高考生物一轮复习第8单元生命活动的调节素养加强课8动物生理相关实验探究学案

动物生理相关实验探究类型一膜电位变化与电流表的指针偏转问题取两个新鲜的坐骨神经腓肠肌标本，按如图所示连接，图中①②指的分别是控制右肌肉和左肌肉的坐骨神经。对S点的适宜刺激可引起图中右肌肉收缩，左肌肉随后也收缩。a点是表甲与神经接触的点。下列叙述正确的是()A．刺激增强，肌肉收缩增强，说明神经纤维的电位变化随刺激强度的变化而变化B．给a点适宜强度的刺激，左、右肌肉均收缩，表乙能发生两次方向不同的偏转C．给a点小于阈值的刺激，两表均不发生偏转，左右肌肉也均不发生收缩D．刺激S点，发现表乙先右偏一次，后左偏两次，说明各神经纤维的传导速度不同[审题指导]审题时应重点关注图中一个连接位置(肌肉和神经之间的连接)以及兴奋传递的方向。(1)知识联系：①电位的产生与膜电位变化有什么关系？②兴奋的传导与传递的特点分别是什么？(2)推理分析①S点的适宜刺激，左、右肌肉均收缩→兴奋的传递方向是由右向左。②刺激S点，乙发生3次偏转→各神经纤维的传导速度不同。D[对于一个神经细胞来说，只要产生动作电位便达到最大值，动作电位的强度不会随刺激强度改变，神经纤维的电位变化也是如此，A错误；兴奋在神经纤维上可双向传导，在突触处只能单向传递，给a点适宜强度的刺激，产生的兴奋能够传到左、右肌肉，导致左、右肌肉均收缩，但兴奋不能传到控制右肌肉的坐骨神经处，所以表乙不能发生偏转，B错误；给a点小于阈值的刺激，可在a点形成一个不能传播的微小电位，使表甲发生偏转，表乙不偏转，左右肌肉也均不发生收缩，C错误；一条坐骨神经是由许多神经纤维组成的，刺激S点，发现表乙先右偏一次，后左偏两次，说明各神经纤维的传导速度不同，D正确。]1．指针偏转原理如图中a点受刺激产生动作电位“”，后面为该动作电位沿神经纤维传导依次通过“a→b→c→c右侧”时灵敏电流计的指针变化细化图：2．电流计指针偏转问题分析(1)兴奋在神经纤维上传导时(双向传导)①刺激a点，b点先兴奋，d点后兴奋，电流计指针发生两次方向相反的偏转；②刺激c点(bc＝cd)，b点和d点同时兴奋，电流计指针不发生偏转。(2)兴奋在神经元之间传递时(单向传递)①刺激b点(ab＝bd)，由于兴奋在突触间的传递速率小于在神经纤维上的传导速率，所以a点先兴奋，d点后兴奋，电流计指针发生两次方向相反的偏转；②刺激c点，兴奋不能传至a点，a点不兴奋，d点可兴奋，电流计指针只发生一次偏转。1．(2020·湖北省武汉市高三调研)将记录仪的两个电极分别放置在神经纤维膜外的a、c两点，c点所在部位的膜已被损伤，其余部位均正常。如图是刺激前后的电位变化，相关叙述错误的是()图中阴影区域为兴奋部位，黑色区域为被损伤部位A．兴奋的产生与膜对Na＋的通透性改变有关B．被损伤部位c点的膜外电位可能为零电位C．兴奋传到b点时记录仪的指针将向左侧偏转D．结果表明兴奋在神经纤维上以电信号形式传导C[受到刺激时，细胞膜对Na＋的通透性增加，A正确；由图可知，刺激前电表向右偏转，因此被损伤部位c点的膜外电位可能为零电位，B正确；兴奋传到b点时记录仪的指针将恢复到刺激前的状态，即向右侧偏转，C错误；根据刺激前后记录仪指针的偏转情况可推测兴奋在神经纤维上以电信号形式传导，D正确。]2．将两个微电极置于图中b、c两处神经细胞膜外，并与灵敏电流计正负两极相连，刺激e处，肌肉收缩且电流计指针偏转。依据所观察到的电流计指针偏转情况，绘制出的电流变化情况曲线是如图中的()ABCDC[刺激e处，会产生动作电位，e处膜外电位由正电荷变为负电荷，2个微电极置于图中b、c两处神经细胞膜外，静息时膜电位为零，产生动作电位时，局部电流先通过右电极再通过左电极，故电流变化图形为C。]3．如图是用甲、乙两个电流表研究神经纤维及突触上兴奋产生及传导的示意图。下列有关叙述错误的是()A．静息状态下，甲指针偏转，乙指针不偏转B．刺激a处时，甲指针偏转一次，乙指针偏转两次C．刺激b处时，甲指针维持原状，乙指针偏转一次D．