2025步步高大一轮复习讲义高考生物人教版 第三单元　专题突破1　实验技能解题策略含答案

2025步步高大一轮复习讲义高考生物人教版第三单元专题突破1实验技能解题策略含答案专题突破1实验技能解题策略一、实验设计遵循的原则注：单一变量原则和等量原则的目的是完全统一的，只不过强调的侧重点不同。二、实验设计的基本程序实验设计程序：书写实验目的→书写实验原理→提出假设→设计实验思路→完善实验步骤→分析实验结果和得出结论。1．书写实验目的(1)验证性实验：实验目的的一般写法为“验证……”。(2)探究性实验：首先分析实验的自变量和因变量。此类实验的实验目的一般书写为“探究自变量对因变量的影响”“探究自变量与因变量的关系”“探究自变量的作用”等等。典例突破1科学施肥可使作物接近最高产量而又不会造成肥料浪费。实验表明锌肥的施用量与番茄的果实产量密切相关，如图为实验结果曲线图，请完善本探究实验的实验目的。实验目的：_________________________________________________________________。答案探究锌肥施用量对番茄果实产量的影响(或探究种植番茄时施用锌肥的最佳浓度范围)2．书写实验原理实验原理的确认与书写：实验原理就是进行实验的理论依据，书写基本思路概括为“已知条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果巧联系→组织语言写原理”。典例突破2为验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设计实验，某同学的实验方案如下：(1)将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。(2)A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组小鼠注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组小鼠活动状况无变化。(3)A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组小鼠活动状况无变化。该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用，则该实验的原理是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案体内胰岛素含量过高时，引起血糖浓度下降，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过注射葡萄糖来缓解思维导图3．提出假设假设是指用来说明某种现象，但未经证实的论题，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，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。提出的假设可能正确，也可能错误，但必须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你的假设，我们应根据自己平常积累的知识，写出认为最可能的一种假设。典例突破3当环境中存在一定浓度的某些致突变物时，会导致染色体断裂，不含着丝粒的断裂片段在有丝分裂时不能进入子细胞核中，而是在细胞质基质中形成椭圆形异常结构，称为微核，微核与主核有相同染色效果，但体积较小(如图所示)。某研究所在蝴蝶兰培育的过程中使用了磷胺杀虫剂，发现磷胺的污染可能导致细胞中出现微核，研究人员以蝴蝶兰根尖细胞为实验材料，通过观测统计出微核率和微核细胞率的大小，来探究磷胺对染色体的影响。若下图为研究小组在探究过程中某一个实验方案的实验结果，则该实验结果的假设是______________________________________________________________________________。答案磷胺污染程度和污染持续时间与植物细胞的微核细胞率呈正相关4．设计实验思路思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。注意自变量的处理方法(1)“加”或“减”：例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺法。(2)“换”：如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。典例突破4(2019·全国Ⅰ，29节选)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。答案实验思路：取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述经干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。解析本实验需先设计干旱处理与非干旱处理的对照，证明干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的；再设计在干旱条件下ABA处理组与非ABA处理组的对照，证明干旱条件下气孔开度减小是由ABA引起的。5．完善实验步骤步骤是“做法”，是更为“细节化”的操作流程，其要求“精确细致”。必须体现“自变量”如何设置，“因变量”如何获得，“无关变量”如何保证相同且适宜。实验步骤设计的一般程序：典例突破5现有新发现的一种感染人体A细胞的病毒C，请利用所提供的材料用具，设计两种方法探究病毒C的遗传物质是DNA还是RNA。材料用具：一定数量的无放射性的A细胞、无放射性的A细胞培养液，含有32P标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸的A细胞的培养液、含有32P标记尿嘧啶核糖核苷酸的A细胞的培养液、无放射性的病毒C等。