2024届高考生物二轮复习热点专题六个体稳态的维持——调节七生命活动调节中的相关实验课件

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[高考命题热点七]　生命活动调节中的相关实验
1．探究兴奋在神经纤维和神经元间传导(递)特点的实验(1)设计思路兴奋传导和传递类题目的主要考查形式有两大类，一是反射弧完整性的判断实验，注意设计实验时实验原则的遵守；二是神经冲动传导方向的证明，注意兴奋在离体神经纤维上的传导是双向的，在神经元之间的传递是单向的。(2)模型图示
Ⅰ.兴奋在神经纤维上传导的探究：[方法设计] 电刺激图中①处，观察A的变化，同时测量②处的电位有无变化。[结果分析]
Ⅱ.兴奋在神经元之间传递的探究：[方法设计]先用电刺激图中①处，测量③处电位变化；再电刺激③处，测量①处的电位变化。[结果分析]①③都有电位变化→双向传递；只有①处电位有变化→单向传递(且传递方向为③→①)。
2．验证激素生理功能的实验设计思路验证激素功能类题目的主要考查形式有两大类，一是通过提供的文字信息让学生去设计实验，考查实验原理和设计实验的原则、实验步骤；二是通过提供的实验表格数据，让学生去分析实验的结果和总结实验结论。(1)研究激素生理功能的一般思路
(2)方法示例：①验证甲状腺激素的生理功能：②验证胰岛素的生理功能：
③实验成功的关键点：a．根据激素的化学本质，选择不同的实验方法。下丘脑、垂体和胰岛分泌的激素多为多肽类或蛋白质类，多肽类和蛋白质类激素易被消化酶所分解，故一般采用注射法，不宜口服。雄激素、雌激素、孕激素等固醇类激素和甲状腺激素、肾上腺素等氨基酸衍生物类激素都可以口服，也可以注射。b．动物分组的基本要求：选择性别、年龄、体重、生长状况相似的平均分组，每组要有数量相等的多只。c．实验设计时要注意设置对照实验，控制变量个数，保证单一变量。d．进行注射实验时空白对照组应注射生理盐水(不可用蒸馏水)，进行饲喂实验时，空白对照组可使用蒸馏水。
3．免疫功能的实验探究(1)免疫系统的组成与功能探究①方法：
②结论：免疫器官包括骨髓和胸腺，来自骨髓的淋巴细胞参与体液免疫，来自胸腺的淋巴细胞参与细胞免疫。(2)探究血清抗体有治疗作用①从破伤风患者体内获取血清。②选取各方面相同的小鼠等量分成a、b两组。③a组注射血清后再注射破伤风毒素，b组只注射破伤风毒素。④观察两组小鼠生活状况。
(2023·广东卷)神经肌肉接头是神经控制骨骼肌收缩的关键结构，其形成机制见下图。神经末梢释放的蛋白A与肌细胞膜蛋白Ⅰ结合形成复合物，该复合物与膜蛋白M结合触发肌细胞内信号转导，使神经递质乙酰胆碱(ACh)的受体(AChR)在突触后膜成簇组装，最终形成成熟的神经肌肉接头。
回答下列问题：(1)兴奋传至神经末梢，神经肌肉接头突触前膜________内流，随后Ca2＋内流使神经递质ACh以________的方式释放，ACh结合AChR使骨骼肌细胞兴奋，产生收缩效应。(2)重症肌无力是一种神经肌肉接头功能异常的自身免疫疾病，研究者采用抗原—抗体结合方法检测患者AChR抗体，大部分呈阳性，少部分呈阴性。为何AChR抗体阴性者仍表现出肌无力症状？为探究该问题，研究者作出假设并进行探究。①假设一：此类型患者AChR基因突变，不能产生______，使神经肌肉接头功能丧失，导致肌无力。为验证该假设，以健康人为对照，检测患者AChR基因，结果显示基因未突变，在此基础上作出假设二。