清除c处的神经递质，再刺激a处时，甲指针偏转一次，乙指针不偏转D[甲电流表的两极分别位于膜外和膜内，乙电流表的两极均置于膜外，静息状态下，甲电流表膜外为正电位，膜内为负电位，甲指针偏转，而乙电流表两极均为正电位，乙指针不发生偏转，A正确；刺激a处时，对于甲电流表，兴奋传到电极处，膜外为负电位，膜内为正电位，甲指针偏转一次。对于乙电流表，兴奋先传到乙电流表的左边电极，然后传到右边电极，乙指针偏转两次，B正确；刺激b处时，兴奋无法传到左边神经元，因此甲指针维持原状，对于乙电流表，兴奋无法传到电流表左边电极，乙指针偏转一次，C正确；清除c处的神经递质，再刺激a处时，兴奋无法传到右边神经元，甲指针偏转1次，乙指针偏转一次，D错误。]类型二兴奋传导、传递特点的实验探究请据图回答下列问题：(1)图中突触释放神经递质________(填“需要”或“不需要”)耗能。(2)图中刺激e点时，电流表偏转________次。(3)某种药物可以阻断青蛙的屈肌反射活动，但是不知道该药物是抑制神经纤维上兴奋的传导还是抑制突触间隙兴奋性递质的传递，通过设计实验观察肌肉收缩情况来判断该药物的作用(注：图中各点可作为投药或者刺激的位点)。①第一步：刺激e点肌肉收缩，这种现象________(填“属于”或“不属于”)反射。②第二步：_______________________________，证明药物抑制突触间隙兴奋性递质的传递。③第三步：_________________________________________，证明药物抑制神经纤维上兴奋的传导。[审题指导]审题时应关注以下两个问题：(1)明确该实验的目的在于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)若将药物投放在e点，刺激d点或c点，缺乏对照。[解析](1)神经递质释放到突触间隙的过程是胞吐过程，需要消耗能量。(2)兴奋在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，因此在反射弧上的传导是单向的，因此甲图中刺激e点时，兴奋可以传导到同一个神经元d、e点，不能传导到其他神经元，故电流表偏转1次。(3)①电刺激e点肌肉收缩，没有经过反射弧，因此不属于反射。②如果药物抑制突触间隙兴奋性递质的传递，则将药物投放在b处，刺激a点无肌肉收缩反应，刺激c点有肌肉收缩反应。③如果药物抑制神经纤维上兴奋的传导，则将药物投放在d处，刺激c点无肌肉收缩反应，刺激e点有肌肉收缩反应。[答案](1)需要(2)1(3)不属于药物投放在b处，刺激a点无肌肉收缩刺激c(d或e)点肌肉收缩药物投放在d处，刺激c点无肌肉收缩，刺激e点肌肉收缩1．“药物阻断”实验探究某药物(如麻醉药)是阻断兴奋在神经纤维上传导，还是阻断在突触处传递，可分别将药物置于神经纤维上或置于突触处，依据其能否产生“阻断”效果做出合理推断。2．电刺激法探究反射弧中兴奋传导、传递的特点(1)探究兴奋在神经纤维上的传导方法设计：电刺激图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：若A有反应，且②处电位改变，则说明兴奋在神经纤维上的传导是双向的；若A有反应而②处无电位变化，则说明兴奋在神经纤维上的传导是单向的。(2)探究兴奋在神经元间的传递方法设计：先电刺激图①处，测量③处的电位变化；再电刺激③处，测量①处的电位变化。结果分析：若两次实验的检测部位均发生电位变化，说明兴奋在神经元间的传递是双向的；若只有一处电位改变，则说明兴奋在神经元之间的传递是单向的。1．破坏蛙脑保留脊髓，获得脊蛙，暴露该脊蛙左后肢屈反射的传入神经元和传出神经元。如图为该脊蛙屈反射的反射弧结构示意图，a和b为电表。下列说法正确的是()A．刺激该脊蛙左后肢趾皮肤就可引起屈反射B．骨骼肌的收缩过程中，肌膜上并不形成动作电位C．传入神经元和传出神经元的突触就是该反射弧的反射中枢D．