2024届高考生物二轮专题复习与测试专题八实验与探究第14讲实验与探究考点二高考延伸实验

考点二高考延伸实验(2023·湖南卷)长时程增强(LTP)是突触前纤维受到高频刺激后，突触传递强度增强且能持续数小时至几天的电现象，与人的长时记忆有关。下图是海马区某侧支LTP产生机制示意图，回答下列问题：(1)依据以上机制示意图，LTP的发生属于________(填“正”或“负”)反馈调节。(2)若阻断NMDA受体作用，再高频刺激突触前膜，未诱发LTP，但出现了突触后膜电现象。据图推断，该电现象与________内流有关。(3)为了探讨L蛋白的自身磷酸化位点(图中α位和β位)对L蛋白自我激活的影响，研究人员构建了四种突变小鼠甲、乙、丙和丁，并开展了相关实验，结果如表所示：组别结果项目正常小鼠甲乙丙丁α位突变为缬氨酸，该位点不发生自身磷酸化α位突变为天冬氨酸，阻断Ca2＋/钙调蛋白复合体与L蛋白结合β位突变为丙氨酸，该位点不发生自身磷酸化L蛋白编码基因确缺失L蛋白活性＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－高频刺激有LTP有LTP？无LTP无LTP注：“＋”多少表示活性强弱，“－”表示无活性。据此分析：①小鼠乙在高频刺激后______(填“有”或“无”)LTP现象，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②α位的自身磷酸化可能对L蛋白活性具有________作用。③在甲、乙和丁实验组中，无L蛋白β位自身磷酸化的组是__________。解析：(1)由题图可以看出，突触前膜释放谷氨酸后，经过一系列的信号变化，会促进NO合成酶生成NO，进一步促进突触前膜释放更多谷氨酸，该过程属于正反馈调节。(2)阻断NMDA受体的作用，不能促进Ca2＋内流，从而不能形成Ca2＋/钙调蛋白复合体，不能促进NO合成酶合成NO，从而不能产生LTP，但是谷氨酸还可以与AMPA受体结合，促进Na＋内流，从而引发电位变化。(3)①由题表数据可以看出，小鼠乙L蛋白突变后，阻断了Ca2＋/钙调蛋白复合体与L蛋白结合，则无法促进NO合成酶生成NO，进而无法形成LTP。②小鼠甲L蛋白的α位突变为缬氨酸以后，该位点不能发生自身磷酸化，与正常小鼠相比(α位可以发生自身磷酸化)，L蛋白活性增强，说明α位发生自身磷酸化可能会对L蛋白的活性起到抑制作用。③丁组小鼠L蛋白编码基因缺失，则不能形成L蛋白，无法发生L蛋白β位自身磷酸化。答案：(1)正(2)Na＋(3)①无小鼠乙L蛋白突变后阻断了Ca2＋/钙调蛋白复合体与L蛋白结合，则无法促进NO合成酶生成NO，进而无法形成LTP②抑制③丁1．“五看法”分析、评价实验方案设计2．实验类型题目的思维模板(1)写出实验目的实验目的——要探究或者验证的某一事实，或做了该实验后要解决的问题。①实验目的的书写与表达：实验目的的内容包含研究对象、研究现象(因变量)和作用于对象的因素(自变量)，格式为“探究(验证)××(自变量)对××(因变量)的影响”或“探究(验证)××(自变量)与××(因变量)的关系”等。②实验目的：a．根据题目信息，直接写出实验目的。b．根据实验装置或实验现象，推断实验目的。c．根据实验步骤反推实验目的。(2)阐明实验原理实验原理就是进行实验的理论依据，包括选择实验材料的依据、作出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象与结果的依据和确定观测指标的依据。①实验原理一般由三段组成：自变量和因变量的关系＋因变量的观测指标＋实验过程描述。②实验原理中“因变量的观测指标”可作为实验结果的参考：有些题目要求对实验结果进行分析，其考查的是实验原理，所以对实验结果分析时合理套用实验原理即可。(3)提出合理假设假设是指用来说明某种现象但未经证实的论题，是对研究结果的预测，是对实验涉及的主要变量之间相互关系的设想，假设是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。假设的提出可能正确也可能错误，假设要能解释题目现象或与题干相符。一般情况下，若是实验中要求写出假设，我们应根据平时积累的知识，写出认为最可能的一种假设。(4)设计思路步骤(5)预期结果结论①若为验证性实验，则实验现象与实验原理一致、结果唯一，结论与题目要求(目的)一致。②若为探究性实验，则实验现象与实验原理一致或相反或居中，相应的结论有多种情况。3．模仿补充实验步骤(1)当已给实验步骤有多个变量时，通过拆分法，减少实验变量，遵循单一变量原则，构建多组实验，模式如图：(2)当自变量到因变量的逻辑推理因中间环节被忽视而难以得出结论时，再加入某些因素处理进行设计，予以进一步确认实验结果的发生是自变量处理所致，模式如图：4．实验结论作答技巧总结特别提醒实验设计要点归纳(1)三大原则①对照原则：对照方法：空白对照、条件对照、相互对照、自身对照。②单一变量原则：只进行单因子对照研究；其余因子进行无关变量控制。③平行重复原则。(2)变量间的关系(3)实验结果预测①探究性实验。结果预测不唯一，一般需要作正、反、中间状态三方面的预测。②验证性实验。实验结果是唯一的，根据实验原理来确定即可。题点一：围绕实验设计原则，考查实验操作能力1．(2023·潮州高三统考)研究人员为探究香水玫瑰花色遗传中红花与白花这一对相对性状的遗传特点，用纯合亲本进行如下表所示的杂交实验：组别亲本组合F1表现型杂交一白花(♀)×红花(♂)红花杂交二红花(♀)×白花(♂)红花请回答：(1)根据实验结果推断：控制上述香水玫瑰花色性状的基因位于__________(“细胞质”或“细胞核”)中，理由是____________________。