②假设二：此类型患者存在________的抗体，造成_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________，从而不能形成成熟的神经肌肉接头，导致肌无力。为验证该假设，以健康人为对照，对此类型患者进行抗体检测，抗体检测结果符合预期。③若想采用实验动物验证假设二提出的致病机制，你的研究思路是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)兴奋是以电信号传至神经末梢的，因此神经肌肉接头突触前膜钠离子内流，随后Ca2＋内流使神经递质ACh以胞吐的形式释放至突触间隙，与突触后膜上的AChR结合使骨骼肌细胞兴奋，产生收缩效应。(2)①若患者AChR基因突变，不能合成AChR，也就不能在突触后膜成簇组装，使神经肌肉接头功能丧失，导致肌无力。②若患者AChR基因未突变，即能合成AChR，但又不能形成成熟的神经肌肉接头，很可能是存在A抗体，造成A不能与肌细胞膜蛋白Ⅰ结合形成复合物，无法与膜蛋白M结合触发肌细胞内信号转导，使AChR不能在突触后膜成簇组装。③该实验目的是验证此类型患者存在A的抗体，可设计实验思路如下：给健康的实验动物及患病的实验动物注射等量的蛋白A，采用抗原—抗体结合方法检测，观察患者A抗体是否出现阳性。
答案：(1)Na＋　胞吐(2)①AChR　②A　A不能与肌细胞膜蛋白Ⅰ结合形成复合物，无法与膜蛋白M结合触发肌细胞内信号转导，使AChR不能在突触后膜成簇组装　③给健康的实验动物及患病的实验动物注射等量的蛋白A，采用抗原—抗体结合方法检测，观察患者A抗体是否出现阳性
1．(2023·广东韶关阶段检测)针灸是我国传承千年、特有的治疗疾病的手段。针刺是一种外治法，以外源性刺激作用于身体特定的部位(穴位)引发系列生理学调节效应，远程调节机体功能。2021年科学家揭示了低强度电针刺激小鼠后肢穴位“足三里”可以激活迷走神经肾上腺抗炎通路，其过程如图所示。已知细菌脂多糖可引起炎症反应，请据图回答问题：
(1)穴位在被针刺时感到疼痛，但并不会缩回，这属于________(填“条件”或“非条件”)反射。反射形成的条件是____________________和足够强度的刺激。研究发现，在电针刺激“足三里”位置时，会激活一组位于四肢节段的Prkr2感觉神经元，结合示意图，其延伸出去的突起部分可以将后肢的感觉信息通过____________传向大脑的特定区域。在针灸治疗过程中，兴奋在神经纤维上的传导是________(填“单向”或“双向”)的。(2)已知细胞外Ca2＋对Na＋存在“膜屏障作用”(即钙离子在膜上形成屏障，使钠离子内流减少)请结合图示分析，临床上患者血钙含量偏高，针灸抗炎疗效甚微的原因是________。
(3)研究人员利用同等强度的电针刺激位于小鼠腹部的天枢穴，并没有引起相同的抗炎反应，原因是___________________________________________________________________________________________________________。这也为针灸抗炎需要在特定穴位刺激提供了解释。(4)请以健康小鼠为材料设计实验，验证低强度电针刺激激活迷走神经肾上腺抗炎通路是通过Prkr2神经元进行传导的。实验思路：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。实验结果：_______________________________________________________。
解析：(1)手被针刺后感到疼痛的过程中，疼痛的感觉在大脑皮层产生，但并不会缩回，是大脑皮层对效应器的控制作用，因此该过程属于条件反射。反射形成的条件是具有完整的反射弧和足够强度的刺激。由图可知，Prkr2感觉神经元延伸出去的突起部分将后肢的感觉信息通过脊髓或延髓传向大脑的特定区域。在反射弧中，兴奋在神经纤维上的传导是单向。(2)据图可知，迷走神经能产生去甲肾上腺素、肾上腺素，去甲肾上腺素和肾上腺素等具有抗炎作用；当某一部位受刺激时，Na＋内流，其膜电位变为外负内正，产生兴奋；血钙过高使Na＋内流减少，降低了神经细胞兴奋性，导致迷走神经支配肾上腺细胞分泌抗炎症因子的功能降低，导致针灸抗炎疗效甚微。(3)据第一问可知，Prkr2感觉神经元主要存在于四肢节段，电针刺激位于小鼠腹部的天枢穴，该
