专题八 生命活动的调节 高考热点专题三 生命活动调节的相关实验分析
考情分析 动、植物生命活动的调节是高考必考的知识点之一，常以表格和图像、实验设计等为载体考查，多为选择题，也以非选择题的形式出现。主要考查角度有以下三个方面：
(1)兴奋的传导与传递的实验探究。如2016年浙江10月选考，27T。
(2)高等动物激素的作用及实验探究，如2015年浙江10月选考，9T。
(3)通过不同设置的对照实验来验证外界因素对植物生长的影响。
1．兴奋的传导与传递的实验探究
(1)探究兴奋在神经纤维上的传导
方法设计→电刺激①处
结果分析
(2)探究兴奋在神经元之间的传递
方法设计
结果分析
2．常见动物激素功能的研究方法
(1)常用方法
①切除法：切除相应腺体。适用于个体较大的动物。
②饲喂法：在饲料中添加激素。只适用于甲状腺激素、性激素等小分子激素，多肽和蛋白质类激素不能用饲喂法。
③注射法：向动物体内注射某激素，适用于各种激素。
(2)示例
①验证甲状腺激素的功能
a．饲喂法
b．摘除法和注射法
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②验证胰岛素的生理功能
3．植物激素调节的实验方法及实验设计分析
(1)验证生长素的产生部位在尖端
实验组：取放置过苗尖端的琼脂块，置于去掉尖端的幼苗一侧(如图甲)。
对照组：取未放置过苗尖端的空白琼脂块，置于去掉尖端的幼苗一侧(如图乙)。
(2)验证感光部位是苗尖端
a．实验操作
b．实验现象：①直立生长；②向光弯曲生长。
(3)验证生长素的横向运输发生在苗尖端
①实验操作
②实验现象：装置a中幼苗直立生长；装置b和c中幼苗弯向光源生长。
(4)验证生长素的极性运输即只能从形态学上端向形态学下端运输
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(5)探究重力和单侧光对生长素分布的影响程度
①实验操作：如图所示(注：A盒下侧有开口，可以进光)。
②结果预测及结论
若A、B中幼苗都向上弯曲生长，只是B向上弯曲程度大，说明重力对生长素分布的影响大于单侧光。
若A中幼苗向下弯曲生长，B中幼苗向上弯曲生长，说明单侧光对生长素分布的影响大于重力。
题型一 验证兴奋传导方向的实验设计(加试)
1．某种药物可以阻断蟾蜍屈肌反射活动。下图为该反射弧模式图，A、B为神经纤维上的实验位点，C为突触间隙。下列实验结果中，能够证明这种药物“在神经系统中仅对神经细胞间的兴奋传递有阻断作用”的是( )
①将药物放在A，刺激B，肌肉收缩
②将药物放在B，刺激A，肌肉收缩
③将药物放在C，刺激B，肌肉不收缩
④将药物放在C，刺激A，肌肉收缩
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
答案 A
解析 本实验验证的问题是该药物“仅”对神经细胞间的兴奋传递有阻断作用，那么就要设计如下对比实验：一组要将药物放在神经纤维上，观察该药物能否阻断兴奋在神经纤维上的传导；另一组将药物放在突触间隙，观察该药物能否阻断兴奋在神经元间的传递。其对比的结果能证明该药物“仅”对神经细胞间的兴奋传递有阻断作用。
2．(2017·宁波模拟)将蛙脑破坏，保留脊髓，做蛙心静脉灌注，以维持蛙的基本生命活动。暴露蛙左后肢屈反射的传入神经元和传出神经元，分别连接电位计ⓐ和ⓑ，将蛙左后肢趾尖浸入0.5%硫酸溶液后，电位计ⓐ和ⓑ有电位波动，出现屈反射。如图为该反射弧结构示意图。
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(1)用简便的实验验证兴奋能在神经纤维上双向传导，而在反射弧中只能单向传递。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若在灌注液中添加某种药物，将蛙左后肢趾尖浸入0.5%硫酸溶液后，电位计ⓐ有波动，电位计ⓑ未出现波动，左后肢未出现屈反射，其原因可能有：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