实验步骤：第一步：取一定数量的A细胞分成等量的甲、乙两组，用含有32P标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液培养甲组的A细胞，用______________________________________________培养乙组的A细胞。第二步：将____________________平均分成两份，分别感染甲、乙两组培养的A细胞。第三步：在其他条件相同且适宜的情况下培养一段时间后，检测_____________________。预期结果及结论：(1)若________________________________，则病毒C是DNA病毒。(2)若________________________________，则病毒C是RNA病毒。答案含有32P标记尿嘧啶核糖核苷酸的培养液无放射性的病毒C子代病毒的放射性(1)甲组产生的子代病毒C有放射性，而乙组产生的子代病毒C无放射性(2)甲组产生的子代病毒C无放射性，而乙组产生的子代病毒C有放射性6．分析实验结果和得出结论实验结果是通过观察或测量得到的实验现象。实验结论是根据实验现象，对实验因变量与自变量关系进行分析，得出的具有普遍意义的理论性结论。实验结论的得出必须依据实验结果。归纳实验结论的一般方法：(1)明确自变量：通过实验目的、实验的对照组设置或步骤，根据单一因素不同，找出实验自变量。(2)明确自变量和因变量的关系：分析实验结果(因变量)与实验控制的单一因素(自变量)之间的逻辑关系，得出正确结论。(3)在有些实验中，还要根据各对照组中得出的“分结论”，综合为“全面(总)结论”。(4)在验证性实验中，因为要验证的事实是正确的，实验结果只有一种，实验结论即是实验要验证的事实。在探究实验中，因为实验结果是未知的，可能出现的实验结果有多种，因此对应的实验结论也有多种，不同的结果对应不同的结论。典例突破6褪黑素是一种由松果体分泌的小分子激素，能够调节机体免疫和睡眠作用。某研究小组采用小鼠口服褪黑素方法对其调节免疫的功能进行研究，结果如表。回答下列问题：测定组别脾淋巴细胞增殖能力(相对值)NK淋巴细胞活性(相对值)抗体生成细胞数量(相对值)对照组111低剂量组1.311.621.05高剂量组1.051.161.03(1)实验前，小鼠体内的褪黑素经体液运输至全身各处，调节着小鼠自身免疫功能。据表中信息分析，褪黑素可能作用的细胞有_________________________________(答出两点即可)。(2)体内的NK淋巴细胞能够识别并消除肿瘤或病毒感染的细胞，说明NK淋巴细胞能参与________免疫过程。据表结果分析，褪黑素对机体免疫能力的调节作用与其________有关。(3)综合上述分析，推测褪黑素能够增强机体免疫能力的机理是_______________________。(4)研究发现，褪黑素还能调节小鼠睡眠时间。请利用以下实验材料及用具，设计实验探究褪黑素对小鼠睡眠的影响。简要写出实验设计思路并预期实验结果。实验材料及用具：睡眠情况相同的健康小鼠若干只，一定剂量的褪黑素溶液，生理盐水，计时器等。实验设计思路：______________________________________________________________。预期结果及结论：____________________________________________________________。答案(1)脾淋巴细胞、NK淋巴细胞、抗体生成细胞(2)细胞剂量(3)褪黑素通过促进脾淋巴细胞增殖、提高NK淋巴细胞活性和促进抗体生成细胞数量增多来增强机体免疫能力(合理即可)(4)将小鼠随机均分为甲、乙两组，甲组口服一定剂量的褪黑素溶液，乙组口服等量的生理盐水，在相同环境中饲养，记录两组小鼠每天的睡眠时长若甲组小鼠平均睡眠时间比乙组长，则褪黑素能延长小鼠睡眠时间；反之褪黑素能缩短小鼠睡眠时间三、实验方案评价与修订试题的解答思路典例突破7研究者以小鼠为实验材料，探讨动物脑中VMN区域与血糖调节的关系。回答下列问题：(1)向正常小鼠VMN区神经元中转入基因表达载体，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。①当向VMN区神经元照光后，VMN区神经元____________(填“不兴奋”或“兴奋”)。②研究者用胰岛素处理小鼠，创设低血糖条件，照光一段时间，检测小鼠的血糖含量，发现VMN区神经元参与低血糖条件下血糖含量的恢复。(2)进一步研究VMN区神经元对血糖含量的影响。向正常小鼠VMN区神经元中转入另一基因表达载体(此类小鼠称为S鼠)，指导合成的蛋白可被光激活使得此区神经元产生兴奋。以S鼠为实验材料，验证正常血糖浓度下，若VMN区神经元兴奋，则机体血糖含量会升高这一推测。①实验方案：对照组用胰岛素处理后的低血糖S鼠，在适宜的光照条件下照射VMN区神经元一段时间；实验组用血糖含量正常的S鼠，在适宜的光照条件下照射VMN区神经元一段时间。随时间推移检测两组鼠的血糖含量。请指出实验方案的不当之处，并做修正：_______________________________________。②支持推测的结果是：_______________________________________________________。答案(1)①不兴奋(2)①该实验方案的自变量设置不对，对照组应用血糖含量正常的S鼠，且VMN区神经元不照光②两组鼠初始血糖含量相同，一段时间后，与初始血糖含量相比，对照组无明显差异，实验组显著升高解析(1)①由于向正常小鼠VMN区神经元中转入基因表达载体，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，抑制兴奋产生，因此当向VMN区神经元照光后，VMN区神经元不兴奋。(2)①实验目的为“验证正常血糖浓度下，若VMN区神经元兴奋，则机体血糖含量会升高”，则实验自变量为VMN区神经元是否兴奋，因变量为机体血糖含量，实验应遵循对照原则与单一变量原则，故该实验方案的自变量设置不对，对照组应用血糖含量正常的S鼠，且VMN区神经元不照光。