部位可能不存在迷走神经—肾上腺抗炎通路的Prkr2神经元，因此没有引起相同的全身抗炎反应。(4)本实验验证低强度电针刺激激活迷走神经肾上腺抗炎通路，起到抗炎作用，是通过Prkr2神经元进行传导的，自变量为是否具有Prkr2神经元(可以一组破坏Prkr2神经元，一组不破坏)，因变量为是否出现抗炎症反应，其他无关变量要相同且适宜。因此实验思路为：选取若干生理状况相同的小鼠分为A、B两组；A组小鼠破坏Prkr2神经元，B组小鼠不做处理；对两组小鼠用细菌脂多糖诱发炎症；分别用低强度电针刺激两组小鼠足三里位置，观察两组小鼠的抗炎症反应。验证性实验结果是唯一的，因为B组含有Prkr2神经元，低强度电针刺激激活迷走神经肾上腺抗炎通路，起到抗炎作用，因此实验现象为B组小鼠的抗炎症反应明显强于A组。
答案：(1)条件　完整的反射弧　脊髓或延髓　单向(2)血钙过高使Na＋内流减少，降低了神经细胞兴奋性，导致抗炎功能降低(3)腹部不存在迷走神经—肾上腺抗炎通路的Prkr2神经元(4)选取若干生理状况相同的小鼠分为A、B两组；A组小鼠破坏Prkr2神经元，B组小鼠不做处理；对两组小鼠用细菌脂多糖诱发炎症；分别用低强度电针刺激两组小鼠足三里位置，观察两组小鼠的抗炎症反应　B组小鼠的抗炎症反应明显强于A组
2．(2023·广东肇庆模拟预测)木姜叶柯的嫩叶有甜味，其叶可作为茶叶代品，俗称甜茶。研究表明，木姜叶柯的提取物具有降血糖的作用。请回答下列问题：(1)在血糖平衡调节中，有激素等信息分子的参与。其中，胰岛细胞分泌的具有拮抗作用的________和________共同调节血糖的来源和去向，使血糖处于平衡状态，前者的生理功能是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，从而使血糖水平升高。另外，当血糖降低时，下丘脑可分泌________，从而调节胰岛A细胞的活动。上述信息分子的共同点是都需要与靶细胞上的________结合而发挥作用。
(2)某研究小组欲验证木姜叶柯的提取物具有降血糖的作用，进行了如下实验：
①请补全第二步和第三步的相关操作。第二步：_________________________；第三步：___________________________________________________________。②第二次注射后，________组小金鱼可能会持续出现翻肚皮、抽搐等低血糖症状。
解析：(1)在血糖平衡调节中，有激素等信息分子的参与。其中，胰岛细胞分泌的具有拮抗作用的胰高血糖素和胰岛素共同调节血糖的来源和去向，前者是由胰岛A细胞分泌的，具有升高血糖的作用，而后者是由胰岛B细胞分泌的，具有降血糖的作用，进而使血糖处于平衡状态，胰高血糖素能通过促进肝糖原分解和非糖物质转变，从而使血糖水平升高。另外，当血糖降低时，下丘脑可分泌神经递质，通过神经调节胰岛A细胞的活动。上述信息分子，即激素
和神经递质的共同点表现在都需要与靶细胞上的特异性受体结合而发挥作用，并且发挥作用后即被灭活。(2)本实验的目的是验证木姜叶柯的提取物具有降血糖的作用，实验的自变量为是否用木姜叶柯的提取物处理实验动物，因变量的呈现是通过补充葡萄糖溶液实现的，即表现为小金鱼生理状态的改变，因此实验设计中分成三组，编号为A、B、C。其中A组作为空白对照组，B组为条件对照组，C组为条件实验组，因此，第二步的处理为：沿着A组小金鱼的鳃盖后缘缓慢滴注一定量的生理盐水；分别沿着B、C组小金鱼的鳃盖后缘缓慢滴注等量的木姜叶柯提取物溶液。观察每组小金鱼的活动状态，并做好记录，由于木姜叶柯的提取物具有降血糖的作用，因此B、C两组的活动状态逐渐变得缓慢(低血糖症状)。而后沿着B组小金鱼的鳃盖后缘缓慢滴注一定量
的生理盐水，该组作为条件对照，C组的处理为沿着小金鱼的鳃盖后缘缓慢滴注等量的葡萄糖溶液；继续观察生理状况，B组持续表现低血糖症状(翻肚皮、抽搐等)，而C组活动状态恢复。上述结果可以说明木姜叶柯的提取物具有降血糖的作用。