答案 (1)方法和现象：刺激电位计ⓑ与骨骼肌之间的传出神经，观察到电位计ⓑ有电位波动和左后肢屈腿，电位计ⓐ未出现电位波动。
(2)①药物阻止化学递质的释放 ②药物与突触后膜上特异性受体结合，阻碍其与化学递质结合
解析 (1)兴奋在神经元之间单向传递，只能由突触前膜形成突触小泡经胞吐方式分泌到突触间隙，与突触后膜的受体蛋白结合，引起下一个神经细胞兴奋或抑制，因此刺激电位计ⓑ与骨骼肌之间的传出神经元。观察到电位计ⓑ有电位波动和左后肢屈腿，电位计ⓐ未出现电位波动。(2)灌注某种药物后，ⓐ电位计能记录到电位波动，在ⓑ电位计未记录到电位波动，因此该药物的作用可能是使突触前膜释放的递质不能与突触后膜上的特异性受体结合，也可能是使突触前膜不能释放化学递质。
题型二 激素功能的实验验证
3．(2017·温州模拟)科研人员实验探究了桑叶多糖对人工糖尿病小鼠空腹血糖数值的影响，实验分析结果如表所示。请写出实验思路，并设计一个坐标系，将表中实验分析结果的数值变化趋势用曲线图表示出来。(说明：现有刚刚处理得到的人工糖尿病小鼠若干只，该品种小鼠的正常空腹血糖数值为6.0 mmol/L。给药和测定空腹血糖数值的方法不作要求，实验持续6周时间)
桑叶多糖对人工糖尿病小鼠空腹血糖数值的影响
实验分组(
给药前空腹血糖(mmol/L)
给药后空腹血糖(mmol/L)
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按体重给药量)
2周末(
4周末(与2
6周末(
与给药前比较)
周末比较)
与给药前比较)
A组(0 g/kg)
17.7
明显升高
明显升高
明显升高(接近2周末数值)
B组
(0.25 g/kg)
17.5
明显升高
明显升高
无显著差异
C组
(0.50 g/kg)
17.4
明显升高
无显著差异
明显降低(明显高于正常数值)
D组
(1.00 g/kg)
17.3
无显著差异
无显著差异
明显降低(接近正常数值)
(1)实验思路：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________；
⑤________________________________________________________________________；
⑥________________________________________________________________________。
(2)设计一个坐标系，将表中实验分析结果的数值变化趋势用曲线图表示出来。
答案 (1)①将小鼠随机均分为4组，编号A、B、C、D
②测定小鼠的空腹血糖数值
③A组不给药，B组给药0.25 g/kg，C组给药0.50 g/kg，D组给药1.00 g/kg
④在适宜且相同的条件下饲养
⑤分别于2周末、4周末、6周末测定空腹血糖数值
⑥记录实验数据，统计分析
(2)如图所示
或
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解析 (1)①根据表格数据可知，该实验分为四组，本实验的自变量为是否给药(桑叶多糖)，故A组不给药，作为对照组，其他各组按体重给药，所用实验材料要遵循等量性原则，故将小鼠随机均分为4组，编号A、B、C、D。
②测定小鼠的空腹血糖数值(实验前测量)。
③A组不给药，B组给药0.25 g/kg，C组给药0.50 g/kg，D组给药1.00 g/kg；A组作对照组。
④在适宜且相同的条件下饲养。
⑤根据表格数据可知：分别于2周末、4周末、6周末测定空腹血糖数值。
⑥记录实验数据，统计分析。