②两组鼠初始血糖含量相同，一段时间后，与初始血糖含量相比，若对照组S鼠血糖含量无明显差异，实验组S鼠血糖含量显著升高，则支持“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。课时精练一、选择题1．实验者利用猩猩做研究，发现正常猩猩饲喂携带诺如病毒的食物后发病。再用其他正常猩猩做同样的实验，其目的是遵循实验设计的()A．控制变量原则 B．完整性原则C．平行重复原则 D．对照原则答案C解析实验者用其他正常猩猩做同样的实验以避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学，遵循平行重复性原则，C正确。2．对照原则是科学实验中的重要原则，下列实验中对照组的设计，错误的是()A．还原糖的鉴定实验中，可以设置清水组和葡萄糖组作对照B．血浆对pH的调节实验中对照组也应该分别滴加相应剂量的HCl和NaOHC．探究水温对加酶洗衣粉的效果影响实验，分别设置0℃和100℃作对照D．探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中两组均为实验组，相互对照答案C解析还原糖的鉴定实验中，是否含有葡萄糖(还原糖)是自变量，可以设置清水组和葡萄糖组作对照，A正确；血浆对pH的调节实验中，酸性条件和碱性条件为无关变量，故对照组也应该分别滴加相应剂量的HCl和NaOH，B正确；探究水温对加酶洗衣粉的效果影响实验中，高温、低温均为实验组，但设置0℃和100℃作对照，温度梯度过大，且实际生活中不用100℃水洗衣服，C错误；探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，两组均为实验组(都人为控制了变量，都是实验组)，相互对照，属于对比实验，D正确。3．(2024·江苏基地大联考高三检测)为高效分离高质量的椪柑原生质体，科研人员采用组合酶液Ⅰ(2%纤维素酶R＋2%离析酶)与组合酶液Ⅱ(2%纤维素酶W＋2%离析酶)进行实验。实验过程中加入适量的甘露醇，结果如图，其中活性氧会影响原生质体的再生。下列相关叙述错误的是()A．两实验中温度、pH、酶解时间必须相同B．纤维素酶催化的实质是降低反应的活化能C．加入的甘露醇具有维持溶液渗透压的作用D．使用组合酶液Ⅱ获取原生质体的效果较好答案A解析两种组合酶液中酶的种类不同，为保证单一变量，应控制好无关变量，故应在各自酶的最适温度和pH下进行实验，酶的用量和酶解时间必须相同，A错误。4．“诱导契合”学说解释酶的专一性时认为酶与底物在空间距离上彼此接近时，酶受底物分子的诱导，其构象发生有利于底物结合的变化，从而互补契合进行反应。蚯蚓蛋白酶Ⅱ能分别与CTH和CU进行反应，某实验小组为了验证“诱导契合”进行了如下实验：①蚯蚓蛋白酶Ⅱ中加入CTH，待反应结束后，再加入CU，并测定酶活性；②蚯蚓蛋白酶Ⅱ中加入CTH，待反应结束后，再加入CTH，并测定酶活性。则支持“诱导契合”的实验结果应为()A．第①组的酶活性基本不变，第②组的酶活性显著下降B．第①组的酶活性显著下降，第②组的酶活性基本不变C．第①组的酶活性基本不变，第②组的酶活性也基本不变D．第①组的酶活性显著下降，第②组的酶活性也显著下降答案B解析根据题意可知，“诱导契合”模型中酶受底物分子的诱导，其构象发生有利于底物结合的变化，从而互补契合进行反应。因此第①组中蚯蚓蛋白酶Ⅱ中加入CTH，待反应结束后，由于先加入的CTH会诱导酶的空间结构发生改变而利于和CTH结合，因此加入CU时，酶不易再和CU结合，酶的活性会显著下降；第②组中蚯蚓蛋白酶Ⅱ中加入CTH，待反应结束后，再加入CTH，此时的酶仍能和CTH结合，因此，酶的活性基本不变，B符合题意。5．CL31是一种新型减肥药，为了研究该药物作用机制，某生物学习小组利用体外培养的小鼠脂肪细胞进行了实验，各组处理及结果如图所示。下列有关说法错误的是()组别1组2组3组4组生理盐水＋＋＋＋肾上腺素－＋－－CL31－－＋＋肾上腺素受体抗体－－－＋(注：“＋”代表加入，“－”代表不加入)A．本实验中，1组和2组都是对照组，3组和4组是实验组B．CL31减肥的原理是促进脂肪细胞中脂肪的氧化分解达到减肥目的C．CL31通过肾上腺素受体作用于脂肪细胞D．肾上腺素受体抗体能与CL31结合，使CL31不能起作用答案D解析对比2、3、4组可知，CL31可能有类似肾上腺素的作用，但不能说明肾上腺素受体抗体能与CL31结合，D错误。6．为获得糖尿病小鼠模型并将其应用于疾病和药物的开发研究，研究人员向甲组健康小鼠注射一定量的W物质，向乙组健康小鼠注射等量的生理盐水，连续注射多天后，测得甲组小鼠的血糖浓度高于乙组小鼠的。下列关于实验评价的叙述，正确的是()A．实验结果说明糖尿病小鼠建模成功B．实验过程中，甲、乙两组小鼠应禁食，以保证检测结果准确C．W物质主要破坏了胰岛B细胞的分泌功能D．若W物质破坏了胰岛素受体，则可获得糖尿病小鼠模型答案D解析由题意知，甲组小鼠的血糖浓度高于乙组小鼠的，并不能说明甲组或乙组小鼠是糖尿病小鼠模型，A错误；实验过程中禁食会使小鼠整体血糖水平偏低，不能使结果更准确，B错误；由两组实验可知，W物质使小鼠血糖升高，但其不一定会破坏胰岛B细胞的分泌功能，C错误；若W物质破坏了胰岛素受体，小鼠体内的胰岛素无法发挥作用，不能降低血糖，则可获得糖尿病小鼠模型，D正确。7．某兴趣研究小组为研究日照长短对菊花开花的影响，用不同日照长度对菊花顶部花芽和下部叶片作四组不同处理，实验结果如图所示。下列叙述错误的是()A．该实验目的是探究菊花感受光周期刺激的部位是花芽还是叶片B．由实验结果可推知，菊花感受光周期刺激的部位是下部叶片C．若菊花提前开花，可在夜间进行闪烁光处理或延长日照时间D．菊花的开花受基因表达、植物激素和环境因素的共同调节答案C解析根据实验的单一变量原则，自变量是光周期和光周期处理部位，因变量是植物是否开花，故本实验探究的是菊花感受光周期刺激的部位是顶部的花芽还是下部的叶片，A正确；从图中可知，无论是长日照还是短日照处理顶部花芽，只要用短日照处理下部叶片，植物都开花，说明菊花开花感受光周期刺激的部位是植物体的下部叶片，B正确；由图中实验结果可以推知，菊花是短日照植物，要使其提前开花，应该缩短光照时间，C错误；植物生长发育的调控，是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的，菊花的开花亦是如此，D正确。