高考地理第一轮复习专题13 实验与探究（非选择题）——高考生物学模块分练【新高考版】（含解析）

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1.人的一生中，睡眠大约占到了三分之一的时间，睡眠能够促进生长发育、恢复体力和增强抵抗力。研究发现，睡眠主要依靠脑部多个脑区的胞外腺苷水平来调节。
(1)腺苷由1分子的腺嘌呤和1分子的________组成。胞外腺苷作用机制类似于神经递质，与神经元细胞膜上的腺苷受体（R）结合后会通过降解来灭活，以防止________。
(2)神经元细胞膜上常见的R有R1和R2两种。咖啡因是腺苷类似物，可能与某种R结合，但并不引起腺苷相应的效应。研究者用适量咖啡因分别处理野生型小鼠和R1、R2基因敲除小鼠，对照组用生理盐水处理。测定小鼠觉醒时间，结果如图所示。
注：箭头对应时刻为处理时刻。
①R1、R2基因敲除小鼠的实验结果与野生型相比，________，因此可推测咖啡因通过与________结合发挥作用。
②咖啡、茶、可乐等饮料中均含有咖啡因，有些人喜欢用这些饮料来“提神”，以缓解睡意。请解释咖啡因的“提神”机理：________。
2.目前临床研究和动物实验均证实六味地黄丸能有效改善胰岛素抵抗，增加细胞对胰岛素的敏感性,对于胰岛素抵抗导致的糖尿病具有一定的治疗作用，但其剂量与体重的关系尚不明确。科研人员采用不同剂量六味地黄丸对高脂饮食诱导的胰岛素抵抗小鼠进行干预,初步探讨不同剂量六味地黄丸在糖代谢与体重增幅之间的关系，为临床药物的选择提供实验依据。回答下列问题：
(1)科研人员选择72只体重为16-18g同一品种雄性小鼠构建实验中使用的模型小鼠,这样操作的目的是_____在饲养过程中具体的饲养方法是_____，最后获得48只符合实验要求的小鼠，与正常组小鼠比较，这些模型小鼠应具有的特点是_____。
(2)将72只小鼠分为六组，分别为六味地黄丸小、中、大剂量组，吡格列酮组、模型组和正常组,在药物干预前需要测量各组小鼠的_____。实验组采用灌胃给药的方式，正常组采取的措施是_____，连续灌胃8周,在各组小鼠饲养上存在的差异是_____。
(3)糖尿病患者的管理非常强调对体重的控制，在改善血糖的同时不增加体重或减轻体重。实验结果发现，小剂量组的实验效果最好，具体表现是_____胰岛素的敏感性增加可有效降低血糖,机理是_____。
(4)研究发现，小鼠的体重增幅与胰岛素抵抗程度存在明显的正相关，具体表现在_____，因此增加胰岛素的敏感性可控制体重的增幅。
3.长期过度紧张、焦虑等刺激会导致黑色素细胞和毛囊细胞数量减少从而引起白发、脱发，也会影响免疫功能，其部分调节机制如图1所示。
（1）图中去甲肾上腺素是一种____（填“激素”“神经递质”或“既是激素也是神经递质”）。途径②中去甲肾上腺素的释放属于____调节。
（2）已知去甲肾上腺素和Gas6蛋白都能作用于靶细胞调节其增殖、分化。根据图分析，可通过____（答出一种方法即可）预防过度紧张、焦虑引起的脱发。
（3）长期过度紧张、焦虑等刺激也会影响免疫系统功能。科研人员对两组生理状态一致的小鼠进行了实验，部分实验结果如图2所示。
①图中对照组的处理是____。实验组切除肾上腺对胸腺的影响是____。
