高三生物二轮复习：实验探究“创新”练

实验探究“创新”练1．近年，我国高血压、高血脂等心血管疾病发病率持续升高，心血管疾病已成为人类健康的主要威胁之一。辣椒自明朝传入我国后，吃辣逐渐被人们接受。调查数据显示，我国一些吃辣地区的肥胖、高血压和冠心病的患病率明显低于少吃辣地区。回答下列问题。(1)人在吃辣时，会出现面部发红、出汗增多、身体发热等现象。其调节过程如下：相应感受器产生兴奋，该兴奋传递至位于________的体温调节中枢，进而通过____________神经系统的调节促进____________等腺体的分泌，最终使____________，汗液分泌增多，增加散热。该过程的调节方式为____________。(2)花椒麻素是花椒的主要成分，辣椒素是辣椒的主要成分。为研究花椒麻素和辣椒素对血脂的调节作用，研究人员进行了以下实验：把40只雌性大鼠随机平均分为5组，每组均以基础饲料喂养28天，并作不同灌胃处理，实验结果如下，据此回答问题。组别灌胃处理血脂浓度/(mmol/L)总胆固醇甘油三酯空白组2mL/天生理盐水1.290.35模型组2mL/天脂肪乳剂1.560.46花椒麻素组2mL/天脂肪乳剂、花椒麻素1.380.40混合组2mL/天脂肪乳剂、花椒麻素、辣椒素1.220.37辣椒素组2mL/天脂肪乳剂、辣椒素1.330.38注：灌胃处理的花椒麻素和辣椒素均为最佳试验剂量。①据实验结果分析，得出结论：____________________。②基于本研究的结果，可建议人们________________________，以缓解血脂代谢紊乱，保护心血管健康。③有人认为该实验不能充分说明花椒麻素和辣椒素对该种大鼠血脂的调节作用，请拟定进一步探究课题：________________________。2．高温胁迫会导致水稻严重减产。已知D1是光反应过程中的重要蛋白，为增强水稻应对高温胁迫的能力，科研人员将其叶绿体中编码D1蛋白的基因psbA转入水稻染色体DNA上，人为建立D1蛋白的补充途径，获得了产量显著提高的纯合R品系水稻。(1)光合色素通常与D1蛋白结合形成位于类囊体薄膜上的光合复合体PSⅡ，其作用是____________________________。(2)科研人员检测了野生型和R品系水稻在不同温度条件下D1蛋白的含量，结果如下图所示。①据图可知，高温胁迫会导致水稻细胞中________，而转入psbA基因可以_______________________________________________________________________。②为证明R品系水稻细胞中表达的D1蛋白能正确定位到类囊体薄膜上，从a～h中选择字母填入下表横线处，补充实验设计。a.常温b．高温c．加入双缩脲试剂d．加入与psbAmRNA互补的小RNA(用于干扰基因表达)e.加入胶体金标记的D1蛋白抗体f．紫色的深浅g.D1蛋白的含量h．类囊体薄膜上胶体金的数量组别实验材料温度条件实验处理检测指标1野生型水稻Ⅰ.______加入胶体金标记的D1蛋白抗体Ⅲ.________2R品系水稻高温Ⅱ.________科研人员通过该实验证实了D1蛋白的定位正确，支持此结论的实验结果应为________________________________。(3)请结合光合作用的原理推测高温胁迫下R品系水稻产量提升的原因：________________________。(4)从遗传育种角度分析，科研人员将psbA基因转入细胞核，而非叶绿体的优势是_____________________________。3．世界卫生组织最近的统计数据显示，全球约有超过5亿的成人糖尿病患者，且患病率在低收入和中等收入国家上升迅速。通常1型糖尿病由缺少分泌胰岛素的胰岛B细胞所致。针对1型糖尿病传统的治疗模式存在多种缺陷，一款可以根据人体血糖浓度实时响应释放药物的“智能胰岛素IA贴片”(密布微米级短针、一元硬币大小、信用卡薄厚、痛感有如蚊子叮咬的贴片)或将取代现在的胰岛素注射针，颠覆糖尿病的传统治疗手段。回答下列问题：(1)正常情况下人体血糖的主要来源是________________________，调节血糖平衡就是调节血糖的____________处于动态平衡，其调节机制是____________(填“神经”“体液”或“神经—体液”)调节。除了胰岛素，还有与之作用效应相抗衡的__________________________________(至少答出两种)等激素参与血糖调节。(2)为评估其调节血糖水平的效果，研究人员给糖尿病小鼠和正常小鼠均分别用适量普通胰岛素和IA处理，测量血糖浓度变化，结果如下图所示。本实验的自变量是________________________________________________。注射普通胰岛素的________小鼠更容易出现低血糖晕厥，IA比普通胰岛素调节血糖更具有优势，体现在___________________________。