8．酶a、酶b与酶c是科学家分别从菠菜叶、酵母菌与大肠杆菌中纯化出的ATP水解酶。研究人员分别测量其对不同浓度的ATP的水解反应速率，实验结果如图。下列说法错误的是()A．在同一ATP浓度下，酶a催化产生的最终ADP和Pi量最多B．ATP浓度相同时，酶促反应速率大小为酶a>酶b>酶cC．各曲线达到最大反应速率一半时，三种酶所需要的ATP浓度相同D．当反应速率相对值达到400时，酶a所需要的ATP浓度最低答案A解析在相同ATP浓度下，酶a催化的反应速率相对值最高，但ADP和Pi的生成量与底物ATP的量有关，A错误；由题图可知，酶a、酶b和酶c的最大反应速率相对值分别是1200、800和400，各曲线达到最大反应速率一半时，三种酶需要的ATP浓度相对值均为10，C正确；当反应速率相对值达到400时，酶a、酶b和酶c所需要的ATP浓度依次增加，即酶a所需要的ATP浓度最低，D正确。9．胰脂肪酶抑制剂通过降低胰脂肪酶活性，减少消化器官中膳食脂肪的分解和吸收，进而改善肥胖和高脂血症等代谢性疾病的症状。奥利司他是市售胰脂肪酶抑制剂类减肥药，但会引起胃肠道不良反应。我国科研工作者从药食作物苦荞的麸皮中提取荞麦黄酮进行了实验，结果如图所示。下列相关描述正确的是()A．本实验的自变量是药物的浓度B．在实验中，一定范围内的荞麦黄酮的效果与浓度呈正相关C．荞麦黄酮可以安全替代奥利司他成为新的减肥药物D．荞麦黄酮使胰脂肪酶为脂肪水解提供的能量减少答案B解析本实验的自变量是药物的种类和浓度，A错误；虽然荞麦黄酮是从苦荞的麸皮中提取的，但是否会引起其他不良反应尚不明确，此外荞麦黄酮的抑制效果差于奥利司他，因此荞麦黄酮不一定可以安全替代奥利司他成为新的减肥药物，C错误；酶催化化学反应的原理是降低化学反应的活化能，不是为反应提供能量，D错误。二、非选择题10．洋葱(2n＝16)是我国主要蔬菜之一，也是常用的实验材料。请回答下列问题：(1)洋葱外表皮细胞可用于观察质壁分离及其复原的内因是___________________________；若观察到如图所示状态，此时细胞液浓度和外界溶液浓度的关系可能是________________(填字母)。a．细胞液浓度大于外界溶液b．细胞液浓度小于外界溶液c．细胞液浓度等于外界溶液(2)使用洋葱管状叶进行“色素的提取和分离”实验，除向研钵中加入SiO2外，还需加入的试剂有__________________；分离后的最宽色素带呈______色。(3)探究植物细胞是否含有脂肪的实验，宜选取洋葱鳞片叶的________________。(4)利用洋葱观察植物根尖细胞有丝分裂的实验，制作玻片标本的流程为________________(用文字和箭头表示)。如图为高倍镜下观察到的图像，乙细胞中染色体的数量为______条。(5)下表为研究黑洋葱多糖对2型糖尿病大鼠降血糖作用的部分实验步骤，请完成表格。实验目的方法步骤要点制备黑洋葱多糖溶液将纯化后的黑洋葱多糖配制成浓度为13.5g/L的溶液建立模型鼠取40只生理状态相近的健康大鼠，腹腔注射适量四氧嘧啶溶液，72h后将大鼠禁食不禁水12h，选取空腹血糖浓度大于7.0mmol/L的大鼠为模型鼠①________________________________________________________________________取模型鼠20只，随机均分为组1和组2；另取10只健康大鼠作为组3灌胃给药组1按照200mg/kg的标准，用生理盐水灌胃；组2②________________________________灌胃；组3③________________________________灌胃；每天灌胃1次，持续灌胃4周④________________________________________________每周使用血糖仪测定一次答案(1)原生质层具有选择透过性，原生质层的伸缩性大于细胞壁的abc(2)无水乙醇和CaCO3蓝绿(3)内表皮(4)解离→漂洗→染色→制片32(5)①(动物或实验)分组②按照200mg/kg的标准，用黑洋葱多糖溶液③按照200mg/kg的标准，用生理盐水④测定空腹血糖浓度11．胰岛素在细胞内合成后借助囊泡进行分泌。激素的囊泡分泌存在两条分泌途径，其一是激素合成后随即被释放到细胞外，称为组成型分泌途径；其二是激素合成后暂时储存在细胞内，受到细胞外信号刺激时再释放到细胞外，称为调节型分泌途径。研究者据此做了如下实验，请回答下列问题：(1)实验目的：_______________________________________________________________。(2)下列关于实验原理的分析，正确的是_________________________________________。A．参与胰岛素合成、分泌的膜结构细胞器包括核糖体、内质网、高尔基体、线粒体B．胰岛素由胰腺细胞合成C．在血糖浓度较低时，胰岛素分泌较多D．调节型分泌途径在短时间内可分泌较多胰岛素(3)实验分组(培养液中葡萄糖浓度均为1.5g/L)：甲组：培养液＋胰岛B细胞＋X物质(蛋白质合成抑制剂，用生理盐水配制);乙组：培养液＋胰岛B细胞＋__________________________________________________；适宜条件下培养一段时间后，检测________________________________________________。(4)预期实验结果及结论：①若________________________________，则说明胰岛素只存在组成型分泌途径。②若________________________________，则说明胰岛素只存在调节型分泌途径。③若________________________________，则说明胰岛素存在两条分泌途径。