②若要验证肾上腺皮质产生糖皮质激素对免疫功能产生了影响，可将健康的生理状态相同的小鼠随机均分为甲、乙、丙三组；____，待乙、丙组胸腺发育异常后，____，一段时间后观察小鼠胸腺发育情况，同时用病毒A感染三组小鼠；检测三组小鼠抗体水平等相关指标。发现乙抗体水平异常，甲组和丙组抗体水平相近。
③以上研究表明长期过度紧张、焦虑等刺激引起____，从而影响免疫功能。
4.下表是与高中生物学实验有关的内容，请回答相关问题：
（1）A组实验中用同一台显微镜观察了同一装片四次，每次仅调整目镜或物镜、细准焦螺旋，结果如图1所示，其中视野最暗的是_____。
（2）B组实验中还需要加入的物质是____其作用是____。
图2表示B组实验新鲜菠菜叶中四种色素在滤纸条上的分离结果示意图，其中色素带c是____，呈现____色。请指出该结果的错误之处____。
（3）C组实验观察到特定的颜色是_____。
（4）做D组实验时，主要观察根尖分生区细胞，呈_____形；某同学绘制了如图3有丝分裂四个时期模式图，四个图出现的先后顺序为_____（用字母表示）。
5.ATP发光法常用于检测食品中的微生物数量，原理如下：提取食品样品中微生物的ATP，加入荧光素—荧光素酶复合物。荧光素酶催化ATP水解释放能量使荧光素发出荧光，通过测定样品中的荧光强度推算出ATP浓度，进而推算出活菌数。请回答下列相关问题：
（1）在检测前，要对食品样品进行预处理，其中一项操作是对样品中原有的ATP水解酶进行灭活，简述相应的理由：_____。
（2）为减少荧光素—荧光素酶复合物的使用量，应用1×10-8ml/LATP标准液、缓冲溶液、浓度分别为10、20、30、40、50、60mg·L-1的荧光素—荧光素酶复合物溶液等，在严格控制无关变量的情况下，进行了相应的实验，实验结果如图。
①实验材料中，缓冲溶液的作用是_____。
②由图推测，图中_____点所对应的荧光素—荧光素酶复合物浓度为所需的最佳浓度。
③为使结果更加科学准确，应增设一组_____作为对照。
④题目所述严格控制的“无关变量”有_____（写出两点即可）。
（3）用ATP发光法测定食品样品中细菌的ATP总含量，进而推算出细菌的数量，判断食品污染程度。推算的前提是每个细菌细胞中ATP的含量_____。
6.高血压是一类复杂的临床综合症群，以体循环血压的异常升高且超过140/90mmHg 为主要临床特征。血管紧张素Ⅱ能促进血管平滑肌收缩，起到升血压的作用。过强的炎症反应是高血压的重要病理特征，抑制炎症反应可改善高血压。研究表明，白细胞介素－22（IL－22）一种重要的细胞因子，参与多种心血管疾病的病理过程。某团队研究了IL－22对小鼠血压的影响。
实验材料：适龄、血压正常的健康雄性小鼠45只，用生理盐水配制的血管紧张素Ⅱ溶液和抗IL－22抗体溶液，生理盐水，流式细胞仪（检测分离特定的细胞）等。
(1)上表是实验的一些步骤，请根据题意完成表格内容。①__________；②_________；③_________；④_________。
(2)图1是各组小鼠血压检测的结果，注射前各组小鼠收缩压和舒张压无显著差异，注射后与对照组相比，模型组_________，与模型组相比，抗IL－22抗体组_________，分析IL－22与高血压之间的关系_________。
(3)既往研究表明，抗IL－22抗体可影响巨噬细胞的分化，且M1和M2可相互转化。图2、图3分别是各组小鼠血清中两种促炎因子的含量和两种巨噬细胞的含量，分析可知，_________型巨噬细胞是IL－6和TNF－a等促炎因子的主要来源，抗IL－22抗体可通过促进巨噬细胞_________。
