6
F1（♀）×甲（♂）
1：1