(2)根据表格数据可知，A组给药后2周末(与给药前比较)血糖明显升高、4周末(与2周末比较)血糖明显升高，6周末(与给药前比较)血糖明显升高(接近2周末数值)；B组给药后2周末(与给药前比较)血糖明显升高、4周末(与2周末比较)血糖明显升高，6周末(与给药前比较)血糖无显著差异；C组小鼠给药后2周末(与给药前比较)血糖明显升高、4周末(与2周末比较)血糖无显著差异，6周末(与给药前比较)血糖明显降低(接近正常数值)6.0 mmol/L。曲线图见答案。
4．(加试)(2018·温州测试)哺乳动物血钙含量受到降钙素(降血钙作用)和甲状旁腺素(升血钙作用)的共同调节。为验证两种激素的上述作用以及血钙含量过低会发生肌肉抽搐，请根据所给的实验材料和用具设计实验思路，并预测实验结果。
实验材料和用具：3组大小和生理状况相同的健康大白鼠，生理盐水，生理盐水配制的适宜浓度降钙素溶液和甲状旁腺素，注射器，钙离子测定仪器等。
(要求与说明：注射的剂量、用具的操作方法不做具体要求；实验条件适宜。)
(1)实验分组设计：
A组：作为对照组
B组：
C组：注射甲状旁腺素溶液
(2)实验思路：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)预测实验结果(以坐标曲线图形表示实验测定结果，并将注射激素的实验处理在图中标出来)。
答案 (2)实验思路
①将3组大白鼠编号为A、B、C；用钙离子测定仪器测定每只鼠的血钙含量并记录；
②给A组注射生理盐水，给B组、C组分别注射降钙素溶液；
③每隔一段时间测定每只鼠的血钙含量并记录；
④待B组、C组发生肌肉抽搐后，分别注射生理盐水、甲状旁腺素溶液；
⑤重复步骤③，直到C组大白鼠恢复正常；
⑥对实验数据进行统计分析
(3)预测实验结果
5．(2016·浙江，31)欲研究甲状腺和甲状腺激素的生理作用，对成年小鼠的分组及处理见下表。在适宜的实验条件下，正常饲养，每隔一定时间测定耗氧量(单位时间内单位体重的氧消耗量)，记录数据并统计分析。
甲组
乙组
丙组
丁组
切除甲状腺饲养14天
手术但不切除甲状腺饲养14天
甲状腺激素溶液灌胃1次/天，共14天
W______________
1次/天，共14天
注：本实验中灌胃是指将液体由动物口直接注入到胃中。
请回答：
(1)表中W是对丁组小鼠的处理，该处理是________________________________。
(2)预测实验结果(设计一个坐标系，将预测的实验结果用示意曲线表示)。
(3)分析与讨论
①合成与分泌促甲状腺激素释放激素的细胞位于________，该激素经________的血液运至腺垂体发挥作用。
②通过服用放射性131I来检测甲状腺功能的依据是________________________________，________________________________。
答案 (1)等量的生理盐水灌胃
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(2)如图所示
(3)①下丘脑 垂体门脉 ②I是甲状腺合成甲状腺激素的原料之一 131I的放射性强度可被仪器测定
解析 (1)本实验的自变量是有无甲状腺和是否灌胃甲状腺激素，表格中甲、乙两组涉及的自变量是有无甲状腺，所以丙和丁组涉及的自变量是有无灌胃甲状腺激素，故丁组小鼠的处理应为使用等量的生理盐水灌胃，以便作为对照。(2)本实验的因变量是耗氧量，甲状腺激素有促进新陈代谢的作用，缺乏了甲状腺激素会导致耗氧量减少，甲状腺激素含量升高会导致耗氧量上升，所以甲组曲线绘制时注意随时间延长曲线呈下降趋势，丙组曲线绘制时注意随时间延长曲线呈上升趋势，乙和丁组属于对照组，曲线绘制时注意随时间延长曲线趋势为基本不变，乙组因“手术”修复耗能，也可呈现稍有上升趋向。(3)①合成与分泌促甲状腺激素释放激素的细胞是下丘脑的神经分泌细胞，该激素经垂体门脉的血液运至腺垂体发挥作用。②通过服用放射性131I来检测甲状腺功能的依据：一方面I是甲状腺合成甲状腺激素的原料之一，另一方面，131I的放射性强度可被仪器测定，从而具可操作性或可测性。