答案以及解析
1.答案：(1)核糖；腺苷与R结合后持续发挥作用
(2)①R1敲除小鼠的实验组和对照组觉醒时间差异与野生型相似，R2敲除小鼠的实验组和对照组的觉醒时间无显著差异，与野生型差异显著；R2；②咖啡因与R2结合，但不引起相应睡眠效应，同时减少了腺苷与R的结合
解析：(1)1分子腺苷是由1分子腺嘌呤和1分子核糖组成；神经递质与受体结合并发挥作用后会立即被灭活或者被移除，以防止神经递质持续与受体结合产生电位变化，胞外腺苷作用机制类似于神经递质，与神经元细胞膜上的腺苷受体（R）结合后，会通过降解来灭活，就可以防止腺苷与R结合后持续发挥作用。
(2)①据图分析可知，R1敲除小鼠的实验组和对照组觉醒时间差异与野生型相似，R2敲除小鼠的实验组和对照组的觉醒时间无显著差异，与野生型差异显著，因此可推测咖啡因通过与R2结合来发挥作用。②咖啡因“提神”的机理是咖啡因与R2结合，但不引起相应睡眠效应，同时减少了腺苷与R的结合。
2.答案：（1）避免实验材料的差异对实验结果的影响（或保持实验材料的一致性）；与正常组小鼠一起在相同且适宜的条件下饲养，且进行一定时间的高脂饲养；血糖浓度比正常组高、血液中胰岛素含量比正常组高
（2）血糖含量和体重；灌胃等量的生理盐水；正常组小鼠进行普通饲料喂养，其他组选择高脂饲料喂养
（3）该组小鼠的血糖含量与正常组相当，体重的增幅小于其他剂量组与吡格列酮组；胰岛素能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，从而使血糖水平降低
（4）随着胰岛素抵抗程度的增加，小鼠的体重增幅逐渐增大
解析：（1）实验设计的无关变量应保持一致，本实验中选择72只体重为16~18g同一品种雄性小鼠构建实验中使用的模型小鼠，这样操作的目的是避免实验材料的差异对实验结果的影响（保持实验材料的一致性）；实验设计还应遵循单一变量原则，故在饲养过程中具体的饲养方法是与正常组小鼠在相同且适宜的条件下饲养，且进行一定时间的高脂饲养，最后获得48只符合实验要求的小鼠：与正常组小鼠比较，这些模型小鼠应具有的特点是血糖浓度比正常组高、血液中胰岛素含量比正常组高。
（2）本实验中各组小鼠可形成自身前后对照，故在药物干预前需要测量各组小鼠的血糖含量和体重，以便与后续实验结果形成对照；实验组采用灌胃给药的方式，正常组采取的措施是灌胃等量的生理盐水，以保证单一变量：连续灌胃8周，在各组小鼠饲养上存在的差异是正常组小组进行普通饲料喂养，其他组选择高脂饲料喂养。
（3）由于本实验的预期假设是六味地黄丸能有效改善胰岛素抵抗，增加细胞对胰岛素的敏感性，故若小剂量组的实验效果最好，则该组小鼠的血糖含量应与正常组相当，体重的增幅小于其他剂量组与吡格列酮组：胰岛素能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，从而使血糖水平降低，故胰岛素的敏感性增加可有效降低血糖。
（4）若小鼠的体重增幅与胰岛素抵抗程度存在明显的正相关，则应表现为随着胰岛素抵抗程度的增加，小鼠的体重增幅逐渐增大。
3.答案：（1）既是激素也是神经递质；神经调节
（2）促进毛乳头细胞中Gas6表达（或注射Gas6）