答案(1)探究胰岛素的分泌途径(2)D(3)等量生理盐水各组培养液中胰岛素含量(4)①甲组检测无胰岛素，乙组检测有胰岛素②甲、乙两组检测结果一致③甲组检测到较少胰岛素，乙组检测到较多胰岛素12．针灸是我国传承千年的治疗疾病的手段，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。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，据图回答下列问题：(1)迷走神经是从脑干发出的参与调节内脏活动的神经，属于________(填“中枢”或“外周”)神经系统。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Prokr2神经元进行传导的，请完善该调节过程涉及的反射弧：足三里→______________________→肾上腺(使用箭头和图中文字表示)。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Prokr2感觉神经元，其延伸出去的突起部分可以将兴奋以____________________(信号)的形式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”。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_______________________________________________________，导致抗炎功能降低。(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，原因是腹部________(填“存在”或“不存在”)迷走神经—肾上腺抗炎通路的Prokr2感觉神经元，这也为针灸抗炎需要在特定穴位刺激提供了解释。(4)科研人员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Prokr2感觉神经元进行传导的。请完成表格：实验目的简要操作过程①________________________________________________选取若干生理状况相同的小鼠分为A、B两组设置实验组和对照组A组小鼠②____________________，B组小鼠不作处理诱发小鼠炎症对两组小鼠用③________________诱发炎症检测两组小鼠的抗炎症反应分别用④______________________________________，检测两组小鼠的促炎细胞因子水平答案(1)外周Prokr2感觉神经元(→脊髓)→延髓→迷走神经电信号和化学信号单向(2)血钙过高使Na＋内流减少，降低了神经细胞兴奋性(3)不存在①选择实验材料并分组②破坏Prokr2感觉神经元③细菌脂多糖④低强度电针刺激两组小鼠后肢穴位足三里位置专题突破2不同生物固定二氧化碳的方式比较课标要求说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。考情分析不同生物固定二氧化碳的方式比较2023·湖南·T172021·辽宁·T222021·天津·T152021·全国乙·T29典例示范某研究小组在研究小麦、玉米和芦荟的光合作用时，分别测得三种植物一昼夜CO2吸收速率的变化量，结果如图1：(1)图1中小麦在10～12h光合作用速率下降的原因是______________________________。(2)据图1判断芦荟在10～16h光合作用速率________(填“是”或“不是”)0。(3)小麦进行暗反应时，CO2被C5固定后，形成C3，但科学家在研究玉米等原产在热带地区绿色植物的光合作用时发现，这类植物固定CO2时，CO2中的碳首先转移到含有四个碳原子的有机物(C4)中，然后才转移到C3中，科学家将这类植物叫作C4植物，将其特有的固定CO2的途径叫作C4途径；此类作物没有“光合午休”的现象。而像小麦等仅有C3参与CO2固定的植物叫作C3植物，将其固定CO2的途径叫作C3途径。若用14C标记大气中的CO2，则小麦植株中14C的转移途径为________________________；玉米植株中14C的转移途径为____________________________________________________。(4)请据图2比较C3、C4植物的结构并完善表格。细胞类别C3植物C4植物维管束鞘细胞形态小①________叶绿体无有，但无基粒或基粒发育不良叶肉细胞排列栅栏组织、海绵组织部分叶肉细胞与维管束鞘细胞形成“花环型”结构叶绿体②________有，但不能进行暗反应(5)C3途径的CO2固定是通过Rubisco来实现的；C4途径的CO2固定是通过PEP羧化酶催化完成的，PEP羧化酶催化CO2连接到PEP上，形成四碳酸。这两种酶对CO2的亲和力不同，PEP羧化酶对CO2的亲和力比Rubisco高出60多倍，有利于玉米等植物在叶肉细胞中把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来，形成C4后进入维管束鞘细胞并释放CO2，PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”。①请解释玉米在10～12h光合作用速率不降反升的原因：________________________。②强光下，可产生更多的NADPH和ATP，以满足C4植物C4途径对ATP的额外需求。③维管束鞘细胞中的光合产物可就近运入维管束，从而避免了光合产物累积对光合作用可能产生的抑制作用。(6)生长在干旱地区的植物如芦荟、仙人掌等多肉植物，具有一种光合固定CO2的附加途径——CAM途径，具有CAM途径的植物被称为CAM植物。据图3判断：夜晚，植物______(填“能”或“不能”)进行卡尔文循环。白天，植物进行光合作用的CO2来源是____________________________________________________________________________。