答案：(1)胰高血糖素　胰岛素　促进肝糖原分解为葡萄糖进入血液，促进非糖物质转变成糖　神经递质　(特异性)受体(2)缓慢滴注等量的木姜叶柯提取物溶液　沿着C组小金鱼的鳃盖后缘缓慢滴注等量的葡萄糖溶液　B
3．(2023·广东高三模考)神经系统对内分泌功能的调节有甲、乙、丙三种方式，如图所示。请据图回答：
(1)若甲模式中，靶腺为肾上腺皮质，则中枢神经系统通过下丘脑分泌________________________________________激素到达垂体，调节垂体促肾上腺皮质激素的分泌，进而影响和调节肾上腺皮质的分泌，这种调节机制称为____________。
(2)如果某人下丘脑受到暂时性损伤，出现多尿症状，涉及图中____模式，并分析原因：___________________________________________________________________________________________________________________________。(3)血糖升高，一方面可以直接刺激胰岛B细胞，引起胰岛素分泌增加；另一方面也可以通过丙模式调节分泌量，此调节方式为__________________。(4)为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。①材料和用具：成年雄性大白鼠若干，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。(实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作要求，室温恒定。)
②方法与步骤：第一步：______________________________________________________________________________________________________________________________，并分别用给出的仪器，测定与记录耗氧量和活动量。
第二步：每日用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠___________________________________________________________________。第三步：在________________的环境中饲养一段的时间，测定与记录甲、乙组鼠的耗氧量和活动量。
③结果预测与分析：a．未给甲状腺激素时，经测定发现甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量相近。b．给甲组鼠甲状腺激素后，____________________________________，则说明甲状腺激素具有_____________________________________________________________________________________________________________功能。
解析：(1)若甲模式中，靶腺为肾上腺皮质，则中枢神经系统通过下丘脑分泌促肾上腺皮质激素释放激素到达垂体，调节垂体促肾上腺皮质激素的分泌，进而影响和调节肾上腺皮质的分泌；该过程存在下丘脑—垂体—肾上腺的轴线，属于分级调节。(2)抗利尿激素可以作用于肾小管和集合管，促进其对水的重吸收，减少尿量，如果头部创伤导致下丘脑受损，抗利尿激素分泌不足，