（3）手术但不切除肾上腺；对胸腺发育的抑制作用减弱；甲组手术但不切除肾上腺，乙、丙组手术切除肾上腺；丙组每天注射适量的糖皮质激素，甲、乙注射等量的生理盐水；糖皮质激素释放增多，导致胸腺功能受抑制
解析：（1）分析题图，去甲肾上腺素可由肾上腺髓质和传出神经释放，作用于黑色素干细胞，去甲肾上腺素既是激素也是神经递质。途径②表示过度紧张焦虑会刺激脑和脊髓通过传出神经作用于肾上腺髓质分泌去甲肾上腺素，属于神经调节。
（2）由图可知，在长期过度紧张、焦虑刺激作用下，黑色素细胞干细胞因过度增殖分化耗竭导致黑色素细胞数量减少引起白发，毛囊细胞干细胞增殖分化减弱导致毛囊细胞数量减少引起脱发，故为预防过度紧张、焦虑应激下白发、脱发，可通过抑制去甲肾上腺素的合成（抑制去甲肾上腺素对黑色素干细胞的作用）来预防白发、通过促进毛乳头细胞中Gas6表达（或注射Gas6）预防脱发。
（3）为验证长期过度紧张、焦虑等刺激也会影响免疫系统功能。科研人员对两组生理状态一致的小鼠进行了实验。
①由图2可知，实验组切除肾上腺，为排除手术伤口对实验结果的干扰，对照组的处理是手术但不切除肾上腺，切除肾上腺组的胸腺大于对照组，故实验组切除肾上腺对胸腺发育的抑制作用减弱。
②为验证肾上腺皮质产生糖皮质激素对免疫功能产生了影响，可将健康的生理状态相同的小鼠随机均分为甲、乙、丙三组；甲组手术但不切除肾上腺，乙、丙组手术切除肾上腺，待乙、丙组胸腺发育异常后，丙组每天注射适量的糖皮质激素，甲、乙注射等量的生理盐水一段时间后观察小鼠胸腺发育情况，同时用病毒A感染三组小鼠；检测三组小鼠抗体水平等相关指标。
③以上研究表明长期过度紧张、焦虑等刺激引起糖皮质激素释放增多，导致胸腺功能受抑制，故长期过度紧张、焦虑等刺激也会影响免疫系统功能。
4.答案：（1）d
（2）CaCO3；放置研磨中色素被破坏；叶绿素a；蓝绿色；色素带b的位置上，b应当右移
（3）红黄色
（4）正方；a、d、b、c
解析：（1）显微镜放大倍数越大，视野越暗；放大倍数越小，视野越亮，因此图1中视野最暗的图应是放大倍数最大的d。
（2）B组实验为叶绿素的提取和分离实验，为防止研磨过程中色素被破坏，实验中还需要加入的物质是CaCO3分离色素的原理是根据色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的在滤纸条上扩散速度快，而色素带的宽窄取决于色素的含量。滤纸条从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，故色素带c是叶绿素a，呈现蓝绿色；其中胡萝卜素和叶黄素之间的距离最宽，故图2中错误之处是色素带b的位置，b应当右移。
（3）糖尿病患者的尿液中含有葡萄糖，故会和本尼迪特试剂发生反应，呈现红黄色。
（4）观察细胞的有丝分裂实验中，观察到根尖分生区细胞较小，呈正方形；据图3所示染色体的行为特点可知，a为有丝分裂前期，b为有丝分裂后期，c为有丝分裂末期，d为有丝分裂中期，故四个图出现的先后顺序为a、d、b、c。
5.（1）答案：ATP水解酶具有催化ATP水解的功能，对样品中原有的ATP水解酶进行灭活，可以减少其对实验结果的干扰
解析：本题考查实验探究能力。由题意可知，ATP发光法是通过提取食品样品中微生物的ATP，加入荧光素—荧光素酶复合物催化ATP水解释放能量使荧光素发出荧光，通过测定样品中的荧光强度推算出ATP浓度，进而推算出活菌数，为防止在检测过程中样品中含有的ATP水解酶对ATP分解，干扰实验结果，要对其进行灭活处理。