答案(1)温度过高，植物蒸腾作用失水过多导致气孔导度下降，CO2吸收减少(2)不是(3)14CO2→14C3→(14CH2O)14CO2→14C4→14CO2→14C3→(14CH2O)(4)①大②有(5)①叶肉细胞中的PEP羧化酶对CO2有很高的亲和力，能浓缩低浓度的CO2，从而增加细胞中CO2的浓度(6)不能苹果酸的分解和细胞呼吸归纳总结C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比较(1)比较C4植物、CAM植物固定CO2的方式相同点：都对CO2进行了两次固定；不同点：C4植物两次固定CO2在空间上错开；CAM植物两次固定CO2在时间上错开。(2)比较C3、C4、CAM途径C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。对点精练1．(2024·合肥高三期末)玉米叶片具有特殊的结构，其维管束鞘细胞周围的叶肉细胞可以利用PEP羧化酶固定较低浓度的CO2，并转移到维管束鞘细胞中释放，参与光合作用的暗反应。据图分析，下列说法不正确的是()A．维管束鞘细胞的叶绿体能进行正常的光反应B．维管束鞘细胞中暗反应过程仍需要ATP和NADPHC．PEP羧化酶对环境中较低浓度的CO2具有富集作用D．玉米特殊的结构和功能，使其更适应高温干旱环境答案A解析光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，基粒是由类囊体堆叠而成的，维管束鞘细胞的叶绿体没有基粒，所以维管束鞘细胞的叶绿体不能进行正常的光反应，A错误。2．(2024·盐城高三模拟)某些植物有如图所示CO2浓缩机制。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCOeq\o\al(－,3)转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2，提高了Rubisco(固定CO2的酶)附近的CO2浓度。下列叙述错误的是()A．推测PEPC对无机碳的亲和力高于RubiscoB．具有图示CO2浓缩机制的植物具有较低的CO2补偿点C．为卡尔文循环提供能量的是腺苷三磷酸D．图中植物无机碳的固定场所为叶肉细胞的叶绿体和维管束鞘细胞的叶绿体答案D解析图中植物无机碳的固定场所为叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体基质，D错误。3．(2021·天津，15)Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合，形成C3和C2，导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点，因此提高CO2浓度可以提高光合效率。(1)蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。据图分析，CO2依次以________和________方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度，从而通过促进__________和抑制____________提高光合效率。(2)向烟草内转入蓝细菌Rubisco的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的________中观察到羧化体。(3)研究发现，转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HCOeq\o\al(－,3)和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上该转基因植株暗反应水平应________，光反应水平应________，从而提高光合速率。答案(1)自由扩散主动运输CO2固定O2与C5结合(2)叶绿体(3)提高提高解析(1)据图分析，CO2进入细胞膜的方式为自由扩散，进入光合片层膜时需要膜上的CO2转运蛋白协助并消耗能量，为主动运输过程。蓝细菌通过CO2浓缩机制使羧化体中Rubisco周围的CO2浓度升高，从而通过促进CO2固定进行光合作用，同时抑制光呼吸，最终提高光合效率。(2)若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，暗反应的场所为叶绿体基质，故能利用电子显微镜在转基因烟草的叶绿体中观察到羧化体。(3)若转入HCOeq\o\al(－,3)和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上可以增大羧化体中CO2的浓度，使转基因植株暗反应水平提高，进而消耗更多的NADPH和ATP，使光反应水平也随之提高，从而提高光合速率。1．(2021·全国乙，29节选)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。实验思路：取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在(湿度适宜的)正常环境中培养，B组在干旱环境中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别检测两组植株夜晚同一时间液泡中的pH，并求平均值。预期结果：A组pH平均值高于B组。(简要写出实验思路和预期结果)2．玉米具有特殊的CO2浓缩机制，在叶肉细胞中磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)可在PEPC的作用下和CO2结合生成草酰乙酸(OAA)，OAA经过一系列转化最后进入相邻维管束鞘细胞释放出CO2，提高了叶肉细胞内Rubisco周围的CO2浓度。