肾小管和集合管对水的重吸收减少，人患尿崩症，出现明显的多尿现象，涉及图中的乙模式。(3)血糖升高，一方面可以直接刺激胰岛B细胞，引起胰岛素分泌增加；另一方面也可以通过丙模式调节分泌量，该方式既涉及神经系统参与的神经调节，也涉及胰岛素等激素参与的激素调节，故调节方式为神经—体液调节。(4)分析题意可知，本实验目的是验证甲状腺激素的生理作用，则实验的自变量为甲状腺激素的有无，因变量是大白鼠的耗氧量和活动量，实验设计应遵循对照和单一变量原则，故可设计实验如下：②方法步骤，第一步：将生理状态一致的成年雄性大白鼠平均分为两组，分别标号为甲组和乙组，然后分别用耗氧量测定装置、小动物活动测定仪测定与记录大白鼠的耗氧量和活动量(无关变量一致)；第二步：每日用灌胃器给甲组大白鼠灌喂甲
状腺激素溶液，给乙组大白鼠灌胃等量的蒸馏水[设置实验组(有单一变量)和对照组(无单一变量)]；第三步：在相同且适宜的环境中饲养一段的时间，测定与记录甲、乙组鼠的耗氧量和活动量。③结果预测与分析：a.未给甲状腺激素时，经测定发现甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量相近。b.给甲组鼠甲状腺激素后，其耗氧量和活动量均大于乙组鼠，结果表明甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使动物的耗氧量和活动量增加。
答案：(1)促肾上腺皮质激素释放激素　分级调节(2)乙　下丘脑受损导致抗利尿激素分泌不足，肾小管和集合管对水的重吸收减少(3)神经—体液调节(神经调节和体液调节)
(4)将生理状态一致的成年雄性大白鼠平均分为两组，分别标号为甲组和乙组　灌胃等量的蒸馏水　相同且适宜　其耗氧量和活动量均大于乙组鼠　甲状腺激素能加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性
4．(2023·广东高三模拟)应激反应是人体对紧张性事件的适应性反应，其主要特征是下丘脑－垂体－肾上腺皮质轴(HPA)被激活，机体通过HPA途径促使肾上腺皮质释放糖皮质激素(GC)。一定强度的应激反应有助于机体发挥潜力、维持内环境的稳态，但应激时间过长或者过于强烈，则会对机体产生不利影响。下图1为“下丘脑－垂体－肾上腺轴”(HPA)对免疫活动的调节示意图。请回答下列问题：
(1)____________________________调节网络是人体维持稳态的主要调节机制，其中__________是内分泌调节的枢纽，也是神经调节的中枢。(2)图1中，由下丘脑、垂体、肾上腺皮质之间存在的HPA调控途径称为__________。GC可以通过升高血糖保证重要器官能量供应，与胰高血糖素、肾上腺素具有____作用。(3)GC的过度升高会影响机体糖类、脂质、蛋白质的代谢，并大大降低机体的免疫能力。在应激状态下，可能是由于下丘脑和垂体的敏感性降低，使GC______调节功能下降，从而对机体产生不利影响。(4)在HPA轴之外还存在另一种免疫调节机制“脑—脾神经轴”，如下图2所示。
①图2中所示的免疫活动所属的免疫方式为__________(填“细胞免疫”或“体液免疫”)。②据图2可推测，乙酰胆碱在该免疫调节过程中所起的作用是___________________________________________________________________。
③科研人员为了验证上述调节机制中的脾神经对抗体的产生具有促进作用，用手术法进行了相关实验研究(如下表)，请根据题意完成以下表格。
解析：(1)根据题意，“神经—体液—免疫调节网络是人体维持稳态的主要调节机制”，其中下丘脑是内分泌调节的枢纽，也是神经调节的中枢。(2)根据题意，图1中，由于下丘脑调控垂体中促激素的分泌，垂体分泌的促激素调节肾上腺皮质分泌这种调控HPA途径称为分级调节。GC可以通过升高血糖保证重要器官能量供应，与胰高血糖素、肾上腺素具有协同作用。(3)GC含量维持