（2）答案：①维持培养液pH的相对稳定；②d；③浓度为0mg·L-1的荧光素—荧光素酶复合物溶液；④温度、PH、反应时间（写出两点即可）
解析：①实验中加入缓冲溶液是为了维持培养液pH的相对稳定；②由图可知，最佳发光浓度为d点所对应的浓度，此浓度对应的发光强度大，且所需浓度低于e、f两点对应浓度；③通过图形分析：本实验的自变量为荧光素—荧光素酶复合物的浓度，因变量是发光强度不同，为了排除无关变量的影响，本实验应设置浓度为0mg·L-1的荧光素—荧光素酶复合物溶液为对照；④无关变量对实验结果会造成影响，但不是该实验研究对象的一些因素，如pH、温度、反应时间等。
（3）答案：大致相同
解析： 用ATP发光法判断食品污染程度的前提是每个细菌细胞中ATP的含量大致相同，否则无法计算。
6.答案：(1)模型组、抗IL－22抗体组；等量生理盐水；多次测量，求平均值；白细胞介素Ⅱ-22
(2)模型组小鼠的收缩压和舒张压显著升高，出现高血压症状；抗IL-22抗体组小鼠收缩压和舒张压显著降低；IL-22在血管紧张素Ⅱ介导的升压反应中具有重要作用
(3)M1；由M1型向M2型转化（抑制M1型巨噬细胞的表达，促进M2型巨噬细胞的表达）
解析：（1）为了探究IL-22对小鼠血压的影响，首先应该获得高血压小鼠，则①模型组和抗IL-22抗体组小鼠通过微型渗透泵植入的方法持续微量输入血管紧张素Ⅱ制造高血压模型，对照组为了保持单一变量，则对照组需要微型渗透泵植入的方法持续输入②等量生理盐水；③多次测量，求平均值可以减少误差；白细胞介素-22一种重要的细胞因子，参与多种心血管疾病的病理过程，所以白细胞介素Ⅱ-22可以作为本实验的因变量，则可通过检测白细胞介素-22及其他促炎因子的含量来判断实验结果。
（2）据图1可知，注射血管紧张素Ⅱ后与对照组相比，模型组小鼠的收缩压和舒张压显著升高，出现高血压症状，与模型组相比，抗IL-22抗体组小鼠收缩压和舒张压显著降低，分析该结果可得出IL-22在血管紧张素Ⅱ介导的升压反应中具有重要作用。
（3）据图2和图3 可知，M1型巨噬细胞的变化与L-6和TNF-a等促炎因子的变化趋势一致，则可以推出M1型巨噬细胞是IL-6和TNF-a等促炎因子的主要来源，此结果可以说明抗IL-22抗体可通过促进M1型巨噬细胞转化为M2型巨噬细胞（或抑制M1型巨噬细胞的表达，促进M2型巨噬细胞的表达）来抑制IL-6和TNF-a等促炎因子的产生。
组别
实验材料
实验试剂
实验目的
A
杨树根的永久装片
-
高倍镜的使用
B
新鲜的菠菜叶片
无水乙醇、SiO2
观察叶绿体中的色素
C
糖尿病患者的尿液
本尼迪特试剂
观察特定颜色
D
洋葱根尖
解离液、甲紫溶液等
观察细胞的有丝分裂
实验目的
主要操作过程
实验动物选择和处理
将小鼠随机分成对照组、模型组和抗IL—22抗体组。①________组小鼠通过微型渗透泵植入的方法持续微量输入血管紧张素Ⅱ，对照组小鼠用同样的方法输入②________。另外，抗IL—22抗体组小鼠每天腹腔注射抗IL—22抗体。
血压监测
分别注射前1天，注射后第1、7、14、21、28天利用小动物无创血压仪检测小鼠的血压变化，为降低误差，需③__________。
血清学检测
实验28天后采集外周血，离心后收集血清，检测④________和其他促炎因子的含量。
巨噬细胞含量检测
利用流式细胞仪检测M1型、M2型巨噬细胞的含量。