研究表明，水稻没有上述CO2浓缩机制，由此推断玉米抵抗干旱的能力强于(填“强于”或“弱于”)水稻，判断的依据是干旱环境中植物气孔会部分关闭，CO2供应不足，光合速率明显下降，但玉米具有特殊的CO2浓缩机制，能利用较低浓度的CO2，故其抵抗干旱环境的能力更强。已知PEPC与无机碳的结合力远大于Rubisco，据此可以推测，夏天玉米可能不存在“光合午休”现象，原因是PEPC与无机碳的亲合力远大于Rubisco，能利用胞间浓度较低的CO2。3．玉米的叶肉细胞和维管束鞘细胞间具有大量胞间连丝，意义是提高物质运输效率。4．光合细胞可在光照下吸收O2释放CO2，称为光呼吸。存在光呼吸现象的根本原因在于Rubisco是一个双功能的酶，当CO2浓度高而O2浓度低时，RuBP(C5)与CO2结合，经此酶催化生成2分子的PGA(C3)，进行光合作用；反之，RuBP与O2结合，进行光呼吸。科学研究发现在某植物中存在CO2浓缩机制：叶肉细胞中产生一种特殊的蛋白质微室，能将CO2浓缩在Rubisco周围，该机制的意义是可以减少光呼吸，增加光合作用有机物的产量。课时精练一、选择题1．(2024·重庆江北区高三联考)景天酸代谢(CAM)途径属于某些植物特有的CO2固定方式，下列关于这类植物的叙述，错误的是()A．在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，叶肉细胞中C3的含量短时间内不变B．景天酸代谢途径的出现，可能与植物适应干旱条件有关C．给植物提供14C标记的14CO2,14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中D．在夜晚，叶肉细胞能产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体答案D解析在夜晚，叶肉细胞只能通过细胞呼吸产生ATP，即产生ATP的细胞器是线粒体，D错误。2．(2024·江苏南京第九中学高三期中)景天科植物(如景天、落地生根)的叶子有一个很特殊的CO2固定方式：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，其部分代谢途径如图所示。下列分析正确的是()A．如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率将随之提高B．由景天科植物特殊的CO2固定方式推测其可能生活在高温干旱地区C．白天景天科植物叶肉细胞内苹果酸的含量和葡萄糖的含量可能呈正相关D．景天科植物参与卡尔文循环的CO2就是来源于苹果酸的分解答案B解析白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率不会提高，因为此时叶肉细胞的气孔是关闭的，A错误；白天，景天科植物叶肉细胞内苹果酸会通过脱羧作用形成CO2参与暗反应，进而合成葡萄糖，即白天苹果酸的含量和葡萄糖的含量呈负相关，C错误；景天科植物中参与卡尔文循环的CO2除了来源于苹果酸的分解外，还来源于细胞呼吸，D错误。3．下列有关C3植物和C4植物代谢和结构特点的描述，正确的是()A．C3植物多为阴生植物，C4植物多为阳生植物B．在进行光合作用时，C3植物和C4植物分别将CO2中的C首先转移到C3和C4中C．C3植物的叶肉细胞具有正常叶绿体，C4植物的叶肉细胞具有无基粒的叶绿体D．C4植物的维管束鞘外有“花环型”的两圈细胞答案B解析C3植物既有阳生植物也有阴生植物，A错误；C4植物的维管束鞘细胞具有无基粒的叶绿体，而叶肉细胞具有有基粒的叶绿体，C错误；C4植物的叶片中，围绕着维管束的是呈“花环型”的两圈细胞：里面一圈是维管束鞘细胞，外面一圈是一部分叶肉细胞，D错误。4．C4植物是指生长过程中从空气中吸收CO2后，首先合成含四个碳原子化合物的植物，其能浓缩空气中低浓度的CO2用于光合作用。玉米属于C4植物，较C3植物具有生长能力强、需水量少等优点。如图为C4植物光合作用固定CO2过程的简图。下列相关叙述错误的是()A．C4植物叶肉细胞固定CO2时不产生C3，而是形成苹果酸或天冬氨酸B．据图推测暗反应的场所在叶肉细胞中C．由CO2浓缩机制可推测，PEP羧化酶对CO2的亲和力高于RubiscoD．图中丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸(C3)的过程属于吸能反应答案B5．根据光合作用中CO2固定方式的不同，植物可分为多种类型，其中C3和C4植物的光合速率随外界CO2浓度的变化如图所示(CO2饱和点是指植物光合速率开始达到最大值时的外界CO2浓度)。据图分析，下列说法错误的是()A．在低CO2浓度下，C4植物光合速率更易受CO2浓度变化的影响B．在C4植物CO2饱和点时，C4植物的光合速率要比C3植物的低C．适当扩大C3植物的种植面积，可能更有利于实现碳中和的目标D．在干旱条件下，气孔开度减小，C4植物生长效果要优于C3植物答案B解析分析题图可知，在低CO2浓度下，CO2浓度稍微提高，C4植物光合速率快速提高，C3植物在CO2浓度很低时不进行光合作用，故C4植物光合速率更易受CO2浓度变化的影响，A正确；根据图示，在C4植物CO2饱和点(外界CO2体积分数为300×10－6左右)时，C4植物的光合速率要比C3植物的高，B错误；C3植物的CO2饱和点更高，能利用更多的CO2，故适当扩大C3植物的种植面积，可能更有利于实现碳中和的目标，C正确；在干旱条件下，气孔开度减小，C4植物能利用更低浓度的CO2，生长效果要优于C3植物，D正确。6．在干旱、高温条件下，玉米(C4植物)由于含有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)，其利用CO2的能力远远高于水稻(C3植物)，具有明显的生长及产量优势。育种专家从玉米的基因组中分离出PEPC基因，培育出高光合效率的转基因水稻。下列叙述正确的是()A．鉴定时须测定并比较转基因水稻与非转基因水稻同化CO2的速率B．DNA聚合酶与PEPC基因上的启动子结合后能驱动该基因转录C．可使用PCR技术检测PEPC基因是否在转基因水稻中成功表达D．