(3)糖尿病除了依赖药物治疗，适量的运动也很重要，一些研究认为太极拳等运动可提高肌细胞对胰岛素的敏感性，在胰岛素水平相同的情况下，该激素能更好地促进肌细胞________________________，从而降低血糖浓度。4．小麦的高秆对矮秆为完全显性，由一对等位基因A、a控制，抗病对易感病为完全显性，由另一对等位基因B、b控制，现有纯合高秆抗病和纯合矮秆易感病的两种亲本杂交，所得F1自交，多次重复实验，统计的F2表型及比例都近似如下结果：高秆抗病∶高秆易感病∶矮秆抗病∶矮秆易感病＝97∶11∶11∶25。据实验结果回答下列问题：(1)控制抗病和易感病的等位基因________(填“遵循”或“不遵循”)基因的分离定律，理由是_______________________________。(2)上述两对等位基因之间________(填“遵循”或“不遵循”)基因的自由组合定律。(3)F2中出现了亲本所没有的新的性状组合，产生这种现象的根本原因是有性生殖过程中，控制不同性状的基因发生了________，具体发生的时期是________________。(4)有人针对上述实验结果提出了假说：①控制上述性状的两对等位基因位于__________________对同源染色体上。②F1通过减数分裂产生的雌雄配子的比例都是AB∶Ab∶aB∶ab＝5∶1∶1∶5。③雌雄配子随机结合。为验证上述假说，请设计一个实验并预期实验结果：实验设计：____________________________。预期结果：________________________________。5．拟南芥(2N＝10)是一年生草本、十字花科植物，自花传粉，株高20cm左右，从发芽到开花约40天，果实为角果，每个果荚可生50～60粒种子，富有多对相对性状。因广泛用于研究种子的萌发、植物光周期等遗传分子机制，被称为“植物界的果蝇”。回答下列问题：(1)拟南芥作为良好的遗传学材料的优点有________________________________________________________________________(列举2项)。用拟南芥进行人工杂交实验时，对母本进行的操作是________________________________________________________________________。(2)为研究影响拟南芥种子萌发的分子机制，研究人员以品系甲(D)为材料，经诱变获得了D基因缺失的纯合突变体1，利用二者进行了以下实验：杂交组合亲本类型子代种子萌发率/%杂交①品系甲×品系甲70杂交②突变体1×突变体110杂交③品系甲♀×突变体1♂70杂交④突变体1♀×品系甲♂10杂交①②的实验结果表明，D基因的功能是________________________。由杂交③④的实验结果可推测杂交④子代种子萌发率降低的原因可能为________________________________________________________________________。以此推测，杂交③的子代自交，所结种子中，高萌发率和低萌发率的种子数量比为________。(3)为阐明拟南芥花色遗传的分子机制，研究人员诱变出紫花杂合突变体2和白花纯合突变体3，突变体2与突变体3杂交，F1表现为紫花∶红花∶白花＝1∶6∶1，挑选出F1中的紫花植株自交，F2表现为紫花∶红花∶白花＝27∶36∶1，由此分析，拟南芥花色性状至少涉及独立遗传的________________________________________________________________________对等位基因。上述F1中的红花植株基因型有________种，F2红花中纯合子所占比例为________。(4)以上三种突变体的产生体现了基因突变具有________特点。(5)拟南芥雄性不育系在遗传学研究中有非常重要的作用，研究员分离到两组纯合雄性不育拟南芥株系N、R，两种品系的雄性不育性状各由一对等位基因控制且均为隐性突变所致，株系R经低温处理可以恢复育性，请利用株系N、R设计杂交实验推断两对基因在染色体上的位置关系(简要写出实验思路、预期结果及结论)。6．研究者以小鼠为材料研究动物脑中VMN区域与血糖调节的关系。(1)向正常小鼠VMN区神经元中转入特定的基因(此类小鼠称为D鼠)，该基因指导合成的蛋白会被光激活，进而激活氯离子通道蛋白，使氯离子流入细胞内。当向D鼠VMN区神经元照光后，VMN区神经元________(填“不兴奋”或“兴奋”)，原因是______________________。(2)脑细胞中储存的糖极少，脑细胞的活动几乎全部依赖从血液中摄取葡萄糖供能。研究者发现VMN区神经元参与低血糖条件下血糖含量的恢复。结合神经调节的特点，分析说明VMN区神经元参与血糖调节的意义是____________________。(3)为进一步研究VMN区神经元对血糖含量的影响，研究者向正常小鼠VMN区神经元中转入另一基因(此类小鼠称为S鼠)，其指导合成的蛋白可被光激活使得此区神经元产生兴奋。