在该反射弧上某处进行1次刺激，可验证兴奋的传导是双向的，传递是单向的D[实现反射需要具备完整的反射弧和足够的刺激，因此刺激该脊蛙左后肢趾皮肤时，若是刺激强度不强，不会引起屈反射，A错误；骨骼肌的收缩过程中，肌膜上也会形成动作电位，B错误；屈反射的反射中枢位于脊髓，C错误；刺激电位计b与骨骼肌之间的传出神经，观察到电位计b有电位波动和左后肢屈腿，电位计a未出现电位波动，即可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，D正确。]2．取新鲜的神经—肌肉标本(实验期间用生理盐水湿润标本)如图，a、d分别是放置在传出神经和骨骼肌上的电极，用于刺激神经和骨骼肌；b是放置在传出神经上的电流计，用于记录神经兴奋电位；c为神经与肌细胞形成的突触。正常时，用a刺激神经会引起骨骼肌收缩，下列判断分析不正确的是()A．如果刺激c、a点中间任何一点，都可检测到电位变化，表明传出神经完好B．如果用a刺激神经，在b处不能记录到电位，表明传出神经受损C．如果用a刺激神经，在b处记录到电位，骨骼肌不收缩，表明部位c受损D．如果用d刺激骨骼肌，骨骼肌不收缩，表明骨骼肌受损C[如果刺激c、a点中间任何一点，都可检测到电位变化，表明传出神经完好，A正确；如果用a刺激神经，在b处不能记录到电位，表明传出神经受损，B正确；如果用a刺激神经，在b处记录到电位，骨骼肌不收缩，表明部位c受损或骨骼肌受损，C错误；如果用d刺激骨骼肌，骨骼肌不收缩，表明骨骼肌受损，D正确。]类型三动物激素功能的实验探究(2019·浙江高考)欲验证胰岛素的生理作用，根据以下提供的实验材料与用具，提出实验思路，预测实验结果并进行分析。材料与用具：小鼠若干只，胰岛素溶液，葡萄糖溶液，生理盐水，注射器等。(要求与说明：血糖浓度的具体测定方法及过程不作要求，实验条件适宜)(1)实验思路：_____________________________________________________。(2)预测实验结果(设计一个坐标，用柱形图表示至少3次的检测结果)：(3)分析与讨论①正常人尿液中检测不到葡萄糖，其原因是_____________________________________________________。②当机体血糖水平升高时，胰岛中的内分泌细胞及其分泌的激素变化是__________________________________________________________________________________________________________________。此时，机体细胞一方面增加对葡萄糖的摄取、贮存和利用，另一方面____________________________________________________________________________________________________________________。[审题指导]本题可采取“去除添加法”验证胰岛素的生理作用。在审题的过程中应思考以下问题：(1)明确胰岛素的生理作用。(2)分析出本实验的自变量以及因变量的检测指标。(3)实验设计思路不同于详细的实验步骤，描述时可不出现用量或浓度等。[解析](1)本实验的目的是验证胰岛素的生理作用，所以实验的自变量是有无胰岛素，实验材料中有提供葡萄糖溶液，可将实验分两组，实验组用胰岛素处理，对照组用生理盐水处理，实验组出现低血糖症状后还需给实验组注射葡萄糖溶液，对照组注射生理盐水，反向验证胰岛素的作用。具体实验思路见参考答案。(2)注射胰岛素组的实验结果是血糖浓度下降，接着注射葡萄糖，血糖浓度又会上升；注射生理盐水组血糖浓度变化不大。注意本题要求画柱形图，图中需有图注，横坐标需标注两次注射。(3)①正常人体内的胰岛素可以促进肾小管对过滤液中葡萄糖的吸收，故在尿液中检测不到葡萄糖。②当机体血糖水平升高时会引起胰岛B细胞分泌胰岛素增加，胰岛A细胞分泌胰高血糖素减少。胰岛素具有促进对葡萄糖的摄取、贮存和利用以及抑制氨基酸等物质转化为葡萄糖的作用。[答案](1)①分别测定每只小鼠的血糖浓度，并记录。②将小鼠分为A、B两组，A组注射胰岛素，B组注射生理盐水。