基于转基因水稻的科学研究，体现了生物多样性的间接价值答案A解析RNA聚合酶识别并结合启动子，驱动转录，DNA聚合酶催化合成DNA，B错误；PCR技术可检测目的基因及其转录出的RNA，但不能检测翻译是否成功，C错误；基于转基因水稻的科学研究，体现了生物多样性的直接价值，D错误。7．蓝细菌能通过产生的一组特殊蛋白质将CO2浓缩在Rubisco(固定CO2的关键酶)周围。科学家们在蓝细菌这一CO2浓缩机制的研究中又有新发现。下列有关叙述错误的是()A．Rubisco是在蓝细菌的核糖体上合成的B．蓝细菌中含有DNA和RNA，其DNA主要位于拟核中C．蓝细菌的CO2浓缩机制可能是自然选择的结果D．蓝细菌中催化H2O光解的酶与Rubisco相同答案D解析酶具有专一性，蓝细菌中催化H2O光解的酶与Rubisco不同，后者用于CO2的固定，D错误。8．科学家研究出二氧化碳到淀粉的人工合成途径，这是基础研究领域的重大突破，技术路径如图所示，图中①～⑥表示相关过程，下列分析不正确的是()A．该系统与叶肉细胞相比，不进行细胞呼吸消耗糖类，能积累更多的有机物B．该过程④⑤⑥类似于固定二氧化碳产生糖类的过程C．该过程实现了“光能→活跃的化学能→有机物中稳定的化学能”的能量转化D．该过程能更大幅度地缓解粮食短缺，同时能节约耕地和淡水资源答案C解析该系统与叶肉细胞相比，不进行细胞呼吸，即不消耗糖类，该系统与叶肉细胞相比，在相同条件下能积累更多的有机物，A正确；该过程④⑤⑥形成有机物，类似于固定二氧化碳产生糖类的过程，B正确；该过程实现了“光能→有机物中稳定的化学能”的能量转化，C错误；该研究成果的意义在于有助于实现碳中和、缓解人类粮食短缺问题，同时可以节约耕地和淡水资源，D正确。9．图甲是将玉米的PEPC酶(与CO2的固定有关)基因与PPDK酶(催化CO2初级受体“PEP”的生成)基因导入水稻后，在某一温度下测得光照强度对转双基因水稻和原种水稻的净光合速率影响如图甲；图乙是在光照为1000Lux下测得温度影响净光合速率的变化曲线(净光合速率是指植物光合作用积累的有机物，是总光合速率减去呼吸速率的值)。下列相关叙述错误的是()A．PEPC酶在转双基因水稻叶肉细胞的叶绿体基质中发挥作用B．将温度调整为35℃，重复图甲相关实验，A点会向左下方移动C．与原种水稻相比，转双基因水稻更适宜栽种在强光照环境中D．图甲温度条件下，转双基因水稻与原种水稻的细胞呼吸强度相等答案B解析PEPC酶与CO2的固定有关，CO2固定的场所是叶绿体基质，故转基因成功后，正常情况下，PEPC酶在水稻叶肉细胞的叶绿体基质中发挥作用，A正确；由图甲可知，a点表示在1000Lux光照强度下转双基因水稻的净光合速率是25CO2μmol·m－2·s－1，对应图乙的温度是30℃，据图乙可知，在30℃、1000Lux光照强度条件下，水稻的光合速率小于35℃时，故将温度调整为35℃重复图甲相关实验，则净光合速率增大，a点向右上方移动，B错误；由图甲可知，转双基因水稻的光饱和点要高于原种水稻，所以更适合栽种在强光照环境中，C正确；由图甲可知，当光照强度为0时，两条曲线的起点相同，故该温度条件下，两者细胞呼吸强度相等，D正确。二、非选择题10．(2023·湖南，17)如图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol·L－1(K越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是________________(填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成________(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通过____________长距离运输到其他组织器官。(2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度________(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是______________________________(答出三点即可)。(3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是________________________________________________________________(答出三点即可)。答案(1)3－磷酸甘油醛蔗糖维管组织(2)高于高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸(3)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同解析(1)玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的固定过程不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3－磷酸甘油酸，然后直接被还原成3－磷酸甘油醛。3－磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，蔗糖是通过维管组织进行长距离运输的。(2)干旱、高光照强度时会导致植物部分气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。因此在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。(3)将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响，在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。11．同一地区种植玉米(C4植物)和水稻(C3植物)两种作物，夏季晴朗白天，水稻出现“光合午休”现象，而玉米没有此现象。研究