题型三 生长素运输方式的验证
6．(2016·赫山区校级期中)假设下图中两个含生长素(IAA)的琼脂块和两个苗尖端所产生的生长素含量相同，则下列分析正确的是( )
A．①②两组实验能证明生长素具有极性运输的特点
B．①④两组实验能证明生长素具有横向运输的特点
C．琼脂块a、b、c、d、e、f、g中生长素浓度关系为c＞a＞f＝d＝e＞b＝g
D．琼脂块a、b、c、d、e、f、g中生长素浓度关系为f＞b＝d＝e＞g＞c
答案 A
解析 根据题意和图示分析可知：由于含生长素(IAA)的琼脂块不感光，又正中央插入生长素不能透过的云母片，生长素无法横向运输，所以a、b
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中生长素含量相等；由于生长素只能由形态学上端向形态学下端运输，所以c中没有生长素，因此①②两组实验能证明生长素具有极性运输的特点，A正确；苗尖端部位感受单侧光的刺激，单侧光能引起生长素的横向运输，横向运输发生在尖端；因此，在感受单侧光刺激的情况下，尖端生长素横向运输，再向下极性运输，导致苗尖端下面的琼脂块生长素分布不均匀，f多，g少；但如果正中央插入生长素不能透过的云母片，生长素无法横向运输，所以d、e中生长素量相等，因此如果检测到f＞d＝e＞g，则③④两组实验能证明生长素具有横向运输的特点，B错误；根据以上分析可知，一段时间后对a、b、c、d、e、f、g七个空白琼脂块中所含生长素量关系是f＞a＝b＝d＝e＞g＞c，C、D错误。
7．为了验证燕麦幼苗中的IAA在极性运输时是否以重力为动力，有人利用燕麦幼苗、刀片、放射性14C检测仪器、含14C－IAA的琼脂块(供体块)和空白琼脂块(受体块)进行四组实验(如图所示)，其中能达到实验目的的是( )
答案 D
解析 欲验证燕麦幼苗中IAA在极性运输时是否以重力为动力，可将燕麦幼苗的形态学上端E置于下面，形态学下端F置于上面，在F端放置空白琼脂块，E端放置含放射性14C－IAA的琼脂块，通过检测受体块是否含有放射性来验证。若受体块中有放射性，则证明IAA在极性运输时不以重力为动力；若受体块中无放射性，则证明IAA在极性运输时以重力为动力。
1．生长素相关实验设计的三个要素
(1)实验原则：对照原则和单一变量原则。
(2)实验基本思路：提出(发现)问题→作出假设→设计实验证明→得出结论。
(3)实验材料处理：幼苗去尖端、玻璃片或云母片阻断生长素运输；不透明锡箔纸或盒子遮光；琼脂块运输或收集生长素。
2．植物激素实验方法的四个“关键词”
(1)插：指在植株的某些部位插入云母片或薄的玻璃片，影响植物激素的转移。通过变换“插”的位置和方式，影响植物激素的水平分布或极性运输。
(2)切：即切掉，指通过切除植物的某些器官来验证影响植物激素的产生情况。
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(3)收：即收集，通常用琼脂或羊毛脂膏收集来自茎尖或其他器官所产生的植物激素。
(4)补：通过喷洒、涂抹或借助于羊毛脂膏、琼脂等补充植物激素，观察或检测其作用。
题型四 与植物激素相关的实验设计
8．(2017·扬州期末)某生物兴趣小组为了验证植物向光性与植物生长素的关系，设计了如下实验方案：
(1)方法步骤：
取5株品种、生长状况完全相同的玉米幼苗，按上图a～e所示方法进行实验处理。观察并记录幼苗的生长情况。
(2)实验结果预测：
上述a～e装置中，玉米幼苗保持直立生长的是________，而玉米幼苗弯曲生长的是________。(填图中字母)
(3)部分实验结果的分析与推论：
①欲说明玉米幼苗产生向光性是由单侧光照射引起的，应以________装置之间实验记录进行对照分析。
②欲说明玉米幼苗的向光性生长与其尖端的存在与否有关，应以________装置实验记录进行对照分析。