每隔一段时间，分别测定两组小鼠的血糖浓度，并记录。③当岀现低血糖症状后，A组注射葡萄糖溶液，B组注射生理盐水。每隔一段时间，分别测定两组小鼠的血糖浓度，并记录。④对每组所得数据进行统计分析(2)胰岛素对小鼠血糖浓度影响示意图(3)①胰岛素促进肾小管对过滤液中葡萄糖的吸收②胰岛B细胞分泌胰岛素增加，胰岛A细胞分泌胰高血糖素减少抑制氨基酸等物质转化为葡萄糖1．常见动物激素生理功能的研究方法激素方法实验探究甲状腺激素饲喂法用含有甲状腺激素的饲料喂养蝌蚪，蝌蚪迅速发育成小青蛙摘除法手术摘除小狗甲状腺，小狗发育停止；摘除成年狗的甲状腺，成年狗出现行动呆笨、精神萎靡、代谢中氧消耗量显著降低、产热量减少等现象生长激素切除法切除小狗的垂体后，小狗生长立即停滞注射法对其每天注射适量的生长激素，可逐渐恢复生长性激素割除法公鸡和母鸡的生殖腺阉割后，会逐渐丧失各自的第二性征移植法把公鸡睾丸移植到阉割过的母鸡体内，该母鸡就会逐渐长出公鸡的鸡冠和长的尾羽，并且具有公鸡那种好斗的特性胰岛素注射法给饥饿18～24h后的小白鼠注射一定剂量的胰岛素溶液，不久，小白鼠出现惊厥的低血糖症状，皮下注入50%的葡萄糖溶液抢救，可以恢复2．实验设计注意事项(1)动物分组的基本要求：选择性别、年龄、体重、生理状况相似的动物进行平均分组，且每组不能只有一只。(2)在研究动物激素生理功能的实验设计中，要注意设计对照实验，排除干扰因素的影响，使实验结论更加科学。对照组中，生理盐水不能用蒸馏水代替。(3)若研究物质的化学本质是蛋白质，则必须是注射法，而不能用饲喂法，因为该物质会被消化分解；如研究胰岛素有降血糖的生理作用，必须选用注射法，对成年个体注射胰岛素后观察、记录血糖浓度的变化情况；如果是脂质或氨基酸类等小分子物质可以注射，也可饲喂。1．(2018·全国卷Ⅱ)为研究垂体对机体生长发育的作用，某同学用垂体切除法进行实验。在实验过程中，用幼龄大鼠为材料，以体重变化作为生长发育的检测指标。回答下列问题：(1)请完善下面的实验步骤①将若干只大鼠随机分为A、B两组后进行处理，A组(对照组)的处理是____________________；B组的处理是________。②将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。③______________________________________________________________。④对所得数据进行统计处理与分析。(2)实验结果与分析B组大鼠生长发育的状况不如A组，出现这种差异的原因是由于B组的处理使大鼠缺失了来源于垂体的____________激素和________激素。[解析](1)本实验的自变量是有无垂体，因此A组(对照组)的处理是不切除垂体，同时为了排除手术操作对大鼠生长发育的影响，A组的处理应该是进行手术但不切除垂体；B组是实验组，对其进行的处理是切除垂体。根据实验步骤可知，①为实验处理，②为实验培养，③应为实验结果的检测与记录，且题干强调“以体重变化作为生长发育的检测指标”，因此，③的操作应该是定期测定两组大鼠的体重，并记录实验结果。(2)垂体可产生生长激素(促进生长)和促甲状腺激素(通过作用于甲状腺使其合成和分泌甲状腺激素，而甲状腺激素可促进发育)，所以B组大鼠切除垂体后，其生长发育减慢。[答案](1)①手术但不切除垂体切除垂体③每隔一定时间，测定并记录两组大鼠的体重(2)生长促甲状腺2．某研究小组为了验证甲状腺激素对垂体的反馈调节机制，做了如下相关实验：步骤①：将多只生长状况相同的成年健康小鼠平均分成A、B、C三组；步骤②：A组小鼠注射一定剂量的药物Ⅰ(抑制下丘脑神经内分泌细胞功能)和药物Ⅱ(抑制甲状腺细胞分泌功能)；B组小鼠注射一定剂量的药物Ⅰ和药物Ⅲ(促进甲状腺细胞分泌功能)；C组小鼠注射等量的________(不同药物只是限制对应区域的功能，对其他区域无影响)。步骤③：一段时间后，________，并求平均值。请回答下列问题：(1)甲状腺分泌的甲状腺激素通过________运输到垂体