现以S鼠为实验材料，验证在正常血糖浓度下，若VMN区神经元兴奋，则机体血糖含量会升高这一推测。实验方案：实验前，先测定两组S鼠的血糖初始值，对照组用胰岛素处理后得到的低血糖S鼠，适宜的光照射VMN区神经元一段时间；实验组用血糖含量正常的S鼠，适宜的光照射VMN区神经元一段时间；定时检测两组鼠的血糖含量。该实验方案中存在两个不恰当之处，应改为______________________。(4)实验表明，电刺激健康小鼠支配胰岛的交感神经兴奋时，其末梢释放的去甲肾上腺素促进胰岛A细胞的分泌，却抑制胰岛B细胞的分泌。分析出现上述作用效果不同的原因是__________________________。7．图甲表示油菜植株光合作用强度与光照强度的关系；图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构(图中M和N代表两种气体的体积)。请据图回答下列问题：(1)图甲纵坐标数值为图乙中________(用字母表示)；对应图甲中C点，图乙中M________(填“大于”“小于”或“等于”)N。(2)油菜作为重要的油料作物，提高其产量对我国粮食安全具有重大意义，结合图甲，给予________点对应的光照强度既能保证产量又能节能。除此之外，提高产量的有效措施还有_______________________(答出2点，合理即可)。(3)某实验小组偶然发现油菜中有一株黄化突变体。在相同条件下，检测发现其光合速率比正常油菜植株明显要低。小组同学认为该结果是由于黄化苗中缺乏叶绿素a和叶绿素b导致的。请设计实验验证该小组同学的观点，写出简要的实验思路和预期实验结果。①实验思路：_____________________。②预期实验结果：______________________。答案和解析1．(1)下丘脑自主甲状腺、肾上腺毛细血管舒张神经—体液调节(2)①花椒麻素和辣椒素均具有降低血脂的作用，且二者共同使用效果更佳②适量食用花椒和辣椒③研究花椒麻素和辣椒素对雄性大鼠血脂的调节作用2．(1)吸收、传递和转化光能(2)①D1蛋白含量减少增加D1蛋白的含量②Ⅰ.bⅡ.eⅢ.hR品系水稻中类囊体薄膜上胶体金的数量显著高于野生型水稻(3)转入psbA基因后，D1蛋白合成量增加，保证了光反应的正常进行(4)若将该基因转入叶绿体，则遗传物质不发生改变，不会将优良性状遗传给下一代，而转入细胞核可将优良性状遗传给下一代3．解析：(1)正常情况下，血糖浓度维持在3.9～6.1mmol/L，血糖的主要来源是食物中糖类的消化吸收，血糖平衡的调节就是血糖的来源和去向的动态平衡调节。其调节机制是神经—体液调节。胰岛素具有降低血糖的作用，与胰岛素的作用效应相抗衡的胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素等激素也参与血糖调节。(2)结合题图可知，本实验的自变量是不同处理的胰岛素、小鼠的类型。研究结果显示，注射普通胰岛素的正常小鼠血糖更低，更容易出现低血糖晕厥，对于糖尿病小鼠来说，IA的降糖效果更持久，IA比普通胰岛素调节血糖更具有优势。(3)胰岛素的生理作用是降低血糖水平，主要通过促进葡萄糖的去路，即加速组织细胞对葡萄糖的摄取、储存和利用，抑制非糖物质转化成葡萄糖，从而降低血糖。答案：(1)食物中糖类的消化吸收来源和去向神经—体液胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素(至少答出两种)(2)小鼠的类型、不同处理的胰岛素(或试剂的种类或胰岛素的给药方式)正常IA降血糖的效果更久，且能避免低血糖的风险(3)加速摄取、储存和利用葡萄糖4．解析：(1)统计F2中的抗病和易感病性状可知，抗病∶易感病＝(97＋11)∶(11＋25)＝3∶1，说明控制抗病和易感病的基因遵循基因的分离定律。(2)由于F2的表型及比例是高秆抗病∶高秆易感病∶矮秆抗病∶矮秆易感病＝97∶11∶11∶25，单独分析每对性状可知，F2中高秆∶矮秆＝3∶1，抗病∶易感病＝3∶1，但是F2表型比例为97∶11∶11∶25却不等于9∶3∶3∶1，也不属于其变形，因此控制这两对性状的基因不遵循自由组合定律。(3)F2中出现了亲本所没有的新的性状组合，产生这种现象的根本原因应该是控制不同性状的基因之间发生了基因重组，由于这两对基因不遵循自由组合定律，故基因重组是减数分裂Ⅰ前期同源染色体的非姐妹染色单体之间等位基因互换造成的。(4)由于上述基因遵循分离定律而不遵循自由组合定律，可判断控制这两对性状的基因位于同一对同源染色体上。验证F1减数分裂产生的雌雄配子的比例都是AB∶Ab∶aB∶ab＝5∶1∶1∶5，实验设计方案：将F1(AaBb)与纯合矮秆易感病(aabb)的小麦进行正反交实验，观察并统计子代的表型及比例。若F1减数分裂产生的雌雄配子的比例都是AB∶Ab∶aB∶ab＝5∶1∶1∶5，则正反交的结果都是高秆抗病∶高秆易感病∶矮秆抗病∶矮秆易感病＝5∶1∶1∶5。答案：(1)遵循F2中抗病∶易感病＝3∶1(2)