相对稳定，是负反馈调节的结果。GC的过度升高是GC负反馈调节过程受到破坏，而是调节功能下降。(4)①根据图2中所示，由B淋巴细胞参与，且产生抗体的免疫活动为体液免疫。②根据图2中所示，图中的T细胞为辅助性T细胞，其分泌的物质——乙酰胆碱，属于细胞因子，与白介素等功能相当，乙酰胆碱在该免疫调节过程中所起的作用是刺激B细胞增殖(分裂)和分化。此处乙酰胆碱并非神经递质。③根据题中关键信息，“科研人员为了验证上述调节机制中的脾神经对抗体的产生具有促进作用”，此为验证性实验，设计对照实验来验证相关结论，自变量为有无脾神经(手术法切除)，两组小鼠均手术的目的是排除手术本身对小鼠产生抗体的影响。因变量是抗体的水平，无关变量包括实验的身体状况，饲养环境，疫苗处理等。根据以上分析完善表格如下：
答案：(1)神经—体液—免疫　下丘脑(2)分级调节　协同(3)负反馈(4)①体液免疫　②刺激B细胞增殖和分化　③a.初始抗体水平并计算平均值　b．做手术但不切除脾神经　c．实验条件的控制(控制无关变量)　d．低于
5．(2023·广东模考)类风湿性关节炎(RA)是因免疫炎症反应引起的关节受损的一种疾病。TNFα等细胞因子有甲、乙两大类，与免疫炎症有关。这两类细胞因子相互作用，共同维持免疫应算的稳态。研究人员为研究RA的发生与上述两类细胞因子的关系，分别测定了多例健康志愿者和RA患者血清中四种细胞因子的平均含量，结果如下图。请回答：
(1)类风湿性关节炎(RA)是一种________病，TNF-α等细胞因子作为细胞间信号分子可以分为两类，其中甲类细胞因子促进B细胞增殖分化为________，促进免疫炎症反应；乙类细胞因子则可抑制免疫炎症反应。通过实验结果分析，属于乙类细胞因子的有________。(2)糖皮质激素(GC)属于肾上观皮质激素，正常机体通过下图所示的途径调节GC的分泌。GC具有免疫抑制作用，是治疗RA的药物之一。RA患者长期大剂量使用GC会导致患者肾上腺皮质分泌功能减退，因此最好在治疗过程中间断补充________________________________，以防止肾上腺皮质萎缩，引起严重后果。该过程反映了GC分泌的________________________________调节。
(3)研究人员欲验证中药姜黄提取物姜黄素具有一定的抗RA作用，现提供生理盐水配制的姜黄素溶液，生理状态相同的RA病动物模型大鼠若干只，饲养15天的同种饲料。请写出实验思路，并预测实验结果。实验思路：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。实验结果：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)类风湿性关节炎属于自身免疫病。TNF-α等细胞因子作为细胞间信号分子，与淋巴细胞表面的特异性受体结合后调节免疫应答。在体液免疫过程中，B细胞会增殖分化形成浆细胞和记忆细胞。根据题意可知，甲类细胞因子促进免疫炎症反应，乙类细胞因子可抑制免疫炎症反应，这两类细胞因子相互作用，共同维持免疫应答的稳态。柱形图测定了多例健康志愿者和RA患者血清中四种细胞因子的平均含量，其中健康人的TNF-α和IL-6含量较低，IL-4和IL-10的含量较高，而RA患者刚好相反，说明属于乙类细胞因子的有IL-4和IL-10。(2)根据图示信息可知，RA患者长期大剂量使用GC，GC会反过来抑制下丘脑和垂体的作用，会导致患者肾上腺皮质分泌功能减退，因此最好在治疗过程中间断补充促肾上腺皮质激素(ACTH)，以防止肾上腺皮质萎缩，引
起严重后果。该过程反应了(GC)分泌调节具有分级调节和负反馈调节的特点。(3)实验需要遵循单一变量和对照性原则。将生理状态相同的RA病动物模型大鼠随机分成两组，实验组注射姜黄素，对照组注射等量的生理盐水。然后进行喂养，在相同的适宜环境中，给以同样的饲料进行喂养15天。检测各组大鼠血清中甲、乙两类细胞因子的含量。结果分析：若结果为甲类细胞因子水平实验组低于对照组，乙类细胞因子结果与之相反，表明姜黄素具有一定的抗RA作用。
答案：(1)自身免疫　浆细胞和记忆细胞　IL-4和IL-10(2)促肾上腺皮质激素(ACTH)　分级调节和负反馈调节