(2)若香水玫瑰这一相对性状由位于两对常染色体上的两对等位基因(A/a、B/b)控制，研究小组用纯合白花与纯合红花香水玫瑰杂交，所得F1相互授粉，多次重复实验，F2表现型及比例均为红花∶白花＝15∶1。则F2红花中杂合子比例为__________；若将第(2)小问的F1与白花亲本杂交，多次重复实验，F2表现型及比例为白花∶红花＝1∶1，则F1的基因型是______________。(3)若香水玫瑰这一相对性状由位于一对常染色体上的两对等位基因(A/a、B/b)控制，研究小组用纯合白花与纯合红花香水玫瑰杂交，所得F1相互授粉，多次重复实验，F2表现型及比例都为红花∶白花＝84∶16。有科学家根据上述实验结果提出了假设：F1通过减数分裂产生配子的类型及比例为____________________。请设计一个杂交实验来验证上述假设并预期实验结果。杂交实验方案：________________________________________________________________________________________________________________________________________________；预期实验结果：________________。解析：(1)由于细胞质中的线粒体和叶绿体含有少量DNA，可以遗传给后代，在进行减数分裂过程中，雌配子中含有大量细胞质，雄配子中细胞质极少，因此受精卵中的细胞质主要来自卵细胞，细胞质遗传遵循母系遗传的特点，正交和反交的结果不同。因此，控制上述香水玫瑰花色性状的基因位于“细胞核”中。(2)若香水玫瑰这一相对性状由位于两对常染色体上的两对等位基因(A/a、B/b)控制，研究小组用纯合白花与纯合红花香水玫瑰杂交，所得F1相互授粉，多次重复实验，F2表现型及比例均为红花∶白花＝15∶1。则F2红花个体的基因型可表示为1AABB、2AaBB、2AABb、4AaBb、2Aabb、1AAbb、2aaBb、1aaBB，则其中杂合子比例为eq\f(12,15)＝eq\f(4,5)；若将杂交二的F1与白花亲本(aabb)杂交，多次重复实验，F2表现型及比例为白花∶红花＝1∶1，则F1的基因型是Aabb或aaBb，则红花亲本的基因型是AAbb或aaBB。(3)若香水玫瑰这一相对性状由位于一对常染色体上的两对等位基因(A/a、B/b)控制，研究小组用纯合白花与纯合红花香水玫瑰杂交，所得F1相互授粉，多次重复实验，F2表现型及比例都为红花∶白花＝84∶16，可见相关的两对等位基因的遗传不符合基因自由组合定律。故F1减数分裂产生配子时发生交叉互换现象，由后代红花∶白花＝84∶16，得，aabb占eq\f(16,100)，可得配子比例为eq\f(4,10)ab、eq\f(4,10)AB、eq\f(1,10)Ab、eq\f(1,10)aB，配子的类型及比例为AB∶ab∶Ab∶aB＝4∶4∶1∶1。要验证上述假设，可设计测交实验，即将F1与纯合白花(aabb)亲本杂交，观察子代表现型及比例，若子代中白花∶红花3∶2，则可证明上述推测。答案：(1)细胞核正反交结果相同(2)eq\f(4,5)Aabb或aaBb(3)AB∶ab∶Ab∶aB＝4∶4∶1∶1将F1与(纯合)白花亲本杂交，观察并统计子代表现型及比例红花∶白花＝3∶2题点二：通过实验设计方案，考查实验探究能力和综合应用能力2．(2023·山东日照一中模拟预测)为了探究有氧运动和高脂饮食对诱发高血糖的影响，研究者用小鼠按图1所示方案开展实验，最后测定各组小鼠空腹血糖、空腹胰岛素的水平，计算相对含量，结果如图2(NC组各指标水平设置为1)。回答下列问题：(1)胰岛素由______________细胞分泌，作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，从而降低血糖。(2)设计实验时给NC组和HC组分别施加18周的普通饲料和高脂饲料，这体现出对照原则和__________原则。由实验结果可知，HC组与NC组对照是证明高脂饮食可诱发高血糖。HC组胰岛素含量高，血糖为什么还高？试根据胰岛素作用机理分析可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在上述实验基础上，增设HE组，是为探究________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)由图2的实验结果推测，____________________的生活方式有助于保持血糖水平正常。解析：(1)胰岛素是胰岛B细胞分泌的激素，作用是促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，促进葡萄糖的氧化分解、合成糖原和转化为非糖物质，进而降低血糖。(2)设计实验时给NC组和HC组分别施加18周的普通饲料和高脂饲料，这体现出对照原则和单一变量原则，两个组之间只有饲料的种类不同，其他完全相同。胰岛素的作用是降低血糖，HC组空腹血糖水平高于NC组，因此从胰岛素角度分析原因可能是高脂饮食降低胰岛素敏感性，虽然胰岛素含量增高，但血糖仍然很高，也可能是由于高脂饮食导致胰岛素受体减少或自身抗体与胰岛素竞争受体，导致胰岛素无法和受体结合，无法有效的调节血糖，也可能是由胰岛素作用引起的葡萄糖载体减少，或是由胰岛素引起的葡萄糖在细胞里的利用转化和储存出现障碍等，导致血糖难以进入组织细胞被利用、储存或转化，血糖含量高。(3)和HC组相比，HE组也是高脂饮食的条件，但同时也进行了有氧