③欲说明玉米幼苗感光部位在尖端，最好以________装置实验记录进行对照分析。
(4)后来该小组又设置了f和g两个实验装置，两者对照说明____________________
________________________________________________________________________。
答案 (2)a、d c、e (3)①a、c ②b、c ③d、e (4)玉米幼苗发生弯曲生长与生长素在两侧分布不均匀有关
解析 (2)上述a～e装置中，玉米幼苗保持直立生长的是a、d，玉米幼苗弯曲生长的是c、e，玉米幼苗不能生长的是b。
(3)①用a、c装置之间实验记录进行对照分析，由于光照的方向不同，所以可以说明玉米幼苗产生向光性是由单侧光照射引起的。
②用b、c装置实验记录进行对照分析，由于b没有苗尖端而c有苗尖端，所以可以说明玉米幼苗的向光性生长与其尖端的存在与否有关。
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③用d、e装置实验记录进行对照分析，由于锡箔套的位置不同，所以可以说明玉米幼苗感光部位在尖端。
④用f、g装置实验记录进行对照分析，可以说明玉米幼苗发生弯曲生长与生长素在两侧分布不均匀有关。
9．为验证适宜浓度的生长素通过促进细胞分泌H＋，进而促进细胞伸长，有人设计了如下实验。
Ⅰ.实验：
(1)实验材料与药品：10－5mol/L的生长素溶液、pH分别为5.0、9.0的缓冲液、黑暗中萌发的小麦种子若干、镊子、刀片、刻度尺、培养皿等。
(2)实验步骤：
①材料处理：选择_____________的黑暗中萌发的小麦幼苗若干并切掉尖端，平均分成三组。
②将平均分组的幼苗放入编号为1、2、3的培养皿中，加等量的不同试剂，置于相同且适宜的温度下培养。
③一定时间后，_____________________________________________________，
再进行若干次重复实验，记录结果。
(3)实验结果(补充完整)：
组别
处理方法
结果
1
10个幼苗＋10－5mol/L的生长素溶液
①_______________________________________________
2
②__________________________________________________________
幼苗生长不明显
3
10个幼苗＋pH为5.0的缓冲液
幼苗生长明显
Ⅱ.问题：
(1)实验步骤①中切除苗尖端的目的是____________________________________。
(2)实验步骤③中重复实验的目的是___________________________________，
其他步骤中还有哪些措施也是为了达到这一目的？
________________________________________________________________________。
答案 Ⅰ.(2)①生长状况一致 ③测量并统计各组幼苗的平均长度 (3)①幼苗生长明显 ②10个幼苗＋pH为9.0的缓冲液
Ⅱ.(1)排除苗尖端产生的生长素对实验的干扰
(2)
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减小实验误差 选择生长状况一致的幼苗；平均分组；置于相同且适宜的温度下培养；测量并统计各组幼苗的平均长度
解析 本实验属于验证性实验，目的是验证适宜浓度的生长素通过促进细胞分泌H＋，进而促进细胞伸长。第1组与第2、3组形成对照，结果是第1组与含H＋的第3组一致，幼苗生长均明显，而第2组由于呈碱性(H＋浓度极低，可忽略)而生长不明显，从而证明了第1组生长素促进生长的原因与第3组一致：含一定浓度的H＋。
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